Hace cuatro años el hidrógeno verde empezaba a sonar con fuerza como otra alternativa energética y ecológica que la guerra de Ucrania no ha hecho más que reforzar, tras habernos enfrentado a la dependencia y riesgo de escasez en las que vivimos, enganchadas a los combustibles fósiles. Pero aunque pueda fastidiar la fiesta en la que dirigentes políticos, medios de comunicación y empresas nos meten a diario mostrando al hidrógeno verde casi como una panacea, la realidad, una vez más, es muy distinta.
HIDRÓGENO
E HIDRÓGENO VERDE; QUÉ SON
El hidrógeno es el elemento químico más
abundante que existe –constituye el 75% de la materia del Universo- pero casi
siempre se encuentra formando parte de compuestos químicos. Se puede decir que
no hay minas o yacimientos bajo tierra y se tiene que separar y extraer de
otros compuestos como el metano (CH4), carbón, petróleo, biomasa o
agua (H2O). El hidrógeno no es una fuente de energía, sino un vector
de energía, esto es, contiene y transporta energía; una explicación gráfica
sería decir que viene a ser como una batería.
En la actualidad, la casi totalidad del
hidrógeno que se produce procede de hidrocarburos, principalmente del metano
-96%- mediante reformado con vapor de agua que, además de obtener hidrógeno,
produce CO2 . El hidrógeno que se produce en la actualidad se
destina principalmente a la fabricación de amoniaco y fertilizantes, al
refinado del petróleo o a la producción de acero y vidrio.
El hidrógeno verde se obtiene del agua mediante electrólisis: se aplica una corriente eléctrica que separa las moléculas del agua obteniendo de un lado hidrógeno y de otro vapor de agua. Un litro de agua contiene 0,1111 kg. de hidrógeno y 0,8889 de oxígeno. Para que el hidrógeno obtenido por electrólisis del agua se denomine “verde” la energía utilizada en el proceso debe proceder de fuentes renovables, como la solar o la eólica.
UN
COMBUSTIBLE INEFICIENTE
El principal, aunque no único, inconveniente
que plantea la utilización del hidrógeno verde para producir energía es su
ineficiencia. A quienes somos profanas en la materia chocará mucho el dato
inicial que se encuentra cuando se investiga un poco sobre ello: un kilogramo
de hidrógeno verde contiene 33/40 kWh… pero para obtenerlo se necesita una
energía equivalente a 55/60 kWh.
¿Cómo es posible, entonces, que se apueste en la manera que se está haciendo por un combustible que consume en su producción mucha más energía de la que aporta? Como apunta el científico del CSIC, Antonio Turiel, la “economía del hidrógeno” que proponía a principios de siglo el economista Jeremy Rifkin se basaba en aprovechar los remanentes de electricidad producida por fuentes renovables en los horarios de bajo consumo. Aunque, ciertamente, existen picos en los que la energía producida de fuentes renovables no se aprovecha, obviamente en el tiempo que estamos y que viene toda la energía que podamos obtener parece resultar poca y las llamadas fuentes renovables tienen unas limitaciones que no las hace posible producir energía ni a todas horas ni todos los días.
Pero ni el consumo energético acaba en su producción, ni es el único inconveniente que el hidrógeno verde presenta.
ALMACENAMIENTO
Y TRANSPORTE
La molécula del hidrógeno es una de las más
pequeñas que existen, por lo que es muy complicado retenerla, pudiéndose
registrar pérdidas de hasta un 2 o 3% diario mientras se mantienen almacenadas
en depósitos, sin olvidar que el hidrógeno es altamente inflamable y basta poca
energía para que arda o explote. Su baja densidad energética en volumen hace
que ocupe mucho espacio y para almacenarlo es necesario aplicarle altas
presiones y utilizar depósitos de gruesas paredes y gran peso –un depósito de
180 litros puede pesar 90 kilogramos- mediante un proceso muy complejo.
No obstante existen otras formas de
almacenarlo, aunque más complejas, como introducirlo en formaciones geológicas
subterráneas o a través de compuestos como el amoniaco o el metanol, de los que
luego habría que extraerlo.
