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Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 0
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde Materia adscrita Utilizacioacuten sostenible de los recursos naturales
Noviembre 2021
Participantes en el proyecto
Fernando Ferrando Vitales Presidente Fundacioacuten Renovables
Mariano Sidrach de Cardona Ortiacuten Patrono Universidad de Maacutelaga
Raquel Paule Martiacuten Directora General de la Fundacioacuten Renovables
Fernando Martiacutenez Sandoval Teacutecnico de Proyectos Fundacioacuten Renovables
Mariacutea de Melque de la Pentildea Delgado Teacutecnica de Proyectos Fundacioacuten Renovables
Mariacutea del Pilar Saacutenchez Valverde Teacutecnica de Proyectos Fundacioacuten Renovables
Manuel Abeledo Losada Teacutecnico de Proyectos Fundacioacuten Renovables
Meritxell Bennasar Casasa Responsable de Relaciones institucionales e Internacionales Fundacioacuten Renovables
Carolina Primo Prados Relaciones institucionales e Internacionales Fundacioacuten Renovables
Ismael Morales Loacutepez Responsable de Comunicacioacuten Fundacioacuten Renovables
Alexandra Llave Moreno Aacuterea de Comunicacioacuten Fundacioacuten Renovables
Mariacutea Isabel Nuacutentildeez Garciacutea Gerente Fundacioacuten Renovables
Periacuteodo y lugar de ejecucioacuten Este proyecto se ha llevado a cabo de enero a noviembre de 2021 en Madrid
Esta publicacioacuten estaacute bajo licencia Creative Commons
Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual (CC BY-NC-SA)
Usted puede usar copiar y difundir este documento o parte de este siempre y cuando se mencione su
origen no se use de forma comercial y no se modifique su licencia
Fundacioacuten Renovables (Declarada de utilidad puacuteblica) Pedro Heredia 8 2ordm Derecha 28008 Madrid wwwfundacionrenovablesorg
Este proyecto ha sido subvencionado por el
Ministerio de Transicioacuten Ecoloacutegica y el Reto
Demograacutefico
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 2
Contenido
Justificacioacuten Necesidad de la investigacioacuten 6
Objetivos del proyecto 9
Fases del proyecto 11
1 Buacutesqueda de informacioacuten conocer el pasado para comprender el presente
11
2 Anaacutelisis de la informacioacuten recopilada 11
3 Conclusiones y propuestas del uso del hidroacutegeno para la minimizacioacuten de los
recursos naturales 11
1 Introduccioacuten 13
La necesidad de apostar por la electricidad 15
La aparicioacuten del hidroacutegeno 16
2 Conociendo al hidroacutegeno 20
Caracteriacutesticas del hidroacutegeno frente a otros combustibles 21
3 Origen y tecnologiacuteas de produccioacuten del hidroacutegeno 28
Procesos termoquiacutemicos 29
Reformado de gas natural 29
Gasificacioacuten 31
Piroacutelisis 33
Termoacutelisis 33
Procesos electroquiacutemicos 33
Procesos fotoquiacutemicos 36
Procesos bioquiacutemicos 37
Comparativa entre procesos 37
4 Almacenamiento transporte y distribucioacuten 43
Formas de almacenamiento 44
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 3
Hidroacutegeno como gas comprimido 45
Hidroacutegeno licuado 45
Hidroacutegeno antildeadido a otros compuestos 46
Transporte y distribucioacuten 47
Mariacutetimo 48
Terrestre 48
Inyeccioacuten en la red actual de gas natural 49
5 Utilizacioacuten del hidroacutegeno como vector energeacutetico y como materia prima 54
Usos del H2 para produccioacuten de calor y generacioacuten eleacutectrica 54
Combustioacuten directa 54
Pilas de combustible 55
El hidroacutegeno como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable 58
Produccioacuten de combustibles a partir del hidroacutegeno 67
Aplicaciones del hidroacutegeno en la industria 72
El hidroacutegeno en el transporte 74
Transporte ligero 75
Transporte pesado 78
Transporte ferroviario 82
Transporte mariacutetimo 83
Transporte aeacutereo 85
6 Estrategias del hidroacutegeno 89
Unioacuten Europea 89
Espantildea 94
7 Conclusiones 101
Consideraciones sobre la uacutenica poliacutetica energeacutetica posible 101
Consideracioacuten sobre el hidroacutegeno 102
El hidroacutegeno como materia prima 103
Vector energeacutetico 103
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 4
El hidroacutegeno como elemento de valor en la generacioacuten de electricidad de origen
renovable 104
Como cobertura de necesidades energeacuteticas especificas 105
Transporte 105
Materia prima en la industria 107
Electrocombustibles derivados del hidroacutegeno 108
Transporte de hidroacutegeno 109
El hidroacutegeno no puede convertirse en una coartada 110
Posicionamiento frente a la estrategia espantildeola del hidroacutegeno 111
Anexo 115
Proyectos de hidroacutegeno en Espantildea y estrategia de las principales energeacuteticas
espantildeolas 115
Espantildea 116
Fondos Next Generation EU 117
Posicionamiento de las empresas energeacuteticas en Espantildea 117
Iacutendice de figuras y tablas 121
Iacutendice de figuras 121
Iacutendice de tablas 123
Bibliografiacutea 125
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Justificacioacuten Necesidad de la investigacioacuten
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Just
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Justificacioacuten Necesidad de la investigacioacuten
En este uacuteltimo antildeo el hidroacutegeno se ha posicionado con fuerza dentro del sector
energeacutetico lo que ha supuesto una gran expectacioacuten mediaacutetica asiacute como cierta
revolucioacuten en el sector En un antildeo hemos pasado a tener una Estrategia europea una
Hoja de Ruta nacional y cientos de proyectos que se deben analizar no en vano el 95
del hidroacutegeno que se produce en la actualidad procede de fuentes de energiacuteas foacutesiles
lo que se traduce en que el hidroacutegeno tiene por delante una importante curva de
desarrollo por realizar para conseguir ser un vector energeacutetico sostenible y renovable
Es innegable que el hidroacutegeno juega un papel en la transicioacuten energeacutetica sobre todo
para aquellas demandas maacutes difiacuteciles de descarbonizar en las que la electrificacioacuten es
inviable yo poco eficiente asiacute como para minimizar el uso de los recursos naturales
mediante su generacioacuten renovable
Estamos en la antesala de esta tecnologiacutea el hidroacutegeno se ha puesto en la casilla de
salida y por ello es el momento de analizar sus propiedades como vector energeacutetico
sostenible y renovable analizando la tecnologiacutea existente los distintos procesos usos
aplicaciones y productos derivados sin olvidar tambieacuten el anaacutelisis de la logiacutestica
Entre los distintos hechos que han motivado la realizacioacuten de este proyecto de
investigacioacuten destacan
bull La publicacioacuten en julio de 2020 de la Estrategia Europea del Hidroacutegeno
bull La publicacioacuten en octubre de 2020 de la Hoja de Ruta del Hidroacutegeno espantildeola
en la que se recogen 60 medidas encaminadas al desarrollo de una economiacutea
espantildeola del hidroacutegeno con una inversioacuten puacuteblico-privada prevista de 8900
Meuro
bull El Plan de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia que recoge un apartado
especiacutefico para el hidroacutegeno el componente nuacutemero 9 Este componente
representa el 224 de la financiacioacuten total del Plan con 1555 Meuro
bull Hydrogen Council y McKinsey estiman que en el mundo hay 228 proyectos a
gran escala anunciados de los cuales cerca de la mitad (106) pertenecen a
empresas espantildeolas
bull El hidroacutegeno ha sido la tecnologiacutea con maacutes proyectos presentados a los fondos
de recuperacioacuten europeos y nacionales
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Nos preocupa la forma en coacutemo se estaacute llevando a cabo el desarrollo del hidroacutegeno
Las expectativas que se han creado en torno a eacutel junto con la poca transparencia por
parte de las instituciones y de los agentes energeacuteticos podriacutean en muchos casos
acabar validando modelos de negocio continuistas que hasta ahora se ha demostrado
que no son sostenibles ni inclusivos Sin ir maacutes lejos la reserva econoacutemica de ayudas
recogidas en los Next Generation UE para proyectos megaliacuteticos presentados por el
sector energeacutetico tradicional recuerdan a experiencias pasadas como Castor Elcogaacutes o
las diferentes plantas de regasificacioacuten que se han proyectado entre otras y que
finalmente hemos acabado pagando los consumidores
Por supuesto apostamos por el hidroacutegeno tanto en su desarrollo temporal como en
el de las diferentes iniciativas pero siempre bajo criterios de eficiencia y de
compromiso sostenible
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Objetivos del proyecto
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Ob
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pro
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Objetivos del proyecto
Nos encontramos en el momento idoacuteneo para indagar en el papel real que puede
tener el hidroacutegeno en la transicioacuten ecoloacutegica El hidroacutegeno producido a traveacutes de la
electroacutelisis del agua con electricidad 100 renovable (comuacutenmente conocido como
verde) es una tecnologiacutea con potenciales aplicaciones y puede convertirse en el
vector energeacutetico complementario a la electricidad pero la apuesta por este nunca
puede olvidar la realidad a la que se enfrenta definida por sus costes y sus
ineficiencias como vector energeacutetico derivado de otro vector la electricidad
Por tanto el objetivo del presente proyecto es desde un anaacutelisis fiacutesico y teacutecnico de las
propiedades del hidroacutegeno estudiar cuaacuteles son esas aplicaciones y su viabilidad
teacutecnica y econoacutemica identificando aquellas en las que el hidroacutegeno sea la mejor
opcioacuten De esta manera estableceremos su aportacioacuten energeacutetica con el fin de hacer
maacutes clara la hoja de ruta a seguir en la senda por la descarbonizacioacuten evitando caer en
ciclos de inversioacuten-deuda-sobrecapacidad-deacuteficit en los antildeos venideros
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Fases del proyecto
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Fase
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roye
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Fases del proyecto
1 Buacutesqueda de informacioacuten conocer el pasado para comprender el
presente
Una vez definido el objetivo la primera fase del proyecto consistioacute en recoger
informacioacuten sobre el estado del arte de la tecnologiacutea implicada en la cadena de valor
del hidroacutegeno a diacutea de hoy asiacute como de las estrategias europea y espantildeola de
diferentes informes de consultoras energeacuteticas internacionales y de los proyectos
publicados a nivel nacional hasta la fecha
2 Anaacutelisis de la informacioacuten recopilada
Establecido el repositorio de documentos se procedioacute a analizar toda la informacioacuten
teacutecnica legislativa y propositiva con el fin de dilucidar el papel que juega el hidroacutegeno
verde en la descarbonizacioacuten
Se realizoacute un anaacutelisis detallado de sus posibles aplicaciones como vector energeacutetico
comparaacutendolo en teacuterminos de eficiencia con otros vectores especialmente con la
electricidad
3 Conclusiones y propuestas del uso del hidroacutegeno para la
minimizacioacuten de los recursos naturales
Una vez realizado el anaacutelisis el uacuteltimo paso consistioacute en la elaboracioacuten de las
diferentes propuestas para los usos del hidroacutegeno como vector energeacutetico siempre
bajo criterios de eficiencia y equidad con el fin de lograr la sostenibilidad gracias a la
minimizacioacuten del uso de los recursos naturales y a una transicioacuten ecoloacutegica maacutes
beneficiosa para toda la sociedad
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Introduccioacuten
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1 Introduccioacuten
La energiacutea es el motor fundamental para el funcionamiento de las cosas y para el
desarrollo de la vida Si algo conocemos o hemos escuchado muchas veces sobre este
concepto tan abstracto son los principios de la termodinaacutemica el primero que afirma
que la energiacutea ni se crea ni se destruye sino que se transforma mantenieacutendose
constante en el universo y el segundo que nos habla de la calidad de la energiacutea y de la
cantidad maacutexima de trabajo que puede obtenerse en cualquier transformacioacuten
energeacutetica Es su capacidad de transformacioacuten la que nos lleva a poder hablar de varias
fuentes de energiacutea solar teacutermica quiacutemica eoacutelica nuclear eleacutectricahellip
A aquellos elementos de la naturaleza de los que se puede aprovechar su energiacutea se
los denomina fuentes de energiacutea y se pueden clasificar en dos tipos fuentes de
energiacutea renovables (sol agua viento mareomotriz geoteacutermica y biomasa) y no
renovables (petroacuteleo gas natural carboacuten y uranio) Son consideradas fuentes
renovables aquellas que se pueden regenerar por procesos naturales a una velocidad
superior a la que es transformada por los seres humanos De forma contraria las
fuentes no renovables son aquellas cuyas reservas son limitadas y por tanto
disminuyen a un ritmo superior al que las consumimos De igual forma las fuentes
renovables podriacutean dejar de serlo si no se hace un uso responsable de ellas teniendo
en cuenta la regeneracioacuten natural del recurso como podriacutea ser el caso del uso excesivo
e incontrolado de la biomasa como fuente de energiacutea
La energiacutea del sol es la principal fuente de energiacutea para la vida la que origina los flujos
de viento (energiacutea eoacutelica) el ciclo del agua (energiacutea hidraacuteulica) y la precursora de la
formacioacuten de energiacutea quiacutemica mediante la fotosiacutentesis de las plantas lo que
constituye el motor fundamental de las fuentes de energiacutea renovables
La energiacutea quiacutemica es aquella contenida en los enlaces quiacutemicos que componen las
moleacuteculas de un compuesto Dicha energiacutea es aprovechada mediante reacciones
quiacutemicas en las cuales el compuesto (llamado reactante o reactivo) se transforma
cambiando su estructura molecular y sus enlaces quiacutemicos en otras sustancias
llamadas productos (o subproductos si no son el objetivo del proceso) liberando
energiacutea teacutermica en forma de calor en aquellas reacciones en las que se rompan los
enlaces
Dependiendo de la composicioacuten del reactivo y de las condiciones de presioacuten y
temperatura bajo las que se da la reaccioacuten quiacutemica se produciraacuten determinados
productos en diferentes estados de agregacioacuten (soacutelido liacutequido o gas) En una reaccioacuten
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de combustioacuten tiacutepica en presencia de aire (cuya composicioacuten en volumen es un 21
oxiacutegeno (O2) y un 79 nitroacutegeno (N2)) los combustibles foacutesiles y la biomasa en su
transformacioacuten dan lugar a emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI)
tiacutepicamente dioacutexido de carbono (CO2) oacutexido de nitroacutegeno (NOx) y oacutexido de azufre
(SOx) entre otros como consecuencia del contenido de carbono de su moleacutecula el O2
y el N2 del aire y en menor medida del contenido de azufre (S) y otros elementos que
estaacuten presentes en muchos de los combustibles anteriormente citados Esta
denominacioacuten sirve para traducir los efectos que otros gases tienen y poder realizar
comparativas y una contabilizacioacuten de otros elementos contaminantes que pueden
aparecer
Los procesos de transformacioacuten de energiacutea son maacutes comunes de lo que pensamos por
ejemplo cuando utilizamos un vehiacuteculo de motor de combustioacuten interna estamos
transformando la energiacutea quiacutemica de la gasolina o el gasoacuteleo en energiacutea teacutermica para
producir la energiacutea mecaacutenica que hace mover el coche En nuestras casas estamos
siendo partiacutecipes de la transformacioacuten a diario de la electricidad (energiacutea eleacutectrica)
para realizar determinadas acciones (iluminar cargar aparatos electroacutenicos poner en
marcha electrodomeacutesticos hellip) Incluso dentro de nosotros pues la energiacutea tambieacuten es
el combustible indispensable para el buen funcionamiento de nuestro organismo
Por tanto se distingue entre la fuente de energiacutea en siacute misma y la transformacioacuten a la
que se la somete para su aprovechamiento en los puntos de consumo (electricidad
calor friohellip) lo que se conoce como energiacutea primaria y energiacutea final
La energiacutea se transforma y se conserva pero el problema reside en que en cada
proceso de transformacioacuten esta energiacutea se va degradando Si el primer principio trata
de la cantidad de energiacutea afirmando que esta siempre se conserva el segundo
introduce el concepto de calidad de la energiacutea La exergiacutea es la propiedad que refleja
la cantidad de la energiacutea transformada que realmente nos es uacutetil pues solo una parte
de esta es empleada para un fin uacuteltimo mientras que el resto se pierde
principalmente en forma de calor
Ademaacutes de esta peacuterdida de energiacutea uacutetil como consecuencia del rendimiento exergeacutetico
en la transformacioacuten de la energiacutea se producen externalidades o impactos como las
emisiones mencionadas anteriormente en la transformacioacuten de la energiacutea quiacutemica
mediante la reaccioacuten de combustioacuten
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Por esta razoacuten y porque la energiacutea es un recurso limitado es necesaria una reflexioacuten
sobre las consecuencias de su uso sobre las diferentes fuentes y tecnologiacuteas de
transformacioacuten a energiacutea uacutetil y sobre su disponibilidad y capacidad de suministro
Es sumamente importante conocer las consecuencias pues si queremos ser eficientes
en el uso de la energiacutea y reducir el impacto ambiental asociado debemos tener en
cuenta estos dos factores a la hora de decidir como cubrir nuestras necesidades
energeacuteticas
La necesidad de apostar por la electricidad
La lucha contra el cambio climaacutetico y los compromisos asumidos por la mayoriacutea de los
paiacuteses para reducir la emisioacuten de GEI pasa por la apuesta ya asumida de considerar las
energiacuteas renovables como fuentes de energiacutea primaria baacutesicas dentro de la oferta de
energiacutea y el criterio de eficiencia en todas las transformaciones asiacute como por
desempantildear un papel maacutes activo y racional en la cobertura de nuestras necesidades
energeacuteticas
El uacutenico vector de energiacutea final que reuacutene todos los elementos anteriormente
mencionados es la electricidad y las razones por las que debemos cubrir con ella
nuestras necesidades energeacuteticas de forma mayoritaria podriacutean resumirse en
bull La forma maacutes barata de generar electricidad es hoy diacutea con fuentes de energiacutea
renovables lo que supone reducir su coste y que sea el vector de energiacutea final
maacutes importante para que la oferta sea renovable
bull Es la forma maacutes eficiente de cubrir nuestras necesidades energeacuteticas por
ejemplo en movilidad o en climatizacioacuten que suponen dos tercios de la
demanda
bull Las emisiones en uso son cero y apostar por la electricidad supone mejorar la
calidad del aire de nuestras ciudades Obviamente esta consecuencia debe ser
correspondida con una generacioacuten en origen sin emisiones por el uso de
fuentes de energiacutea primaria renovables
bull Aun cuando no es una fuente de energiacutea primaria y no estaacute disponible de forma
natural su produccioacuten puede realizarse de forma distribuida y cercana al
consumidor introduciendo una mejora en la eficiencia de la transformacioacuten y
sobre todo convirtiendo al consumidor en parte activa del modelo energeacutetico
bull La generacioacuten con renovables garantiza estrateacutegicamente su disponibilidad la
no dependencia del exterior y asegurar el suministro sin la volatilidad y
dependencia geoestrateacutegica que el resto de las fuentes de energiacutea tienen
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Dado que la madurez tecnoloacutegica de las energiacuteas renovables se ha alcanzado
principalmente en tecnologiacuteas de generacioacuten de electricidad se apuesta por ellas
como principales protagonistas para la electrificacioacuten de la demanda de energiacutea y para
transformar el actual modelo energeacutetico El caraacutecter distribuido de las renovables y el
estado actual de la tecnologiacutea renovable nos permite generar nuestra propia energiacutea y
por tanto cubrir nuestra demanda de una forma maacutes autosuficiente y eficiente
abriendo la posibilidad a la ciudadaniacutea a participar en el sistema eleacutectrico como
agentes activos y no solo como consumidores pasivos
La electricidad es un vector energeacutetico eficiente tanto en su transporte como en su
uso pero presenta una limitacioacuten importante al no ser una energiacutea almacenable pues
la electricidad que se produce debe ser consumida instantaacuteneamente o en su defecto
transformada en otras formas de energiacutea para su almacenamiento como en energiacutea
quiacutemica (bateriacuteas hidroacutegeno combustibles sinteacuteticoshellip) teacutermica (sales fundidas)
mecaacutenica (volantes de inercia aire comprimido) y potencial (centrales de bombeo) De
aquiacute la necesidad de que la produccioacuten siga en cada momento la curva de la demanda
de energiacutea eleacutectrica de forma que si aumenta la potencia demandada se incremente
la suministrada y de forma contraria se disminuye
Exigir siempre disponibilidad y flexibilidad de la oferta no solo limita el uso de fuentes
renovables por su disponibilidad no continua sino que implica que el consumo no se
comporte de forma responsable y proactiva sobredimensionando la oferta de
electricidad y las infraestructuras del sistema Electrificar la demanda no es solo
sustituir combustibles por electricidad sino sobre todo conseguir que esta sea
flexible y se adapte a la oferta disponible
Cubriendo nuestras necesidades energeacuteticas con electricidad disminuimos la
dependencia energeacutetica del exterior dado que las fuentes renovables son autoacutectonas
a la vez que eliminamos las emisiones asociadas al uso de los combustibles foacutesiles y
reducimos el coste de la cobertura de nuestras demandas ya que hoy la forma maacutes
barata de generar electricidad es con fuentes renovables como son la eoacutelica y la
fotovoltaica Pero no es suficiente sustituir necesitamos reducir Como medida
prioritaria antes de proceder a la electrificacioacuten se deben analizar los consumos y ser
coherentes con la utilizacioacuten de la energiacutea bajo paraacutemetros de eficiencia pues no hay
mejor energiacutea que la que no se consume
La aparicioacuten del hidroacutegeno
Si bien como comentaacutebamos anteriormente en la actualidad la electricidad es el
vector energeacutetico maacutes eficiente (por su eficiencia en el proceso de transformacioacuten) y
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sostenible (cero emisiones en origen y uso en caso de ser de origen renovable) la
descarbonizacioacuten de la economiacutea en general no implicaraacute uacutenicamente a este vector
sino a un conjunto de compuestos y tecnologiacuteas capaces de ser vectores energeacuteticos
sostenibles que hagan posible mediante su uso descarbonizar todos aquellos
procesos econoacutemicos consumidores de energiacutea pues una buena integracioacuten de los
distintos vectores energeacuteticos contribuiraacute a complementar algunas de las limitaciones
fundamentales de otros vectores sostenibles
El almacenamiento de energiacutea eleacutectrica en bateriacuteas presenta limitaciones con relacioacuten
al pesocapacidad de estas por lo que deben existir alternativas que resulten
interesantes para cubrir estas limitaciones Es el caso del hidroacutegeno su potencial uso
en el transporte pesado terrestre aeacutereo y mariacutetimo para el que se requiere un
combustible con una densidad energeacutetica elevada que permita transportar mayor
cantidad de energiacutea por unidad de volumen y poder asiacute aumentar su autonomiacutea y
cubrir rutas de grandes recorridos asiacute como para la cobertura de necesidades en la
industria que la electricidad no puede realizar
El hidroacutegeno es un portador (o vector) energeacutetico porque es necesario un aporte de
energiacutea para obtenerlo Al ser un vector energeacutetico que necesita ser producido y no
una fuente de energiacutea primaria requiere de una transformacioacuten que lleva impliacutecito un
factor de conversioacuten bajo entre energiacutea primaria utilizada y energiacutea uacutetil es decir un
proceso poco eficiente aunque su capacidad exergeacutetica sea muy alta Es por tanto un
recurso limitado que requiere de una reflexioacuten sobre el uso y la escala y progresioacuten
de su capacidad de suministro para planificar su impulso y desarrollo
La capacidad del hidroacutegeno tanto exergeacutetica como de almacenamiento y de rapidez de
transformacioacuten convierten al hidroacutegeno en un vector ideal para cubrir algunas
necesidades que otros sistemas de almacenamiento no pueden realizar por la baja
densidad energeacutetica en relacioacuten con su peso Aunque quedan muchos interrogantes de
caraacutecter econoacutemico y teacutecnico que resolver la simplicidad de su produccioacuten mediante
hidroacutelisis del agua puede permitir que la produccioacuten de hidroacutegeno con los vertidos sea
una solucioacuten para poder aumentar el factor de capacidad y la gestionabilidad de las
centrales de generacioacuten de electricidad con renovables Como se analiza en el Capiacutetulo
5 esta opcioacuten por el momento en teacuterminos econoacutemicos y de eficiencia en uso de las
instalaciones dista mucho en comparacioacuten con otras opciones ya disponibles
La buena integracioacuten de este vector energeacutetico contribuiriacutea a complementar algunas
de las limitaciones fundamentales de otros vectores sostenibles como son la
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intermitencia y el eventual desfase entre produccioacuten y demanda yo las actuales
limitaciones de almacenamiento
Obviamente el hidroacutegeno puede ser un elemento importante en el modelo
energeacutetico del futuro pero sin perder de vista los condicionantes intriacutensecos que
tiene como vector energeacutetico secundario Su disponibilidad seguacuten los diferentes
modelos de produccioacuten y sus caracteriacutesticas econoacutemicas o de eficiencia en la
transformacioacuten nunca lo deben convertir en un elemento baacutesico sino maacutes bien en
uno especiacutefico para resolver la necesidad de almacenar energiacutea en sistemas
autoacutenomos de mejorar la flexibilizacioacuten del sistema o de cubrir necesidades
energeacuteticas de caracteriacutesticas muy especiacuteficas
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Conociendo al hidroacutegeno
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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2 Conociendo al hidroacutegeno
El hidroacutegeno es incoloro inodoro insiacutepido e imperceptible por los sentidos humanos
Es el elemento maacutes ligero simple y pequentildeo de la tabla perioacutedica que en Condiciones
Normales (CN temperatura de 0 degC y presioacuten de 1 atm) se encuentra en estado
