Por Fernando Pérez García, director de Energía en RTS

El hidrógeno es uno de los elementos más abundantes en la naturaleza, constituyendo un importante portador de energía, a pesar de ser la molécula más simple (dos protones y dos electrones unidos por fuerzas electrostáticas).

Puede almacenarse en estado líquido o gaseoso y en un futuro próximo se podrá convertir en energía eléctrica mediante la transformación de las turbinas de gas natural en hidrógeno.

La dificultad está en el coste que supone su obtención, generándose a partir de otras sustancias que lo contienen, como es el agua, el carbón y el gas.

El hidrógeno se clasifica en tres categorías según su valor sostenible, el hidrógeno gris, es el más utilizado actualmente, por ejemplo, en la industria química o en las grandes refinerías de peo con el medio ambiente, pues su generación sigue requiriendo de combustibles fósiles; el hidrógeno azul o bajo en carbono, que requiere de combustibles fósiles, emitiendo menos contaminantes; y el hidrógeno verde, producido a partir de energías renovables.

Aunque, actualmente, el 96% de la producción mundial del hidrógeno corresponde a hidrógeno gris, el objetivo es utilizar métodos de producción respetuosos con el medio ambiente, como lo es el hidrógeno verde.

La forma idónea de producir el hidrógeno verde es obtenerlo directamente del agua, a través de un proceso de electrólisis, que consiste en la descomposición de las moléculas de agua (H₂O), en oxígeno (O₂) e hidrógeno (H₂), para lo que se necesita mucha energía eléctrica.

El abaratamiento del precio de las energías renovables acabará convirtiendo al hidrógeno generado por electrólisis en la alternativa energética más sostenible del mercado.

La capacidad mundial de electrolizadores, necesarios para producir hidrógeno a partir de la electricidad, se ha duplicado en los últimos cinco años. Actualmente hay unos 350 proyectos en desarrollo que podrían alcanzar los 54 GW en 2030.

A este respecto, destacar que en abril de 2021, el fabricante chino de productos químicos Ningxia Baofend Energy Group puso en marcha el mayor proyecto de producción de hidrógeno verde del mundo, con una inversión de 200 millones de euros, cuyo electrolizador alcalino de 150 MW se alimenta de una planta solar de 200 MW.

Otro gran proyecto en desarrollo es el de Hamburgo-Moorburgo en Alemania, que tiene previsto entrar en operación en 2025, en base a hidrógeno verde procedente de un proceso electrolítico que utiliza la electricidad generada en varios parques fotovoltaicos y eólicos, utilizándose el hidrógeno generado para suministrarlo a una central de generación eléctrica de gas y a una zona industrial.

En un futuro próximo, se podrá utilizar el hidrógeno en estado gas para alimentar turbinas que actualmente usan gas natural para generar electricidad, haciendo las adaptaciones precisas. Ya se han hecho pruebas incluso con turbinas de aviones.

La producción de hidrógeno sería más rentable si se utilizase el exceso de energía renovable que no se consume, y que, por tanto, no puede almacenarse.

Así, en aquellos momentos en que la capacidad de producción eléctrica renovable excediera a la demanda, en lugar de parar esas instalaciones, la electricidad se derivaría a parques de electrolizadores, donde se produciría y almacenaría el hidrógeno para luego volver a transformarlo en electricidad mediante el uso de pilas de combustible o para ser transportado como vector energético en otros puntos como la industria.

Un sistema de almacenamiento a gran escala basado en el hidrógeno podría permitir almacenar la energía renovable excedente para un uso posterior.

Riesgo importante de incendio y explosión

Es importante destacar que el hidrógeno, dada su volatilidad e inflamabilidad y sus características de inodoro e incoloro, representa un riesgo importante en cuanto a incendios y explosiones.

Por ello se precisa realizar un adecuado análisis de riesgos —en las actividades relacionadas con producción, uso, almacenamiento y transporte del hidrógeno— que contemple, entre otros, la mejora de la seguridad con sistemas de control redundantes, detección y control de fugas en tuberías y bridas (el hidrógeno es hasta cuatro veces más permeable que el metano en las tuberías de polímero utilizadas para el transporte de gas natural y hasta tres veces más en las tuberías de hierro y acero), ventilación adecuada para evitar atmósferas explosivas en caso de fugas (normativa ATEX), elección de materiales y compartimentación de las instalaciones y adecuada formación de los operadores.

No cabe duda de que el abaratamiento de los costes de la electricidad para las energías renovables y el aumento de los costes por la emisión de CO₂ de los combustibles fósiles, incrementará en el futuro, el desarrollo de la industria del hidrógeno verde, lo que precisará de peritos ingenieros especialistas en esta tecnología.