Para su transporte hay que tener en cuenta,
además, que corroe las tuberías y hace necesario recubrirlas con un plástico
protector, lo que impide utilizar las mismas canalizaciones que se utilizan
para el gas. Existe la posibilidad de mezclarlo con el gas dentro de los
gaseoductos, pero esta mezcla solo sería válida hasta un máximo del 20% de
hidrógeno.
Sea para su almacenamiento o transporte, comprimirlo o licuarlo implica añadir más gasto energético que lo hace más ineficiente; entre una y otra forma la que más energía consume es la del hidrógeno líquido, que multiplica por seis el gasto de comprimirlo, aunque su densidad duplica la del estado gaseoso. Comprimirlo a altas presiones implica, además, una importante pérdida de energía.
APLICACIONES
COMO COMBUSTIBLE EN NUESTRA ACTUAL SOCIEDAD
El hidrógeno verde se plantea como una
alternativa a las necesidades energéticas de nuestra sociedad tanto para el
transporte, el hogar o la calefacción. Así pues vamos a ver diferentes opciones
que tiene en estos apartados.
Hogar y
climatización. Como
hemos visto, la producción del hidrógeno verde requiere una cantidad superior
de electricidad –para la electrólisis- de la que el propio hidrógeno almacena
por lo que no tendría sentido sustituir la electricidad “convencional” por
hidrógeno verde, ya que sería necesaria mayor energía para el mismo uso.
Una caldera que utilice hidrógeno verde
necesita seis veces más energía eléctrica que una bomba de calor. Si ésta
procede de energías de fuentes renovables no es necesario hacer muchos cálculos
para realizar la elección.
Existe la posibilidad de utilizar una mezcla
de hidrógeno verde y gas (20/80) que sólo reduciría las emisiones de CO2
un 7% -y no un 20% como podría pensarse-.
La utilización de hidrógeno verde en aparatos
que pueden funcionar con gas –como calderas u hornos- necesitaría una
canalización diferente de la del gas, como ya hemos visto, o una importante y costosa
transformación de ésta, además de adaptar las bombas y los equipos de medición,
y al producirse la combustión con aire ambiental y no con oxígeno puro, si bien
las emisiones de monóxido de carbono podrían ser nulas, se seguirían emitiendo
los peligrosos óxidos de nitrógeno (NOx) en un 60%.
Coches.
Aunque
el hidrógeno libera tres veces más energía que la gasolina o el gas y un
vehículo de motor de combustión interna de hidrógeno es un 30% más eficiente
que uno de gasolina (Centro Nacional del Hidrógeno), el coche eléctrico resulta
3,2 veces más eficientes que los coches alimentados por pila de hidrógeno.
Aviación.
Por
sus características, un avión consumiría un mayor volumen de hidrógeno que de
los combustibles que actualmente utiliza por lo que, al necesitar cargar mayor
peso, la alternativa del hidrógeno sólo valdría para vuelos muy cortos (Agencia
Europea de Seguridad Aérea).
Transporte marítimo. Buscando información sobre los combustibles utilizados en el transporte marítimo se llega a la conclusión de que se está usando cualquiera que sirva –chapapote incluido- independientemente de lo contaminante que resulte, por lo que parece que cualquier alternativa es bienvenida. Pero también, de esa manera, es fácil llegar a la conclusión de que la posibilidad de utilizar hidrógeno directamente en los barcos está en sus inicios mientras que serían otros compuestos relacionados con él los que sí se podrían aplicar, como el amoniaco –que ya hemos visto que es uno de los habituales usos que se da al hidrógeno producido- o el metanol –que se obtiene de sintetizar hidrógeno junto a CO2 capturado en plantas de producción-.
¿VERDE?
Recordemos que el hidrógeno “verde” recibe
esa calificación porque procede de la electrólisis del agua, proceso que “solo”
genera vapor de agua, y porque en este proceso se utiliza energía procedente de
fuentes renovables.
Lo primero que hay que decir es que las energías de fuentes renovables sí
emiten gases de efecto invernadero, contra el mensaje que desde todas
partes se da y que las califica habitualmente como “limpias”. Necesitaríamos un
largo artículo para explicar todos esos pormenores pero baste decir, a partir
de esa evidencia, que no se puede relacionar al hidrógeno verde con un
combustible obtenido con “cero emisiones de CO2”.
