Ventajas e inconvenientes del hidrógeno como combustible alternativo (2022)

El hidrógeno es, en principio, la panacea de los combustibles alternativos: puede almacenarse en estado gaseoso o líquido y distribuirse a través de gasoductos, pudiendo ser un sustituto del gas natural, y no emite gases de efecto invernadero en su combustión. Entonces, ¿cómo es posible que no se haya convertido ya en la alternativa estrella en nuestro camino hacia un modelo energético sostenible?

El problema hay que buscarlo en el coste y en la dificultad de producción. Para empezar, a pesar de ser uno de los elementos más abundantes de la Tierra, el hidrógeno no es fácil de obtener, pues no encontrarse de forma aislada en la naturaleza, sino que se genera a partir de otras sustancias que lo contienen, entre ellos el agua, el carbón y el gas natural. La forma ideal de producirlo sería obtenerlo directamente del agua –una sustancia presente en el 70% del planeta–, para lo cual sería necesario llevar a cabo un proceso denominado electrólisis, que consiste en la descomposición de las moléculas de agua (H2O), en oxígeno (O2) e hidrógeno (H2). Sin embargo, generalmente es este un proceso costoso para el que se necesita mucha energía eléctrica -que en la mayoría de los casos no procede de fuentes renovables- para alimentar los electrolizadores.

La forma ideal de producirlo sería obtenerlo directamente del agua –una sustancia presente en el 70% del planeta–, para lo cual sería necesario realizar la electrólisis de la molécula de H2O.

La dificultad para obtener hidrógeno 100% limpio ha llevado a los productores a clasificar el producto resultante en función de su valor sostenible. De este modo, el hidrógeno gris, el más utilizado actualmente -por ejemplo, en la industria química o en las grandes refinerías de petróleo- es el menos respetuoso con el medio ambiente, pues su generación sigue requiriendo de combustibles fósiles. Como alternativa, el 'hidrógeno azul o bajo en carbono' sigue requiriendo de combustibles fósiles, pero emite menos carbono, pues este se retira con un método llamado ‘captura y almacenamiento’. La opción más ecológica es el 'hidrógeno verde', producido a partir de energías renovables, una alternativa 100% sostenible que, sin embargo, es la menos común del mercado.

En función de su sostenibilidad existen tres tipos distintos de hidrógeno: hidrógeno gris, hidrógeno azul e hidrógeno verde.

(Video) Ventajas y desventajas del Hidrogeno como combustible

El hidrógeno limpio y las energías renovables

Según una investigación realizada por la Universidad Stanford y la Universidad Técnica de Múnich, la producción de hidrógeno podría ser rentable si se utilizase todo el exceso de energía renovable que no se consume, y que, por tanto, no puede almacenarse. La clave, según el estudio, es que el rendimiento de las energías renovables es intermitente, con lo que el suministro de electricidad a partir de estas fuentes también es variable. A veces es insuficiente para satisfacer la demanda, mientras que en ocasiones se produce demasiada y se pierde, o bien se deja de producir, ya que no se puede almacenar en el momento.

Este problema se debe, según Javier Brey, presidente de la Asociación Española del Hidrógeno, al funcionamiento propio del sector eléctrico, que solo produce la electricidad que va a ser consumida, lo que se traduce en un desaprovechamiento de la energía que deja de producirse solo porque en ese momento no hay demanda. Tal y como explica el propio Brey, esta complicación se hace aún mayor a medida que aumenta el porcentaje de energía renovable en el mix eléctrico, algo que podría acabarse con un sistema de almacenamiento a gran escala basado en el hidrógeno. Así, en aquellos momentos en los que la capacidad de producción eléctrica renovable exceda 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 volverlo a transformar en electricidad mediante el uso de pilas de combustible. De este modo -sostiene Brey- el hidrógeno facilitaría al mismo tiempo la penetración de las energías renovables.

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

Ventajas e inconvenientes del hidrógeno como combustible alternativo (1)

Un operario trabaja en Asia controlando los tanques de gas.