gaseoso y en forma molecular Este gas es el elemento maacutes abundante del universo y
el deacutecimo de la corteza terrestre pero no en estado libre ya que siempre estaacute adherido
a otros elementos formando compuestos quiacutemicos como con el carbono en el caso de
los hidrocarburos o la materia orgaacutenica (CyHx) con el oxiacutegeno en el caso del agua
(H2O) o con el nitroacutegeno en el amoniaco (NH3) entre otros muchos maacutes Para poder
obtenerlo es necesario por tanto una materia prima que lo contenga y una fuente de
energiacutea para poder disociarlo (separarlo) El hidroacutegeno es por tanto un vector
energeacutetico porque necesita de un aporte de energiacutea inicial para poder obtenerlo en
estado puro
La razoacuten por la que es poco abundante en la atmoacutesfera terrestre es debido a que su
pequentildea masa hace muy difiacutecil su retencioacuten en el campo gravitatorio terrestre ademaacutes
de que reacciona con otros compuestos quiacutemicos El H2 no es un GEI sin embargo es
capaz de cambiar las proporciones de GEI en las distintas capas de la atmoacutesfera Seguacuten
el informe Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing del IPCC [1]
la presencia de hidroacutegeno en la estratosfera aumenta las concentraciones de vapor de
agua y afecta a las concentraciones de ozono (O3) En la troposfera da lugar a la
produccioacuten de O3 y al aumento del CH4 extendiendo los efectos de vida de estos GEI
El hidroacutegeno posee un alto contenido energeacutetico en peso pero no en volumen Por
regla general los liacutequidos ocupan hasta 1000 veces menos espacio que los gases no
comprimidos En el caso concreto del hidroacutegeno la relacioacuten de volumen entre sus
estados liacutequido y gaseoso es de aproximadamente 1850 es decir un litro de
hidroacutegeno liacutequido en forma de gas sin comprimir ocupariacutea unos 850 litros Por esta
razoacuten se comprime y almacena a altas presiones para obtener una mayor densidad
energeacutetica (cantidad de energiacutea acumulada en forma de H2 por unidad de volumen)
Sin embargo al ser una moleacutecula muy pequentildea de baja viscosidad y gran facilidad de
difusioacuten en el medio es propenso a las fugas En un entorno abierto se elevaraacute y
dispersaraacute raacutepidamente ya que el hidroacutegeno es 14 veces maacutes ligero que el aire lo que
supone una ventaja de seguridad Sin embargo en un espacio cerrado las fugas de
hidroacutegeno pueden acumularse lo que sumado a su alta velocidad de inflamacioacuten y a
sus amplios liacutemites de inflamabilidad en el aire podriacutean hacer que la acumulacioacuten
alcanzase una concentracioacuten inflamable siendo un riesgo a tener en cuenta sobre
todo en mezclas de hidroacutegeno en espacios como tuberiacuteas o conductos Ademaacutes de
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estos peligros como cualquier gas distinto al oxiacutegeno a partir de determinadas
concentraciones es asfixiante Por ello es necesaria una ventilacioacuten adecuada y el uso
de sensores de deteccioacuten pues el hidroacutegeno es imperceptible por los sentidos
humanos
El hidroacutegeno a presioacuten atmosfeacuterica licuacutea a -253 degC y solidifica a -262 degC temperaturas
muy proacuteximas al liacutemite del cero absoluto (0 K= -27315 degC) por lo que si entra en
contacto con la piel humana puede causar quemaduras criogeacutenicas o dantildeos
pulmonares en caso de inhalacioacuten El almacenaje del H2 liacutequido suele realizarse a
presiones de hasta 102 atm y en recipientes criogeacutenicos para mantener estas
temperaturas extremadamente friacuteas Si se produce una fuga de hidroacutegeno liacutequido y se
derrama sobre una superficie a temperatura ambiente este herviraacute y sus vapores se
expandiraacuten con rapidez debido a la rapidez del cambio de fase liacutequida a gaseosa que
experimenta el hidroacutegeno En este proceso de cambio de estado el hidroacutegeno liacutequido
aumentaraacute 850 veces su volumen (y su presioacuten si estaacute confinado) al calentarse hasta la
temperatura ambiente Por ello si el hidroacutegeno liacutequido estaacute confinado y se calienta sin
que exista alivio de presioacuten es posible que se alcancen presiones muy elevadas que
puedan hacer explotar el recipiente aumentando en tales circunstancias la
posibilidad de una ignicioacuten del H2 Por tanto los sistemas de hidroacutegeno deben llevar
incorporados dispositivos de ventilacioacuten y alivio de presioacuten para garantizar la
seguridad
Caracteriacutesticas del hidroacutegeno frente a otros combustibles
La combustioacuten de hidroacutegeno se caracteriza por ser maacutes raacutepida que la de otros
combustibles resultando una raacutepida liberacioacuten de calor por su buena conductividad
teacutermica y por producir vapor de agua como subproducto de la combustioacuten Seguacuten
Hydrogen Tools[2] el hidroacutegeno arde con una llama azul paacutelido que es casi invisible a la
luz del diacutea aunque perceptible por la noche por lo que es casi imposible de detectar
por los sentidos humanos salvo por las impurezas u otros materiales en combustioacuten
que introduciraacuten color en la llama Ademaacutes las llamas de hidroacutegeno irradian poco calor
infrarrojo (IR) pero una importante radiacioacuten ultravioleta (UV) Esto significa que
cuando alguien estaacute muy cerca de una llama de hidroacutegeno la sensacioacuten de calor es
escasa lo que hace que el contacto involuntario con la llama sea una causa de
accidente no perceptible La sobreexposicioacuten a los rayos UV tambieacuten es preocupante
ya que puede provocar efectos similares a los de las quemaduras solares Por ello casi
siempre en los sistemas de hidroacutegeno se instalan sensores de deteccioacuten para
identificar raacutepidamente cualquier fuga y minimizar la posibilidad de que se produzcan
llamas no detectadas
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El hidroacutegeno es aproximadamente 14 veces maacutes ligero que el aire 8 veces maacutes que el
gas natural 22 que el propano 30 que el butano 50 que la gasolina 57 que el gasoacuteleo
y 86 que el queroseno Con respecto a otros combustibles alternativos derivados del
H2 es 9 veces maacutes ligero que el amoniacuteaco 16 que el metanol y 23 que el etanol
La temperatura de autoignicioacuten del hidroacutegeno temperatura miacutenima a presioacuten
atmosfeacuterica a la que un combustible en contacto con el aire inicia la reaccioacuten de
combustioacuten espontaacuteneamente sin necesidad de una fuente de energiacutea externa es
similar a la del gas natural 585 degC y 540 degC respectivamente
007056
155210
350400
600
060110
160
000
100
200
300
400
500
600
700
585540
490
365
480
96
210
630
464
363
0
100
200
300
400
500
600
700
T (deg C
)
Figura 1 Densidad relativa de los combustibles con respecto el aire Fuente Pubchem[3]Elaboracioacuten propia
Figura 2 Temperatura de autoignicioacuten en el aire para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Figura 4 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad
Fuente Bizkaia-Diputacioacuten Foral [4] Elaboracioacuten propia
El rango de inflamabilidad definido como las concentraciones miacutenimas y maacuteximas del
gas en mezcla con el aire del hidroacutegeno (entre el 4 y el 75 en el aire) es muy amplio
en comparacioacuten con otros combustibles como se puede apreciar en la figura 4 por lo
que la energiacutea miacutenima necesaria para iniciar la combustioacuten del hidroacutegeno en
condiciones oacuteptimas de combustioacuten (relacioacuten volumen hidroacutegeno-aire del 29) es
mucho menor que la requerida para otros combustibles Aunque a bajas
concentraciones de hidroacutegeno en el aire la energiacutea necesaria para iniciar la
combustioacuten es similar a la de otros combustibles foacutesiles
Co
nce
ntr
acioacute
n
de
com
bu
stib
le
Rango de
inflamabilidad
Liacutemite superior de
inflamabilidad
Liacutemite inferior de
inflamabilidad
Temperatura Temperaturas miacutenima y
maacutexima de inflamacioacuten
4 52 2 1 1
1
15
6 3
75
1510 8 8 10
5
3436
19
0
10
20
30
40
50
60
70
80
(vo
l)
Rojo Liacutemite Inferior Azul Liacutemite Superior
Figura 5 Liacutemites de inflamabilidad en aire para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad
Fuente Bizkaia-Diputacioacuten Foral [4] Elaboracioacuten propia
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El metano como combustible gaseoso es el que mayor rango de inflamabilidad tiene a
bajas concentraciones en aire Con respecto a los combustibles sinteacuteticos derivados del
H2 podemos apreciar que poseen un rango de inflamabilidad mayor que los foacutesiles
aunque no tan amplio como el del H2
Con respecto al punto o temperatura de inflamacioacuten temperatura miacutenima a la que un
combustible mezclado con un comburente da lugar a que se produzca la combustioacuten
aplicando energiacutea (por ejemplo una chispa) podemos apreciar como para el
queroseno el metanol y el etanol se alcanza a una temperatura en condiciones
ambientales tiacutepicas pudiendo producirse con mayor probabilidad una inflamacioacuten de
estos siempre que la proporcioacuten de comburente sea alta
La cantidad de energiacutea contenida en 1 kg de H2 es como miacutenimo 25 veces la
contenida en 1 kg de cualquier combustible foacutesil Concretamente 1 kg de H2 equivale a
la energiacutea contenida en 25 kg de GN 28 kg de gasolina 28 kg de dieacutesel 65 kg de
amoniacuteaco 60 kg de metanol y 45 kg de etanol
-253
-188
-104
-60-43
96
38
132
97 128
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
T (deg C
)
Figura 6 Punto de inflamacioacuten para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Para poder comparar la densidad volumeacutetrica del hidroacutegeno respecto a los demaacutes
combustibles estudiados se ha realizado la siguiente graacutefica
La densidad del hidroacutegeno es de 008 kgm3 la menor en comparacioacuten con los demaacutes
combustibles Por ejemplo entre los diferentes gases el butano tiene una densidad 30
veces mayor que el hidroacutegeno Si hablamos de combustibles liacutequidos el gasoacuteleo tiene
una densidad 10000 veces mayor y el amoniacuteaco 8000 veces mayor
La siguiente tabla recoge un resumen comparativo de las propiedades de los diferentes
gases y combustibles que en un determinado momento pueden ser sustitutivos unos
con otros
1202
482 462 448 424 426 441
186 199268
00
200
400
600
800
1000
1200
1400M
Jkg
008 067 187 252
680
850805
696
792
648
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
kgm
3
Figura 7 Poder caloriacutefico Inferior de varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
Figura 8 Densidad volumeacutetrica para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Propiedades en CE Hidroacutegeno Metano Propano Butano Gasolina Gasoacuteleo Queroseno Amoniacuteaco Metanol Etanol
Formula quiacutemica H2 CH4 C3H8 C4H10 CxHy (x=4-12) C12H26 C10-C16 NH3 CH3OH C2H6O
Peso molecular (gmol) 202 1604 4410 5812 100 - 105 21170 17000 1703 3204 4607
Densidad (kgm3) 008 067 187 252 680 850 790-820 073 792 648
Densidad relativa del aire 007 056 155 210 30 - 40 400 600 060 110 160
Punto de ebullicioacuten normal (degC) -25280 -16150 -4210 -100 27 - 225 180 - 360 150-280 -3341 6470 7829
Poder caloriacutefico Inferior (MJkg) 1202 482 462 448 424 426 441 186 199 268
Punto de inflamacioacuten (degC) lt -253 -18800 -10400 -6000 -4300 52 - 96 3800 13200 970 1280
Liacutemite de inflamabilidad en aire (vol )
Miacuten 400 500 210 180 140 100 070 1500 600 330
Maacutex 7500 1500 1010 840 760 1000 500 3360 3600 1900
Temperatura de autoignicioacuten en el aire (degC)
585 540 490 365 230 - 480 52 - 96 210 630 464 363
Tabla 1 Cuadro resumen de las diferentes caracteriacutesticas de los combustibles atendiendo a las figuras
anteriores Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Origen y tecnologiacuteas de produccioacuten del hidroacutegeno
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3 Origen y tecnologiacuteas de produccioacuten del hidroacutegeno
Como se ha comentado anteriormente el hidroacutegeno es un vector energeacutetico porque
su obtencioacuten necesita de un aporte de energiacutea Por lo tanto seraacute un vector sostenible
o no dependiendo de si lo son las fuentes de energiacutea primarias y los procedimientos
de produccioacuten utilizados Actualmente se etiquetan las distintas formas de obtener el
hidroacutegeno identificaacutendolas por colores un procedimiento que tiende a aligerar las
diferencias entre las opciones y que se estaacute convirtiendo en uno de los instrumentos
maacutes claros de greenwashing
Alrededor del 95 de la produccioacuten mundial actual de hidroacutegeno se realiza en base a
combustibles foacutesiles y por ejemplo seguacuten el informe The Future of Hydrogen [5] de la
Agencia Internacional de la Energiacutea (IEA en sus siglas en ingleacutes) en 2018 esa
produccioacuten provocoacute la emisioacuten de 830 millones de toneladas de CO2 La produccioacuten de
hidroacutegeno a partir del agua utilizando electricidad y biomasa es soacutelo de un 4 y de un
1 respectivamente En Espantildea el 99 del hidroacutegeno producido tiene su origen en el
gas natural
Respecto a los meacutetodos de produccioacuten encontramos tecnologiacuteas muy diferentes y con
grados de madurez dispares incluso dentro de un mismo principio proceso disciplina
o meacutetodo En la figura 8 se indican los distintos procesos de produccioacuten de hidroacutegeno
seguacuten el tipo de reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar
Figura 9 Procesos de produccioacuten de hidroacutegeno en funcioacuten de la fuente de energiacutea utilizada Fuente Hidroacutegeno Website [6]
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Los procesos maacutes utilizados para la produccioacuten de hidroacutegeno son
Procesos termoquiacutemicos
Los procesos de produccioacuten de hidroacutegeno maacutes habituales son termoquiacutemicos como la
gasificacioacuten y el reformado En cuanto al combustible se procura utilizar el que tenga la
relacioacuten atoacutemica HC (relacioacuten entre los aacutetomos de hidroacutegeno (H) y los de carbono (C))
maacutes elevada para conseguir una mayor produccioacuten de H2 por combustible consumido
Su relativo bajo coste en comparacioacuten con el resto de los procedimientos y su
composicioacuten quiacutemica hacen que el gas natural sea la principal fuente de energiacutea a
nivel mundial con la que se produce hidroacutegeno El gas natural estaacute formado
principalmente por metano (CH4) cuyas moleacuteculas constan de 4 aacutetomos de hidroacutegeno
(H) por cada aacutetomo de carbono (C) por lo que en la extraccioacuten del H2 de su estructura
quiacutemica se genera una mayor cantidad en comparacioacuten con otros hidrocarburos de
cadena maacutes larga y mucho maacutes que con el carboacuten o la biomasa en los que el H2
proviene principalmente de utilizar agua como agente oxidante
Reformado de gas natural
El reformado es el proceso quiacutemico por el cual se extrae hidroacutegeno de un combustible
gaseoso (generalmente gas natural) Existen tres meacutetodos dependiendo del agente
oxidante utilizado en la reaccioacuten y el maacutes utilizado en Espantildea es el vapor de agua
conocido como reformado de metano con vapor de agua (Steam Methane Reforming
SMR en ingleacutes) Se trata de una tecnologiacutea de produccioacuten madura que requiere de
altas temperaturas (700-1100 degC) en presencia de un catalizador para acelerar la
reaccioacuten y de agua como agente oxidante
Las altas temperaturas requeridas en el reformador se consiguen mediante la quema
de combustible externo (gas natural u otros hidrocarburos) y son necesarias para llevar
a cabo la reaccioacuten quiacutemica altamente endoteacutermica de descomposicioacuten parcial del gas
natural (CH4) en CO y H2O una reaccioacuten que consume gran cantidad de energiacutea Para
aumentar la cantidad de H2 formado este gas de siacutentesis debe someterse a la reaccioacuten
de desplazamiento con vapor de agua (Water Gas Shift WGS) Mediante esta reaccioacuten
quiacutemica ligeramente exoteacutermica se permite ajustar la relacioacuten H2CO haciendo
reaccionar el CO del gas de siacutentesis con vapor de agua formando CO2 e H2 De esta
forma el hidroacutegeno con un alto grado de pureza puede obtenerse a partir del WGS
tras la posterior eliminacioacuten del CO2 formado en la reaccioacuten del gas de siacutentesis con el
vapor de agua El reformado de gas natural puede alcanzar eficiencias de entre un 74
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y un 85 seguacuten un estudio publicado en la revista cientiacutefica Materials Science for
Energy Technologies [7]
Al igual que el proceso de gasificacioacuten es un meacutetodo de produccioacuten que libera CO2
ademaacutes de otros GEI con el impacto medioambiental que ello implica Se estima que
por cada tonelada de hidroacutegeno se emiten entre 9 y 11 toneladas de CO2 teniendo en
cuenta uacutenicamente el uso de energiacutea y las emisiones del proceso de reformado
despreciando las posibles fugas de metano Alrededor del 33 de las emisiones finales
se debe a la quema de combustibles foacutesiles para la produccioacuten del calor necesario en el
proceso de reformacioacuten A nivel mundial la generacioacuten de hidroacutegeno por reformado
de GN supone unas emisiones de 630 Mt anuales
Al proceso de produccioacuten de H2 por gasificacioacuten y reformado se le puede incorporar un
sistema de captura de carbono y almacenamiento (CCS por sus siglas en ingleacutes) yo
utilizacioacuten (CCSU y CCU) para reducir su impacto medioambiental asociado Si el CO2
es capturado de la emisioacuten de fuentes de biomasa se conoce como bioenergiacutea con
captura y almacenamiento de carbono (BECCS por sus siglas en ingleacutes) y si es con
captura directa de aire se conoce como DAC por sus siglas en ingleacutes (Direct Air
Capture)
Estos sistemas utilizan una tecnologiacutea costosa inmadura y no probada a gran escala
Ademaacutes sus tasas de captura de CO2 han sido reducidas presentan filtraciones de
gases a la atmoacutesfera y consumen grandes cantidades de energiacutea eleacutectrica para
capturar y almacenar CO2 Muchos de los proyectos CCS financiados por la Unioacuten
Europea (UE) han sido descartados y catalogados como fallidos Los proyectos actuales
maacutes avanzados de sistemas CCS soacutelo logran alrededor de un 33 de captura de los
gases de combustioacuten a pesar de que las predicciones sentildealan un objetivo de entre el
85 y 95 para el futuro por lo que en caso de lograrlo entre el 5 y 15 de todo el
CO2 hipoteacuteticamente capturado se filtraraacute y se escaparaacute de nuevo a la atmoacutesfera En
el proceso de combustioacuten tambieacuten se emiten otros gases y material particulado del
que muchas veces nos olvidamos y que merecen especial atencioacuten pues el objetivo
final es la reduccioacuten general de los GEI y la mejora de la calidad del aire
Este sistema implica la captura de CO2 pero tambieacuten el transporte y almacenamiento
por eso es tan importante el sistema de captura de carbono como la eficiencia del
almacenamiento yo uso del CO2 capturado Por ejemplo para poder inyectar CO2 en
determinadas formaciones geoloacutegicas (yacimientos de gas acuiacuteferos agotados o
cavernas de sal) se requiere de una compresioacuten del gas para alcanzar tales
profundidades lo que supone un consumo elevado de energiacutea Estudios llevados a
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cabo para la determinacioacuten del impacto ambiental de esta alternativa suelen
establecer un periacuteodo de almacenamiento de al menos 100 antildeos una consideracioacuten de
base peligrosa porque puede poner en peligro todos los esfuerzos destinados a la
descarbonizacioacuten de la economiacutea
Alternativamente al sistema CCS de almacenamiento las principales aplicaciones que
se proponen mediante CCU son almacenar el dioacutexido de carbono capturado en viejos
pozos de petroacuteleo para mejorar la recuperacioacuten del petroacuteleo o emplearlo para producir
combustibles sinteacuteticos lo que iroacutenicamente supone aumentar la disponibilidad de
combustibles contaminantes
Al hidroacutegeno obtenido a partir del reformado de gas natural se le ha asignado el
color gris y si dicho proceso incluye el sistema CCSU se le asigna el color azul o la
etiqueta de bajas emisiones Esta baja eficiencia no es razoacuten suficiente para que el
hidroacutegeno limpie su procedencia al alcanzar un color azul maacutes bien encierra el inicio
de su blanqueo como energiacutea sostenible Su precio en la actualidad alrededor de 1-
15 eurokg sin incluir la captura de carbono dificulta aunque sea desde una base de
caacutelculo no homogeacutenea la migracioacuten hacia modelos maacutes sostenibles de produccioacuten no
dependientes de combustibles foacutesiles y por tanto libres de emisiones Sin embargo
poco a poco se iraacuten equiparando a medida que aumente su precio mediante la
incorporacioacuten de los impactos ambientales asociados y se vayan reduciendo los costes
de las alternativas renovables mediante el desarrollo de la tecnologiacutea Por otro lado
los precios de la electricidad deben reflejar la realidad de la generacioacuten con renovables
y no el marginalismo de la generacioacuten con gas natural proceso que enmascara esa
realidad por el papel de juez y parte del proceso del gas natural
Gasificacioacuten
La gasificacioacuten es un proceso por el cual los combustibles liacutequidos o soacutelidos ricos en
carbono (biomasa carboacuten derivados del petroacuteleohellip) se convierten en gas denominado
gas de siacutentesis El gas de siacutentesis (o syngas en ingleacutes) es un gas cuya composicioacuten
principal es una mezcla variable de cantidades de monoacutexido de carbono (CO) y H2
estando presentes a menudo y en menor proporcioacuten otros gases como CO2 CH4 vapor
de agua
Durante este proceso de gasificacioacuten se realiza una oxidacioacuten parcial para una
combustioacuten incompleta a muy altas temperaturas (entre 800 y 1800 degC seguacuten el
proceso y la materia prima) mediante el control de la cantidad del agente oxidante
(oxiacutegeno yo vapor) empleado en la reaccioacuten Por lo general el vapor de agua (H2O)
por la presencia de H2 en su moleacutecula suele antildeadirse como agente oxidante para
incrementar la composicioacuten de hidroacutegeno del gas de siacutentesis producido tras la
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gasificacioacuten Dicha reaccioacuten se realiza en presencia de un catalizador para aumentar la
velocidad de reaccioacuten de gasificacioacuten y disminuir el tiempo requerido Dependiendo
del tipo de catalizador se requiere una menor o mayor presioacuten y temperatura para
llevar a cabo el proceso
Por otro lado dependiendo de la composicioacuten y calidad de la materia prima asiacute como
del tipo de gasificador el gas de siacutentesis resultante contendraacute bajos niveles de
hidrocarburos y trazas de diversos componentes procedentes de la materia prima o
formados durante la gasificacioacuten (especialmente en el caso de la biomasa)
Son preocupantes los intentos de considerar este gas de siacutentesis aunque sea
procedente de biocombustibles como un gas renovable sin tener en cuenta que la
consideracioacuten de renovable estaacute relacionada con que el consumo sea inferior a la
reposicioacuten y una maacutes que discutible sostenibilidad en la produccioacuten de combustibles
de primera generacioacuten que lleva impliacutecita la desforestacioacuten y el desviacuteo de la
produccioacuten agraria alimentaria a la industrial o energeacutetica
En esta liacutenea el sector petroacuteleo ha promovido un maacutes que discutible apoyo a este tipo
de combustibles en base a una estrategia definida como de neutralidad tecnoloacutegica sin
que esta se circunscriba a todo el proceso y por lo tanto pueda validarse
La presencia de moleacuteculas inertes afecta a la pureza del H2 sintetizado y deben ser
eliminadas mediante un pretratamiento de la materia prima antes de su gasificacioacuten y
con el posterior acondicionamiento del gas de siacutentesis producido para la separacioacuten de
los componentes no deseados
Debido a la baja relacioacuten hidroacutegenocarbono (HC) del carboacuten y la biomasa el gas de
siacutentesis obtenido es rico en oacutexidos de carbono (CO y CO2) y deficiente en hidroacutegeno
Por lo tanto al igual que tras el proceso de reformado de metano este debe
someterse al proceso de WGS para hacer reaccionar con vapor de agua los
componentes principales del gas de siacutentesis producido y aumentar asiacute la cantidad de
hidroacutegeno formado
La eficiencia del proceso de sintetizacioacuten de H2 es mayor para la gasificacioacuten del carboacuten
que para la de la biomasa De forma general y en base al poder caloriacutefico inferior de
los combustibles la gasificacioacuten puede alcanzar eficiencias del orden del 30 al 40
Al hidroacutegeno obtenido a partir de la gasificacioacuten del carboacuten se le han asignado los
colores negro o marroacuten y en su produccioacuten se generan 19 tCO2tH2 Por lo tanto una
opcioacuten que presenta este proceso es la posibilidad de poder capturar y almacenar este
CO2 y asiacute conseguir reducir las emisiones a la atmoacutesfera
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Piroacutelisis
Alternativamente a los procesos convencionales de sintetizacioacuten del H2 a base de
procesos termoquiacutemicos existe una tecnologiacutea novedosa por la cual el metano o
diversos combustibles como la biomasa o diferentes hidrocarburos se someten a
piroacutelisis (proceso a altas temperaturas entre 800 degC y 1200 degC en ausencia de
oxiacutegeno) dando lugar como subproducto a carbono en forma soacutelida La eficiencia en
el proceso de conversioacuten del combustible empleado a hidroacutegeno estaacute entre el 35 y el
50 similar a la del proceso de gasificacioacuten
A diferencia del reformado de metano al no utilizar un agente oxidante (y por tanto
ninguacuten compuesto quiacutemico que contenga oxiacutegeno en su moleacutecula) en la
descomposicioacuten del metano se reduce la posibilidad de produccioacuten de oacutexidos de
carbono (CO2 o CO) y como el carbono se encuentra en estado soacutelido no es necesario
ni separarlo del H2 gaseoso ni el proceso de reaccioacuten quiacutemica WGS
Mediante este meacutetodo se producen tres toneladas de residuo de carbono puro en
estado soacutelido por cada tonelada de hidroacutegeno subproducto que podriacutea ser empleado
en diferentes procesos industriales como la produccioacuten de pigmentos o poliacutemeros
entre otros
Al hidroacutegeno obtenido a partir de la piroacutelisis del gas natural se le ha asignado el color
turquesa y en la literatura tambieacuten aparece con la etiqueta de H2 de bajas emisiones
Termoacutelisis
La termoacutelisis es un proceso que se basa en la divisioacuten de la moleacutecula del agua mediante
una reaccioacuten quiacutemica exoteacutermica denominada hidroacutelisis por la cual la moleacutecula del
agua (H2O) se disocia (separa) en sus elementos constituyentes H2 (recurso) y O2 (como
subproducto de la reaccioacuten quiacutemica) La termoacutelisis es una forma de producir la
hidroacutelisis del agua por la que la energiacutea requerida para llevar a cabo esta reaccioacuten se
entrega uacutenicamente como energiacutea teacutermica lo que requiere de temperaturas muy
elevadas de aproximadamente 2500 degC La eficiencia global del proceso estaacute entre un
20 y un 45
Procesos electroquiacutemicos