En segundo lugar hay que advertir de que no
se debe hablar a la ligera del vapor de agua, como si fuera una sustancia
inocua. El vapor de agua es un potente
gas de efecto invernadero, si bien su permanencia en la naturaleza es
corta. Estudios como el publicado en Science
en 2010 relacionaban la disminución de vapor de agua en la estratosfera con la
ralentización del aumento de temperaturas en la superficie del planeta.
Después de ello debemos volver a la ineficiencia energética del hidrógeno. Sin entrar
en más detalles, es obvio que todo lo que suponga ineficiencia energética está
relacionado con la necesidad de producir más energía para obtener los mismos
resultados y que, incluso aunque ésta provenga de fuentes renovables,
conllevará emisiones nocivas y consumo de materiales finitos –molinos, paneles
solares, plantas, etc.- además de ocupación del terreno. Esto mismo tendrá que
ocurrir si se llevan a cabo grandes proyectos de hidrógeno verde, con la
creación, sustitución o reforma de inmensas cantidades de canalizaciones,
aparatos o la fabricación de enormes y pesados tanques de almacenamiento.
Viene bien para darse una idea de lo que
energéticamente consumiría en recursos y medio ambiente un aumento exponencial
de la producción de hidrógeno verde recordar datos como estos:
-cubrir el tráfico aéreo europeo con
hidrógeno obtenido a través de energía eólica supondría cubrir de molinos una
extensión superior a Hungría,
-producir de manera “verde” todo el hidrógeno
que actualmente se obtiene a partir del metano consumiría el triple de toda la
energía solar y eólica producida durante 2019 (Hydrogen Science Coalition).
La grave realidad de las pérdidas en el almacenamiento y distribución del hidrógeno añade a
la atmósfera grandes cantidades de este gas –mayores, cuanto mayor sea su
producción y distribución- lo que tiene dos efectos nocivos.
-Por un
lado, los radicales hidroxilos que hay en la atmósfera reaccionan con el
hidrógeno. Los radicales hidroxilos reducen la duración en la atmósfera del
metano, un gas de efecto invernadero mucho más potente que el CO2 aunque
de menor duración –unos veinte años- por lo que a menor cantidad de radicales
hidroxilos, mayor duración del metano capturando calor en la atmósfera. Según y cómo, la reducción de CO2 que
se achaca a la utilización de hidrógeno verde podría verse compensada con el
aumento de la duración del metano en la atmósfera.
-Por otra
parte la presencia de hidrógeno en la
atmósfera aumenta la del ozono troposférico –relacionado con el aumento de
enfermedades respiratorias, reducción de la producción agrícola y daño a
ecosistemas- y la del vapor de agua
estratosférico, sobre el que ya hemos hablado.
Otra consideración fundamental que se debe
hacer sobre la producción de hidrógeno verde y que también suele tratarse a la
ligera es que se obtiene a partir del agua.
Aunque estemos acostumbradas a ver el agua como un elemento inagotable, no hace
falta explicar que hoy en día es un bien escaso, indispensable para la vida y
causa de terribles crisis humanitarias cuando escasea o se agota.
Para obtener
una tonelada de hidrógeno verde se necesitan nueve toneladas de agua pura, que
vienen a ser el doble de agua sin purificar. Si a esto se le suman las
pérdidas, tenemos una proporción de 20 toneladas de agua para producir una
tonelada de hidrógeno verde. La Unión Europea pretende producir en 2030 diez
millones de toneladas de hidrógeno verde, con lo que es fácil calcular la
inmensa cantidad de recursos hídricos que serían necesarios.
Y por si caemos en la habitual tentación de pensar en el agua del mar –que consideramos más inagotable aún, si se puede utilizar esta expresión-, la proporción de agua necesaria para producir hidrógeno verde se multiplicaría por entre 2,5 y 5 veces, pues sería necesaria la desalación, que sumaría un mayor coste energético a todo el proceso y problemas medioambientales, como la gestión de la salmuera.
En el mundo desarrollado, especialmente en
Europa, hemos hecho norma que cuando determinados recursos fundamentales para
nuestra economía se van acabando o, simplemente, no disponemos de ellos,
viajamos donde sea y los traemos, sea con transacciones comerciales, mediante
la corrupción o a sangre y fuego. En el hidrógeno verde empieza a vislumbrarse
algo parecido ya sea por, como acabo de comentar, el consumo hídrico que
necesita su producción y que seguramente no podemos permitirnos o por la
utilización de energías de fuentes renovables a unas escalas que nos resultan casi
imposibles de alcanzar.
