Ampliación de la infraestructura para incluir el hidrógeno verde 

La iniciativa global para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero ha puesto de manifiesto la importancia del hidrógeno, especialmente del hidrógeno verde obtenido a partir de energías renovables. Si bien la economía del hidrógeno aún se encuentra en sus etapas iniciales, ofrece una oportunidad para hacer posible un transporte, unos procesos industriales y una producción de energía más sostenibles. No obstante, para alcanzar estos beneficios, es imprescindible superar diversos desafíos relacionados con la infraestructura necesaria tras su proceso de producción.

Para lograr que hidrógeno verde pueda utilizarse de forma generalizada, es fundamental mantener una inversión continua en investigación y desarrollo, fomentar la colaboración entre organizaciones en producción y consumo y establecer marcos de políticas sólidos.

En primer lugar, la infraestructura de gas natural existente, que incluye tuberías, instalaciones de almacenamiento y redes de transporte, debe adaptarse o sustituirse para poder manejar el hidrógeno de forma segura y eficaz, dadas sus propiedades químicas únicas. Las moléculas de gas hidrógeno son las más pequeñas de todas, lo que las hace propensas a sufrir fugas. Por ello, a fin de garantizar un transporte y almacenamiento seguros y eficientes, es necesario emplear materiales especializados y técnicas de sellado adecuadas. Además, el hidrógeno puede comprometer la integridad de tuberías y recipientes fabricados con materiales incompatibles, además, su llama, casi invisible al encenderse, resulta difícil de detectar a la luz del día, lo que plantea riesgos de seguridad.

El almacenamiento y el transporte del hidrógeno implican complejidades logísticas adicionales. En situaciones donde el espacio es limitado, ya sea durante el almacenamiento o a bordo de un buque para transporte, la baja densidad energética volumétrica del hidrógeno en comparación con el gas natural y los combustibles fósiles líquidos requiere condiciones extremas: es necesario comprimir el hidrógeno hasta 700 bar (10,500 psi) o licuarlo a temperaturas de -253 °C (-423,4 °F) o inferiores. Mantener el hidrógeno en uno de estos estados, ya sea comprimido o licuado, requiere una gran cantidad de energía, lo que incrementa las necesidades de equipamiento, los costes energéticos, así como los gastos asociados al almacenamiento y transporte a largo plazo.

En cuanto a las tuberías, es crucial invertir en materiales especializados que sean resistentes a la fragilización por hidrógeno. Asimismo, el almacenamiento y transporte del hidrógeno requieren complejos cálculos de eficiencia energética y una toma de decisiones basada en numerosos factores.

Actualmente, la producción de hidrógeno depende principalmente de la extracción de combustibles fósiles a través de procesos como el reformado de metano por vapor y el reformado autotérmico. En sus formas más simples, estos procesos generan hidrógeno gris, denominado así porque su producción libera dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero, lo cual reduce los beneficios ambientales esperados del hidrógeno. Este gas se puede capturar (para producir hidrógeno azul), pero el proceso de captura, transporte y almacenamiento es caro.

La producción de hidrógeno verde resuelve estos problemas, pero requiere inversiones significativas en la capacidad de los electrolizadores (generalmente de membrana de intercambio de protones o de tipo alcalino), en la infraestructura de red y en otras áreas del ecosistema de la planta. La electrólisis utiliza electricidad para descomponer las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno se recoge, mientras que el oxígeno, un gas inofensivo, se libera a la atmósfera o se procesa para otros usos industriales. Cuando este proceso de realiza a partir de fuentes de energía renovables, como la eólica, la solar o la hidroeléctrica, el hidrógeno resultante es ecológico y sostenible.

Abastecer la red con electricidad proveniente del hidrógeno verde conllevada importantes desafíos: es necesario desarrollar una nueva infraestructura energética y asegurar una integración perfecta con los sistemas eléctricos existentes. Esta integración es cada vez más necesaria. Las comunidades están adoptando redes inteligentes, soluciones avanzadas de almacenamiento de energía y sofisticados sistemas de gestión energética para equilibrar la creciente demanda de energía renovable, adaptándose a las fluctuaciones de la demanda y el suministro intermitente.

Aunque el coste por unidad de energía del hidrógeno actualmente es superior al de los combustibles fósiles tradicionales, se prevé que su precio disminuya en las próximas décadas. Esta tendencia puede atribuirse a la evolución de las tecnologías de producción y uso, las inversiones en infraestructura pública y privada que están comenzando a dar sus frutos y la normalización generalizada de las prácticas de seguridad.

A pesar de estos desafíos, la economía del hidrógeno verde resulta atractiva por su potencial de alcanzar las cero emisiones netas. Si se utilizan prácticas de producción limpias, el hidrógeno renovable solo emite vapor de agua, lo que lo convierte en un componente crucial para alcanzar los objetivos de emisiones y mitigar el cambio climático.

Además, el hidrógeno se puede almacenar de diversas formas durante períodos prolongados sin sufrir la degradación energética de las baterías. Si bien ello implica una menor eficiencia en la generación de electricidad en el almacenamiento a corto plazo, contribuye a resolver los problemas de fluctuación e intermitencia asociados a las fuentes de energía solar y eólica. El hidrógeno almacenado puede utilizarse posteriormente para generar electricidad durante períodos de alta demanda, lo que mejora la estabilidad y fiabilidad de la red. También puede utilizarse para propulsar vehículos y llevar a cabo procesos industriales. La capacidad de almacenar y distribuir energía renovable de manera flexible es fundamental para garantizar el éxito de las redes eléctricas basadas en fuentes renovables.