Los procesos electroquiacutemicos se basan en la hidroacutelisis del agua una reaccioacuten en la que
se utiliza energiacutea eleacutectrica conocido como electroacutelisis del agua principio por el cual
una corriente eleacutectrica continua pasa por el electrodo cargado positivamente (aacutenodo)
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al electrodo cargado negativamente (caacutetodo) sumergidos en el agua mezclada con una
sustancia (electrolito) encargada de mejorar la conductividad eleacutectrica del agua al
reducir la resistencia al paso de la corriente a traveacutes del agua Al igual que en las
reacciones termoquiacutemicas en las electroquiacutemicas tambieacuten pueden antildeadirse
catalizadores (electrocatalizadores) a las superficies del electrodo que se encargan de
incrementar la velocidad de las reacciones quiacutemicas mejorando la transferencia de
electrones entre los electrodos y los reactivos
Mediante la corriente eleacutectrica se separa (disocia) la moleacutecula del agua (H2O) en sus
elementos constituyentes H2 (recurso) y O2 (como subproducto de la reaccioacuten
quiacutemica) que se liberan en la superficie de los electrodos (el hidroacutegeno se produce en
la superficie del caacutetodo mientras que el oxiacutegeno apareceraacute en el aacutenodo) en estado
gaseoso Tras la suma de las reacciones quiacutemicas que tienen lugar en ambos electrodos
(caacutetodo y aacutenodo) el nuacutemero de moleacuteculas de H2 producidas duplica el nuacutemero de
moleacuteculas de O2 Ademaacutes el nuacutemero de electrones transportados a traveacutes de los
electrodos es el doble del nuacutemero de moleacuteculas de H2 producidas y el cuaacutedruple del
nuacutemero de moleacuteculas de O2 obtenidas
En la electroacutelisis del agua la energiacutea eleacutectrica es la fuente principal para realizar las
reacciones electroquiacutemicas endoteacutermicas Dada la estabilidad de la moleacutecula del agua
se necesita un consumo elevado de electricidad Por ello los electrolizadores no
siempre se proponen para que funcionen con agua a temperatura ambiente
Termodinaacutemicamente las altas temperaturas de operacioacuten son beneficiosas ya que
reducen la corriente eleacutectrica necesaria para llevar a cabo la electroacutelisis aumentando
la cineacutetica (velocidad) de la reaccioacuten de hidroacutelisis y disminuyendo las peacuterdidas
eleacutectricas en la ceacutelula Por tanto la termoelectroacutelisis permite que una fraccioacuten
significativa de la energiacutea requerida para llevar a cabo la reaccioacuten se entregue como
energiacutea teacutermica de modo que la demanda de energiacutea eleacutectrica se reduce
considerablemente y por lo tanto el coste de produccioacuten de hidroacutegeno en
comparacioacuten con la electroacutelisis de baja temperatura
Asiacute pues para llevar a cabo el proceso de electroacutelisis se requiere de agua
desmineralizada (para evitar la deposicioacuten de minerales y en consecuencia de
reacciones electroquiacutemicas indeseadas) como materia prima de electricidad yo de
una fuente de energiacutea teacutermica
El proceso de electroacutelisis se lleva a cabo en los electrolizadores de los que
principalmente existen dos grandes categoriacuteas seguacuten su temperatura de
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funcionamiento los denominados de alta temperatura (700-1000 degC) al trabajar con
vapor de agua y los de baja temperatura (70-80 degC) que emplean agua en estado
liacutequido Los de esta uacuteltima categoriacutea a su vez se dividen en dos tipos los
electrolizadores de baja temperatura que funcionan en medio aacutecido y los que lo hacen
en medio baacutesico Estos uacuteltimos son los maacutes abundantes ya que no necesitan metales
preciosos como el platino o el iridio que son imprescindibles para los primeros Los
principales modelos son los alcalinos (AEC por sus siglas en ingleacutes Alkaline Electrolysis
Cell) de membrana de intercambio protoacutenico (PEM por sus siglas en ingleacutes Proton
Exchange Membrane) y los de oacutexido soacutelido (SOEC por sus siglas en ingleacutes Solid Oxide
Electrolyser Cell) La principal diferencia entre ellos se debe al material empleado como
electrolito
La tecnologiacutea de electrolizadores maacutes desarrollada actualmente y con menor coste
de inversioacuten es la de los sistemas AEC Sin embargo como consecuencia de las
caracteriacutesticas del electrolito empleado en dicho electrolizador se consiguen bajas
producciones de H2 en comparacioacuten con otras tecnologiacuteas de electroacutelisis
La industria se estaacute decantando cada vez maacutes por la tecnologiacutea PEM a pesar de que
actualmente su vida uacutetil sea la mitad y su precio maacutes elevado que el de la alcalina Esto
se debe a que poseen unos rendimientos similares pero con una mayor flexibilidad de
operacioacuten y menor tiempo de respuesta ademaacutes de una mayor capacidad de producir
H2 ya comprimido (alrededor de 30 bar) Pero sobre todo es la flexibilidad de
operacioacuten pensando en el uso de los vertidos de la electricidad generada con
renovables en sistemas hiacutebridos sobre potenciados y las aplicaciones en las que se
requiera de H2 a altas presiones (como por ejemplo en la movilidad) lo que favorece
su aplicacioacuten en aquellos casos en los que se compense el mayor coste de capital
asociado principalmente a los componentes maacutes costosos que se emplean en su
produccioacuten
Por uacuteltimo los electrolizadores tipo SOEC son la tecnologiacutea menos madura de las tres
y la que requiere de una inversioacuten inicial superior pero es la que presenta un mayor
potencial de mejora de la eficiencia energeacutetica entre las configuraciones comerciales
debido a que en contraposicioacuten a los dos electrolizadores anteriores estos sistemas
funcionan a muy altas temperaturas de operacioacuten (650-1000 degC) Una de las ventajas
adicionales es su posibilidad de funcionar de forma reversible (RSOC) tanto en modo
de electroacutelisis (SOEC) como en modo pila de combustible (SOFC) produciendo
electricidad a partir del hidroacutegeno
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El elevado consumo de electricidad de un electrolizador hace que aumenten los costes
de produccioacuten de hidroacutegeno Este coste podriacutea minimizarse y seriacutea competitivo soacutelo si
la energiacutea de entrada necesaria se suministrara a partir de fuentes de energiacutea
renovables de bajo coste A este H2 obtenido a partir de la electroacutelisis del agua con
electricidad de origen 100 renovable se le ha asignado el color verde o la etiqueta
de renovable al no generar ninguna emisioacuten de CO2 en toda su cadena de produccioacuten
El hidroacutegeno ldquoverderdquo tiene margen de mejora incrementando la capacidad y diversidad
de los electrolizadores reduciendo los costes de sus componentes todaviacutea elevados y
solventando su baja eficiencia energeacutetica medida como los kg de hidroacutegeno producido
por kWh de electricidad consumida
Actualmente se requiere de grandes cantidades de energiacutea eleacutectrica dada las bajas
eficiencias de los electrolizadores y la estabilidad de la moleacutecula del agua y de agua
desmineralizada Los electrolizadores que funcionen a temperaturas muy por encima
de las ambientales requeriraacuten ademaacutes de una fuente de energiacutea teacutermica Para
asegurar que la energiacutea teacutermica suministrada al electrolizador sea de origen renovable
es necesaria la proximidad a fuentes de calor renovables como la energiacutea termosolar
de concentracioacuten la geotermia de alta temperatura o mediante sinergias con otros
procesos de los que poder aprovechar el calor residual Pero este requisito podriacutea
suponer una limitacioacuten a la viabilidad econoacutemica
Por regla general se suele asignar un consumo eleacutectrico del electrolizador de unos 50
kWh por cada kg de H2 producido y una eficiencia en torno a un 60 - 80 Con
respecto al consumo de agua por ejemplo para un electrolizador tipo PEM de 10 MW
de capacidad como el que se instalaraacute en el proyecto P2GHM [8] es de unos 167 litros
de agua por cada kg de H2 producido
El hidroacutegeno renovable producido mediante la electroacutelisis de agua utilizando
electricidad de origen renovable tiene un coste de entre 5-7 eurokg Actualmente el
coste de la electricidad representa la mayor parte del coste de la produccioacuten de H2 en
torno al 55 - 60 y el resto corresponde a los costes relacionados con el
electrolizador
Procesos fotoquiacutemicos
En lugar de aplicar energiacutea eleacutectrica para proporcionar la energiacutea necesaria para llevar
a cabo la hidroacutelisis se estaacute estudiando utilizar la irradiacioacuten solar directamente (en
lugar de aprovechar los fotones para producir electricidad mediante el efecto
fotoeleacutectrico sobre el que se basan las placas fotovoltaicas y alimentar asiacute al
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electrolizador) para romper la moleacutecula del agua Es lo que se conoce como fotoacutelisis
intentando imitar el proceso de la fotosiacutentesis (fotosiacutentesis artificial) La fotocataacutelisis la
fotoelectroacutelisis o la descomposicioacuten fotocataliacutetica entre otros son procesos basados
en la irradiacioacuten del sol como fuente de energiacutea para sintetizar el H2 a partir del agua
aunque todaviacutea estaacuten en una fase inicial de desarrollo con bastante rango de mejora
en su eficiencia de conversioacuten
Procesos bioquiacutemicos
El proceso bioloacutegico es otra alternativa para la produccioacuten de hidroacutegeno neutro en
carbono Los meacutetodos principales son la biofotoacutelisis directa e indirecta la
fotofermentacioacuten la fermentacioacuten oscura y el procesamiento metaboacutelico Sin
embargo son teacutecnicas poco desarrolladas en proceso de investigacioacuten y por lo
general con bajas eficiencias ademaacutes de que los voluacutemenes de produccioacuten de H2 son
menores en comparacioacuten con otros meacutetodos de produccioacuten
Comparativa entre procesos
Los hidrocarburos son actualmente las materias primas maacutes utilizadas y el reformado
de hidrocarburos el meacutetodo maacutes usado y econoacutemico para la produccioacuten industrial de
hidroacutegeno pero se producen grandes cantidades de emisiones de CO2 como
consecuencia de emplear materias primas y fuentes de energiacutea basadas en carbono Es
por ello que la generacioacuten de hidroacutegeno a partir de fuentes renovables seraacute una de
las principales prioridades en el futuro por sus caracteriacutesticas limpias y sostenibles
para el medio ambiente
Excluyendo los procesos de conversioacuten de la biomasa por gasificacioacuten y piroacutelisis la
disociacioacuten del agua es el meacutetodo maacutes prometedor para la generacioacuten de hidroacutegeno a
partir de fuentes renovables pues todos los procesos teacutermicos de produccioacuten de H2
son susceptibles de ser integrados con fuentes de energiacutea renovables teacutermicas como
la energiacutea solar teacutermica Pero como la madurez tecnoloacutegica y econoacutemica de las
energiacuteas renovables se ha alcanzado principalmente en tecnologiacuteas de generacioacuten de
electricidad apostamos por los procesos de disociacioacuten del agua basados en el uso de
la electricidad (electroacutelisis)
Se abre la posibilidad de utilizar la potencia eleacutectrica generada por encima de la de
evacuacioacuten en centrales con hibridacioacuten de tecnologiacuteas o con sobre instalacioacuten de
potencia con el fin de aumentar el factor de capacidad para producir hidroacutegeno con el
fin de almacenarlo para generar en horas de menor produccioacuten o como subproducto
para otros usos En este sentido aunque el coste de oportunidad de la electricidad
utilizada es praacutecticamente cero y se abre una nueva liacutenea para utilizar la produccioacuten de
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hidroacutegeno mediante electroacutelisis como un vector de aprovechamiento de vertidos
como un elemento de cobertura de ciertas necesidades no idoacuteneas para la electricidad
o como produccioacuten necesaria para mejorar la gestionabilidad del sistema los
resultados obtenidos de diferentes simulaciones estaacuten muy lejos de ser una opcioacuten
viable econoacutemicamente
La rentabilidad de una planta de hidroacutegeno (eurokg) depende del precio de la electricidad
y de las horas de funcionamiento del electrolizador (factor de capacidad) por lo que si
soacutelo funciona en los periacuteodos con excedentes de electricidad se encarece
notablemente el precio del H2
La produccioacuten de H2 renovable mediante electroacutelisis es auacuten una tecnologiacutea no
competitiva aunque la comparacioacuten no se realice de forma homogeacutenea en todos los
procesos al no considerar las externalidades Seguacuten el informe New Energy Outlook
2020 de BloombergNEF [9] se estima que el hidroacutegeno renovable podriacutea suministrar
una cuarta parte de la energiacutea final mundial en 2050 en un escenario de poliacuteticas
soacutelidas (legislacioacuten de cero emisiones tarificacioacuten del carbono y subvenciones al H2)
Para ello se requeririacutea un 38 maacutes de electricidad de la que se produce hoy en diacutea en
el mundo Seguacuten estas previsiones el coste del hidroacutegeno renovable obtenido por
electroacutelisis podraacute ser menor que el hidroacutegeno obtenido por SMR con CCS para 2050
gracias al descenso de precios de las renovables y por tanto de la electricidad
empleada El objetivo se fija en costes inferiores a 1 eurokg un 85 menor que el de hoy
en diacutea En la siguiente figura se puede observar la proyeccioacuten de ese descenso de
costes entre 07 y 16 $kg para 2050 en la mayor parte del mundo lo que supondriacutea
que fuera maacutes barato que el hidroacutegeno gris y competitivo con el gas natural porque el
coste de produccioacuten del primero apenas bajaraacute entre los 25 y los 34 $kg mientras
que el segundo praacutecticamente se mantendraacute en los 14 y los 29 $kg
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Seguacuten el escenario de 15degC recogido en el informe World Energy Transitions Outlook
15 ordmC Pathway realizado por IRENA [11] para limitar el calentamiento global en 2050
a 15 ordmC la demanda de hidroacutegeno deberaacute aumentar en cinco veces con respecto al
consumo actual (de 120 Mt (14 EJ) en 2020 a 614 Mt (74 EJ) en 2050) Para que el
hidroacutegeno y sus derivados (principalmente el e-amoniaco el e-metanol y el e-
queroseno) representen el 12 del consumo final de energiacutea en 2050 (7 corresponde
a usos energeacuteticos y el 5 restante a no energeacuteticos) dos tercios se cubririacutean con
hidroacutegeno producido con electricidad renovable y el tercio restante con hidroacutegeno
producido por gas natural con CCS (ver Figura 10) Para ello se necesitaraacute un
crecimiento anual medio de 160 GW de electrolizadores a partir de los 03 GW de
capacidad instalada en 2020 y alcanzar asiacute una capacidad instalada de 5000 GW de
electrolizadores Para alimentar esos electrolizadores se necesitariacutean ademaacutes unos
20770 TWh de electricidad (casi el nivel actual de consumo mundial de electricidad)
que junto con la necesaria para producir los portadores derivados del mismo
supondriacutea el 30 del consumo de electricidad en 2050
Figura 10 Perspectivas de costes de la produccioacuten de hidroacutegeno Fuente Informe ldquoPerspectivas de una economiacutea de hidroacutegenordquo de BloombergNEF [10]
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Con respecto a la brecha de costes entre el hidroacutegeno producido con electricidad
renovable y el hidroacutegeno producido por gas natural con CCS dicho informe menciona
que esta podriacutea desaparecer entre los proacuteximos 5 a 15 antildeos en muchos paiacuteses a
medida que los costes de los electrolizadores vayan reducieacutendose en paralelo a los de
la electricidad renovable
Es necesario escalar la produccioacuten de electrolizadores para reducir sus costes a medida
que se adquiere conocimiento tecnoloacutegico experiencia en la produccioacuten en serie y en
la utilizacioacuten de estos Tambieacuten se requiere del despliegue de la infraestructura y de la
tecnologiacutea necesaria para su integracioacuten sectorial en aquellos subsectores que no se
puedan electrificar de forma eficiente pues en la actualidad el uso del H2 como vector
energeacutetico es miacutenimo tanto por su falta de desarrollo tecnoloacutegico y experiencia en los
usos finales como por su diferencial de coste con respecto a otros combustibles El
desarrollo teacutecnico y normativo seraacute necesario para poder aprovechar el potencial del
H2 como vector energeacutetico
La generacioacuten de hidroacutegeno verde debe estar ligada biuniacutevocamente a la generacioacuten
de electricidad con fuentes de energiacutea renovables La utilizacioacuten de electricidad de la
Figura 11 Consumo final de energiacutea por vector energeacutetico para los antildeos 2018 y 2050 seguacuten el escenario de
15 ordmC proyectado en el World Energy Transitions Outlook 15ordmC Pathway [11]
Fuente IRENA
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red sin la trazabilidad aquiacute exigida supone al tener un mix de generacioacuten no 100
renovable que su denominacioacuten responda a los colores de las energiacuteas que componen
en cada momento el mix de generacioacuten utilizado
En la siguiente tabla se reflejan a modo de resumen las ventajas y las desventajas de
los distintos tipos de hidroacutegenos asiacute como sus costes de produccioacuten y eficiencias
Colores Proceso Ventajas Inconvenientes Coste
eurokg H2 Eficiencia
energeacutetica
Verde Electroacutelisis del
agua con fuentes renovables
Sostenibilidad e hidroacutegeno maacutes
puro Mayor coste 35-5 50-70
Azul
Reformado de gas natural con captura de
carbono
Reduce emisiones de CO2 respecto al
Gris
Proceso maacutes caro que el del hidroacutegeno gris por la
captura y almacenamiento No
sostenible
2 74-85
Turquesa A partir de piroacutelisis de hidrocarburos
No emite CO2 ni CO no requiere oxiacutegeno ni agua
Se forma carboacuten y se necesitan altas
temperaturas de operacioacuten No sostenible
19- 20 35-50
Gris Reformado de gas natural sin captura
Proceso a menor temperatura
mayor eficiencia No sostenible 15 74-85
Marroacuten Gasificacioacuten del
carboacuten Menores costes de
material
Alta demanda de carboacuten Alta produccioacuten de CO2H2 No sostenible
16 30-40
Tabla 2 Ventajas inconvenientes costes y eficiencia energeacutetica de los principales meacutetodos de produccioacuten de
hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Almacenamiento transporte y distribucioacuten
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4 Almacenamiento transporte y distribucioacuten
El uso del hidroacutegeno como combustible requiere que se pueda almacenar transportar
y utilizar de una manera segura alliacute donde se necesita y para las aplicaciones que lo
demandan El almacenamiento y la distribucioacuten presenta dificultades asociadas a la
baja densidad y temperatura de ebullicioacuten del hidroacutegeno lo que supone un verdadero
reto en comparacioacuten con otros combustibles foacutesiles Partiendo de la base de que el
hidroacutegeno si queremos que sea sostenible debe producirse mediante electroacutelisis del
agua la conclusioacuten debe ser siempre que es preferible transportar electricidad y
producir el hidroacutegeno donde se vaya a usar que producirlo de forma remota para su
transporte hasta el lugar de uso
La posibilidad de que sirva como elemento de gestionabilidad del sistema permitiendo
un mayor factor de capacidad de las centrales de generacioacuten de electricidad con
fuentes renovables elimina la necesidad de transporte al ser producido y consumido
en el mismo emplazamiento aunque su bajo nivel de utilizacioacuten y sus costes ponen en
duda por el momento esta aplicacioacuten En el caso opuesto estariacutea el desarrollo de
centrales de generacioacuten de electricidad con fuentes renovables exclusivamente para
producir hidroacutegeno y transportarlo a los lugares en los que se vaya a utilizar
En cuanto al almacenamiento existen dos tipos el basado en propiedades fiacutesicas (gas a
presioacuten gas a presioacuten enfriado y liacutequido) con el inconveniente de manejar sistemas a
alta presioacuten y bajas temperaturas y los fundamentados en la formacioacuten de
compuestos con gran cantidad de moleacuteculas de hidroacutegeno lo que supone la necesidad
de obtener un compuesto que posteriormente se descomponga liberando hidroacutegeno
con la consecuente menor eficiencia global del proceso Una alternativa a este
segundo meacutetodo es usar como combustible el compuesto obtenido cuyo caso maacutes
exitoso es el amoniaco (NH3) que se puede emplear en motores de combustioacuten
Para el transporte de hidroacutegeno se barajan soluciones de tipo fiacutesico similares a las
comentadas en relacioacuten con el almacenamiento Ademaacutes se contempla la
construccioacuten de redes de transporte por tuberiacuteas especiales o mezclar hidroacutegeno con
gas natural (blending) y utilizar gasoductos para el transporte y separar la mezcla en
destino Esta praacutectica es la que el sector gasista estaacute apoyando porque implica como
elemento de valor la continuidad de las infraestructuras existentes y del gas natural
en un mercado de oferta altamente concentrado y no liberalizado
El hidroacutegeno mezclado con el gas natural no puede acabar convirtieacutendose en la
coartada para el mantenimiento de la infraestructura gasista y del uso del gas
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natural teniendo en cuenta que la produccioacuten de hidroacutegeno no tiene un punto de
origen extractivo sino que puede producirse en el lugar de consumo
Formas de almacenamiento
Como ya se ha comentado actualmente hay varios sistemas para almacenar hidroacutegeno
con la dificultad que ocasiona la baja densidad por unidad de volumen de este gas ya
que aunque tenga una mayor energiacutea por unidad de masa en el almacenamiento de
un gas se atiende principalmente al volumen que ocupa y no a la masa
Se pueden utilizar distintos meacutetodos para conseguir aumentar esta densidad
volumeacutetrica como por ejemplo comprimieacutendolo licuaacutendolo o incluyeacutendolo en el
interior de otros compuestos quiacutemicos
Otro de los inconvenientes de su almacenamiento es que no siempre se puede generar
y almacenar hidroacutegeno in situ Por ejemplo para almacenar una gran cantidad
volumeacutetrica de hidroacutegeno seriacutean necesarias formaciones geoloacutegicas concretas con la
consecuente necesidad de tener que transportar el gas desde la zona en la que se
produce hasta el lugar en el que se almacena
En la siguiente figura se recogen las distintas formas de almacenamiento de hidroacutegeno
En forma de hidroacutegeno
Gas comprimido
Crio-comprimido
Hidroacutegeno liacutequido criogeacutenico
Antildeadido a otros compuestos
Absorbentes
Liacutequidos orgaacutenicos
Hidruros intersticiales
Hidruros complejos
Hidroacutegeno quiacutemico
Figura 12 Meacutetodos para almacenar hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Hidroacutegeno como gas comprimido
El almacenamiento de hidroacutegeno comprimido o presurizado requiere trabajar con
presiones de entre 350 y 700 bares Pero aunque se trabaje a presiones muy elevadas
este tipo de dispositivos pueden llegar a albergar en teacuterminos de masa hasta tres
veces maacutes energiacutea que la gasolina (120 MJkg frente a 44 MJkg respectivamente) El
hidroacutegeno liacutequido por su parte tiene una densidad volumeacutetrica de 8 MJl frente a los
32 MJl de la gasolina lo que significa que es necesario un volumen mucho maacutes grande
de hidroacutegeno para poder almacenar el mismo contenido energeacutetico que el de la
gasolina
El proceso de compresioacuten del hidroacutegeno requiere un aporte energeacutetico alto que oscila
entre un 12 y un 16 de la energiacutea quiacutemica contenida en el hidroacutegeno (Bengt
Sundeacuten) [12]
Los tanques de almacenamiento de hidroacutegeno comprimido tienen distintas
caracteriacutesticas de disentildeo y materiales Hay cuatro tipos de tanques (tipo I II III IV) y
los maacutes utilizados son los de tipo IV fabricados en fibra de carbono a partir de
poliacrilonitrilo Para que estos sistemas de almacenamiento tengan futuro deben
cumplir ciertos requisitos como tener un peso no muy elevado un coste bajo y ser
capaces de controlar las presiones para una seguridad oacuteptima Ademaacutes tienen que ser
altamente conductivos y manejar el calor de forma exoteacutermica en el momento de
llenado del tanque
Hidroacutegeno licuado
Para almacenar hidroacutegeno liacutequido se tiene que trabajar a temperaturas criogeacutenicas
(-253 degC) Una ventaja del hidroacutegeno licuado respecto al hidroacutegeno gaseoso es que la
densidad energeacutetica por unidad de volumen es superior incluso a bajas presiones
Almacenar hidroacutegeno en fase liacutequida requiere mucha energiacutea en el proceso de
licuefaccioacuten entre el 25 y el 35 del contenido energeacutetico del hidroacutegeno debido al
punto de ebullicioacuten del hidroacutegeno y al hecho de que el gas hidroacutegeno no se enfriacutea
durante los procesos de estrangulamiento para temperaturas superiores a 73 K
No obstante esta tecnologiacutea estaacute razonablemente bien establecida constituye la base
de la red de infraestructura industrial y de distribucioacuten que existe ademaacutes de que el
hidroacutegeno liacutequido se suele transportar en grandes cantidades
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Los tanques de hidroacutegeno liacutequido deben estar bien aislados para evitar la transferencia
de calor al miacutenimo Si la presioacuten interna aumenta a causa de una transferencia de calor
del exterior podriacutea ocasionar peacuterdidas de hidroacutegeno a traveacutes de la vaacutelvula de alivio
Por lo tanto estos tanques no se podriacutean utilizar para almacenar de manera
estacionaria y por un largo periacuteodo de tiempo en ambientes caacutelidos ya que podriacutea
acabar agotaacutendose
Hidroacutegeno antildeadido a otros compuestos
Este almacenamiento estaacute referido a la unioacuten covalente ya sea en forma soacutelida o
liacutequida en compuestos que contienen gran densidad de hidroacutegeno Puede dar lugar a
sustancias liacutequidas que se pueden transportar faacutecilmente empleando las redes actuales
de suministro
Dentro de estos compuestos destacan el amoniacuteaco los liacutequidos orgaacutenicos portadores
de hidroacutegeno (LOHC) el metanol o el octano Entre estos compuestos el amoniacuteaco es
el maacutes influyente ya que no contiene carbono en su moleacutecula y existe una
infraestructura propia desarrollada
La conversioacuten del hidroacutegeno en amoniacuteaco requiere una energiacutea equivalente de entre
el 7 y el 18 de la energiacutea contenida en el hidroacutegeno dependiendo del tamantildeo y de
la ubicacioacuten del sistema Si este amoniacuteaco necesita ser reconvertido en hidroacutegeno de
alta pureza se pierde un nivel similar de energiacutea Sin embargo el amoniacuteaco se licua a
-33 degC una temperatura mucho maacutes alta que la del hidroacutegeno y contiene 17 veces maacutes
hidroacutegeno por metro cuacutebico que el hidroacutegeno licuado lo que significa que es mucho
maacutes barato de transportar que el hidroacutegeno