¿Cuánto cuesta producir hidrógeno?

Una investigación publicada recientemente en la revista especializada Nature Energy se propuso cuantificar el coste de producción de hidrógeno a partir energía eléctrica (empleando electrólisis) para determinar si se trataba o no de una alternativa viable desde el punto de vista comercial. Para ello, los investigadores recopilaron datos sobre los costes y precios del hidrógeno y los compararon con los precios de la electricidad en el mercado mayorista y datos de generación de energía eólica durante un año entero en Alemania y Estados Unidos. Su conclusión fue que los sistemas híbridos (de generación de hidrógeno a partir de energía renovable, generalmente eólica o solar), pueden llegar a ser rentables a partir de los 3,23 euros el kilo. El mismo estudio apuntaba, sin embargo, que los costes de los electrolizadores están disminuyendo considerablemente, lo que podría abaratar de forma considerable el gasto asociado a la generación de hidrógeno con energía procedente de fuentes renovables, algo que supondría un "pleno al quince" en materia de sostenibilidad energética.

(Video) ¿Dónde están los autos a hidrógeno? Te cuento cual es el problema - Gabo Salazar

De hecho, según el presidente de la Asociación Española del Hidrógeno, Javier Brey, ya es perfectamente viable. "La electrólisis es el segundo método de producción de hidrógeno a escala industrial de todo el mundo. Además, es un método limpio, cuyo coste resulta proporcional al de la energía eléctrica empleada en su producción". Para el experto, valores inferiores a los 2,5 céntimos por kWh nos dan precios de unos 2,5 euros por kilogramo, lo que lo convierte en "una solución viable para la "descarbonización" de sectores como el industrial, del transporte o la energía".

La alternativa: generación de hidrógeno a partir del gas natural

Aun así, existe una vía más económica de generar hidrógeno: manipulando el gas natural. Este proceso es conocido como 'reformado de metano', y podría ser una alternativa viable para la transición energética. El problema radica en que este sistema no acaba con la dependencia energética, pues generalmente se basa en combustibles fósil (el gas natural). Para deshacerse de ese carbono remanente, los productores de hidrógeno recurren al método de 'captura y almacenamiento de carbono', una técnica que permite 'inyectar' bajo tierra este exceso de este contaminante, lo cual daría como resultado el llamado 'hidrógeno azul'. "Solo el 5% de la producción total de hidrógeno procede de la electrólisis -aseguraba Nils Anders Røkke, ingeniero mecánico y líder de SINTEF, una organización independiente que lleva más de 40 años investigando sobre prácticas sostenibles en el sector industrial, en una entrevista reciente. "Por ello, si queremos avanzar hacia una economía 100% sostenible, será necesario impulsar de forma paralela la generación de hidrógeno a partir del gas natural", explicaba este especialista que augura que el 'hidrógeno azul' se irá incrementando a lo largo del tiempo en el viejo continente.

El "reformado de metano" es un proceso más barato para generar hidrógeno a partir del gas natural y podría convertirse en una alternativa para la transición energética.

Justo Lobato, catedrático de Ingeniería Química de la Universidad de Castilla la Mancha, se muestra optimista con respecto a los incentivos de la producción de hidrógeno limpio. Para ello nos remite a un informe de la Agencia Internacional de la Energía datado del mes de abril de 2019, en el que se señala que los costes de producción de este elemento cambiarán en un futuro no muy lejano. El hidrógeno gris -argumenta- cuesta actualmente unos 1,5 €/kg, dependiendo del precio del gas natural. En el caso del hidrógeno azul, a ese coste habría que sumarle el de los procesos de captura y almacenamiento del CO2 (entre 50 y 70 €/tonelada de CO2). Sin embargo, la Unión Europea planea penalizar las emisiones de CO2 en un rango de 30 y 50 euros por tonelada de CO2, por lo que dentro de unos años el hidrógeno azul acabará siendo más barato que el gris.

