Hidrógeno. Mañana mejor que hoy

El pasado 6 de octubre, el Consejo de Ministros aprobó, a propuesta del Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico, la 'Hoja de ruta del hidrógeno'. El ruido político en torno a la construcción de una mayoría parlamentaria que apoyara los Presupuestos, la nueva ley de educación y la evolución de la pandemia han puesto sordina a una decisión trascendente para nuestra industria y para nuestro futuro económico. La idea básica es que, en un horizonte sin emisiones de carbono, el hidrógeno sea la energía utilizada en todos aquellos usos de difícil electrificación, como los procesos industriales que requieren altas temperaturas.

A presión y temperatura normales, el hidrógeno es un gas incoloro, inodoro, insípido, no tóxico y altamente combustible. Es 14 veces más ligero que el aire. Su densidad energética es alta en peso, pero baja en volumen. Un litro de gasolina contiene ocho veces más energía que un litro de hidrógeno comprimido, pero un kilo de hidrógeno tiene dos veces y media más energía que un kilo de gasolina. Esta característica genera algunas dificultades en su manejo, como la necesidad de usar depósitos de alta presión, pero son técnicamente resolubles. Es el tercer elemento más abundante en la superficie terrestre, pero siempre en forma de compuestos químicos, como los hidrocarburos o el agua. Al ser un combustible sin carbono, es sin duda un candidato perfecto a ampliar su uso en un mundo sin emisiones de CO₂, en el que puede sustituir los combustibles fósiles.

No hay duda de que el hidrógeno jugará un papel importante en nuestro futuro energético, pero todavía hay innumerables incógnitas

Hoy en día, el hidrógeno se utiliza como materia prima en la fabricación de fertilizantes, en determinadas industrias químicas y en la industria de refino de petróleo, en ciertos procesos de fabricación y para mejorar la calidad de los productos obtenidos. El hidrógeno necesario para estos procesos se obtiene a partir del gas natural, es decir, del hidrocarburo (carbono más hidrógeno) más sencillo existente. Se separa el hidrógeno y el carbono se emite a la atmósfera. Este carácter contaminante del proceso industrial hace que el hidrógeno así obtenido se denomine 'hidrógeno gris'.

En contraposición, existe el 'hidrógeno verde', obtenido a través de la electrólisis del agua. Una corriente eléctrica separa el hidrógeno y el oxígeno contenidos en las moléculas de agua. Cuando la electricidad utilizada procede de fuentes renovables, no se produce ningún tipo de emisión. De ahí el apelativo verde o renovable.

La gama cromática del hidrógeno no acaba con estos dos extremos. Se denomina 'hidrógeno azul' al obtenido a partir de gas natural, pero 'capturando' el CO₂ y procediendo a su almacenamiento o reutilización industrial. Las emisiones no se reducen del todo. Otra opción, aunque se trata de una tecnología aún pendiente de desarrollo a escala industrial, es el denominado 'hidrógeno turquesa'. La materia prima sigue siendo el gas natural, pero esta vez se somete a una reacción de pirólisis, en la que el carbono del gas natural se transforma en un residuo sólido y reutilizable, y las emisiones se reducen en su práctica totalidad.

La propuesta del Gobierno contenida en la 'Hoja de ruta del hidrógeno' es la sustitución del hidrógeno gris utilizado como materia prima en la industria por hidrógeno verde o renovable. El hidrógeno verde también deberá sustituir al gas natural utilizado como combustible en la industria y a otros combustibles utilizados en el transporte pesado, en la aviación o en el transporte marítimo.

Para desincentivar el uso de combustibles fósiles, la Unión Europea creó en 2005 un sistema de derechos de emisión

Para desincentivar el uso de combustibles fósiles, la Unión Europea creó en 2005 un sistema de derechos de emisión. Aunque el sistema ha sufrido diversas transformaciones, se mantiene el principio de que las industrias contaminantes deben disponer de derechos de emisión, cuyo coste se sitúa hoy en torno a los 25-30 euros por tonelada de CO₂ emitida. Un reciente estudio ha analizado cuál debería ser el coste de los derechos de emisión europeos para promover de forma efectiva que el hidrógeno verde sustituya al hidrógeno gris como materia prima y al gas natural como combustible. Para que el hidrógeno verde, producido a partir de la electricidad generada por una planta fotovoltaica de tamaño grande, fuera competitivo para ser usado como materia prima industrial, los derechos de emisión deberían costar en 2030 entre 75 y 170 euros por tonelada. Para que ese mismo hidrógeno sustituya al gas natural como combustible, los derechos de emisión de CO₂ deberían costar entre 205 y 305 euros por tonelada en 2030. Es decir, habría que aumentar los costes de las emisiones entre tres y 10 veces, y con ellos los costes de producción de las empresas europeas. La idea de un impuesto en frontera a las importaciones de países que no contribuyan a la reducción de emisiones ya ha sido enunciada por la Unión Europea y debería materializarse antes de avanzar de forma decidida por el camino de la neutralidad en carbono.

Desde otro punto de vista, la Agencia Internacional de la Energía (AIE) estima que para que el hidrógeno verde sea competitivo con el azul o turquesa en 2030, se requiere un suministro de electricidad de fuentes renovables durante al menos 4.000 horas al año a un precio entre 10 y 20 euros por MWh. Desde una perspectiva europea, ambas magnitudes son difícilmente alcanzables. En España, las instalaciones eólicas o fotovoltaicas funcionan por término medio bastante menos de 4.000 horas anuales. Solo durante el confinamiento de la primera ola de la pandemia, los precios descendieron al nivel requerido por la AIE, por lo que la competitividad del hidrógeno verde será cuando menos dudosa.

Así funciona la planta de producción de hidrógeno verde más grande de Europa

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Tampoco se debe olvidar que para la electrólisis del agua se requiere agua dulce. Las áreas de mayor irradiación solar suelen coincidir con las de mayor estrés hídrico. Si hay que desalinizar el agua del mar antes del proceso de electrólisis, los costes se incrementan de forma notoria.

No hay duda de que el hidrógeno jugará un papel importante en nuestro futuro energético, pero todavía hay innumerables incógnitas por resolver, económicas y tecnológicas. Donde hoy deberían invertirse los recursos disponibles es en la I+D de la electrólisis, de la captura de CO₂ y de su reutilización, y en los múltiples ámbitos de la revolución energética en que nos estamos adentrando. Los desarrollos de los diferentes procesos mejorarán su eficiencia. Poco a poco, se generarán las economías de escala, que reducirán los costes. El plan del Gobierno prevé que en 2030 se habrán invertido 8.900 millones de euros en hidrógeno verde o renovable y que el 25% del hidrógeno usado como materia prima será también renovable. Acompasar las inversiones con el grado de desarrollo de las diferentes tecnologías y su competitividad es imprescindible para garantizar la competitividad de nuestra industria. Ir por delante, cueste lo que cueste, no es necesariamente la mejor opción.