En la actualidad se dispone de infraestructura con una red internacional de transporte
y distribucioacuten pero es un producto quiacutemico toacutexico lo que puede limitar su uso final en
algunos sectores Existe tambieacuten el riesgo de fuga de la parte del amoniacuteaco no
quemado lo que puede provocar la formacioacuten de partiacuteculas y acidificacioacuten
Los LOHC tienen propiedades parecidas a las del petroacuteleo crudo y los productos
petroliacuteferos Su principal ventaja es que pueden transportarse como liacutequidos sin
necesidad de refrigeracioacuten Sin embargo como ocurre con el amoniacuteaco los procesos
de conversioacuten y reconversioacuten conllevan costes elevados
Tanto en el caso del amoniacuteaco como en el de los LOHC la utilizacioacuten eficaz del calor
liberado en el proceso de conversioacuten podriacutea aumentar la eficiencia de la cadena de
valor y reducir los costes globales
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Hidrogeno comprimido
Hidroacutegeno liacutequido
Amoniacuteaco LOHC
Madurez de los procesos
y de la tecnologiacutea
Conversioacuten Baja Pequentildea escala
Alta Gran escala Baja
Alta Media
Almacenamiento en tanque
Alta Alta Alta Alta
Transporte Barco Baja
Tuberiacuteas Media Camioacuten Alta
Barco Baja Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Barco Alta Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Barco Alta Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Reconversioacuten Baja Alta Media Media
Integracioacuten en la cadena de valor
Mediaalta Mediaalta Alta Media
Energiacutea consumida
12-16 25-35 7-18 35-40
En la tabla anterior madurez alta indica que es una tecnologiacutea probada y que se
comercializa madurez media significa que ya hay un prototipo demostrado y por
uacuteltimo madurez baja que es una tecnologiacutea validada o en desarrollo Por otro lado
pequentildea escala hace referencia a menos de 5 tdiacutea y gran escala a una cantidad mayor
o igual a 100 tdiacutea
Las conclusiones que podemos obtener de la tabla son que el hidroacutegeno liacutequido es una
tecnologiacutea madura siempre que sea a pequentildea escala y que el amoniacuteaco es una de las
formas de almacenamiento maacutes maduras y con tecnologiacutea avanzada
Transporte y distribucioacuten
Una vez que se produce el hidroacutegeno este debe ser transportado hasta el usuario
final Hay tres formas de transportarlo viacutea mariacutetima por tierra (camiones cisterna o
cilindros para distancias maacutes cortas) y mediante tuberiacuteas siendo esta uacuteltima opcioacuten la
maacutes econoacutemica porque ya existe una infraestructura aunque tiene limitaciones en
cuanto al porcentaje de hidroacutegeno que se puede inyectar en relacioacuten con el gas
soporte
Tabla 3 Madurez tecnoloacutegica y de procesos de almacenamiento de hidroacutegeno Fuente IEA The future of the Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia
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Mariacutetimo
En teoriacutea su principal ventaja es que permitiriacutea cubrir grandes distancias aunque la
realidad es que hoy en diacutea no hay flota de barcos que transporten hidroacutegeno puro A
modo de ejemplo sentildealar que el primer buque que transporta hidroacutegeno liacutequido
comprimido entroacute en funcionamiento en 2020 Su objetivo es transportar hidroacutegeno
desde la costa sur de Australia hasta Japoacuten En Europa la empresa noruega Moss ha
disentildeado un barco para transportar 9000 m3 de hidroacutegeno licuado Estos barcos son
parecidos a los de GNL (gas natural licuado) y requieren la licuefaccioacuten del hidroacutegeno
antes de su transporte Tanto los barcos como el proceso de licuefaccioacuten supondriacutean
costes considerables pero aun asiacute hay varios proyectos activos para desarrollar
barcos adecuados [13]
En este tipo de transporte se producen peacuterdidas significativas en la cadena logiacutestica
(como por ejemplo en la presurizacioacuten y licuefaccioacuten) lo que puede multiplicar la
demanda de energiacutea para el suministro de hidroacutegeno
En cuanto a los portadores de hidroacutegeno el amoniacuteaco es el maacutes desarrollado en
teacuterminos de transmisioacuten intercontinental apoyaacutendose en buques cisterna para
productos quiacutemicos y gas licuado de petroacuteleo semi refrigerados
Terrestre
El hidroacutegeno se distribuye en camiones siempre que sean distancias pequentildeas (lt300
km) y en algunos casos tambieacuten se utiliza el ferrocarril El principal problema es que en
la actualidad no existe una estructura que preparada para el uso generalizado del
hidroacutegeno como vector energeacutetico del futuro
Uno de los aspectos negativos de transportar el hidroacutegeno viacutea terrestre es su
ineficiencia energeacutetica debido a que es necesaria una cantidad muy superior de
material asociado por cada unidad maacutesica de hidroacutegeno transportado lo que conlleva
consumir mucha energiacutea en su transporte
El hidroacutegeno liacutequido se distribuye en cilindros con camiones cisterna criogeacutenicos que
pueden llegar a transportar hasta 4000 kg de hidroacutegeno licuado pero solo se utilizan
actualmente para viajes de hasta 4000 km La razoacuten de esta limitacioacuten de distancia se
debe a que el hidroacutegeno en distancias maacutes largas se calienta y puede provocar un
aumento de presioacuten
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Por estos motivos una economiacutea basada en el hidroacutegeno no seraacute rentable tanto por la
ineficiencia econoacutemica como energeacutetica de la utilizacioacuten de camiones como medio de
distribucioacuten normal
Si se transportara amoniacuteaco o LOHC en estos camiones cisterna seguacuten el informe The
Future of Hydrogen de la IEA [5] podriacutea llegar a distribuirse 5000 kg de hidroacutegeno en
forma de amoniacuteaco o 1700 kg en forma de LOHC
Seguacuten IRENA [14] utilizar el amoniacuteaco como portador de hidroacutegeno en camiones
supondriacutea unas peacuterdidas de energiacutea del 45 en la compresioacuten del hidroacutegeno (19) en
los electrolizadores (16) y en el convertidor de potencia (10)
Inyeccioacuten en la red actual de gas natural
La forma maacutes sencilla para transportar hidroacutegeno es utilizar la red de distribucioacuten de
gas natural introduciendo un porcentaje de hidroacutegeno mezclado con el gas natural ya
que una red propia de distribucioacuten de hidroacutegeno mediante una red de tuberiacuteas que
conecte al productor con el consumidor requiere una inversioacuten inicial muy elevada y
solo puede ser viable si se transporta gran cantidad y de forma ininterrumpida en el
tiempo
En Espantildea hay una infraestructura de gasoductos muy extensa que transportan gas
natural en la que podriacutea transportarse hidroacutegeno La opcioacuten maacutes faacutecil a corto plazo es
inyectar hidroacutegeno en dicha infraestructura hasta el usuario final introduciendo un
determinado porcentaje de hidroacutegeno en la tuberiacutea de gas natural que estaacute
compuesto en gran medida por metano y una pequentildea parte de etano
A maacutes largo plazo para 2050 se preveacute que los gases renovables sustituyan al gas
natural de origen foacutesil pero por ahora no se estaacute introduciendo hidroacutegeno en la red de
gaseoductos aunque siacute biometano que en su composicioacuten contiene entre un 95 y un
99 de metano
Introducir hidroacutegeno en la red de gaseoductos supone una modificacioacuten de la
composicioacuten del producto transportado y entregado al cliente y los porcentajes de
hidroacutegeno estaacuten regulados por el Estado asiacute como la infrautilizacioacuten de un elemento
de mayores prestaciones que el gas natural
Existen contraindicaciones debido a que a largo plazo el hidroacutegeno podriacutea dantildear la red
de transporte y tener efectos no deseados en equipos que utilicen este gas Los liacutemites
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variacutean seguacuten cada paiacutes y en Espantildea es de un 5 volumen el liacutemite de mezcla de
hidroacutegeno
En circunstancias excepcionales paiacuteses como Alemania Francia y Reino Unido podriacutean
aumentar estos liacutemites hasta un 20 en el caso de Francia y Reino Unido y un 15 en
Alemania
Los diferentes liacutemites legales que cada paiacutes considera dependen de que las redes que
han sido disentildeadas para gas natural puedan soportar otras aplicaciones porque las
propiedades quiacutemicas del hidroacutegeno son diferentes a las del gas natural sobre todo en
densidad reactividad y poder caloriacutefico por lo que para poder transportar hidroacutegeno
seriacutean necesarias ciertas modificaciones teacutecnicas
Seguacuten Marcogaz (la asociacioacuten teacutecnica de la industria europea del gas natural) [16]se
consideran diferentes tolerancias para la introduccioacuten del hidroacutegeno en los
gaseoductos que se exponen en la Tabla 4 Actualmente los componentes principales
de almacenamiento transmisioacuten y distribucioacuten de gas pueden llegar a admitir el 10
de hidroacutegeno sin modificaciones En el aacutembito domeacutestico ya hay aplicaciones que
pueden llegar a soportar el 20 de hidroacutegeno pero para un porcentaje mayor es
necesario seguir investigando En el caso de los usos industriales estos componentes
tienen una aceptabilidad menor con un 5 la tolerancia general (incluso en el caso de
las turbinas hay una admisibilidad menor) Si el gas natural se usa para producir calor
0 1 2 3 4 5 6 7
Alemania
Austria
Espantildea
Estados Unidos
Francia
Italia
Japoacuten
Lituania
Reino Unido
Suiza
Liacutemite de mezcla de H2 ( en volumen)
Figura 13 Liacutemites legales de la concentracioacuten volumeacutetrica del hidroacutegeno en la red de gas en diferentes paiacuteses Fuente Naturgy [15] Elaboracioacuten propia
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por ejemplo en quemadores u hornos se puede llegar a obtener una tolerancia del
15 sin modificaciones y es susceptible de poder aumentarse en un futuro
Sin modificaciones Con modificaciones I+D
Estructura gasista 10 20 gt20
Usos domeacutesticos 10-20 20 gt20
Usos industriales 0-15 15 gt15
Dentro de la estructura gasista hay algunos componentes a lo largo de la cadena de
valor del gas natural con una alta tolerancia a la mezcla de hidroacutegeno Por ejemplo las
tuberiacuteas de distribucioacuten de polietileno pueden soportar hasta el 100 de hidroacutegeno
Hay proyectos como el H21 Leeds City Gate en Reino Unido [17] con el que se quiere
demostrar la viabilidad de esta opcioacuten para proporcionar calor a hogares y empresas
Infraestructura del gas Uso final
Tuberiacuteas 50 (100 en
algunas condiciones) Caldera 30
Medidores de gas 50 Cocina 30
Transmisioacuten 20 Motor 5
Compresores 10 Turbinas 2-3
Almacenamiento 2 Tanques CNG 2 (30 en algunas
condiciones)
En todo caso y a modo de resumen el blending no es una solucioacuten econoacutemicamente
eficiente para voluacutemenes grandes debido a que se pierde valor intriacutenseco del
hidroacutegeno en la mezcla y a que hay dificultades teacutecnicas para poder separar los gases
Tabla 4 Tolerancia general de hidroacutegeno en la red de gas
Fuente Marcogaz[16] Elaboracioacuten propia
Tabla 5 Tolerancia actual de diferentes elementos a mezclas de hidroacutegeno
Fuente IEA The future of Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia
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en el punto de consumo como indica la Hoja de Ruta del Hidroacutegeno de Espantildea [18]
sin dejar de considerar que vamos hacia una economiacutea que tiene que prescindir del
gas natural como combustible foacutesil lo que implica tambieacuten un ldquodeadlinerdquo para el uso
conjunto de las infraestructuras con el hidroacutegeno
En relacioacuten con el transporte hay que preguntarse si es maacutes apropiado transportar el
hidroacutegeno renovable en estado gas liacutequido o mediante LOHC En funcioacuten de la
distancia y el volumen a tratar podriacutea tenerse en cuenta el siguiente cuadro en el que
figuran los costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen diario (eje
vertical) y de la distancia recorrida (eje horizontal)
Seguacuten los datos reflejados en la figura para distancias maacutes largas (a nivel
intercontinental) y con un volumen pequentildeo se transportariacutea en portadores de
hidroacutegeno orgaacutenico liacutequido para voluacutemenes maacutes grandes todo se transportariacutea en
hidroacutegeno comprimido en tuberiacuteas de transmisioacuten o distribucioacuten siendo esta la
opcioacuten maacutes econoacutemica en funcioacuten de los costes de transporte y se transportariacutea como
amoniaco en el caso de largas distancias con un volumen elevado
En teacuterminos generales los gastos de transporte y almacenamiento suponen una
parte importante de los costes del proceso de uso del hidroacutegeno por lo que la
poliacutetica de su introduccioacuten debe estar encaminada a su produccioacuten en demanda y al
transporte de electricidad antes que de hidroacutegeno
Figura 14 Costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen y la distancia recorrida ($kg) Fuente Bloomberg NEF Hydrogen Economy Outlook [10]
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Utilizacioacuten del hidroacutegeno como vector energeacutetico y como materia prima
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5 Utilizacioacuten del hidroacutegeno como vector energeacutetico y como
materia prima
En el presente capiacutetulo se describen y analizan las distintas formas de utilizar el
hidroacutegeno como vector energeacutetico y como materia prima para procesos industriales o
en procesos de regeneracioacuten de combustibles con el objetivo de que al proceder de
fuentes de energiacutea renovables y ser sostenible pueda ser utilizado como un vector
para la transicioacuten energeacutetica y sustituir a las fuentes de energiacutea de origen foacutesil
manteniendo cuando sea posible los procedimientos de uso
Usos del H2 para produccioacuten de calor y generacioacuten eleacutectrica
Las opciones del hidroacutegeno para la produccioacuten de calor y electricidad son mediante su
combustioacuten (sin emisiones) a altas temperaturas en presencia de aire como fuente de
calor o empleaacutendolo como reactivo junto con el oxiacutegeno en pilas de combustible
producieacutendose la reaccioacuten de oxidacioacuten del hidroacutegeno con la obtencioacuten directa de
electricidad y agua
Combustioacuten directa
El H₂ cuando se combina con el oxiacutegeno del aire en una reaccioacuten de combustioacuten libera
la energiacutea quiacutemica almacenada en el enlace H-H generando solamente vapor de agua
como subproducto de la reaccioacuten Dadas las diferencias entre las propiedades
fisicoquiacutemicas del gas natural y del hidroacutegeno este presenta ciertos cambios a la hora
de utilizarse de forma directa sin mezclar en los dispositivos que estaban utilizando gas
natural (quemadores turbinas motores de combustioacuten internahellip)
El sector industrial y concretamente las aplicaciones a altas temperaturas en el sector
de la metalurgia o en el quiacutemico es fuertemente dependiente de los combustibles
foacutesiles para la obtencioacuten de energiacutea caloriacutefica Como posible solucioacuten se plantea
utilizar el hidroacutegeno para la produccioacuten de calor a nivel industrial mediante su
combustioacuten en calderas en motores de combustioacuten interna (MCI) o como sustituto de
otros gases combustibles
Actualmente no se produce calor a partir de hidroacutegeno puro pero hay alternativas ya
testeadas de combustioacuten mixta de gas natural e hidroacutegeno en las que el gas natural
tiene un porcentaje entre un 15 y un 20 y el hidroacutegeno es el combustible
mayoritario En comparacioacuten con la combustioacuten de hidroacutegeno el gas natural mejora la
deteccioacuten de llama y aumenta el poder caloriacutefico de la mezcla
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Aun asiacute se siguen estudiando mejoras en la combustioacuten del hidroacutegeno 100 puro e
investigando tecnologiacuteas maacutes eficientes Ya hay proyectos a escala real en los que se
quieren electrificar aplicaciones de la industria de alta temperatura como la
produccioacuten de ceraacutemica en un horno industrial ya que el hidroacutegeno se considera
como la mejor opcioacuten para los procesos teacutermicos de alta demanda caloriacutefica
Pilas de combustible
La pila de combustible (Fuel Cell) es un dispositivo capaz de generar electricidad a
partir de la reaccioacuten quiacutemica entre el H₂ introducido en la pila y el O₂ del aire
formando vapor de agua como subproducto Es decir hacen el proceso inverso al
llevado a cabo por los electrolizadores
Al igual que una pila se basa en varias celdas individuales conectadas en serie cada
una formada por dos electrodos (aacutenodo y caacutetodo) separados por un electrolito El H₂ se
incorpora al aacutenodo donde tiene lugar la reaccioacuten de oxidacioacuten del H₂ mientras que el
oxiacutegeno del aire se suministra al caacutetodo donde ocurre la reaccioacuten de reduccioacuten De
esta forma se produce la reaccioacuten electroquiacutemica de reduccioacuten-oxidacioacuten generando
un flujo de electrones que va desde los liberados en el aacutenodo a los colectados en el
caacutetodo y que son colectados por un circuito externo produciendo asiacute una corriente
eleacutectrica
Su principal ventaja con respecto a la combustioacuten directa de H2 es que presenta
eficiencias mucho maacutes elevadas al eliminarse los pasos de la transformacioacuten (y por
tanto las peacuterdidas de eficiencia asociadas a dichas transformaciones) de la energiacutea
quiacutemica contenida en el H2 en energiacutea teacutermica de la energiacutea teacutermica a mecaacutenica
mediante una turbina y de la transformacioacuten electromecaacutenica
Estas celdas pueden adaptarse para producir energiacutea ya sea en forma de electricidad o
calor en diferentes cantidades y su uso permitiriacutea una amplia implementacioacuten de la
utilizacioacuten del H2 en muchos sectores como la movilidad o en sistemas de generacioacuten
o cogeneracioacuten de electricidad y calor tanto a nivel domeacutestico como industrial
La eficiencia actual de las pilas de combustible tipo PEM (pilas de combustible con
membrana de intercambio de protones o simplemente pilas polimeacutericas) es de un
50 lo que significa que la mitad de la energiacutea contenida en el H2 introducido en la
pila de combustible no es transformada en energiacutea uacutetil (electricidad) Para
contextualizar una turbina de gas pequentildea tiene una eficiencia del 21 y un motor de
combustioacuten interna de ciclo dieacutesel alrededor del 40 Obviamente estos valores de
eficiencia deben ser considerados de forma integral incluyendo todos los procesos de
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transformacioacuten situacioacuten en la que los vectores intermedios bajo criterios de
eficiencia que no de sostenibilidad presenta valores inferiores
Los avances en I+D son esperanzadores Seguacuten un estudio de Cleantech Group [19] la
mitad del total de patentes actuales se destinan al hidroacutegeno y a las pilas de
combustible Teniendo en cuenta las empresas que las patentan podemos hacernos
una idea ldquodel mercado que vienerdquo para estas tecnologiacuteas vehiacuteculos de hidroacutegeno
(Honda General Motors o Toyota publican 100 patentes al antildeo) electroacutenica de
consumo o aplicaciones estacionarias Espantildea no estaacute en liacutenea con este esfuerzo
investigador de otros paiacuteses avanzados
Seguacuten el informe Hydrogen_Strategy de la Comisioacuten Europea [20] las pilas de
combustible de hidroacutegeno deberiacutean fomentarse maacutes en los vehiacuteculos pesados de
carretera junto con la electrificacioacuten incluidos los automoacuteviles los vehiacuteculos
especiales y el transporte de mercanciacuteas por carretera de larga distancia dadas sus
emisiones de CO2
Toyota es una de las empresas automoviliacutesticas que maacutes estaacute apostando por estas
tecnologiacuteas En el mercado ya estaacuten disponibles vehiacuteculos con pilas de combustible de
hidroacutegeno como el Toyota Mirai [21] Ademaacutes lanzaraacute durante este antildeo un camioacuten
eleacutectrico alimentado por hidroacutegeno a traveacutes de su asociacioacuten Hino Trucks y utiliza esta
tecnologiacutea en montacargas autobuses urbanos y generadores
En cuanto a la utilizacioacuten del hidroacutegeno hay que destacar tambieacuten la produccioacuten
conjunta de electricidad y calor a traveacutes de la cogeneracioacuten La combustioacuten de hidroacutegeno
en una caldera cubre las necesidades del proceso industrial con la posibilidad de utilizar
la energiacutea residual en un ciclo Rankine (un ciclo termodinaacutemico que tiene como objetivo
la conversioacuten de calor en trabajo constituyendo lo que se denomina un ciclo de
potencia) con una turbina de vapor para la generacioacuten de electricidad formando asiacute el
sistema de cogeneracioacuten
Como siempre el hidroacutegeno utilizado en el proceso de cogeneracioacuten debe ser
producido a partir de fuentes renovables eliminando asiacute el uso de combustibles
foacutesiles para su obtencioacuten
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Hoy en diacutea la cogeneracioacuten plantea un sistema hiacutebrido con la sustitucioacuten parcial o total
del gas natural por hidroacutegeno con el objetivo de disentildear un sistema a largo plazo
basado exclusivamente en hidroacutegeno Esto supondriacutea una serie de ventajas ya que en
comparacioacuten con los sistemas de combustioacuten tradicionales tendriacutea una alta eficiencia
en el proceso ademaacutes de evitar la emisioacuten de gases contaminantes a la atmoacutesfera A
pesar de ello tambieacuten cuenta con un gran haacutendicap su alto precio aunque se espera
alcanzar costes maacutes competitivos (15-2eurokg lo que supondriacutea una reduccioacuten
significativa teniendo en cuenta que el coste actual estaacute entre los 35-5eurokg) por la
continua evolucioacuten y desarrollo de su tecnologiacutea
Para el antildeo 2050 se estima que entre el 13 y el 16 de la produccioacuten eleacutectrica total
generada provendraacute de sistemas de cogeneracioacuten altamente eficientes con el
hidroacutegeno de origen renovable como principal protagonista Ademaacutes seguacuten el estudio
Entendimiento del Mercado del Hidroacutegeno y sus oportunidades para la Cogeneracioacuten
[22] presentado recientemente este tipo de sistemas tambieacuten cubriraacuten entre un 19 y
un 27 de la demanda caloriacutefica de los diferentes sectores
Paiacuteses como Francia Espantildea o Alemania ya estaacuten desarrollando proyectos europeos
basados en parques de cogeneracioacuten hiacutebridos (hidroacutegeno y gas natural) y en parques
que pueden funcionar con hidroacutegeno sin un combustible foacutesil adicional
Tambieacuten se ha planteado la introduccioacuten del hidroacutegeno como combustible en centrales
de generacioacuten de electricidad de ciclo combinado pero obviamente el proceso
propuesto carece de loacutegica porque si un requisito previo es que el hidroacutegeno sea
producido por electroacutelisis del agua con electricidad renovable no parece racional
producir electricidad renovable para producir hidroacutegeno y que este tenga que
transformarse en combustible para producir electricidad de nuevo en un lugar donde su
generacioacuten no presenta elementos de valor en relacioacuten con el consumo Lo uacutenico que se
conseguiriacutea es mantener el sistema con procesos de mezcla de hidroacutegeno y gas natural
y estirar la vida uacutetil de este tipo de centrales
Figura 15 Implantacioacuten del H2 con sistemas de cogeneracioacuten Fuente Estudio Hidroacutegeno y Cogeneracioacuten ACOGEN [22]
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La utilizacioacuten de hidroacutegeno como combustible en las centrales de ciclo combinado no
es eficiente porque al proceso de combustioacuten para la generacioacuten de electricidad hay
que antildeadir el proceso de electroacutelisis y el transporte de H2 aunque sea mediante
blending
El hidroacutegeno como respaldo de la generacioacuten de electricidad
renovable
Uno de los potenciales usos del hidroacutegeno y al que maacutes importancia se le ha dado en
los medios es el de sistema de almacenamiento de energiacutea Almacenar energiacutea es
primordial para proporcionar flexibilidad a la hora de distribuir la electricidad y para la
integracioacuten de las energiacuteas renovables dentro del sistema energeacutetico
La opcioacuten de poder almacenar esta energiacutea durante un periacuteodo de sobreproduccioacuten y
reutilizarla en eacutepocas de deacuteficit de energiacutea eliminariacutea la necesidad de la generacioacuten a
partir de energiacuteas foacutesiles y las emisiones de carbono correspondientes Seguacuten IRENA el
almacenamiento estacional de la electricidad renovable seraacute un mercado en
crecimiento despueacutes del 2030 y el hidroacutegeno puede desempentildear un papel importante
La implantacioacuten de renovables exige aprovechar al maacuteximo la capacidad de evacuacioacuten
y el uso de las infraestructuras porque
bull Las renovables como la eoacutelica y la solar sin almacenamiento tienen de forma
individual un factor de capacidad pequentildeo lo que unido a la reduccioacuten de
costes aconseja sobredimensionar la potencia instalada en relacioacuten con la
maacutexima evacuable a poder ser hibridando tecnologiacuteas por la
complementariedad entre el viento y la radiacioacuten solar tanto a nivel de
disponibilidad estacional como horaria En la siguiente tabla se puede ver el
factor de capacidad y su evolucioacuten en el tiempo de las diferentes tecnologiacuteas de
aprovechamiento de fuentes de energiacutea renovables
Factor de capacidad
()
2010 2020 Porcentaje
de cambio
Bioenergiacutea 72 70 -2
Geoteacutermica 87 83 -5
Hidroeleacutectrica 44 46 4
Solar FV 14 16 17
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Factor de capacidad
()
2010 2020 Porcentaje
de cambio
Termosolar de
concentracioacuten 30 42
40
Eoacutelica terrestre 27 36 31
Eoacutelica marina 38 40 6
bull Por otro lado la variabilidad en las fuentes de energiacutea renovables y la no
posibilidad de gestionar una subida de potencia dado que la loacutegica es no
limitar su produccioacuten requiere con el fin de ganar en su componente de
potencia firme utilizar sistemas de almacenamiento de muy corto plazo
bull En sistemas cercanos al consumo en periodos en los que la generacioacuten es
mayor a la demanda hacer un uso efectivo de la energiacutea sobrante producida
mediante la implantacioacuten de almacenamiento estacionario es una de las
propuestas oacuteptimas
El hidroacutegeno por su capacidad energeacutetica y su idoneidad de produccioacuten mediante
electroacutelisis del agua es en teoriacutea un elemento baacutesico no solo para aprovechar las
infraestructuras sino para ganar en gestionabilidad de un sistema basado en fuentes
renovables como el viento y el sol
A continuacioacuten se presenta un esquema resumen de las eficiencias de transformacioacuten
almacenamiento y reconversioacuten de la energiacutea primaria en electricidad
Tabla 6 Evolucioacuten del factor de capacidad por tecnologiacuteas de aprovechamiento de fuentes de energiacutea
renovables Fuente IRENA [23] Elaboracioacuten propia
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Aunque a corto plazo no se preveacute que haya unas necesidades significativas de
