El hidrógeno

Reactor Hydrosol II de la plataforma solar de Almería

Las posibilidades que abre el hidrógeno en el ámbito energético son muchas por su limpieza y capacidad de almacenamiento. Pese a que el proceso de obtención todavía es caro y no resuelve en la mayor parte de los casos los problemas medioambientales, proyectos como el de Hydrosol II, en la Plataforma Solar de Almería (CIEMAT), o Hidrólica, de la eléctrica Endesa, buscan una alternativa en las energías renovables.

"Creo que algún día se empleará el agua como combustible, que el hidrógeno y el oxígeno que lo componen, ya sean juntos o por separado, proporcionarán una fuente inagotable de luz y calor, de una intensidad de la que el carbón no es capaz. El agua será el carbón del futuro". El visionario novelista Julio Verne ya intuía en 1874 parte del futuro en su célebre obra La isla misteriosa.

Aunque el agua, en sentido estricto, no puede alimentar, por ejemplo, un motor, el hidrógeno (H2) que contiene sí puede. Un gramo de hidrógeno libera más del doble de energía que un gramo de otros combustibles. No es tóxico, y cuando se quema lo único que emite es esencialmente vapor de agua, evitando así las emisiones de CO2 y otros gases de efecto invernadero. Es, por tanto, un vector energético limpio. Y muy volátil, lo que le hace un combustible muy seguro en espacios abiertos. Y conviene resaltar también su versatilidad ya que puede ser almacenado de diversas maneras -cualidad que no posee la electricidad- y ser transportado, destacando aquí el enorme potencial de las pilas de combustible. éstas son una de las apuestas más esperanzadoras del sector automovilístico y del resto de transportes pues transforman la energía química del H2 en energía eléctrica con una eficiencia, dependiendo de la pila, de hasta algo más del 40% respecto a los combustibles convencionales.

Son silenciosas y también se pueden instalar para usos domésticos -energía eléctrica, agua caliente, calefacción- en zonas pobladas, aisladas o para grandes instalaciones como fábricas, hospitales u otros edificios de relevancia, incluso sin necesidad de depender de la red eléctrica. Otro campo de aplicaciones que se beneficiará ostensiblemente de las investigaciones con hidrógeno y pilas de combustible es el de la electrónica. Ordenadores portátiles, teléfonos móviles, cámaras digitales o PDA’s mejoran mucho sus prestaciones con estas pilas. Pero todavía los modelos de pilas son demasiado grandes y pesados, y necesitan desarrollo. El hidrógeno, pues, se presenta en un futuro como una de las mejores alternativas energéticas del planeta. Pero con matices.

Un uso racional. Expertos de la Plataforma Tecnológica Española del Hidrógeno y las Pilas de Combustible (PTE HPC) consultados por El Cultural dejan claro que el sistema energético del hidrógeno "no es la gran solución a todos los problemas sino un medio que permite hacer un uso más racional de las reservas energéticas, que colaborará para poder implantar las energías renovables, y que puede contribuir a un sistema sostenible y a la mejora del nivel de vida de la humanidad". Resaltan sus ventajas "pero huyendo de las ideas sensacionalistas que desde algunos sectores se vienen vendiendo. El H2 no está llamado a sustituir a los combustibles fósiles, a la energía nuclear ni a las renovables sino que puede tener un cierto papel complementándolas, y además sólo debe hacerlo cuando exista una justificación", señalan. La PTE HPC, integrada por más de 120 entidades nacionales públicas y privadas, es una iniciativa promovida por la Asociación Española del Hidrógeno amparada por el Ministerio de Ciencia e Innovación. Su principal objetivo es plantear la estrategia que facilite la incorporación de las tecnologías de hidrógeno y pilas de combustible al sistema energético e impulse este nuevo sector industrial y de servicios tecnológicos. Auguran que las perspectivas de futuro del hidrógeno "abren a nuestro país una oportunidad al desarrollo de tecnologías y tejido industrial, si se incentiva y orienta adecuadamente". En el presente, el energético es el destino menos común del hidrógeno. Su presencia en este ámbito es aún testimonial por medio de la industria aeroespacial, que consume el 1% del H2 que se genera. De unos 50 millones de toneladas que se producen al año, cerca del 50% se destina a obtener amoniaco para fertilizantes. La industria petroquímica emplea casi el 40% en el refinado de petróleo para partir las largas cadenas de hidrocarburos en fracciones más ligeras, reduciendo la suma de partículas, azufre y aromáticos existentes en la gasolina y el gasóleo. También se produce H2 para elaborar metanol -sobre el 8% del total- y agua oxigenada, así como para hidrogenar productos alimenticios o refrigerar motores y generadores.