Según Lobato, en la actualidad la mayoría de los expertos estiman que en los próximos 10 años los costes de producción de hidrógeno verde (cuyo coste actual oscila en torno a los 3,5-5 €/kg), descenderán en un 70 % o incluso más si los precios de la electricidad procedente de fuentes renovables siguen disminuyendo, tal y como lo está haciendo actualmente.

(Video) EL HIDRÓGENO. ¿Solución de futuro? PARTE 1- Hidrógeno como combustible

Ventajas e inconvenientes del hidrógeno como combustible alternativo (2)

Un vehículo Mercedes-Benz se recarga de hidrógeno en una feria del motor.

Si ninguna de estas dos opciones (electrólisis y reformado de metano) funcionase, siempre se pueden utilizar otras fórmulas alternativas, como puede ser la producción de hidrógeno a partir de celulosa o el reformado de etanol y azúcares. Otra de las posibilidades es el denominado “ciclo híbrido del azufre”, o ciclo de Westinghouse, la compañía estadounidense que desarrolló dicho método en la década de 1970. La principal ventaja de esta opción –explica Justo Lobato, quien actualmente trabaja en un proyecto para mejorar la eficiencia de este método– es que requiere una menor cantidad de energía en el proceso de electrólisis, lo que podría servir en un futuro para abaratar los costes de producción del hidrógeno verde.

Red de gasoductos para transportar el hidrógeno

Una vez superados estos escollos de la producción de hidrógeno, ¿cuál sería la mejor manera de que llegase al lugar de consumo? Otra de las incógnitas es cómo transportarlo de una forma segura, algo no exento de complicaciones.

Según Røkke, una opción interesante sería adecuar la red de gasoductos para el uso de hidrógeno, un gas que es más difícil de transportar sin peligro de fuga y que puede menoscabar el estado de las tuberías. Para ello sería necesario recabar fondos de instituciones comunitarias, habida cuenta del alto coste de esta inversión. Un precio, que, para Røkke, no deja de ser relativo. "Pensad en la infraestructura que hemos levantado para dar cabida a los combustibles fósiles -afirma- Probablemente es la más cara del mundo. Es evidente que esta transformación tendrá un alto coste ecológico, pero el beneficio final es el modelo de cero emisiones", concluye.

Para Javier Brey, la sustitución de los gasoductos no debería ser un problema. "Hace cien años existía en Europa y Estados Unidos una infraestructura apta para lo que se denominaba 'gas ciudad', el precursor del gas natural -sostiene el experto-. Cuando el uso de gas natural se fue generalizando en la década de 1940, la infraestructura también fue sustituyéndose por un nuevo sistema de gasoductos permitiese la circulación de ese nuevo 'vector energético'. Lo mismo sucederá con el hidrógeno".

(Video) El hidrógeno como combustible alternativo [CENTRO NACIONAL DE HIDRÓGENO] - Tech4Fleet 2021

Para Justo Lobato, una alternativa podría ser el denominado power to gas, una solución consistente en la obtención del hidrógeno por electrólisis utilizando el excedente de energías renovables para transportarlo posteriormente por la red de gas natural existente. Según explica el experto, este nuevo combustible limpio podría conseguirse como aditivo al gas natural o transportando el hidrógeno producido por electrólisis junto con CO2 (ya sea extraído de la atmósfera o almacenado) para producir un gas sintético con propiedades muy parecidas al gas natural denominado en inglés 'syngas'.

Según Javier Brey, el abaratamiento del precio de las energías renovables acabará convirtiendo al hidrógeno generado por electrólisis en la alternativa energética más sostenible del mercado

Y este power to gas ¿es caro o barato? La compañía Greenpeace Energy fue una de las pioneras en implantar esta fuente de energía en Alemania con una tarifa de 6,95 c€/kWh de los cuales 0,4 céntimos eran para cubrir los costes de la instalación. Este precio, aunque más caro que el del gas natural (5,6 c€/kWh) es más barato que el de la gasolina, 15 c€/kWh, y muy competitivo en el mercado energético si se tiene en cuenta que el precio de las energías renovables va disminuyendo, mientras que el de los combustibles fósiles van aumentando.