almacenamiento estacional la poliacutetica energeacutetica debe considerar esta posibilidad
como una oportunidad real que antildeadir a los sistemas de almacenamiento de bateriacuteas
Se estima que en 2050 creceraacuten significativamente las necesidades de
almacenamiento de hidroacutegeno para integrar grandes cuotas de energiacutea solar y eoacutelica
ya que se va a producir cada vez maacutes una mayor electrificacioacuten de la demanda en los
diferentes sectores que se va a abastecer a partir de energiacuteas renovables Esto puede
ser una solucioacuten al problema que se plantea del aumento en la generacioacuten ya que
puede producir saturacioacuten en los nodos de interconexioacuten eleacutectrica
El horizonte proyectado por IRENA deberiacutea hacernos repensar el desarrollo actual
respecto a muchas de las iniciativas presentadas cuya replicabilidad no estaacute en
consonancia con la madurez del proceso
Por lo tanto habraacute que seguir analizando cuaacutel es el sistema o sistemas de
almacenamiento energeacutetico oacuteptimos de los desarrollados hasta la fecha y los maacutes
innovadores en los proacuteximos antildeos considerando tambieacuten la hibridacioacuten con
120636119912119944 = 120787120782
120636119927119914 = 120787120782 120636119916119949119942119940 = 120789120782
120636119913119916 = 120790120782
120636119912119957 = 120786120782
120636119912119949 = 120789120790
120636119914119930 = 120788120782
120636119914119919 = 120791120782
120636119917119933 = 120783120791
Figura 16 Esquema resumen de eficiencias en el proceso de transformacioacuten almacenamiento y reconversioacuten
de la energiacutea primaria en electricidad de las principales tecnologiacuteas renovables despreciando las peacuterdidas
asociadas al transporte de los vectores energeacuteticos
Fuentes Rendimientos (120636) Ag Media de aerogeneradores (Center for Sustainable Systems) [24] FV Media
de paneles solares (GreenMatch) [25] CH Central Hidroeleacutectrica (Bureau of Reclamation) [26] CS Campo
Solar (Protermosolar) [27] Elec electrolizador tipo PEM (Libro Naturgy) [15] Al almacenamiento H2 (TampE)
[28] PC=Pila de Combustible tipo PEM (Libro Naturgy) BE= Bateriacutea electroquiacutemica de ion-litio en ciclo de
carga y descarga (MDPI) [29] At= Almacenamiento teacutermico en sales fundidas (Protermosolar) Elaboracioacuten
propia
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almacenamiento (las ya existentes bateriacuteas de ion-litio volantes de inercia bombeo
etc)
La hibridacioacuten de la eoacutelica con la fotovoltaica supone un hito que deberiacutea ser la base
del desarrollo de la generacion de electricidad de forma centralizada con el fin de
aprovechar la capacidad de evacuacioacuten y de dar firmeza a la generacioacuten renovable
situacioacuten para la que es interesante analizar la utilizacion del hidroacutegeno como sistema
de almacenamiento y generacioacuten posterior de energiacutea eleacutectrica
En la Fundacioacuten Renovables hemos simulado mediante un modelo basado en datos
reales la hibridacioacuten de un parque eoacutelico de 15 MW con otro solar de 15 MWp
sumando una potencia instalada de 30 MW para un nudo de evacuacioacuten de red de 15
MW con el fin de analizar los vertidos disponibles por una generacioacuten superior a la
potencia de evacuacioacuten
En base a los datos de energiacutea eleacutectrica vendida a la red se ha calculado la energiacutea
eleacutectrica excedentaria que no puede ser aprovechada por las limitaciones impuestas
por el nudo de evacuacioacuten
De acuerdo al desarrollo horario en las siguientes figuras podemos ver como la eoacutelica
y la fotovoltaica tienen elementos de complementariedad (figura 16) pero donde
realmente se complementan es en el desarrollo estacional (figura 17)
0
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2000
3000
4000
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Horas
Energiacutea eoacutelica vendida (MWh) Energiacutea solar vendida (MWh) Excedentes (MWh)
Figura 17 Distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica vendida y de los excedentes del parque en estudio Elaboracioacuten propia
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Los excedentes distribuidos en nuestro caso de forma anual en 24 horas se calculan
por el promedio de las horas en las que si existen excedentes (principalmente de 600h
a 1900h coincidente con la distribucioacuten gaussiana caracteriacutestica de la curva de
generacioacuten solar fotovoltaica) para dimensionar la capacidad del electrolizador Una
vez calculado nos permitiraacute obtener los excedentes de energiacutea eleacutectrica que seraacuten
aprovechados por el electrolizador su produccioacuten de H2 teniendo en cuenta el
consumo de electricidad y la eficiencia en funcioacuten de la carga a la que es sometido
calculada de forma proporcional a la desviacioacuten respecto al punto de funcionamiento
oacuteptimo del electrolizador De forma anaacuteloga se determina la capacidad de la pila de
combustible en base al promedio de las horas en las que se produce H2 (coincidentes
con las que se producen excedentes de electricidad) y su reconversioacuten en electricidad
teniendo en cuenta su consumo y su factor de carga
Hay que matizar que se ha escogido un electrolizador y una pila de combustible tipo
PEM para los caacutelculos realizados por sus ventajas de flexibilidad de operacioacuten y tiempo
de respuesta lo que los hacen adecuados para su hibridacioacuten con tecnologiacuteas de
generacioacuten renovables como se ha mencionado con anterioridad
El escenario proyectado es el almacenamiento estacional del H2 para su reconversioacuten e
inyeccioacuten en la red cuando la remuneracioacuten por MWh de electricidad vertida es mayor
Por ello en base a los excedentes del parque distribuidos de forma estacional se
calcula la produccioacuten de H2 en funcioacuten de la capacidad del electrolizador calculada
anteriormente Tomando la estacioacuten con mayor produccioacuten de H2 calculamos su
volumen a una presioacuten de 200 bar y por tanto la capacidad del sistema de
almacenamiento La razoacuten de optar por un sistema estacional sobredimensionado se
basa en poder aprovechar las ventajas de almacenamiento temporal que aporta en
contraposicioacuten con otros vectores energeacuteticos
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Se ha realizado un anaacutelisis de sensibilidad con el coste de la electricidad utilizada en el
electrolizador partiendo de un coste cero pues de otra manera la electricidad
excedentaria generada seriacutea desperdiciada
Por otro lado los resultados de un escenario definido a partir de la utilizacioacuten de
electricidad procedente de la red en horas de bajo precio para producir y almacenar
hidroacutegeno con el fin de incrementar el factor de uso de los electrolizadores al margen
de la no sostenibilidad de un mix que no es 100 renovable no suponen una ventaja
econoacutemica tanto por el factor de capacidad de la planta hibridada como por los
costes de oportunidad y de generacioacuten de la electricidad de la red y de la planta
respectivamente
En base al procedimiento de caacutelculo utilizando al descuento de los flujos de caja y los
datos del parque eoacutelico y solar empleados el resultado obtenido dista mucho de ser
competitivo principalmente por el peso de las inversiones a llevar a cabo La todaviacutea
poca madurez de la tecnologiacutea de los electrolizadores y de las pilas de combustible
introducen un alto coste unitario de los equipos (1200 eurokW y una vida uacutetil de unas
42200 horas para los electrolizadores y 1000 eurokW para la pila de combustible)
representando entre ambos el 92 del Capex
Ante tal magnitud cabe pensar que la hibridacioacuten de un parque de generacioacuten
renovable con un electrolizador tendriacutea que ser fuertemente subvencionada en torno
a un 80 con parte de los Fondos Next Generation EU recogidos en Espantildea en el Plan
de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia (PRTR) concretamente en los asignados
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500
1000
1500
2000
2500
Primavera Verano Otontildeo Invierno
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antilde
o)
Estaciones
Excedentes (MWh)
Figura 18 Excedentes del parque de estudio distribuidos por estaciones de un antildeo Elaboracioacuten propia
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al Componente 9 destinados al hidroacutegeno dado el beneficio medioambiental positivo
que implicariacutea su integracioacuten en la red eleacutectrica
La combinacioacuten entre subvenciones y precios de venta de electricidad mayores por su
gestionabilidad es otra de las variables que se ha analizado lo que supone encontrar
puntos de rentabilidad en un modelo eleacutectrico en el que la generacioacuten firme tenga un
plus de precio al fijado por el pool actual Esta consideracioacuten deberiacutea limitar la
realizacioacuten de plantas a las necesidades exigidas para un adecuado desarrollo
tecnoloacutegico del proceso ya que un mayor ritmo supone un sobrecoste anticipado que
acaba siendo contraproducente
En el estado del arte de la tecnologiacutea el aumento de la capacidad de produccioacuten del
electrolizador y por tanto del H2 producido tampoco arroja mejoras significativas
dado que el iacutendice de progreso del Capex en relacioacuten con el tamantildeo en la actualidad no
es significativo
La comparacioacuten tambieacuten se llevoacute a cabo en un modelo con hibridacioacuten basada en
bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio y en condiciones de disentildeo operativo similares el
resultado es diametralmente opuesto al obtenerse un resultado econoacutemico positivo
Este resultado estaacute generado no solo por un menor Capex sino sobre todo por una
mayor utilizacioacuten porque la bateriacutea consigue reconvertir casi un 350 maacutes los
excedentes en energiacutea eleacutectrica final que el electrolizador como puede observarse en
las siguientes figuras
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Excedentes noaprovechadosPeacuterdidas de energiacutea en elproceso de transformacioacutenH2 no aprovechado parareconvertir en electricidadPeacuterdidas en el proceso dereconversioacutenH2 reconvertido en energiacuteaeleacutectrica
Figura 19 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de H2 como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable
Elaboracioacuten propia
Figura 20 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de bateriacuteas como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable
Elaboracioacuten propia
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Ene
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)
Horas
Excedentes noaprovechados
Peacuterdidas en la bateriacutea
Peacuterdidas en el inversor
Energiacutea eleacutectricareconvertida por la bateriacutea
Excedentes
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A raiacutez de los resultados obtenidos queda de manifiesto que debemos seguir
avanzando en la mejora de la tecnologiacutea relacionada con el hidroacutegeno Sin embargo si
se constata la idoneidad no solo de la hibridacioacuten sino del uso de bateriacuteas de
almacenamiento de ion litio la unioacuten del parque eoacutelico con un parque solar
fotovoltaico del mismo tamantildeo incrementa las horas de funcionamiento en un 161
A continuacioacuten se muestran las diferencias tecnoloacutegicas y econoacutemicas maacutes
significativas entre los electrolizadores PEM y las bateriacuteas electroquiacutemicas de ion litio
Electrolizador PEM Bateriacuteas electroquiacutemica ion litio
Eficiencia () 70 80
Vida uacutetil (antildeos) 48 10
Capex (eurokW y eurokWh) 1200 11645
Materia prima Agua y electricidad Electricidad
Emplazamiento Impuesto por la disponibilidad de
agua Versatilidad
Carga parcial miacutenima respecto a la potencia nominal
5 ~ 0
Elementos auxiliares
Sistema de tratamiento de agua compresor sistema de
almacenamiento y pila de combustible
Inversor DCAC y ACDC (salvo si la energiacutea eleacutectrica es DC)
Los resultados obtenidos corresponderiacutean a un proyecto de estas caracteriacutesticas
llevado a cabo en 2021 Sin embargo seguacuten estudios realizados para los antildeos 2030 y
2050 en referencia a sistemas de almacenamiento estacionales se puede observar
que con la utilizacioacuten del hidroacutegeno se produciraacute una reduccioacuten en el coste de la
electricidad
Tabla 7 Comparativa entre electrolizadores PEM y bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio
Elaboracioacuten propia
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Por el contrario en las estimaciones realizadas para los antildeos 2030 y 2050 se preveacute que
el coste no disminuiriacutea en la electricidad producida en centrales de bombeo (PHS) o en
plantas con turbina a gas comprimido (CAES)
Nos queda mucho recorrido sobre todo atendiendo al funcionamiento no continuo de
los electrolizadores y a los efectos que tiene esta praacutectica tanto en el rendimiento y la
vida uacutetil de los equipos como en el coste antildeadido por un menor nuacutemero de horas de
utilizacioacuten
Produccioacuten de combustibles a partir del hidroacutegeno
El H2 puede ser empleado como materia prima para producir otros combustibles
sinteacuteticos derivados lo que supone almacenar hidroacutegeno de una forma maacutes versaacutetil
aprovechando las ventajas que ofrecen los distintos combustibles para su integracioacuten
en las aplicaciones de uso final sin que se tengan que modificar los sistemas
actualmente existentes dada la naturaleza quiacutemica de sus propiedades
Los combustibles sinteacuteticos liacutequidos en condiciones ambientales poseen ventajas
frente a los gaseosos en cuanto a densidad energeacutetica se refiere que los hace
utilizables para aplicaciones de movilidad al poder transportar mayor cantidad de
combustible por volumen incrementando la autonomiacutea de los medios de transporte
en general
A partir del H2 se pueden obtener otros electrocombustibles tanto en estado liacutequido
(Power-to-Liquids P2L los productos Fischer-Tropsch (FT) (e-dieacutesel e-gasolina o e-
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
H2 PtPPEMPEM
H2 PtP H2 PtP H2 PtGPEM HENG
H2 PtGPEM
methan
PHS CAES
LCO
E (U
SDM
Wh
)
2030 2050
Figura 21 Reduccioacuten de los costes de electricidad seguacuten Fuente Technology Roadmap Hydrogen and Fuel Cells (aeh2org) [30] Elaboracioacuten propia
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queroseno) e-metanol (MeOH) y el hidroacutegeno transportado en compuestos liacutequidos
orgaacutenicos portadores de hidroacutegeno (LOHC)) como en estado gaseoso (Power-to-gas
P2G metano y amoniacuteaco)
Estos combustibles poseen propiedades fisicoquiacutemicas ideacutenticas a los productos
petroliacuteferos de origen foacutesil (o a las sustancias producidas a partir de combustibles
foacutesiles) y suponen una manera de producir combustibles sinteacuteticos y almacenar
hidroacutegeno (y en primer teacutermino electricidad renovable) capaz de integrarse
faacutecilmente en la infraestructura logiacutestica existente (gasoductos buques cisterna
infraestructura de reabastecimiento de combustiblehellip) Sin embargo aunque no
implican ninguna barrera teacutecnica en su uso final los principales inconvenientes son la
baja eficiencia energeacutetica global (tanto en el proceso de obtencioacuten como en la
tecnologiacutea final de uso en la combustioacuten) y el coste del proceso de produccioacuten al
margen de significar un apoyo a la continuidad de un modelo energeacutetico insostenible
Existen propuestas de almacenartransportarusar hidroacutegeno a traveacutes de estos
electrocombustibles si se utilizan directamente como es el caso del amoniacuteaco o del
metanol sin olvidar que en los procesos de combustioacuten (a excepcioacuten del H2 y el NH3)
contaminan exactamente igual que sus anaacutelogos de origen foacutesil
1 Metano Mediante el proceso de hidrogenacioacuten se produce la metanizacioacuten
del CO2 produciendo de esta forma metano sinteacutetico La propuesta de
produccioacuten del metano sinteacutetico a partir del H2 podriacutea distribuirse de forma
sencilla en la red de gas natural existente
Figura 22 Diagrama explicativo de la produccioacuten de electrocombustibles Fuente European Technology and Innovation Platform [31] Traduccioacuten al espantildeol del original
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2 Amoniaco El amoniacuteaco (NH3) es un gas incoloro con un olor muy caracteriacutestico
Es 16 veces maacutes ligero que el aire El NH3 es faacutecilmente licuable debido al
fuerte enlace de hidroacutegeno entre las moleacuteculas A una presioacuten de una
atmoacutesfera hierve por debajo de la temperatura ambiente a unos -333 degC por
lo que puede conservarse en estado liacutequido bajo presioacuten a temperaturas bajas
mediante su refrigeracioacuten o almacenado bajo presioacuten Esto hace que se
requiera de un equipo especial para su almacenaje y dispensado
Se trata del segundo quiacutemico industrial maacutes producido en el mundo y la
principal materia prima producida a partir del hidroacutegeno Seguacuten el informe
Hydrogen A renewable energy perspective publicado por IRENA [14] se
producen alrededor de 175 millones de toneladas al antildeo de las cuales casi el
90 se destinan como materia prima para la fabricacioacuten de fertilizantes
sinteacuteticos nitrogenados soacutelidos o gaseosos empleados en el sector agriacutecola
(urea nitrato de amonio sulfato de amonio) y para la produccioacuten de otros
productos quiacutemicos
El amoniacuteaco tiene una densidad energeacutetica de 186 MJkg aproximadamente la
mitad que la del petroacuteleo y comparable a la de la biomasa por lo que ademaacutes
de su uso como materia prima surge junto con el hidroacutegeno un intereacutes por su
utilizacioacuten como vector energeacutetico para desplazar el uso de combustibles foacutesiles
en aquellos sectores maacutes difiacuteciles de descarbonizar El amoniacuteaco resulta
interesante por ser el uacutenico portador de energiacutea derivado del H2 libre de
carbono durante su combustioacuten al igual que el hidroacutegeno puro
En su combustioacuten el amoniacuteaco no arde con facilidad ni mantiene la combustioacuten
debido a su bajo iacutendice de cetano y a la baja velocidad de la llama excepto para
mezclas estrechas de amoniacuteaco-aire del 15-25 en volumen de aire lo que
dificulta su aplicacioacuten en los motores de combustioacuten Cuando se mezcla con
oxiacutegeno arde con una llama de color verde amarillento paacutelido
Sin embargo el amoniacuteaco es un compuesto quiacutemico altamente toacutexico para los
seres humanos si se inhala ademaacutes de provocar graves quemaduras en la piel y
dantildeos en los ojos si se entra en contacto con eacutel El amoniacuteaco tiene la propiedad
de disolverse faacutecilmente en el agua siendo una sustancia muy toacutexica para la
vida acuaacutetica con efectos duraderos en el tiempo si se producen fugas en
masas de agua Se trata ademaacutes de un gas inflamable y si su combustioacuten no
estaacute perfectamente optimizada puede ser una fuente de emisiones de oacutexido
nitroso (NO2) un gas de efecto invernadero con 300 veces mayor potencial de
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calentamiento global que el CO2 ademaacutes de la posible emisioacuten de amoniacuteaco no
quemado tras su combustioacuten y su potencial efecto venenoso y contaminante
Mediante el proceso de Haber-Bosch (HB) se consigue sintetizar la moleacutecula
del amoniacuteaco (NH3) a partir del H2 y del nitroacutegeno (N2) Para que el amoniacuteaco se
considere un electrocombustible es necesario que el H2 proceda de electroacutelisis
con electricidad renovable Sin embargo el N2 actualmente se obtiene a partir
de la eliminacioacuten del oxiacutegeno del aire a traveacutes de la reaccioacuten de combustioacuten del
metano y todaviacutea no existe una alternativa clara de produccioacuten de N2 libre de
carbono que sustituya el meacutetodo de produccioacuten actual pues todas las
propuestas se encuentran en una fase prematura de investigacioacuten y desarrollo
A nivel mundial se genera un promedio de casi tres toneladas de CO2 por cada
tonelada de NH3 producido
3 Produccioacuten de hidrocarburos liacutequidos Se pueden producir hidrocarburos
liacutequidos a partir de un gas de siacutentesis mediante la combinacioacuten de moleacuteculas
simples de H2 y carbono (C) para dar lugar a moleacuteculas de cadena maacutes larga
con una composicioacuten similar a los productos liacutequidos derivados del petroacuteleo
(proceso quiacutemico de Fischer-Tropsch (FT)) Los hidrocarburos obtenidos son
combustibles con faacutecil salida en el mercado sobre todo porque no tienen
ninguna barrera teacutecnica en su uso final No obstante el principal inconveniente
es la baja eficiencia energeacutetica global y los altos costes Por ejemplo en la
actualidad el coste del queroseno sinteacutetico es entre 4 y6 veces superior sin
contar los impuestos sobre carbono
4 Metanol El metanol (CH3OH) es un compuesto quiacutemico cuyo estado de
agregacioacuten a temperatura y presioacuten ambiente es liacutequido con baja densidad
incoloro inflamable y altamente toacutexico para los seres humanos
El metanol se produce de forma tradicional a partir de fuentes de carbono
concentradas como el gas natural o el carboacuten Actualmente alrededor del 65
de la produccioacuten de metanol se basa en el proceso SMR mientras que el resto
(35) los hace en gran medida en la gasificacioacuten del carboacuten Para producir
metanol el gas natural y el carboacuten tienen que convertirse en gas de siacutentesis La
eficiencia global de la conversioacuten energeacutetica de una planta SMR se situacutea en
torno al 70 mientras que en el caso de la conversioacuten de carboacuten en metanol
la eficiencia es del orden del 50-60
El metanol puede producirse utilizando energiacutea renovable y materias primas
renovables pero dando lugar a emisiones de GEI significativamente menores
durante todo su ciclo de vida (unos 05 kg de dioacutexido de carbono equivalente
(CO2-eq) por kg de metanol en el caso del gas natural frente a 26-38 kg de
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CO2-eq kg de metanol para el carboacuten) En la actualidad tan soacutelo un 02 del
metanol producido a nivel mundial proviene de fuentes renovables
Para producir una tonelada de metanol se necesitan aproximadamente unas
138 t de CO2 y 019 t de H2 (aproximadamente 17 t de agua) Para producir
una tonelada de e-metanol se necesitan unos 10-11 MWh de electricidad la
mayor parte para la electroacutelisis del agua
El metanol es un producto clave en la industria quiacutemica utilizaacutendose
principalmente como materia prima para la produccioacuten de otros productos
quiacutemicos como el formaldehiacutedo el aacutecido aceacutetico y los plaacutesticos Actualmente
se producen alrededor de 98 millones de toneladas al antildeo casi todo a partir de
combustibles foacutesiles (gas natural o carboacuten) Las emisiones del ciclo de vida de la
produccioacuten y del uso actuales del metanol son de alrededor de 03
gigatoneladas de CO2 al antildeo (aproximadamente el 10 de las emisiones totales
del sector quiacutemico) La produccioacuten de CH3OH casi se ha duplicado en la uacuteltima
deacutecada y seguacuten el informe Innovation Outlook Renewable Methanol de IRENA
[32] la produccioacuten podriacutea aumentar a 500 millones de toneladas al antildeo 2050
De la misma forma que el H2 y el NH3 adicionalmente a su utilidad como
materia prima el metanol puede ser empleado como combustible en el
transporte Sin embargo cuando se quema se producen emisiones de GEI y de
partiacuteculas contaminantes Por otro lado la energiacutea quiacutemica del metanol puede
convertirse en energiacutea eleacutectrica a temperatura ambiente mediante pilas de
combustible de metanol (DMFC) sin embargo este proceso de transformacioacuten
tampoco estaacute libre de emisiones
En la actualidad al igual que con el H2 el principal obstaacuteculo para la produccioacuten
de metanol renovable es su mayor coste en comparacioacuten con las alternativas
basadas en combustibles foacutesiles Seguacuten el informe anteriormente citado el
coste de la produccioacuten de metanol a partir de combustibles foacutesiles se situacutea
entre 84 y 210 eurot mientras que los costes de produccioacuten de bioetanol y e-
metanol se estiman actualmente entre 269 y 647 eurot y 1008 y2016 eurot
pudiendo llegar a reducirse en 2050 hasta los 185-470 eurot y 210-529 eurot
respectivamente
5 Compuestos liacutequidos orgaacutenicos portadores de hidroacutegeno (LOHC Liquid
Organic Hydrogen Carriers) Son compuestos orgaacutenicos cuyo estado de
agregacioacuten a presioacuten y temperatura atmosfeacuterica es liacutequido (ademaacutes de no ser
volaacutetil en estas condiciones) capaces de absorber H2 mediante reacciones
quiacutemicas de hidrogenacioacuten y liberar hidroacutegeno mediante reacciones de
deshidrogenacioacuten Estas cualidades les permiten ser empleados como medios
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de almacenamiento de hidroacutegeno que puede ser transportado en estado
liacutequido en condiciones ambientales
Necesitamos avanzar en procesos de investigacioacuten para conseguir meacutetodos de
produccioacuten menos intensivos en energiacutea y sin emisiones que necesariamente deben
pasar por una mejor integracioacuten de fuentes de energiacutea renovables para la produccioacuten
de estos electrocombustibles Actualmente se basan principalmente en procesos
termoquiacutemicos cuyos requerimientos energeacuteticos son elevados dadas las altas
presiones y temperaturas de operacioacuten necesarias para llevar a cabo las reacciones
quiacutemicas Estos requerimientos sumados a las necesidades energeacuteticas para producir
hidroacutegeno nos muestran la realidad de que detraacutes de cada electrocombustible existe
una multitud de procesos de transformacioacuten de energiacutea (y por tanto de peacuterdidas) que
hacen cuestionarse algunas aplicaciones propuestas para el uso de estos Debemos ser
eficientes en el uso de la energiacutea e intentar cubrir nuestras necesidades con el
menor consumo y transformacioacuten de energiacutea posible
Con respecto a los costes si el hidroacutegeno renovable todaviacutea es caro estos
electrocombustibles lo son maacutes auacuten El estudio publicado en la revista cientiacutefica
Renewable and Sustainable Energy Reviews [33] concluye que las producciones
estaraacuten en el rango de 200-280 euroMWhcombustible en 2015 y 160-210 euroMWhcombustible en
2030
Aplicaciones del hidroacutegeno en la industria
Dado que el hidroacutegeno no es una fuente de energiacutea primaria sino un vector energeacutetico
que requiere de una conversioacuten que implica importantes peacuterdidas de energiacutea requiere
una reflexioacuten sobre la escala y velocidad necesaria para su desarrollo uso y capacidad
de suministro
Sus aplicaciones deben centrarse en aquellos sectores en los que la electricidad no
pueda tener cabida bien por el proceso del que se trate por su utilizacioacuten como
elemento quiacutemico o por la necesidad de funcionamiento no conectado a la red
eleacutectrica lo que exige la existencia de sistemas de almacenamiento Obviamente salvo
por razones de eficiencia y sus requisitos de operacioacuten el hidroacutegeno no deberiacutea ser un
vector energeacutetico utilizable de forma amplia