Además de generar electricidad, el hidrógeno tiene numerosos usos: puede propulsar vehículos pesados, alimentar procesos industriales y proporcionar calefacción a hogares y otros edificios. En el sector del transporte, los vehículos con pilas de combustible de hidrógeno representan una alternativa de cero emisiones a los camiones y autobuses diésel. Ofrecen una mayor autonomía y tiempos de reabastecimiento más rápidos que los vehículos eléctricos con baterías. Esto es especialmente relevante en el transporte de largas distancias, donde el peso de las baterías y los prolongados tiempos de carga plantean obstáculos logísticos y económicos.

En la industria, el hidrógeno se puede utilizar como materia prima limpia para producir amoníaco y otros productos químicos, reduciendo la dependencia de procesos basados en combustibles fósiles en sectores como la fabricación de acero, la fabricación de cemento y la producción de fertilizantes.

Gobiernos de todo el mundo están reconociendo el potencial transformador del hidrógeno y, en consecuencia, están implementando políticas e incentivos para acelerar su uso. Algunos ejemplos de ello incluyen la financiación directa en investigación y desarrollo, créditos fiscales para la producción y utilización de hidrógeno y directrices para incorporar hidrógeno en las redes de gas natural existentes cuando sea viable, como una solución temporal.

Por ejemplo, la Unión Europea presentó su Estrategia del Hidrógeno , que tiene como objetivo establecer una cadena de valor completa del hidrógeno, incluido un plan para instalar 40 gigavatios de capacidad de electrolizadores para 2030. Mientras tanto, Japón y Corea del Sur han anunciado ambiciosos planes para convertirse en una sociedad basada en el hidrógeno. Asimismo, también se están estableciendo colaboraciones internacionales para armonizar normas y regulaciones, lo que facilita el comercio transfronterizo de hidrógeno.

Aunque el cronograma para la plena implementación de la economía del hidrógeno aún es incierto, la mayoría de los expertos prevén un crecimiento significativo del uso de este gas en las próximas décadas. El Hydrogen Council, una iniciativa global liderada por directores ejecutivos, estima que el hidrógeno podría satisfacer hasta el 24 % de la demanda de energía mundial en el año 2050 , con un mercado que alcanza los 2,5 billones de dólares anuales. Este crecimiento se debe impulsar por una combinación de factores, como los avances tecnológicos en la producción y almacenamiento de hidrógeno, la reducción de los costes asociados a las energías renovables y la implementación de políticas climáticas gubernamentales más estrictas.

La viabilidad de la economía del hidrógeno verde también depende de la disponibilidad de fuentes de energía renovables y del desarrollo de una infraestructura eficiente. Si bien la producción de hidrógeno verde actualmente depende en gran medida de incentivos gubernamentales, se prevé que los costes disminuirán a medida que la tecnología avance, se logren economías de escala y aumente la demanda global de hidrógeno. El gobierno de Estados Unidos, por ejemplo, se ha propuesto reducir los costes a 2 USD/kg para 2026 y a 1 USD/kg para 2031. .

Al igual que las baterías y los paneles solares han avanzado en las dos últimas décadas, las tecnologías para obtener energía a partir del hidrógeno presentan una oportunidad en gran medida desaprovechada para lograr una mayor eficiencia y crecimiento a corto plazo. A medida que los costes de producción disminuyan y la infraestructura se amplíe, se espera que el hidrógeno se integre gradualmente en diversos sectores, lo que finalmente contribuirá a reducir las emisiones de carbono del sistema energético.

El éxito del crecimiento del mercado energético basado en el hidrógeno depende de la cooperación entre instituciones de investigación, gobiernos y actores de la industria. Para atraer inversiones y promover la innovación baja en carbono, son esenciales marcos de políticas claros y consistentes que ofrezcan certeza a largo plazo. Además, la cooperación internacional es crucial para establecer estándares y regulaciones globales que faciliten el comercio transfronterizo del hidrógeno.

Además de las iniciativas incentivadas y constantes en investigación y desarrollo, será necesario superar las barreras técnicas (como, por ejemplo, mejorar la eficiencia y reducir el coste de los electrolizadores, idear tecnologías de presurización y licuefacción de hidrógeno más eficientes energéticamente y desarrollar tuberías suficientes) para garantizar un uso generalizado del hidrógeno junto con los combustibles fósiles existentes.

Por último, garantizar la continuidad de las normas, políticas y educación sobre la producción, el almacenamiento y la manipulación segura del hidrógeno contribuirá a generar una confianza pública esencial y promoverá una percepción positiva del potencial del hidrógeno como fuente de energía limpia. Aunque el uso del hidrógeno aún plantea desafíos, las perspectivas de poder crear una economía basada en el hidrógeno son prometedoras. Abordar las limitaciones de infraestructura, fomentar los avances tecnológicos e implementar marcos de políticas de apoyo permitirá que el hidrógeno verde desempeñe un papel fundamental en la reducción de las emisiones de carbono en las próximas décadas.