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Entonces ¿será el hidrógeno el combustible limpio del futuro?

Javier Brey confía en que el abaratamiento del precio de las energías renovables acabará convirtiendo al hidrógeno generado por electrólisis en la alternativa energética más sostenible del mercado. Nils Anders Røkke es también rotundo en este sentido: "es imposible alcanzar los objetivos energéticos marcados por la Unión Europea para 2050 sin desarrollar una economía basada en el hidrógeno".

Actualmente este combustible ya se ha 'colado' en la vida cotidiana, aunque de manera muy tímida. Las 'hidrogeneras', estaciones de servicio de hidrógeno, son una realidad en Japón, Estados Unidos y Alemania. En España también existen, aunque su distribución es todavía escasa, pues también es el número de vehículos que funcionan con este combustible. Un ejemplo más esperanzador, según informa Justo Lobato, la encontramos en Groninga, El proyecto HEAVENN [H2 Energy Applications (in) Valley Environments (for) Northern Netherlands] en el que participan más de 65 entidades nacionales e internaciones y con una inversión de más de 1.000 millones de euros, pretende basar en el hidrógeno todo el sistema energético del norte de Holanda, un país que está apostando fuerte por este combustible alternativo.

(Video) La Estafa del Hidrógeno Vehicular

Las 'hidrogeneras', estaciones de servicio de hidrógeno, ya son una realidad en países como Japón, Estados Unidos y Alemania.

El éxito de este proyecto podría dar un espaldarazo a la solución energética basada en el hidrógeno, un combustible limpio y fácil de usar que podría solucionar tanto las necesidades del consumo doméstico como del transporte. Algo que solo será posible si las instituciones, tanto europeas como nacionales, dan una oportunidad a la eterna promesa de los combustibles limpios.

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FAQs

¿Qué ventajas e inconvenientes tiene el hidrógeno en su utilización como combustible? ›

No emite gases de efecto invernadero durante la combustión. Es una fuente de energía limpia que solo emite vapor de agua y no deja residuos en el aire. No es tóxico: Desde el punto de combustión de calderas, no tiene la peligrosidad del monóxido de carbono. No es tóxico ni corrosivo.

¿Qué desventajas se tienen al utilizar hidrógeno como combustible? ›

Como desventajas, el hidrógeno tiene una temperatura de licuefacción extremadamente baja (20 K) y una energía muy baja por unidad de volumen como gas o como líquido (más o menos una tercera parte de la del gas natural o gasolina, respectivamente).

¿Cuáles son las ventajas del hidrógeno como combustible? ›

Del mismo modo, como combustible es más respetuoso con el medioambiente que los convencionales y más eficaz que la electricidad. Un vehículo de hidrógeno se recarga en cinco minutos y ofrece la misma autonomía o más que los automóviles de combustión. Y todo ello con un único residuo, el vapor de agua.

¿Cuáles son las ventajas o desventajas de las celdas de hidrógeno? ›

¿Qué ventajas tiene una pila de hidrógeno frente a otras fuentes de energía?
  • No produce emisiones nocivas. ...
  • Es más eficiente que los motores de combustión. ...
  • La pila de hidrógeno no tiene partes móviles. ...
  • El hidrógeno puede ser producido de una forma mucho más respetuosa con el medio ambiente que los combustibles fósiles.
Feb 1, 2020

¿Cuáles son las ventajas y desventajas del hidrógeno verde? ›

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL HIDRÓGENO VERDE

100 % sostenible: el hidrógeno verde no emite gases contaminantes ni durante la combustión ni durante el proceso de producción. Almacenable: el hidrógeno es fácil de almacenar, lo que permite su utilización posterior en otros usos y en momentos distintos al de su producción.

¿Cuál es el problema del hidrógeno? ›

El principal problema del hidrógeno es, como se ha indicado anteriormente, que no está presente de forma libre en la naturaleza, de manera que no se puede utilizar directamente como fuente de energía, sino que es necesario obtenerlo a partir de recursos naturales, como el agua, con un importante consumo de energía, ...