En Espantildea se consumen 500000 toneladas de hidroacutegeno al antildeo El 99 de ese
hidroacutegeno es producido a base de gas natural sin captura de CO2 (gris) El 6 del
consumo total de gas natural en Espantildea se destina a la produccioacuten de hidroacutegeno La
praacutectica totalidad de este consumo se produce en las plantas de fabricacioacuten de
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productos industriales y en las refineriacuteas siendo Repsol el mayor productor y
consumidor de hidroacutegeno del paiacutes con el 72 del total Por sectores el consumo se
reparte en un 70 como materia prima principalmente en refineriacuteas
(mayoritariamente las situadas en Huelva Cartagena Puertollano y Tarragona) un
25 en faacutebricas de productos quiacutemicos de uso industrial (amoniacuteaco) y el 5 restante
en sectores como el metaluacutergico
Obviamente la electrificacioacuten de la demanda y la menor necesidad de combustibles
foacutesiles en el futuro van a reducir la utilizacioacuten del hidroacutegeno al descender la produccioacuten
de las refineriacuteas
En la industria del refino el H2 se emplea en el proceso de hidrotratamiento del
petroacuteleo para eliminar el azufre el nitroacutegeno y otras impurezas Como ejemplo en el
proceso de hidrotratamiento del dieacutesel se utiliza una relacioacuten hidroacutegenodieacutesel que se
situacutea en el rango de los 200-700 Nm3m3
En las refineriacuteas tambieacuten se emplea el hidroacutegeno en el hidrocraqueo para mejorar los
crudos maacutes pesados rompiendo sus moleacuteculas de cadena larga y convirtieacutendolos en
crudos maacutes ligeros proceso en el que se rompe el enlace carbono-carbono
Por uacuteltimo en la industria del refino se destaca la hidrodesulfuracioacuten que tiene el fin
de reducir el contenido de azufre que se encuentra en las fracciones de petroacuteleo
rompiendo los enlaces carbono-azufre En un proceso en el que se realiza la
hidrodesulfuracioacuten de un caudal de dieacutesel se necesitan aproximadamente 0050 kgh
de hidroacutegeno por cada kgh del combustible foacutesil Conforme los requisitos de las
emisiones de oacutexidos de azufre (Sox) se han ido haciendo maacutes estrictos se ha dado
lugar a un progresivo aumento de la demanda de hidroacutegeno en las refineriacuteas para la
desulfuracioacuten de los combustibles foacutesiles
En la industria quiacutemica se emplea la composicioacuten molecular del H2 para la elaboracioacuten
de productos quiacutemicos como el amoniacuteaco y el metanol para su uso en fertilizantes
productos quiacutemicos en general para la produccioacuten de biocombustibles resinas
poliacutemeros plaacutesticos etc
En la industria metaluacutergica el hidroacutegeno se emplea en la manufactura de hierro acero
y aleaciones Una de las etapas en las que se requiere su uso es en el proceso de
recocido para restaurar la ductilidad del metal ademaacutes de en otras aplicaciones como
agente reductor
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La descarbonizacioacuten de la produccioacuten de acero y cemento con hidroacutegeno tendriacutea un
coste de 60 doacutelares por tonelada de CO2 seguacuten BloombergNEF siendo este precio
superior al actual del reacutegimen de comercio de derechos de emisioacuten de la UE pero
inferior al precio global del carbono de 75 doacutelares por tonelada para el 2030
recomendado por el Fondo Monetario Internacional (FMI) La siguiente figura muestra
la variacioacuten del coste por sectores
Otros procesos industriales con un menor peso en el consumo final de H2 son la
fabricacioacuten de vidrio (se burbujea para evitar la oxidacioacuten de algunos elementos) de
alimentos (hidrogenacioacuten de grasas) de productos quiacutemicos especializados y a granel
semiconductores y refrigeracioacuten de los generadores eleacutectricos Su participacioacuten
conjunta representa solamente el 1 de la demanda mundial de hidroacutegeno
El hidroacutegeno en el transporte
El modelo de transporte futuro debe estar basado en la utilizacioacuten de la electricidad
los biocombustibles o el hidroacutegeno en sustitucioacuten de los combustibles foacutesiles
actualmente utilizados de forma generalizada
El hidroacutegeno se integra de forma directa en el transporte a traveacutes del uso de pilas de
combustible para la produccioacuten de electricidad (FCEV) del gas natural y los
biocombustibles utilizados en motores de combustioacuten interna y de la electricidad con
el uso de los coches eleacutectricos con almacenamiento en bateriacuteas (VEB)
La utilizacioacuten del hidroacutegeno en pilas de combustible presenta como ventajas una
mayor autonomiacutea y menores tiempos de recarga asiacute como una reduccioacuten de la tara lo
Figura 23 Coste de la reduccioacuten de CO2 con hidroacutegeno Fuente BloombergBNEF Hydrogen Economy Outlook [10]
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que lo hace especialmente interesante para aquellas necesidades en las que la
distancia y el peso de la carga a transportar es factor diferencial como puede ser el
transporte pesado por carretera y la navegacioacuten naval o aeacuterea
El objetivo principal es que se produzca la electrificacioacuten de los vehiacuteculos con
motores de combustioacuten interna que son los que utilizan mayoritariamente
combustibles foacutesiles con la utilizacioacuten de hidroacutegeno en pilas de combustible o
directamente en vehiacuteculos eleacutectricos con almacenamiento en bateriacuteas
El punto de debate es la identificacioacuten de en queacute usos se debe utilizar el hidroacutegeno
siendo conscientes de que el proceso de obtencioacutenutilizacioacuten es doblemente ciacuteclico
generacioacuten de electricidad-produccioacuten de hidroacutegeno mediante electroacutelisis-uso en pilas
de combustible para producir la electricidad necesaria para la movilidad del vehiacuteculo
Al fin y al cabo tienen el mismo uso y en los procesos de transformacioacuten se producen
peacuterdidas de energiacutea que ocasionan una disminucioacuten de la eficiencia de los procesos
razoacuten por la que los usos deben ser aquellos en los que el modelo eleacutectrico no cumple
alguno de los requisitos de autonomiacuteapeso
El sector transporte es uno de los primeros sectores que ha incorporado la tecnologiacutea
del hidroacutegeno en sus diferentes modalidades transporte por carretera ligero y pesado
mariacutetimo ferroviario y aeacutereo
Transporte ligero
En este apartado se incluyen los vehiacuteculos automoacuteviles los de transporte de
mercanciacuteas de menor volumen o de hasta 35 toneladas como maacuteximo o los que
realicen distancias cortas
En la siguiente figura se pueden observar maacutes detalladamente los valores de eficiencia
de cada uno de los procesos resaltando aquellos en los que se producen las mayores
peacuterdidas
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La eficiencia de los coches eleacutectricos es de un 77 es decir de 100 unidades de
energiacutea de electricidad soacutelo 23 se pierden y el resto se transforma en energiacutea
mecaacutenica para accionar las ruedas del coche En un coche convencional con motor de
combustioacuten interna de 100 unidades de energiacutea contenida en el combustible soacutelo 30
son transformadas para el fin uacuteltimo de accionar las ruedas mientras que el resto se
pierde (principalmente en energiacutea teacutermica en forma de calor) debido a la eficiencia de
los motores teacutermicos comparados con los eleacutectricos (30 frente a un 90-94
aproximadamente)
En cuanto a los vehiacuteculos que funcionan con pilas de combustible con hidroacutegeno
procedente de fuentes renovables la eficiencia global es del 33 Esto quiere decir
que de 100 unidades de energiacutea contenida se pierden un total de 67 unidades
principalmente en el proceso de transformacioacuten del hidroacutegeno a electricidad y en
menor medida aunque tambieacuten se debe considerar en el proceso de electroacutelisis en el
que se disocia la moleacutecula de agua razoacuten por la que siacute se debe avanzar hacia un
modelo eleacutectrico y abandonarse la idea del de celdas de combustible
Respecto a las eficiencias que presentan los combustibles sinteacuteticos son mucho
menores si se comparan con las de los vehiacuteculos eleacutectricos ya que tienen unos valores
del 20 y del 16 para dieacutesel y la gasolina respectivamente
Figura 24 Datos de eficiencia de coches eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport and Environment [34]
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En 2050 se espera alcanzar una eficiencia del 81 en la electrificacioacuten directa de
automoacuteviles desarrollando mejoras en la eficiencia de carga de las bateriacuteas en la
conversioacuten DCAC y en la eficiencia del motor eleacutectrico En cuanto a los vehiacuteculos de
uso particular con pilas de combustible se estima que se podraacute alcanzar una eficiencia
del 42 al incrementar la eficiencia en el proceso de conversioacuten de hidroacutegeno a
electricidad en el proceso de electroacutelisis y reduciendo las peacuterdidas en el transporte
almacenamiento y distribucioacuten principalmente
En referencia a los combustibles sinteacuteticos en este caso en estado liacutequido como el
dieacutesel y la gasolina se estima que alcanzaraacuten una eficiencia del 22 y del 18
(suponiendo esto un incremento de un 2 con respecto al antildeo 2020) producieacutendose
mejoras en el proceso de electroacutelisis para la obtencioacuten de hidroacutegeno en la captura de
CO2 y en el proceso de siacutentesis Fischer-Tropsch
Los camiones eleacutectricos de transporte ligero y los que utilizan pilas de combustible
presentan datos con los mismos valores de eficiencias tanto en sus procesos de
transformacioacuten como en sus peacuterdidas energeacuteticas
Las expectativas para 2050 al igual que con los vehiacuteculos de uso personal preveacuten que
los camiones eleacutectricos incrementaraacuten su eficiencia alcanzando un valor del 81
desarrollando mejoras en la eficiencia de carga de las bateriacuteas en la conversioacuten DCAC
Figura 25 Datos de eficiencia de camiones eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport and Environment [34]
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y en la eficiencia del motor eleacutectrico En los camiones con pilas de combustible se
estima que se podraacute alcanzar una eficiencia del 42 al incrementar la eficiencia en el
proceso de conversioacuten de hidroacutegeno a electricidad en el proceso de electroacutelisis y
reduciendo las peacuterdidas en el transporte almacenamiento y distribucioacuten
principalmente
Respecto a los combustibles sinteacuteticos o electrocombustibles se calcula que se
alcanzaraacute una eficiencia del 29 para los hidrocarburos sinteacuteticos liacutequidos y del 28
para los hidrocarburos sinteacuteticos gaseosos como el metano Esto se debe a mejoras en
la eficiencia del proceso de electroacutelisis en la captura de CO2 y en los procesos de
siacutentesis de Fischer-Tropsch y metanizacioacuten o digestioacuten anaerobia asiacute como en el
incremento de la eficiencia de los motores de combustioacuten Cabe destacar tambieacuten que
este aumento global en la eficiencia con la utilizacioacuten de metano se produce debido a
una disminucioacuten de las peacuterdidas en el transporte el almacenamiento y la distribucioacuten
Como en el caso de los automoacuteviles los camiones con electrificacioacuten directa son la
mejor opcioacuten para el transporte ligero por sus altos valores de eficiencia aunque por
el contrario al recorrer largas distancias necesitan de bateriacuteas con gran capacidad lo
que ocasionariacutea un alto coste por lo que no seriacutea rentable usar camiones eleacutectricos
con bateriacuteas
Como conclusioacuten en el transporte ligero es maacutes recomendable fomentar el uso de
vehiacuteculos eleacutectricos Obviamente estamos considerando que la autonomiacutea del
vehiacuteculo eleacutectrico y los sistemas de recarga estaacuten plenamente desarrollados para
cubrir las necesidades de largas distancias
Transporte pesado
En este caso nos referimos a vehiacuteculos destinados al transporte de mercanciacuteas por
carretera tanto a nivel nacional como internacional (en los que el peso de los
productos o bienes supera las 35 toneladas pero no supera las 6 toneladas maacuteximas
permitidas) tranviacuteas autobuses camiones de carga o vehiacuteculos ligeros con uso
intensivo responsables de la gran parte de emisiones equivalentes de CO2 o que
recorren largas distancias
A diacutea de hoy en la flota de vehiacuteculos pesados de la Unioacuten Europea estaacuten registrados
62 millones de camiones [35] En la siguiente figura se observa que Espantildea tiene solo
un 10 de esta flota de camiones a nivel europeo mientras que es uno de los paiacuteses
que tiene una mayor presencia en el transporte a larga distancia representando el
13 de los 140 billones de vehiacuteculos por kiloacutemetro en el antildeo 2019 [36]
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Debido a que el dieacutesel sigue siendo el combustible que usan aproximadamente el 98
de los camiones cada vez maacutes se estaacute impulsando el uso de camiones con
combustibles alternativos buscando mejorar el rendimiento medioambiental del
transporte con estos vehiacuteculos
Por ello en Europa se estaacute comenzando a introducir en la flota de camiones vehiacuteculos
hiacutebridos enchufables vehiacuteculos eleacutectricos de bateriacutea y vehiacuteculos de pilas de
combustible teniendo una mayor presencia los vehiacuteculos de gas natural licuado o gas
natural comprimido
6480
21317
11
28
1014
0 5000 10000 15000 20000 25000
GNL
GNC
H2 FCEV
PHEV
BEV
Flota de camiones de combustible alternativo
0 50 100
GNL
GNC
H2 FCEV
PHEV
BEV
Porcentaje de camiones con combustibles alternativos en los
paiacuteses de la UE
Beacutelgica
Francia
Alemania
Italia
Luxemburgo
Espantildea
Suecia
Paiacuteses Bajos
Polonia18
Alemania17
Italia8
Espantildea13
Francia11
Rumania 3
Grecia 1
Repuacuteblica Checa 3
Paiacuteses Bajos 7
Otros EU27 paiacuteses19
140000 millones km de vehiacuteculos
Polonia 18
Alemania 16
Italia 15
Espantildea 10
Francia 10
Rumania 5
Grecia 4
Repuacuteblica Checa 3
Paiacuteses Bajos 3
Otros EU 27 16
62 millones de vehiacuteculos pesados (HDV)
Figura 26 Resumen de la flota de camiones de la UE (2019) y de los vehiacuteculos-kiloacutemetro (2019) por paiacutes
Fuente ACEA 2021 Eurostat 2020 Elaboracioacuten propia
Figura 27 Flota de camiones con combustibles alternativos de la UE totales y porcentajes por paiacutes en 2020 Fuente EAFO 2021 Elaboracioacuten propia
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Seguacuten datos del antildeo 2020 y que se pueden ver en la figura anterior a nivel europeo
se registraron 1014 vehiacuteculos de bateriacutea mientras que los de pilas de combustible
fueron 28 [37] Espantildea todaviacutea tiene un largo camino que recorrer para el impulso de
este tipo de combustibles alternativos en comparacioacuten con otros paiacuteses de la UE
Para el transporte pesado la principal aplicacioacuten y uso del hidroacutegeno es en el vehiacuteculo
eleacutectrico con pila de combustible debido a que estos vehiacuteculos tienen un mayor
consumo de combustible y necesitan de maacutes autonomiacutea y velocidad de carga que la
que puede prestar el coche eleacutectrico de bateriacuteas Actualmente se estaacuten produciendo
mejoras en la autonomiacutea del coche y del camioacuten eleacutectrico de bateriacuteas de hecho a nivel
comercial se estaacuten fabricando camiones eleacutectricos de bateriacutea (BET) con una autonomiacutea
de hasta 400 km utilizaacutendose principalmente para la logiacutestica urbana
El uso del hidroacutegeno en el vehiacuteculo eleacutectrico con pila de combustible se aplica sobre
todo para transporte pesado o camiones de carga en los que se utiliza el hidroacutegeno
como sustituto directo de los combustibles foacutesiles tradicionales producieacutendose asiacute su
descarbonizacioacuten En el caso concreto de un camioacuten pesado convencional se evitariacutean
unas emisiones de entre 30-35 gCO2t-km
En la siguiente figura se pueden observar las emisiones equivalentes de CO2 por
kiloacutemetro correspondientes a un camioacuten remolque de 40 t que se evitariacutean si se
utilizasen nuevas tecnologiacuteas yo combustibles alternativos como es el caso del
hidroacutegeno
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
DIESEL
VGN
GNL
FCET-H2 de GN
FCET-H2 de mix elec
FCET-H2 de eoacutelica
BET- mix energiacutea
BET- eoacutelica
BIODIESEL
BIOMETANO
BIOGNL
gCO2 equivalente por km
Tip
o d
e e
ne
rgiacutea
Figura 28 Emisiones del pozo a la rueda del camioacuten-traacuteiler de 40t GVW por tipo de energiacutea
Fuente CE DELFT amp TNO 2020 Elaboracioacuten propia
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De estos datos destaca que hay grandes diferencias en cuanto a la cantidad de
emisiones generadas en funcioacuten de cuaacuteles sean las fuentes de energiacutea utilizadas para
la produccioacuten de electricidad (para vehiacuteculos de bateriacutea) o para la produccioacuten de
hidroacutegeno (en vehiacuteculos de pilas de combustible) [38]
En el caso de FCET y BET en ambas situaciones se emite una menor cantidad de
emisiones cuando las fuentes de energiacutea son de origen renovable como es en este
caso la energiacutea eoacutelica Utilizando electricidad de origen renovable en un vehiacuteculo de
bateriacutea las emisiones disminuiriacutean en un 98 con respecto al gasoacuteleo y en un vehiacuteculo
de pilas de combustible estas emisiones se reduciriacutean en un 95
En cuanto a los costes para que las nuevas aplicaciones del hidroacutegeno sean
competitivas destaca que las relacionadas con la movilidad comercial como los
camiones para transporte de mercanciacuteas llegaraacuten a ser viables cuando se alcancen los
3 $kg Por otro lado de media los vehiacuteculos particulares llegaraacuten a ser viables
econoacutemicamente cuando logren los 2 $kg sin tener en cuenta los costes de
distribucioacuten
Se puede concluir que es en el transporte pesado con vehiacuteculos de pilas de
combustible donde el hidroacutegeno debe tener una mayor aplicacioacuten tanto por
economiacutea como por las caracteriacutesticas operativas del transporte el tamantildeo de la
carga y el recorrido medio de las rutas
En la figura siguiente se muestra la proyeccioacuten de precios del hidroacutegeno en funcioacuten de
la demanda del iacutendice de progreso y cuando seria competitivo para los diferentes
usos
Figura 29 Costes de produccioacuten de hidroacutegeno por sectores y regiones Fuente McKinsey DoE IEA [39]
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Transporte ferroviario
La apuesta por el ferrocarril como medio de transporte de pasajeros y de mercanciacuteas
es uno de los pilares de la poliacutetica energeacutetica y de la descarbonizacioacuten del transporte
por esta razoacuten la descarbonizacioacuten del ferrocarril es clave Las propuestas energeacuteticas
de impulso maacutes usuales son dos la tecnologiacutea basada en la electrificacioacuten y la
utilizacioacuten de pilas de combustible como sustitutos del anterior vector energeacutetico
utilizado hasta el momento el gasoacuteleo con el que se emiten grandes cantidades de
GEI
En mayo del antildeo 2019 el ferrocarril en Espantildea teniacutea una electrificacioacuten del 63 por lo
que el objetivo es alcanzar el 100 en 2025 como propone la Fundacioacuten Renovables
No compartimos la utilizacioacuten de las pilas de combustibles con hidroacutegeno como
sistema de traccioacuten de los ferrocarriles sobre todo si se considera que la produccioacuten
de hidroacutegeno se realiza con procesos electroacutelisis Estariacuteamos produciendo hidroacutegeno
con electricidad para posteriormente producir electricidad con este hidroacutegeno
La apuesta por las ceacutelulas de combustible solo tendriacutea sentido si la red ferroviaria no
estuviera electrificada
En Espantildea ya hay prototipos de trenes disentildeados para cercaniacuteas y medias distancias
que utilizan pilas de combustible de hidroacutegeno en sustitucioacuten del dieacutesel y que cuentan
con bateriacuteas intermedias que se recargan durante las frenadas y hacen de apoyo para
el arranque
El futuro del ferrocarril estaacute en la utilizacioacuten directa de electricidad en sustitucioacuten del
gasoacuteleo debido a que ya existen rutas totalmente electrificadas por lo que el uso de
pilas de combustible se destinaraacute para crear nuevas rutas que hoy en diacutea no se hayan
electrificado por no ser viables econoacutemicamente o en aquellas rutas en las que no
exista transporte ferroviario De esta forma tambieacuten se ahorran las peacuterdidas que se
producen en el proceso de electroacutelisis y sobre todo en el proceso de transformacioacuten
del hidroacutegeno en electricidad
Un ferrocarril de gasoacuteleo y uno eleacutectrico de 500 toneladas de carga tienen un consumo
unitario de 44 kWhkm y de 14 kWhkm respectivamente con la ventaja que presenta
el segundo al consumir electricidad directa de la red ahorraacutendose las peacuterdidas que se
produciriacutean en la combustioacuten del gasoacuteleo en un motor de combustioacuten interna
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Se estima que para el antildeo 2050 se produzca una reduccioacuten en las emisiones de CO2
equivalentes de entre el 35 y el 40 en el transporte por ferrocarril
A modo de resumen los esfuerzos se deberiacutean llevar a cabo para electrificar la red de
ferrocarriles y potenciar su uso tanto para viajeros como para mercanciacuteas tanto en
cercaniacuteas como en larga distancia Invertir en trenes que funcionen con hidroacutegeno y
no en electrificar el ferrocarril es un error tanto tecnoloacutegico como energeacutetico y de
gestioacuten de las inversiones en bienes y servicios puacuteblicos
Transporte mariacutetimo
Un objetivo claro en el desarrollo de un nuevo modelo energeacutetico es descarbonizar el
transporte mariacutetimo ya que el 3 de los GEI proceden de los barcos Histoacutericamente
los barcos siempre han utilizado combustibles foacutesiles de peor calidad los llamados
heavy fuel oiacutel con contenidos de azufre muy por encima de lo deseable Las razones
siempre tienen el mismo origen y son la economiacutea y la idea de que por donde se
mueven los grandes barcos no hay problemas de contaminacioacuten En 2020 se establecioacute
el liacutemite maacuteximo de 050 masamasa del azufre contenido en el combustible de los
barcos que se utilizan en el transporte de mercanciacuteas reducieacutendose asiacute el anterior que
estaba en un 350 masamasa
Esta situacioacuten es tema de discusioacuten por los problemas en los atraques en puertos
urbanos y la contaminacioacuten de estos barcos en un entorno que ya siacute importa porque
en muchos casos se trata de ciudades turiacutesticas y la contaminacioacuten no es buen
reclamo al margen de las protestas de la ciudadaniacutea
Se apuesta asiacute por los barcos sin fueloil en los que el stand by sea eleacutectrico y no esteacuten
con los motores en ralentiacute en plena ciudad con la consiguiente emisioacuten de gases
contaminantes a la atmoacutesfera Asiacute se reduciriacutean considerablemente las emisiones de
los buques atracados El objetivo seriacutea sustituir los motores auxiliares por la conexioacuten a
la red eleacutectrica (planteando tambieacuten que sea con origen en fuentes renovables como
por ejemplo con la utilizacioacuten de un generador eleacutectrico a partir de hidroacutegeno) durante
operaciones de escala en los puertos para cubrir la demanda de calefaccioacuten o
refrigeracioacuten para la iluminacioacuten y para el funcionamiento de los equipos informaacuteticos
y sistemas de mantenimiento Aunque respecto a la electrificacioacuten el gran haacutendicap
son las altas inversiones y la alimentacioacuten eleacutectrica que necesitan estos buques con
altos costes asociados A pesar de ello ya algunos puertos de Europa tienen las
instalaciones e infraestructuras para que sea posible el suministro de electricidad para
estas actividades auxiliares y para la propia navegacioacuten Debido a esto se opta por la
opcioacuten de cubrir los servicios miacutenimos con electricidad
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En el transporte mariacutetimo se debe cumplir el convenio Marpol [40] un convenio
internacional para prevenir y reducir al maacuteximo la contaminacioacuten del medio marino
por los buques tanto en su fase de funcionamiento como en situaciones ocasionadas
accidentalmente como el vertido o el derrame de hidrocarburos en alta mar
Pero hoy en diacutea en determinadas praacutecticas el cumplimiento de este convenio es
miacutenimo Uno de los problemas que ocurren con mayor frecuencia es el de los vertidos
procedentes del lavado de tanques en alta mar que suele llevarse a cabo durante la
noche para no tener que realizarlo en el puerto De igual forma ocurre con los vertidos
de residuos procedentes de la limpieza de las sentinas de los barcos Las sentinas son
el espacio o lugar que se encuentra en la parte inferior de los barcos en la que se
almacenan todos los desperdicios del barco mezcla de aguas y residuos aceites o
filtraciones generadas en el funcionamiento habitual Su limpieza perioacutedica se deberiacutea
realizar en tierra pero hay constancia de que se realiza en alta mar a pesar de que
esta praacutectica estaacute prohibida Algunos buques incluso llevan estos residuos a
incineracioacuten praacutectica que ocasiona grandes emisiones de GEI por lo que seriacutea
necesario establecer una normativa de emisiones tambieacuten en la navegacioacuten mariacutetima
Para reducir las emisiones contaminantes que provoca el uso de combustibles foacutesiles
una de las soluciones que se propone a mediolargo plazo es el uso de biocarburantes
como el biodieacutesel el bioetanol o los combustibles sinteacuteticos Una propuesta asumible
de forma global pero no local al margen del mantenimiento de modelos que ya se
han demostrado como no vaacutelidos
Otras opciones que se contemplan de cara al futuro son el uso directo de electricidad y
de hidroacutegeno en pilas de combustible para este tipo de transporte ya que se
conseguiriacutea una descarbonizacioacuten completa si se dispone de un mix de generacioacuten
100 renovable
Para el transporte pesado con el uso de hidroacutegeno en pilas de combustible seriacutea
posible electrificar el 99 o la mayor parte de los viajes que recorren la ruta del
Paciacutefico aunque todaviacutea no se ha implantado a nivel comercial sobre todo para
distancias largas ya que tiene un alto consumo y necesidades de almacenamiento
Sin embargo el hidroacutegeno de origen renovable es viable con almacenamiento en
bateriacuteas ademaacutes al haber aumentado en los uacuteltimos antildeos el rango de la potencia hasta
el MW es posible su utilizacioacuten en cruceros pequentildeos o transbordadores
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El amoniaco como vector energeacutetico complementario al hidroacutegeno es idoacuteneo para
cubrir trayectos maacutes largos en embarcaciones de mayor tamantildeo Al igual que el
hidroacutegeno se puede emplear en motores de combustioacuten interna y a su vez en pilas
de combustible para la produccioacuten de electricidad Al ser unos de los productos
quiacutemicos maacutes utilizados a nivel mundial no hay problemas de disponibilidad y si se
genera a partir de hidroacutegeno con origen en fuentes renovables se consigue una