Las tecnologías del hidrógeno para obtener energía tienen que progresar en muchos aspectos. "No se trata de tecnologías maduras, aunque se avanza muy rápidamente", señalan miembros de la plataforma española del hidrógeno.

Buen ejemplo de esto lo tenemos en el caso del transporte: "Los fabricantes no quieren sacar al mercado modelos en serie de vehículos a hidrógeno porque no los venderían ya que no hay instalaciones de llenado. Y nadie quiere poner una instalación de suministro de H2 hasta que no haya en la calle un número suficiente de vehículos que asegure la rentabilidad de la estación". La pescadilla que se muerde la cola. Una mácula de la tecnología del hidrógeno es que se produce mayoritariamente a partir de los combustibles fósiles que pretende sustituir. ¿Y por qué ocurre esto? Porque, hoy por hoy, la forma más fácil y rentable de extraerlo es fundamentalmente del gas natural, el carbón y el petróleo, rompiendo las moléculas que contiene el hidrógeno, mediante diversas tecnologías. La más barata y habitual es el reformado con vapor de gas natural, representando el 48% de la producción mundial. Es además la opción que menos emisiones contaminantes y de CO2 comporta a partir de combustibles fósiles. El reformado de hidrocarburos y de alcoholes -metanol y etanol- supone el 30%, mientras que la gasificación del carbón, el 18%. ¿Y por qué no extraemos el hidrógeno directamente del agua, elemento abundante y nada contaminante? El proceso es muy sencillo pero requiere una considerable cantidad de corriente eléctrica, por lo que resulta muy costoso. Sólo el 4% del H2 consumido mundialmente procede de la electrólisis del agua.

Desarrollo tecnológico. Por eso, la solución ideal pasaría por que la electricidad necesaria procediera de las energías renovables. Así, el círculo productivo se cerraría limpiamente. Pero las renovables están en pleno desarrollo tecnológico y resultan todavía caras, aunque ya se está trabajando con ellas para producir hidrógeno. Los expertos de la PTE HPC subrayan que el principal punto fuerte de España en materia de hidrógeno radica en sus posibilidades de uso de las renovables. "Es un claro aspecto diferencial respecto a los países del norte de Europa, al menos en lo que a energía solar se refiere". Un estandarte mundial de la energía solar es la Plataforma Solar de Almería, del CIEMAT. En abril puso en marcha Hydrosol II, una planta solar térmica de concentración de 100 kWh de potencia capaz de producir hasta 3 kg/h de hidrógeno. La iniciativa privada también colabora para implantar sistemas de producción de hidrógeno a partir de renovables. Es el caso de la compañía eléctrica Endesa y su proyecto Hidrólica. éste se lleva a cabo en el parque eólico de Tahivilla (Cádiz), una instalación piloto cuyo fin es demostrar la viabilidad de producir hidrógeno con agua y energía eléctrica procedente de un aerogenerador.

"Un electrolizador rompe una molécula de H2O, generando el hidrógeno" que posteriormente se almacena en una pila de combustible de 12 kWe, explica la compañía. Pero la contribución de Endesa al avance tecnológico del hidrógeno no queda ahí. También ha desarrollado, junto al Electric Power Research Institute, "una pila de tecnología de membrana polimérica (PEM) de una potencia de 5 kWe que transforma el gas natural de entrada en un gas rico en H2". Según expertos de Endesa, estos proyectos de I+D+i están concebidos para aplicaciones residenciales, "tanto para el autoconsumo como para el vertido a la red, fomentando así la denominada generación distribuida". Tanto Endesa como el CIEMAT forman parte de la PTE HPC. La Unión Europea aspira a que el 2% de los vehículos sean de hidrógeno en 2015 y el 5% en 2020. Y espera que el uso del H2 y las pilas de combustible esté ampliamente difundido para 2050. Estados Unidos y Japón lideran esta tecnología.