¿Qué es el hidrógeno combustible alternativo? ›

El hidrógeno es, en principio, la panacea de los combustibles alternativos: puede almacenarse en estado gaseoso o líquido y distribuirse a través de gasoductos, pudiendo ser un sustituto del gas natural, y no emite gases de efecto invernadero en su combustión.

¿Qué es más explosivo el hidrógeno o la gasolina? ›

Esto hace que la ignición sea menos probable, pero otra diferencia es que el hidrógeno se enciende y arde más fácilmente que la gasolina o el gasóleo.

¿Cómo funciona el hidrógeno como combustible? ›

El hidrógeno almacenado en los tanques abastece la pila de combustible. Se inyecta aire (oxígeno) a las celdas de combustible que conforman la pila. La reacción del oxígeno del aire y el hidrógeno almacenado dentro de las celdas genera tanto electricidad como agua.

¿Dónde puedo repostar un coche de hidrógeno? ›

Actualmente existen seis estaciones de repostaje de hidrógeno en España, situadas en las provincias de Albacete, Ciudad Real, Huesca, Madrid, Sevilla y Zaragoza. De ellas, sólo las tres últimas son de uso público.

¿Cuánto consume un coche de hidrógeno? ›

Consumo de los coches de hidrógeno

El consumo de este tipo de vehículos es, aproximadamente, de 29 kWh cada 100 km, es decir, un coche de hidrogeno consume 0,9 kg de hidrógeno cada 100 km.

¿Cuál es el combustible del futuro? ›

El hidrógeno verde es el combustible del futuro, con una huella de CO2 nula y representará una revolución en el sector de la energía y el transporte a medio plazo.

¿Qué riesgos tiene un coche hidrógeno? ›

Hablar de hidrógeno almacenado puede hacernos pensar en explosiones, pero lo cierto es que este gas tiene un riesgo de explosión mucho más bajo que el de otros combustibles convencionales gracias a su volatilidad, que provoca que, en caso de fuga, se disipe sin llegar a alcanzar la concentración necesaria para detonar.

¿Por qué el hidrógeno explota? ›

Cuando el hidrógeno se combina con un agente oxidante y luego se enciende, el proceso de combustión puede ser explosivo. Si este proceso se lleva a cabo en una sala cerrada, con un aumento rápido de presión, puede ser muy destructivo, y tiene lugar a causa del calor generado.

¿Cuánto cuesta 1 kg de hidrógeno? ›

Teniendo en cuenta todos estos factores, el precio del hidrógeno puede oscilar desde 3-4 €/kg hasta los 10 €/kg, aunque tomando como referencia el precio de venta en hidrogeneras de otros países, el hidrógeno cuesta actualmente entre 8 y 10 euros por kilogramo.

¿Cómo funciona el hidrógeno en un motor a gasolina? ›

El motor de hidrógeno funciona gracias a una pila de combustible , que está instalada en la parte delantera del vehículo. El proceso técnico es sencillo. En la pila de combustible se produce una reacción química entre el hidrógeno almacenado en los depósitos del vehículo y el oxígeno que llega del exterior.

¿Cuáles son las ventajas y desventajas del uso del carbón? ›

Ventajas e inconvenientes del uso del carbón
VentajasInconvenientes
Seguro en su transporte, almacenamiento y utilización.Su combustión y extracción genera problemas ambiéntales. Contribuye al efecto invernadero, la lluvia ácida y alteración de ecosistemas.
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Videos

1. HABLEMOS DEL MOTOR DE COMBUSTIÓN DE HIDRÓGENO: ¿Algo revolucionario?
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2. Hidrógeno como Combustible
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3. Los Futuros Combustibles y Energías Alternativas.
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4. Combustibles alternativos: hidrógeno verde
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5. Webinar Combustibles alternativos: hidrogeno verde en minería
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6. Hidrógeno Verde✅, Hidrógeno gris🔘, Hidrógeno azul🔵| ¿Qué son y en que se diferencian?
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Author: Rev. Porsche Oberbrunner

Last Updated: 10/29/2022

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