Hidrógeno como combustible

Buscando el combustible de baja huella de carbono

El hidrógeno renovable será un importante vector para la descarbonización de la industria y la movilidad sostenible, con aplicaciones versátiles, que van desde su uso como materia prima para producir combustibles sintéticos hasta el almacenamiento de energía renovable. Prueba de ello es que en octubre de 2020 el Consejo de Ministros aprobó la Hoja de Ruta del Hidrógeno: una apuesta por el hidrógeno renovable. Este plan, alineado con los objetivos europeos de reducción de emisiones de la economía en 2050, está orientado a posicionar a España como referente tecnológico en la producción y aprovechamiento del hidrógeno como energía sostenible.

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El combustible de hidrógeno en la actualidad

El hidrógeno se postula como una de las claves de la transición energética y la descarbonización de la economía. El hidrógeno renovable se utiliza para fabricar combustibles de baja huella de carbono, como gasolina, gasóleo y queroseno para aviación.

En total, se han producido 10 toneladas de hidrógeno renovable a partir de 500 MWh de biometano, lo que ha evitado la emisión a la atmósfera de unas 90 toneladas de CO₂.

Más de treinta países (entre ellos, los Estados miembro de la Unión Europea) han publicado ya una estrategia clara sobre la incorporación del hidrógeno en su cartera energética. Mientras que las inversiones anunciadas suman más de 70.000 millones de dólares (1.555 millones de euros en el caso de España), las de las empresas superan los 300.000 millones anunciados (más de 10.000 millones de euros en nuestro país), una apuesta que hace prever que el sector despegará con fuerza en la próxima década.

En España, Repsol ha sido pionera en la producción de hidrógeno renovable empleando biometano como materia prima. En la actualidad, también es el primer consumidor de hidrógeno en España y utiliza este elemento en sus procesos industriales.

De este modo, está desplegando multitud de proyectos en toda la cadena de valor del hidrógeno renovable e impulsando la creación de grandes consorcios regionales para promover su desarrollo industrial, como el Corredor Vasco del Hidrógeno, el Valle del Hidrógeno de Cataluña, el clúster del Hidrógeno en Castilla-La Mancha y el Polo del Hidrógeno Renovable en torno al Valle de Escombreras, en Cartagena.

Proyecto SHYNE de Repsol

En enero del 2022, Repsol presentó SHYNE (Spanish Hydrogen Network), el mayor consorcio del hidrógeno renovable en España, integrado por 33 entidades de diferentes sectores, cuyo objetivo es impulsar el desarrollo del hidrógeno en todos los ámbitos de la economía española y fomentar una descarbonización rápida y efectiva a través de este sector energético.

SHYNE cuenta con una inversión de 3.230 millones de euros para poner en marcha proyectos de producción, distribución y uso del hidrógeno renovable en la industria, el transporte y otros sectores.
Además de desarrollar tecnologías pioneras y acelerar el despliegue de este vector.
Asimismo, se espera que este proyecto en su conjunto genere más de 13.000 nuevos empleos verdes en el ámbito nacional.

Principales ventajas del hidrógeno como combustible

El hidrógeno renovable es una solución sostenible clave para la descarbonización de la economía en sectores como la industria intensiva en hidrógeno, el transporte pesado de larga distancia, el transporte marítimo, el ferroviario o la aviación. Además, su cualidad de vector energético (es capaz de almacenar energía que se puede liberar posteriormente) le otorga un gran potencial como instrumento para el aprovisionamiento energético y la integración sectorial. Entre las ventajas del uso de combustibles de hidrógeno destacan las siguientes:

Abundante y con baja o nula huella ambiental: el hidrógeno es el elemento más abundante del universo y el décimo de la corteza terrestre. Es incoloro, inodoro, insípido e imperceptible por los sentidos humanos. Además, el uso de combustibles de hidrógeno no genera emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), ya que los vehículos que funcionan con hidrógeno solo expulsan agua como único residuo.

Mejora la flexibilidad y seguridad del suministro: el hidrógeno verde se puede generar localmente para producir otros gases y combustibles líquidos a partir de recursos que tengamos disponibles —como el sol, el viento o la biomasa—. Esto permite reducir la dependencia energética del exterior y poner en marcha un sistema eléctrico nacional 100 % renovable. Además, se puede almacenar, lo que garantiza la continuidad en el suministro renovable y el equilibrio de las redes.

Impulsa la economía circular en zonas descentralizadas: el hidrógeno renovable generado a partir del reformado del biogás o la conversión bioquímica de la biomasa favorece el aprovechamiento de los residuos orgánicos procedentes del sector agrario o industrial. Su producción se puede distribuir de forma deslocalizada para impulsar la economía de zonas rurales despobladas, mediante la innovación y la generación de nuevos empleos directos e indirectos.

¿Qué tipos de hidrógeno existen?

En función de la materia prima que se utilice y las emisiones de CO₂ necesarias para su obtención, el hidrógeno se clasifica en los siguientes tipos:

Hidrógeno verde o renovable

Es el hidrógeno que se extrae mediante el proceso de la electrólisis a partir de agua y electricidad renovable. Se considera hidrógeno verde al que se obtiene mediante el reformado del biogás o la conversión bioquímica de la biomasa, siempre que se cumplan los requisitos de sostenibilidad.

Hidrógeno azul o de baja huella de carbono

En la producción de este tipo de hidrógeno se aplican técnicas de captura, uso y almacenamiento de carbono (CCUS: Carbon Capture, Utilization and Storage), lo que permite reducir hasta en un 95 % las emisiones de CO₂ generadas durante el proceso.

Hidrógeno gris o de altas emisiones

Se trata del hidrógeno obtenido a partir de gas natural u otros hidrocarburos ligeros, como el metano o los gases licuados del petróleo. Actualmente, el 95 % del hidrógeno consumido en España es de este tipo.

Además de los anteriores, existen otras tipologías, como el hidrógeno negro o marrón, cuyas materias primas son el carbón, la energía nuclear o la electricidad de la red.

Usos del hidrógeno como combustible

El hidrógeno renovable se puede emplear en diversos ámbitos como sustituto de los combustibles fósiles:

Industria del refino, química y metalúrgica: además de como materia prima, el hidrógeno puede utilizarse en el sector industrial como vector energético en numerosos procesos, como la gasificación o la fusión.
Pilas de combustible de hidrógeno: una tecnología que ya está en marcha es la pila de combustible (Hydrogen Fuel Cell). Se trata de un dispositivo capaz de generar electricidad a partir de una reacción química entre el H₂ introducido en la pila y el O₂ del aire, cuyo único subproducto es el vapor de agua. Según el informe Hydrogen Strategy, de la Comisión Europea, las pilas de combustible de hidrógeno jugarán un papel determinante en la descarbonización de los vehículos pesados de carretera, incluidos los automóviles, los vehículos especiales y el transporte de mercancías por carretera de larga distancia.
Combustibles sintéticos: los combustibles sintéticos o e-fuels se elaboran a partir de agua y CO₂. Su producción se lleva a cabo a través de un proceso de electrólisis (con electricidad procedente de fuentes renovables), mediante el que se separan del agua las partículas de oxígeno e hidrógeno. A continuación, se devuelve el oxígeno a la atmósfera y se reserva el hidrógeno para su posterior tratamiento. Después, se captura el CO₂ del aire, bien directamente de la atmósfera, bien en procesos industriales. Finalmente, en una planta destinada a la producción de combustibles sintéticos, se utiliza el hidrógeno renovable y el CO₂ para fabricar carburantes sintéticos que reducen las emisiones con propiedades fisicoquímicas similares a los combustibles tradicionales.