África y, especialmente, la República
Democrática del Congo, ya sufren nuestra transición energética basada, entre
otros, en minerales como el coltán, el cobre o el cobalto, pero el hidrógeno
verde ya se plantea como otro combustible “verde” a obtener sobre las espaldas
congoleñas. El proyecto Inga III, una megapresa en el río Congo sería una
gigantesca fuente de energía eléctrica para producir hidrógeno verde con
destino a Alemania.
"Produzcan
hidrógeno verde y podrán contar con nosotros como compradores" decía
en noviembre pasado el canciller alemán Olaf Scholz en una reunión con líderes
africanos.
Alemania pretende invertir 4.000 millones de
euros en proyectos como la megapresa en el río Congo para rebajar las emisiones
contaminantes alemanas en un proyecto que aparentemente supondría un beneficio
mutuo para los dos países.
A quienes conocemos la Historia del Congo y su realidad diaria, palabras como las pronunciadas por el líder alemán en la citada reunión: “África es nuestro socio ideal a la hora de intensificar nuestras relaciones económicas y avanzar juntos hacia un futuro neutro para el clima” (deutschland.de 21-11-2023) nos suenan muy parecidas a las que pronunciara Leopoldo II de Bélgica antes de iniciar en el entonces desconocido Congo uno de los capítulos colonizadores más salvajes jamás habido y amenazan con repetir situaciones como la extracción del cobalto congoleño, de la que se beneficia el mundo desarrollado y una minoría de congoleños y deja contaminación y pobreza al pueblo congoleño. Auguran que, de nuevo, cuadraremos nuestras cuentas en el Norte con una vuelta el extractivismo colonial en África.
CONCLUSIONES
Ni todo es bueno en el hidrógeno verde, como
gobiernos, multinacionales y medios de comunicación nos cuentan, ni todo es
malo, siempre que se utilice en los márgenes de sus posibilidades reales y no
ajustándolo a nuestras necesidades o demandas.
Su ineficiencia energética sólo se puede
compensar utilizando para su producción “energía renovable sobrante” pero esto
sólo se puede hacer de manera limitada, puntual y localizada; en ningún caso a
la gran escala que se pretende. Cualquiera que viva en una zona donde existan
molinos para la producción de electricidad o la recorra habitualmente se habrá
sorprendido de días ventosos en que los molinos están parados, lo que explica
el complejo sistema de producción y distribución de electricidad con distinta
procedencia. Viviendo en La Mancha también es fácil suponer el superávit de
energía que los paneles solares instalados producen en primavera y verano con
muchas horas de sol cada día y una gran insolación durante esos meses.
El hidrógeno, como vector de energía, como
“almacenador”, sí puede ser eficaz para almacenar esa energía que ahora mismo
se prefiere no producir –molinos- o que no se puede aprovechar en el momento
–placas solares- aunque, debido a los problemas para almacenarlo y a las
pérdidas que su almacenaje y distribución conlleva, su utilización tendría que
ser cercana y rápida, nada parecido, por lo tanto, a la superproducción y
distribución mundial que se está vendiendo.
En la manera que he explicado, con producción
local y aplicación casi inmediata, es como el hidrógeno verde puede tener
sentido. La puesta en marcha en junio de 2023 de una planta de cerámica del
grupo PAMESA utilizando para la electrólisis sus propios paneles solares es un
ejemplo a considerar.
Otra aplicación para el hidrógeno verde, aunque
no poco costosa como hemos visto, sería sustituir al hidrógeno gris, obtenido a
partir de metano, con grandes emisiones de CO2.
Pero la obcecación de unos ignorando la realidad del hidrógeno verde y el interés particular de otros nos meten en caminos suficientemente trillados que no llevan a ninguna parte, en una situación mundial que deja pocas alternativas para seguir adelante y que necesita de decisiones valientes.
Mi
agradecimiento a Sonia Rubio Hernando por su trabajo de revisión
Publicado en la revista Raíz y Rama, marzo 2024
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