reduccioacuten en las emisiones Algunos problemas que presenta es el de su
almacenamiento debido a que es fuertemente toacutexico el de su peso que es el doble
que el del fueloacuteleo con una menor densidad energeacutetica y que es corrosivo
La apuesta por el amoniacuteaco no estaacute respaldada por una realidad sino por una
propuesta de desarrollo tecnoloacutegico en base a las idoacuteneas condiciones de partida
situacioacuten que al igual que en otras aplicaciones debe ser tenida en cuenta con las
reservas propias de una iniciativa no madura y en desarrollo
El Instituto alemaacuten Fraunhofer estaacute trabajando en un proyecto para desarrollar la
primera celda de combustible (de alta temperatura) con amoniacuteaco para el transporte
mariacutetimo para el antildeo 2023
En la reaccioacuten de la pila de combustible se obtiene electricidad que acciona el motor
eleacutectrico y como productos finales se obtienen agua y nitroacutegeno desarrollando un
catalizador para evitar las emisiones de dioacutexido de carbono
Transporte aeacutereo
En cuanto al transporte aeacutereo se plantean alternativas a los ya conocidos
combustibles tradicionales para que se produzca su descarbonizacioacuten debido a que se
encuentra operativo de forma continua y necesita grandes cantidades de combustible
sin olvidar que la iniciativa maacutes interesante por sus efectos sobre el cambio climaacutetico
es minimizar su uso apostando tanto por medios de transporte terrestres como el
ferrocarril como por una economiacutea de desarrollo maacutes local
Como soluciones a mediolargo plazo se presentan diferentes biocombustibles o los
innovadores combustibles sinteacuteticos Algunos estudios proponen la utilizacioacuten de
hidroacutegeno y dioacutexido de carbono procedente de la atmoacutesfera para la produccioacuten de
estos nuevos tipos de hidrocarburos
Debido a que la mayoriacutea de los aviones y barcos no pueden utilizar bateriacuteas de gran
almacenamiento y a que por su peso no pueden funcionar eleacutectricamente se
deberiacutea priorizar para este tipo de transporte el uso de electrocombustibles
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Se plantea tambieacuten la introduccioacuten del hidroacutegeno como combustible en aviones ya
que en su combustioacuten se genera como componente mayoritario vapor de agua y su
utilizacioacuten para la produccioacuten de la electricidad necesaria para el correcto
funcionamiento de los componentes eleacutectricos y electroacutenicos a partir de pilas de
combustible
El problema que se presenta es coacutemo realizar su almacenamiento debido a las grandes
cantidades de combustible que son necesarias y al peligro que supone llevar gas a
presioacuten almacenado durante el vuelo ademaacutes de las limitaciones por las restricciones
de peso que tienen ya los propios aviones En este sentido hay alternativas como el
almacenamiento como hidroacutegeno licuado (en estado liacutequido o criogeacutenico) en tanques
situados en la parte trasera del avioacuten Aunque esto tambieacuten supondriacutea modificar la
aerodinaacutemica debido a que los aviones tradicionales llevan situados los depoacutesitos de
combustible en sus alas Ademaacutes hay que considerar que un avioacuten de hidroacutegeno
supone una inversioacuten adicional a la de uno eleacutectrico
Para finalizar este capiacutetulo se han elaborado el siguiente esquema resumen de las
diferentes formas en las que el hidroacutegeno interviene como materia prima y vector
energeacutetico y la tabla 8 en la que se pueden comparar las ventajas y las desventajas que
presentan los diferentes usos del hidroacutegeno como vector energeacutetico y materia prima
Figura 30 Esquema resumen de las diferentes formas en las que se utiliza el hidroacutegeno como materia prima y vector energeacutetico Elaboracioacuten propia
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Actividad Ventajas Inconvenientes
Uso del H2 renovable general
Reduccioacuten y eliminacioacuten de emisiones contaminantes
Mayor eficiencia que combustibles convencionales y sinteacuteticos
Menor eficiencia global que la electrificacioacuten directa
Poco desarrollo de la tecnologiacutea implicada
Electrocombustible derivado del H2
Permite adecuar el tipo de combustible a su uso final
Menor eficiencia que con el uso del H2
En la mayoriacutea se requiere carbono como MMPP y dependiendo de su
origen cambiaraacute su impacto medioambiental
Apoyo a la generacioacuten de electricidad renovable
Descarbonizacioacuten de la red eleacutectrica Flexibilizacioacuten y mejora de la
integracioacuten en la red de las energiacuteas renovables
Tramitacioacuten lenta y compleja Grandes peacuterdidas en el proceso de
obtencioacuten de electricidad con hidroacutegeno No rentabilidad
Energiacutea como base del
transporte
General Menor tiempo de recarga y mayor
autonomiacutea que con bateriacuteas
Problemas seguridad en colisiones Mayor inversioacuten y desarrollo en
infraestructura de recarga
Terrestre ligero Interesante para largos recorridos o
con alta tasa de utilizacioacuten
No mejoran la flexibilidad del sistema eleacutectrico (V2G) ni suponen un sistema
de almacenamiento para las viviendas (V2H)
Terrestre pesado
Menor peso y mayor autonomiacutea que electrificacioacuten por bateriacuteas
Grandes peacuterdidas en el proceso de obtencioacuten de electricidad con
hidroacutegeno
Ferrocarril Posibilidad de uso en rutas sin
electrificar Menor eficiencia que con
electrificacioacuten directa
Mariacutetimo
H2 Viable en transporte mariacutetimo ligero
NH3 Mayor densidad volumeacutetrica que con el H2
H2 En grandes buques no se encuentra implantado a nivel
comercial NH3 Poco desarrollo en la tecnologiacutea
asociada
Aviacioacuten H2 Posible alternativa al queroseno
E-queroseno propiedades ideacutenticas al convencional
H2 Baja densidad volumeacutetrica E-queroseno requiere carbono para
su produccioacuten
MMPP en la industria Erradicacioacuten del H2 de origen foacutesil
Fuente de energiacutea para ciertos procesos teacutermicos industriales
Mayor coste lo que dificulta la sustitucioacuten del hidrogeno de origen
foacutesil
Tabla 8 Cuadro resumen de ventajas e inconvenientes de los diferentes usos y aplicaciones del hidroacutegeno
Elaboracioacuten propia
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Estrategias del hidroacutegeno
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6 Estrategias del hidroacutegeno
Unioacuten Europea
La UE aproboacute en julio de 2020 la Hoja de Ruta para la tecnologiacutea del hidroacutegeno en la
que se le identifica como un vector energeacutetico indispensable para poder cumplir con
los objetivos marcados en el Acuerdo de Pariacutes
El objetivo es descarbonizar la produccioacuten del hidroacutegeno y expandir su uso a sectores
en los que puede reemplazar a los combustibles foacutesiles Maacutes concretamente la
estrategia de la UE se centra en la produccioacuten de hidroacutegeno con energiacuteas renovables
(el llamado ldquohidroacutegeno verderdquo1) Sin embargo aunque la atencioacuten de la Estrategia del
Hidroacutegeno de la UE [20] se centra en el hidroacutegeno verde tambieacuten reconoce el papel de
otros hidroacutegenos bajos en carbono en la fase de transicioacuten a corto y medio plazo Hay
que tener presente el alcance del Reglamento 8522020 [41] sobre inversiones
sostenibles y la reduccioacuten de exigencia en la taxonomiacutea para la clasificacioacuten del
concepto sostenible asimilable no en valor absoluto sino relativo
El informe preveacute una inversioacuten acumulada de entre 3000 y 18000 Meuro para el
hidroacutegeno de baja emisioacuten de carbono de origen foacutesil frente a los 180000 y 470000
Meuro para el hidroacutegeno renovable (producido principalmente con energiacutea solar y eoacutelica)
El camino marcado por la Estrategia del Hidroacutegeno de la UE se divide en tres fases
Cada una establece un objetivo especiacutefico que debe alcanzarse dentro de la fase
correspondiente La UE resume los objetivos de cada fase de la siguiente manera
bull Fase 1 (2020-24) el objetivo es descarbonizar la produccioacuten de hidroacutegeno
existente para los usos actuales como el sector quiacutemico y promoverla para
nuevas aplicaciones Esta fase se basa en la instalacioacuten de al menos 6 GW de
electrolizadores de hidroacutegeno renovable en la UE para 2024 y en la produccioacuten
1 La Estrategia del Hidroacutegeno de la UE ofrece la siguiente definicioacuten de hidroacutegeno verde hidroacutegeno producido mediante la electroacutelisis del agua (en un electrolizador alimentado por electricidad) y con la electricidad procedente de fuentes renovables Las emisiones de gases de efecto invernadero durante todo el ciclo de vida de la produccioacuten de hidroacutegeno renovable son casi nulas El hidroacutegeno renovable tambieacuten puede producirse mediante el reformado de biogaacutes (en lugar de gas natural) o la conversioacuten bioquiacutemica de la biomasa si se cumplen los requisitos de sostenibilidad
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de hasta un milloacuten de toneladas de hidroacutegeno renovable al antildeo que
supondriacutean el 001 del H2 total consumido anualmente en Europa2
Esta situacioacuten a priori parece complicada por el diferencial existente en
cuanto a los costes de produccioacuten lo que supondriacutea el traslado de estos
incrementos al producto final en el que interviene el hidroacutegeno o la
subvencioacuten del este
bull Fase 2 (2024-30) el hidroacutegeno debe convertirse en parte intriacutenseca de un
sistema energeacutetico integrado con el objetivo estrateacutegico de instalar al menos
40 GW de electrolizadores de hidroacutegeno renovable para 2030 y la produccioacuten
de hasta 10 millones de toneladas de hidroacutegeno renovable en la UE El uso del
hidroacutegeno se extenderaacute gradualmente a nuevos sectores como la siderurgia
los camiones el ferrocarril y algunas aplicaciones de transporte mariacutetimo Se
seguiraacute produciendo principalmente cerca del usuario o de las fuentes de
energiacutea renovables en ecosistemas locales
bull Fase 3 (2030-50) las tecnologiacuteas de hidroacutegeno renovable deben alcanzar la
madurez y desplegarse a gran escala para llegar a todos los sectores difiacuteciles de
descarbonizar en los que otras alternativas podriacutean no ser viables o tener
costes maacutes elevados
En el informe realizado por Oxford Institute for Energy Studies e Institute of Energy
Economics at the University of Cologne ldquoContrasting European hydrogen pathways An
analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42] que revisa el tratamiento del
hidroacutegeno en los Planes Nacionales de Energiacutea y Clima de cada Estado miembro y del
Reino Unido se analizan escenarios bajos y altos para la produccioacuten de hidroacutegeno
renovable en 2030 asiacute como la demanda de hidroacutegeno y gas natural de cinco paiacuteses
europeos en 2018 como se puede observar en las siguientes figuras Los datos
muestran la gran diferencia entre el consumo de hidroacutegeno a fecha de 2018 y la
esperada en 2030 en un escenario alto
2 La produccioacuten anual total de hidroacutegeno en Europa se situacutea en torno a las 9756 Mt (hidroacutegeno comercial e hidroacutegeno producido a propoacutesito y no hidroacutegeno producido como subproducto) Steinberger-Wilckens R Truumlmper S C amp GbR P L A N E T ldquoEuropean Hydrogen Infrastructure Atlasrdquo and ldquoIndustrial Excess Hydrogen Analysisrdquo PART II Industrial surplus hydrogen and markets and production
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El objetivo maacutes importante de este plan es el aumento de la capacidad de produccioacuten
de hidroacutegeno (es decir la instalacioacuten de electrolizadores) La Estrategia del Hidroacutegeno
de la UE preveacute la creacioacuten de una Alianza Europea para el Hidroacutegeno Limpio con el
objetivo principal de identificar y crear una reserva clara de proyectos de inversioacuten
viables reuniendo a las partes interesadas puacuteblicas y privadas Tambieacuten se ponen a
disposicioacuten instrumentos financieros en particular el EU ETS Innovation Fund que
reuniraacute unos 10000 Meuro para apoyar las tecnologiacuteas de baja emisioacuten de carbono
durante el periacuteodo 2020-2030 y como parte del Plan de Recuperacioacuten de la Comisioacuten
la Ventana de Inversioacuten Estrateacutegica Europea de InvestEU
Figura 31 Demanda actual (2018) de gas natural (izquierda) y de hidroacutegeno (derecha) por paiacuteses Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42]
Figura 32 Escenarios bajos y altos de la Empresa Comuacuten FCH para la demanda de hidroacutegeno en 2030 por sector y paiacutes Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key
marketsrdquo [42]
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La UE tiene una Hoja de Ruta para el hidroacutegeno con vistas a 2050 que aspira a canalizar
500000 Meuro para desarrollar las infraestructuras que permitan cubrir un 14 de la
demanda energeacutetica europea con este gas desde electrolizadores que lo separen del
agua hasta plantas eleacutectricas renovables que los alimenten pasando por vehiacuteculos y
faacutebricas que lo consuman o las redes de distribucioacuten y almacenes Para ello tiene
prevista una bateriacutea de ayudas y subvenciones adicionales al
Fondo de Recuperacioacuten incluidas en distintos programas del Presupuesto comunitario
de 2021 a 2027 -y maacutes allaacute- que estaacuten orientados al fomento de la innovacioacuten y la
descarbonizacioacuten de la economiacutea al aumento de la resiliencia de la industria y el
transporte a la cooperacioacuten ligada a la energiacutea limpia etc
Los programas que se pueden utilizar para la financiacioacuten de la Estrategia del
Hidroacutegeno son
bull El Innovation Fund destinado a las tecnologiacuteas innovadoras bajas en carbono
contaraacute con una dotacioacuten de 10000 Meuro entre 2020 y 2030 dependiendo de los
precios del CO2 en el mercado europeo La segunda convocatoria se abrioacute en el
primer trimestre de 2021
bull El Programa Horizon cuenta con 75900 Meuro de 2021 a 2027 de los que el 35
estaacute destinado a abordar los desafiacuteos del cambio climaacutetico incluye la Clean
Hydrogen Alliance un instrumento especiacutefico para canalizar 2600 Meuro para
fomentar el gas priorizando las sinergias con la aviacioacuten y el transporte
ferroviario o la produccioacuten de acero Con remanentes del Horizon del anterior
Presupuesto la European Green Deal Call ofrece 1000 Meuro y estuvo abierta
desde mediados de septiembre de 2020 hasta enero de 2021
bull La Connecting Europe Facility para infraestructuras de energiacutea transporte y
servicios digitales que contempla 28396 Meuro de los que un 60 iraacuten destinados
a objetivos climaacuteticos 21384 Meuro a transporte 5180 Meuro a energiacutea y 1832 Meuro
a digitalizacioacuten
bull Y el Fondo de Transicioacuten Justa para apoyar a las regiones afectadas por el
abandono de los combustibles foacutesiles que estaraacute dotado con 7500 Meuro del
objetivo de crecimiento y el empleo a Espantildea le corresponderaacuten 800 Meuro
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Es importante por otro lado tener presente que la Estrategia de Hidroacutegeno de la UE
es consecuencia de la labor de lobby de la industria del gas cuyo primer logro ha sido
conseguir que el ldquohidroacutegeno azulrdquo forme parte de la Estrategia contando con apoyo
poliacutetico regulatorio y financiero (inversiones de 18000 Meuro) El lobby del gas al
apoyarse en el sistema CCSU reetiquetoacute el hidroacutegeno basado en gas foacutesil (gris) como
hidroacutegeno limpio y bajo en carbono (azul) Como ya se comentoacute al inicio de este
documento el hidroacutegeno azul se estaacute intentando vender como combustible de
transicioacuten como una solucioacuten limpia de la industria con un respaldo tecnoloacutegico
ficticio para enmascarar las emisiones de los procesos industriales mientras continuacutean
con sus actividades y modelos de negocio habituales basados en combustibles foacutesiles
El eacutexito de este hidroacutegeno supone darle una nueva vida al gas natural un combustible
foacutesil que no es ldquolimpiordquo ni en la extraccioacuten ni en el transporte ni en su uso y en este
proceso el Reglamento 8522020 UE va a ser fundamental para clasificar como
sostenible aquellas iniciativas que en sentido estricto no lo son
Esta estrategia del hidroacutegeno depende de la importacioacuten masiva de hidroacutegeno verde
o de electricidad renovable fuera de la UE una accioacuten que perpetuacutea la misma
relacioacuten de dependencia y de no corresponsabilidad con el problema
medioambiental bajo un claro posicionamiento NIMBY que ya existe con los
combustibles foacutesiles y por la estructura de lobbies del actual modelo centralizado que
bloquea la transicioacuten hacia un sistema energeacutetico maacutes democraacutetico y sostenible
Hoja de ruta para el hidroacutegeno con vistas a 2050
bull500000
bullMillones
Connecting Europe Facility
bull1703760
bullMillones
Innovation Fund
bull10000
bullMillones
Clean Hydrogen Alliance del Programa Horizon
bull2600
bullMillones
European Green Deal Call
bull1000
bullMillones
Fondo de Transicioacuten Justa destinado a Espantildea
bull800
bullMillones
Figura 33 Programas destinados a financiar energiacuteas bajas en carbono de la Unioacuten Europea y Espantildea Elaboracioacuten propia
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Esta gran apuesta de la UE por el H2 y el desarrollo de su tecnologiacutea (especialmente en
electrolizadores) estaacute tambieacuten relacionada con su ambicioacuten de liderar esta carrera
pues en la de las bateriacuteas ya se encuentra muy por detraacutes de la actual capacidad de
produccioacuten asiaacutetica casi 15 veces menos con una previsioacuten de reducir esta brecha
hasta un poco maacutes de 4 en 2025 como se puede apreciar en la siguiente figura
Espantildea
Tras la aprobacioacuten de la Hoja de Ruta para la tecnologiacutea del hidroacutegeno de la UE en julio
de 2020 Espantildea aproboacute su propia Hoja de Ruta en octubre del mismo antildeo
El objetivo principal es la implantacioacuten del hidroacutegeno renovable posicionando a
Espantildea como referente en cuanto a su produccioacuten y aprovechamiento mediante la
adopcioacuten de un enfoque estrateacutegico para lograr que este sea competitivo tal y como
se indica en la Estrategia de la Unioacuten Europea sobre el Hidroacutegeno
En esta Hoja de Ruta se marcan 60 medidas en las siguientes 4 liacuteneas de accioacuten
1 Instrumentos regulatorios se recogen medidas de caraacutecter regulatorio como
la introduccioacuten de un sistema de garantiacuteas de origen para asegurar que el
hidroacutegeno es 100 renovable
2 Instrumentos sectoriales estas medidas buscan incentivar el uso de hidroacutegeno
renovable y la puesta en marcha de proyectos en aacutembitos como el industrial el
energeacutetico o el de la movilidad
Figura 34 Capacidad de fabricacioacuten de bateriacuteas (GWh) por continentes en funcioacuten de la ubicacioacuten de la faacutebrica Fuente BloombergNEF[43]
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3 Instrumentos transversales incluyen medidas para fomentar el conocimiento
del potencial del hidroacutegeno renovable en el conjunto de la sociedad
4 Impulso a la I+D+i se contemplan medidas para fomentar la investigacioacuten el
desarrollo y la innovacioacuten en el aacutembito del hidroacutegeno renovable
Los principales objetivos que se plantean para 2030 y que son coherentes con la
Estrategia del Hidroacutegeno de la UE son los siguientes
bull Instalar 4000 MW de potencia en electrolizadores lo que supone un 10 del
objetivo europeo de 40000 MW para 2030 Como hito intermedio se estima
que para el antildeo 2024 seriacutea posible contar con una potencia instalada de
electrolizadores de entre 300 y 600 MW
bull Que el 25 del consumo de hidroacutegeno industrial seraacute de origen renovable en
2030 en sustitucioacuten del hidroacutegeno de origen foacutesil (o hidroacutegeno gris que
emplea gas natural como materia prima en su elaboracioacuten)
bull Disponer de una flota de al menos 150 autobuses 5000 vehiacuteculos ligeros y
pesados y 2 liacuteneas de trenes comerciales propulsadas con hidroacutegeno renovable
bull Disponer de una red con un miacutenimo de 100 hidrogeneras y de maquinaria de
handling propulsada con hidroacutegeno en los 5 primeros puertos y aeropuertos
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Asimismo en la Hoja de Ruta se recogen algunas de las oportunidades o beneficios que
el hidroacutegeno puede aportar a Espantildea como los siguientes
bull Eliminar las emisiones de contaminantes y de GEI al medioambiente en
sectores o procesos difiacutecilmente descarbonizables
bull Desarrollar las cadenas de valor de la economiacutea del hidroacutegeno y posicionar a
Espantildea como referente tecnoloacutegico generar riqueza y crear puestos de trabajo
altamente cualificados
bull Disminuir la dependencia energeacutetica nacional y del entorno europeo menos
dependiente de importaciones de productos energeacuteticos foacutesiles de otros paiacuteses
y proporcionando la seguridad de suministro de la energiacutea eleacutectrica
bull Convertir a Espantildea en una de las potencias europeas de generacioacuten de
energiacutea renovable
bull Favorecer la descarbonizacioacuten de los sistemas energeacuteticos aislados pues
dadas las restricciones fiacutesicas y de acceso a la energiacutea en estos territorios el
hidroacutegeno renovable tendraacute una funcioacuten relevante tanto en el almacenamiento
temporal de energiacutea eleacutectrica como en los usos relativos a la movilidad
Figura 35 Objetivos de Espantildea respecto al hidroacutegeno para 2030 Fuente Hoja de ruta del hidroacutegeno renovable [18]
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Dentro del objetivo global de cero emisiones para 2050 y en liacutenea con la Hoja de Ruta
del Hidroacutegeno el Componente 9 del Plan de Recuperacioacuten Transicioacuten y Resiliencia
denominado Hoja de ruta del hidroacutegeno renovable y su integracioacuten sectorial [44]
pretende posicionar a Espantildea como referente tecnoloacutegico en produccioacuten y
aprovechamiento del hidroacutegeno renovable creando cadenas de valor innovadoras
basadas en PYMEs y centros tecnoloacutegicos asiacute como construir sobre la misma un cluacutester
de produccioacuten e integracioacuten sectorial de hidroacutegeno renovable a gran escala y
vertebrarlo territorialmente con proyectos pioneros
Este componente representa el 224 de la financiacioacuten total de Plan y se distribuye
de la siguiente manera
Inversioacuten
Inversioacuten estimada TOTAL (M euro) incluyendo otras fuentes de financiacioacuten distintas al Mecanismo de Recuperacioacuten y
Resiliencia
1555000000 euro de fondos puacuteblicos
Inversioacuten del componente (M euro) BAJO EL MECANISMO DE RECUPERACIOacuteN Y RESILIENCIA
1555000000 euro de fondos puacuteblicos
Periodificacioacuten 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026
Plan de financiacioacuten
- 400 555 600 - - -
En el Anexo pueden analizarse los diferentes proyectos e iniciativas del sector
energeacutetico espantildeol y como las diferentes empresas estaacuten apostando por jugar un
papel preponderante en la estrategia espantildeola del hidroacutegeno Desgraciadamente
muchas de las iniciativas mantienen un caraacutecter puntual maacutes interesadas en la
captacioacuten de los Next Generation UE que en participar de una estrategia comuacuten
A modo de resumen en los siguientes cuadros se reflejan cuaacuteles son los principales
objetivos que han fijado Europa y Espantildea para los antildeos 2024 2030 y 2050 en cuanto a
los meacutetodos de produccioacuten de los diferentes tipos de hidroacutegeno y las estrategias de
uso del hidroacutegeno como vector energeacutetico y materia prima
Tabla 9 Inversioacuten y plan de financiacioacuten del componente 9
Fuente Plan de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia [44]
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Colores Posicioacuten Europa Posicioacuten Espantildea
Objetivo 2024 Objetivo 2030 Objetivo 2050 Objetivo 2024 Objetivo 2030 Objetivo 2050
Verde
Instalar 6 GW en electrolizadores Produccioacuten de 1 milloacuten de toneladas de
hidroacutegeno
Instalar 40 GW de electrolizadores y producir 10 millones de toneladas
de hidroacutegeno
Hidroacutegeno verde a gran escala en sectores poco
descarbonizados
Instalar entre 300 y 600 MW en
electrolizadores
Instalar 4 GW en electrolizadores El
hidroacutegeno renovable seriacutea el 25 del consumo de hidroacutegeno industrial
Ser un referente tecnoloacutegico en produccioacuten y
aprovechamiento del hidroacutegeno
Azul
Se apuesta por el hidroacutegeno azul principalmente para reducir raacutepidamente las emisiones de la produccioacuten actual de hidroacutegeno y apoyar la utilizacioacuten paralela y
futura del hidroacutegeno renovable No utilizar otro hidroacutegeno que no sea de origen renovable
Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en 46 millones de toneladas equivalentes de CO2
(CO2eq)
No utilizar otro hidroacutegeno que no sea de origen renovable Turquesa
Como vector para reducir las emisiones de GEI
Como vector para reducir las emisiones de GEI Gris
Marroacuten
Tabla 10 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y de Espantildea asociados a diferentes tipos de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Actividad Posicioacuten UE Posicioacuten Espantildea
Uso del H2 renovable en general Utilizacioacuten del H2 en sectores difiacutecilmente electrificables
Uso como electrocombustible derivado del H2
Uacuteltimo recurso para complementar al H2 Consideran el CCS como recurso de carbono para la produccioacuten de combustibles sinteacuteticos neutros en carbono
Apoyo a la generacioacuten de electricidad renovable
Hidroacutegeno como meacutetodo almacenamiento de excedentes de energiacutea eleacutectrica producida por las plantas renovables para la mejora de la gestioacuten y flexibilidad de la demanda
Energiacutea base del transporte
Terrestre ligero Relegado a usos cautivos y flotas comerciales de vehiacuteculos
ligeros Para 2030 se preveacute una flota de 5000-7500 vehiacuteculos ligeros y 150-200 autobuses con pilas de combustible
100-150 hidrogeneras se implantaraacuten para que puedan realizar el repostaje Terrestre pesado
Relegado a usos cautivos y flotas comerciales de vehiacuteculos pesados
Ferrocarril Apuesta por trenes de pilas de combustible para algunas
rutas comerciales de ferrocarril no electrificadas Al menos dos liacuteneas comerciales de media y larga distancia no electrificadas
Mariacutetimo Entre 2030 y 2050 se espera que el H2 y los combustibles sinteacuteticos derivados del mismo puedan penetrar en los sectores de aviacioacuten y navegacioacuten
Aviacioacuten
MMPP en la industria Sustitucioacuten por H2 renovable en las refineriacuteas en la
produccioacuten de NH3 o en la fabricacioacuten de acero Para 2030 el H2 renovable contribuiraacute en un 25 al total de H2 consumido
como materia en la industria del refino quiacutemica y metalurgia
Tabla 11 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y Espantildea de los diferentes usos y aplicaciones del
hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Posicioacuten de la Fundacioacuten Renovables
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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ncl
usi
on
es
7 Conclusiones
Consideraciones sobre la uacutenica poliacutetica energeacutetica posible
En todos los documentos y manifestaciones de la Fundacioacuten Renovables hemos
mantenido que la uacutenica poliacutetica energeacutetica posible es la que se lleve a cabo a partir de
una oferta de energiacutea basada en fuentes de energiacutea renovables desarrollada de
forma sostenible y de una poliacutetica de cobertura de nuestras necesidades energeacuteticas a
partir de la consideracioacuten de la energiacutea como un bien de primera necesidad y como
un servicio puacuteblico asumiendo que tiene que ser gestionable a traveacutes del ahorro y de
la eficiencia energeacutetica e incorporando de forma ineludible los conceptos de
inclusioacuten racionalidad sostenibilidad y de respeto con la biodiversidad
La poliacutetica energeacutetica por el desarrollo alcanzado por las distintas tecnologiacuteas de
aprovechamiento de las fuentes de energiacutea renovables debe centrar sus objetivos
como ya hemos mencionado con anterioridad en la electrificacioacuten de la demanda
Obviamente la electricidad como vector energeacutetico que no como fuente primaria de
energiacutea tiene limitaciones teacutecnicas para determinados usos finales como la de que no
es almacenable y por lo tanto necesita de otros vectores energeacuteticos que permitan
superar esas limitaciones tanto en lo que respecta a un desarrollo del sistema
eleacutectrico eficiente y no sobredimensionado en la oferta como a la cobertura de
demandas de energiacutea en las que la electricidad no es el vector maacutes indicado aunque siacute
lo sea para otros vectores que cubran las necesidades con mayor idoneidad
El intereacutes por el hidroacutegeno nace de la posibilidad de complementar y poner en
marcha un sistema cada vez maacutes electrificado tanto en su faceta de almacenamiento
y mejora de la gestionabilidad como en la cobertura de demandas de energiacutea no
idoacuteneas para la electricidad mencionada anteriormente
Es importante no perder la caracteriacutestica de complementariedad porque si
analizamos muchos de los planes presentados parece que el hidroacutegeno debiera ser el
centro del modelo energeacutetico situacioacuten que nunca seraacute asumible por rendimientos
costes e idoneidad La exigencia de un cambio en el modelo de la oferta hace que el
hidroacutegeno no pueda ser la coartada de la continuidad del modelo actual validaacutendolo a
partir de incorporar un grado maacutes de complejidad
En los capiacutetulos anteriores ha quedado clara la dificultad e ineficiencia de transportar y
almacenar el hidroacutegeno lo que pone en duda un modelo de produccioacuten centralizada y
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uso distribuido manteniendo el concesional de infraestructuras como el actual que
deberiacutea estar maacutes dirigido a anteponer el transporte de la electricidad al del
hidroacutegeno fomentando que su produccioacuten y uso sea en el mismo emplazamiento
La poliacutetica propuesta para apoyar al hidroacutegeno pretende que este asuma la misma
configuracioacuten que han tenido los combustibles foacutesiles produccioacuten centralizada
transformacioacuten para almacenamiento y transporte dentro de un modelo de lobby
econoacutemico que ni se sostiene con los combustibles foacutesiles ni con el hidroacutegeno
No podemos perder de vista el estado actual y las proyecciones del desarrollo
tecnoloacutegico de cada uno de los elementos que configuran la cadena de produccioacuten de
hidroacutegeno ni los diferentes escenarios previstos para que alcance el papel de
complemento anteriormente mencionado Somos conscientes de las expectativas que
se han generado pero no debemos olvidar que instituciones como IRENA o la AIE
establecen su horizonte de madurez en el largo plazo lo que implica por un lado
reclamar prudencia para los objetivos a corto plazo y por otro exigencia en el
esfuerzo tecnoloacutegico de desarrollo
Consideracioacuten sobre el hidroacutegeno
Para la Fundacioacuten Renovables el uacutenico H2 que se considera sostenible para la senda
de la descarbonizacioacuten de la economiacutea es el hidroacutegeno producido a partir de la
electroacutelisis del agua empleando electricidad de origen 100 renovable Todas las
alternativas propuestas como transicioacuten hacia el hidroacutegeno renovable basadas en
combustibles foacutesiles son un parche y un engantildeo que no solo no soluciona el problema
de emisiones de GEI ni de la dependencia de los combustibles foacutesiles sino que
ralentiza el paso hacia una economiacutea sostenible y libre de emisiones
La produccioacuten de gases sinteacuteticos para el aprovechamiento de la produccioacuten de H2
mediante gasificacioacuten debe ser analizada bajo el prisma de la consideracioacuten de la
biomasa como recurso local y para ser utilizadas por su capacidad de gestionabilidad
en otros procesos antes que en la produccioacuten de H2
Para la Fundacioacuten Renovables el hidroacutegeno debe ser producido siempre que se pueda
en el sitio de uso mediante electrolizadores abastecidos por electricidad de origen
renovable bien producida in situ o trasportada desde su lugar de origen Siempre es
maacutes interesante transportar electricidad que hidroacutegeno
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El hidroacutegeno como materia prima
El H2 como materia prima (MMPP) tiene experiencia y recorrido de uso en aquellos
sectores industriales que lo demandan hoy en diacutea Sin embargo se requiere la
sustitucioacuten del hidroacutegeno basado en combustibles foacutesiles por el de electroacutelisis con
electricidad renovable en aquellos procesos industriales que realmente resulten
interesantes descarbonizar a largo plazo
La demanda de H2 para el refino de petroacuteleo estaacute destinada a su desaparicioacuten tanto
maacutes cuanto se reduzcan aquellas tecnologiacuteas o usos que dependan de los combustibles
foacutesiles
El volumen de H2 empleado por los fabricantes de fertilizantes sinteacuteticos debe ser
reconsiderado y reducido bajo paraacutemetros de sostenibilidad antes de su sustitucioacuten
completa por hidroacutegeno renovable pues el uso final de estos fertilizantes es el
causante de numerosos impactos sobre los ecosistemas
Vector energeacutetico
La experiencia del H2 como vector energeacutetico en todos los usos finales es miacutenima
principalmente porque si procede de la electrolisis del agua no puede convertirse en
el objetivo y ser consecuencia de un ciclo de regeneracioacuten perverso electricidad-
hidroacutegeno-transportetransformacioacuten-electricidad situacioacuten reforzada si se tiene en
cuenta su caraacutecter emergente al que contribuyen la falta de desarrollo tecnoloacutegico y
un diferencial de coste con respecto a otros combustibles para las mismas aplicaciones
finales
Al ser un electrocombustible derivado de la electricidad (otro vector energeacutetico) el
H2 es para la Fundacioacuten Renovables un recurso para la transicioacuten energeacutetica
complementario a la electrificacioacuten El primer objetivo que se debe perseguir es ser
eficiente con el uso del recurso y el segundo la electrificacioacuten directa de la demanda
con energiacuteas renovables herramientas clave para llevar a cabo la transicioacuten de forma
competitiva y sin incrementar las emisiones locales
Por tanto la razoacuten de apostar en primer lugar por la electricidad y no por el
hidroacutegeno no es otra que por eficiencia por la mejora de la calidad del aire y por la
incorporacioacuten del consumidor como agente activo Antes de sustituir nuestros
consumos por vectores energeacuteticos sostenibles debemos analizar cada uso final de la
energiacutea y prescindir de este consumo siempre que sea posible pues un cambio de
modelo energeacutetico no soacutelo se basa en sustituir los combustibles foacutesiles debemos
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cambiar la forma en la que nos relacionamos con la energiacutea No podemos simplemente
sustituir los consumos finales por vectores que nos permitan seguir haciendo un uso
ineficiente de la energiacutea y acabar dependiendo de tecnologiacuteas y vectores energeacuteticos
aunque sean maacutes sostenibles
Apostar por la electricidad como vector principal para la sustitucioacuten de los
combustibles foacutesiles y como elemento para producir hidroacutegeno exige que su precio no
dependa por regulacioacuten de aquellos combustibles que quiere sustituir razoacuten por la
que desde la Fundacioacuten Renovables consideramos que es urgente la reforma del
sistema de fijacioacuten de precios y el abandono del marginalismo como praacutectica de
mercado para el cierre del precio mayorista de la electricidad
El hidroacutegeno como elemento de valor en la generacioacuten de electricidad de
origen renovable
La optimizacioacuten de la capacidad de evacuacioacuten mediante la maximizacioacuten del factor de
capacidad en centrales de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica con fuentes renovables y la
necesidad de disponer de generacioacuten maacutes gestionable pueden abrir la posibilidad de
utilizar el hidroacutegeno como sistema de almacenamiento de excedentes aunque las
simulaciones realizadas reflejan la necesidad de un cambio de paradigma en las
relaciones de intercambio entre vectores energeacuteticos para que sea viable
En la actualidad los sistemas de almacenamiento con bateriacuteas de ion-litio son la
alternativa maacutes real y competitiva como se ha podido ratificar en las conclusiones
desarrolladas en el apartado El hidroacutegeno como respaldo de la generacioacuten de
electricidad renovable
La implantacioacuten de sistemas hiacutebridos principalmente entre la eoacutelica y la fotovoltaica
han demostrado que es la liacutenea que seguir para la optimizacioacuten del factor de capacidad
y de la rentabilidad de las inversiones aunque se incremente la cuantiacutea de los
vertidos vertidos cuyo coste de oportunidad cero pueden ser el origen para producir
hidroacutegeno o para almacenarse en bateriacuteas ion-litio originando un valor antildeadido al
mejorar la gestioacuten de la energiacutea producida y adecuarse al deseado equilibrio que se
quiere alcanzar entre la oferta y la demanda de la red eleacutectrica La realidad es que el
hidroacutegeno estaacute muy lejos de poder competir con los sistemas de bateriacuteas de ion-litio
El almacenamiento con hidroacutegeno y su posterior transformacioacuten en electricidad con
pilas PEM se configura como una alternativa aunque como ratifica IRENA sea a muy
largo plazo en base a los siguientes elementos
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bull Utilizacioacuten de vertidos por su coste de oportunidad cero
bull Produccioacuten de hidroacutegeno y su utilizacioacuten para generar la energiacutea eleacutectrica in
situ
bull Necesidad de generar mercados en los que la capacidad de flexibilizar la
inyeccioacuten de electricidad en la red esteacute valorada
bull Mejorar y adatar el funcionamiento de electrolizadores en funcionamiento
discontinuo y con alta variabilidad de carga
La unioacuten de la generacioacuten de electricidad renovable para la produccioacuten de hidroacutegeno
como PPA (Power Purchase Agreement) con precios de generacioacuten bajos es una
alternativa todaviacutea lejana para la produccioacuten de hidroacutegeno de menor coste al disponer
de precios de electricidad mucho maacutes bajos que los que el mercado ofrece Pero esta
produccioacuten debe ser lo maacutes cercana posible al punto de uso con el fin de minimizar el
transporte y por lo tanto ser maacutes eficiente Volvemos a recordar que es maacutes idoacuteneo
transportar electricidad que hidroacutegeno
A pesar de los potenciales beneficios del hidroacutegeno mencionados con anterioridad en
base a los caacutelculos realizados por la Fundacioacuten Renovables en el apartado El hidroacutegeno
como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable todaviacutea queda mucho
camino por recorrer para poder aprovechar las ventajas que nos ofrece en este
aacutembito pues auacuten nos encontramos en la fase de crecimiento de la curva de desarrollo
de las tecnologiacuteas asociadas a la produccioacuten almacenamiento y reconversioacuten del H2
En cuanto a la utilizacioacuten de hidroacutegeno para producir energiacutea eleacutectrica en procesos de
cogeneracioacuten debe ser entendida como viable siempre y cuando estemos hablando del
aprovechamiento de calores residuales del proceso industrial que ha utilizado el
hidroacutegeno como vector energeacutetico para cubrir sus necesidades
Como cobertura de necesidades energeacuteticas especificas
Transporte
Transporte terrestre
El H2 solo deberiacutea ser utilizado en los usos en los que por limitaciones de
autonomiacutea asociadas a sus ciclos de trabajo o por peso en relacioacuten con su
capacidad no sea posible llevarlo a cabo mediante vehiacuteculos eleacutectricos con
bateriacuteas en la actualidad de ion-litio Solamente se deberiacutea considerar el
uso del hidroacutegeno en pilas de combustible en aquellos vehiacuteculos de largo
recorrido o de alta tasa de utilizacioacuten como camiones autobuses taxis
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carretillas elevadoras o flotas cautivas Es importante reiterar la necesidad
de tener presente el filtro de la eficiencia
Con respecto a los vehiacuteculos ligeros salvo casos excepcionales deberaacuten
ser vehiacuteculos eleacutectricos de bateriacutea Hay que destacar la utilidad de los
vehiacuteculos eleacutectricos como elemento de almacenamiento para mejorar la
flexibilidad del sistema eleacutectrico La recarga inteligente y el Vehicle to Grid
(V2G) deben ser elementos baacutesicos para la gestionabilidad del sistema
El transporte pesado (autobuses camiones y maquinaria pesada) debe ser
atendido con la combinacioacuten de vehiacuteculos a base de pilas de combustible y
la electrificacioacuten directa (por ejemplo en el caso de los autobuses con el
trolebuacutes) o indirecta mediante bateriacuteas dependiendo de la carga
autonomiacutea y ciclos de trabajo porque el hidroacutegeno siacute puede ser
competitivo en la descarbonizacioacuten de autobuses y camiones de largo
recorrido
La propuesta de disponibilidad de infraestructuras de recarga debe estar
disentildea pensando exclusivamente en estos segmentos de vehiacuteculos y usos y
en la posibilidad de sistemas de abastecimiento alrededor de los puntos de
consigna de uso profesionalizado nunca bajo el mismo criterio que marca
la necesidad de puntos de recarga eleacutectricos
En relacioacuten con el transporte por ferrocarril este deberiacutea ser 100
eleacutectrico pues se trata de una tecnologiacutea sobradamente conocida y
electrificable Por ello consideramos que se deberaacute apostar por la
electrificacioacuten de aquellos tramos que todaviacutea no disponen de tendido
eleacutectrico antes que por la implantacioacuten de trenes impulsados con
hidroacutegeno
El fomento del uso del ferrocarril tambieacuten como transporte de mercanciacuteas
ademaacutes de solventar parcialmente el dilema de la electrificacioacuten de los
vehiacuteculos por bateriacuteas o pilas de combustible reduciriacutea el traacutefico por
carretera y aumentariacutea el volumen de carga transportada en comparacioacuten
con el transporte pesado No compartimos el uso del hidroacutegeno en el
ferrocarril atendiendo a su no idoneidad ni econoacutemica ni teacutecnica frente
a un sistema 100 electrificado
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Transporte mariacutetimo
Para el transporte mariacutetimo de larga distancia el amoniacuteaco renovable
destaca como una solucioacuten para sustituir a los combustibles ya que las
opciones de utilizar directamente el hidroacutegeno en estado gas o liacutequido no
presenta en teacuterminos de eficiencia ratios que recomienden su uso en los
casos en los que conlleven un consumo elevado de combustible En esta
liacutenea de actuacioacuten no puede olvidarse el riesgo asociado a las fugas de
amoniacuteaco en el mar ademaacutes de las emisiones de oacutexido de nitroacutegeno si la
combustioacuten no estaacute perfectamente optimizada al margen de la necesidad
de seguir avanzando en el perfeccionamiento tecnoloacutegico del proceso de
Haber-Bosch para reducir su consumo intensivo en energiacutea
Transporte aeacutereo
Al margen de la consideracioacuten del transporte aeacutereo como una praacutectica que
debe ser minimizada o sustituida por otras alternativas terrestres como el
ferrocarril salvo que se produzca una disrupcioacuten tecnoloacutegica la versioacuten
sinteacutetica del queroseno foacutesil es la mejor alternativa a corto y medio plazo
para la descarbonizacioacuten del sector Es necesaria una actualizacioacuten del
proceso de Fischer-Tropsch para sintetizar el queroseno de la forma maacutes
eficiente y sostenible posible
Materia prima en la industria
Dado que el hidroacutegeno no es una fuente de energiacutea primaria sino un vector energeacutetico
que requiere de una conversioacuten que implica importantes peacuterdidas de energiacutea es
necesario hacer una reflexioacuten sobre la escala y velocidad necesaria para su
desarrollo uso y capacidad de suministro Sus aplicaciones deben centrarse en
aquellos sectores en los que la electricidad no pueda tener cabida
El uso del hidroacutegeno en la industria debe ser modificado atendiendo a
1 El cambio de la produccioacuten de hidroacutegeno desde el reformado de gas a la
produccioacuten mediante electroacutelisis del agua con electricidad de origen renovable
En buena loacutegica esta consideracioacuten dada la todaviacutea inmadurez tecnoloacutegica e
industrial de la produccioacuten de hidroacutegeno mediante electroacutelisis debe llevar
consigo amortiguar el crecimiento de la demanda de hidroacutegeno porque si no lo
que haremos es fomentar el uso del gas natural para cubrir las demandas
creadas o la aportacioacuten de fondos para cubrir el diferencial econoacutemico hoy diacutea
existente entre ambas formas de produccioacuten de hidroacutegeno
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2 La sustitucioacuten de procesos teacutermicos de los combustibles foacutesiles por hidroacutegeno
siempre que se cumpla que no puedan ser abastecidos por electricidad
Los usos actuales del hidroacutegeno en refineriacuteas e incluso en la produccioacuten de fertilizantes
deben considerarse en liacutenea con las exigencias que la lucha contra el cambio climaacutetico
implica Es claro que debemos apostar por la erradicacioacuten de los combustibles foacutesiles
pero tambieacuten por hacer maacutes sostenible la industria de los fertilizantes
La industria del amoniacuteaco debe emprender en consecuencia un proceso de evolucioacuten
y transformacioacuten acorde con los compromisos asumidos tanto para la minimizacioacuten de
emisiones como de los riesgos que algunos componentes llevan de forma inherente a
su produccioacuten y uso
Electrocombustibles derivados del hidroacutegeno
Los electrocombustibles derivados del H2 renovable deben considerarse como el
uacuteltimo recurso por principios de eficiencia pues estos combustibles precisan de dos
procesos de transformacioacuten a partir de la electricidad con el consumo de energiacutea y las
peacuterdidas en los procesos de transformacioacuten que conllevan Peacuterdidas asociadas no soacutelo
al proceso de transformacioacuten para su produccioacuten sino tambieacuten a su uso final que
generalmente es en motores teacutermicos mucho menos eficientes que los eleacutectricos o
que la pila de combustible
No menos importante es el haacutendicap del requerimiento de carbono (a excepcioacuten del
amoniacuteaco) como materia prima para su siacutentesis que hace que el uso final de estos
electrocombustibles basados en carbono no suponga ninguna mejora en cuanto a
reduccioacuten de emisiones en el proceso de combustioacuten comparado con los combustibles
foacutesiles tradicionales
Desde la Fundacioacuten Renovables en teacuterminos generales no consideramos la utilidad
de los electrocombustibles del H2 tanto por la ya mencionada baja eficiencia como
por la contribucioacuten al mantenimiento del sistema energeacutetico tradicional en lugar de
contribuir a un nuevo modelo en consonancia con las exigencias climaacuteticas
Este seriacutea el caso de la produccioacuten de metano sinteacutetico para incorporar a la
infraestructura actual del gas una actividad totalmente contraria a los principios de la
Fundacioacuten Renovables pues el hidroacutegeno en ninguacuten caso puede servir de excusa
para continuar con la quema de combustibles (foacutesiles o sinteacuteticos) contaminantes
como el metano Otro ejemplo similar seriacutea la produccioacuten de gasolina y gasoacuteleo
sinteacutetico para los actuales motores de combustioacuten interna
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De los electrocombustibles el que resulta maacutes interesante para eliminar los
combustibles foacutesiles de aquellos procesos maacutes difiacuteciles de descarbonizar es el
amoniacuteaco (NH3) al ser un gas faacutecilmente licuable con una densidad energeacutetica
moderada que dada la ausencia de carbono en su moleacutecula se elimina la posible
formacioacuten de gases de CO2 y CO en su combustioacuten Sin embargo las principales
consecuencias negativas de su uso son la posible formacioacuten de NO2 y su alta toxicidad
para los seres humanos y los ecosistemas en los que haya una posible fuga de NH3
(especialmente las masas de agua)
En cuanto a los electrocombustibles citados en este documento que contengan
carbono en su composicioacuten molecular soacutelo se consideraraacute de utilidad para su uso
como vector energeacutetico el queroseno sinteacutetico de origen renovable (H2 producido por
electroacutelisis del agua con electricidad de origen 100 renovable y carbono procedente
de la biomasa aprovechada de manera sostenible) al ser la uacutenica alternativa al
combustible actual empleado por los aviones de largo recorrido
Por ello el uso de combustibles liacutequidos sinteacuteticos quedaraacute relegado a aquellos
subsectores en los que se demuestre que la electrificacioacuten no es la opcioacuten maacutes
eficiente ni existe una alternativa sostenible o de uso directo del hidroacutegeno Este es
el caso del transporte aeacutereo que junto con el mariacutetimo son los medios de transporte
maacutes difiacuteciles de descarbonizar aunque en este uacuteltimo la posibilidad del uso de
hidroacutegeno sin transformar es maacutes factible pero maacutes compleja
Transporte de hidroacutegeno
El objetivo debe ser minimizar las necesidades de transportar hidroacutegeno
Por otro lado el hidroacutegeno no puede servir de excusa para continuar apostando por
los combustibles foacutesiles y su inyeccioacuten en la red de gas (blending) ya que supondriacutea
una modificacioacuten de la composicioacuten del producto transportado y entregado al cliente
ademaacutes de que la red de transporte podriacutea dantildearse a largo plazo y tener efectos no
deseados en los equipos que utilicen esta mezcla de gases
La praacutectica del blending supone la degradacioacuten en teacuterminos de valor de un vector
energeacutetico como el hidroacutegeno como componente minoritario de la mezcla con un
elemento con menor capacidad exergeacutetica y que ademaacutes no es sostenible como es el
gas natural
Por consiguiente el hidroacutegeno debe ser producido in situ lo maacutes proacuteximo a los puntos
de consumo para reducir asiacute al maacuteximo las necesidades de transporte pues el uacutenico
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vector energeacutetico eficientemente transportable es la electricidad y por ello se debe
transportar la electricidad alliacute doacutende se encuentren los electrolizadores cercanos al
punto de consumo
El hidroacutegeno no puede convertirse en una coartada
El hidroacutegeno renovable tiene futuro en la senda de la descarbonizacioacuten pero no
podemos confundir su proyeccioacuten futura con la euforia de las empresas energeacuteticas ni
con la expectacioacuten mediaacutetica
Desde la Fundacioacuten Renovables hemos intentado poner un punto de reflexioacuten al boom
del H2 detraacutes del que se encuentran las mismas empresas energeacuteticas que hace diez
antildeos renegaban de las renovables por inmaduras y caras y hoy se entregan a ellas para
producir hidroacutegeno renovable una tecnologiacutea auacuten cara e inmadura Su intereacutes por el
H2 no estaacute relacionado con abordar la emergencia climaacutetica sino con preservar su
actual modelo de negocio para mantener la relevancia y rentabilidad del modelo
energeacutetico centralizado basado en combustibles foacutesiles cuya propiedad y control estaacute
en un pequentildeo grupo de grandes empresas energeacuteticas y en la posibilidad de captar
recursos puacuteblicos como son los Next Generation UE
La creacioacuten de estas expectativas del hidroacutegeno con carteras de proyectos y
estrategias tanto a nivel nacional como mundial se ajusta directamente a los
intereses del sector energeacutetico maacutes tradicional actuando como lobby del hidroacutegeno en
una propuesta de dar continuidad a la industria del gas Su principal objetivo es el de
conseguir un esquema regulatorio y financiero a gran escala para crear una
economiacutea del hidroacutegeno y liderar este ldquonuevo amanecerrdquo del gas Si toda la
economiacutea demanda hidroacutegeno seriacutea casi imposible satisfacer esa demanda soacutelo con
hidroacutegeno renovable (incluso si es importado) lo que se traduciriacutea en seguir
produciendo H2 a base de gas foacutesil (con y sin eliminacioacuten de carbono) o blending de H2
renovable en la red de gas lo que podriacutea propiciar un mayor consumo de gas foacutesil bajo
el pretexto de un gas ldquomaacutes natural y sosteniblerdquo No es de extrantildear que la actual
apuesta por el hidroacutegeno renovable esteacute siendo utilizada por el lobby del gas como un
intento de satisfacer la economiacutea del hidroacutegeno de Europa mediante hidroacutegeno
producido a partir de combustibles foacutesiles pues una economiacutea de hidroacutegeno renovable
podriacutea poner a la industria del gas fuera de juego
En Espantildea y en Europa en general ya se cuenta con una red sobredimensionada de
gas que o bien se convertiraacute en activos varados (peacuterdida de valor de las
infraestructuras a medida que se eliminan los combustibles foacutesiles) que requeriraacuten de
un costoso desmantelamiento o nos encerraraacute con su reutilizacioacuten en maacutes deacutecadas
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de quema de combustibles foacutesiles Ademaacutes no soacutelo pretenden mantener sus
gaseoductos en uso sino ampliarlos sustancialmente como demuestra el proyecto
European Hydrogen Backbone en el que participan los 11 principales gestores de la red
de transporte de gas de Europa
Por otro lado nunca debemos olvidar la volatilidad de los precios del gas natural y las
consecuencias de su consideracioacuten como el vector principal de apoyo a la transicioacuten
energeacutetica Estamos viendo como los movimientos geoestrateacutegicos ponen en riesgo la
poliacutetica de electrificacioacuten de la demanda
Es claro que el modelo marginalista no se disentildeoacute para el mix energeacutetico actual y su
perpetuacioacuten es darle al gas natural la oportunidad aunque su aporte sea pequentildeo de
tener la uacuteltima palabra para fijar precios y cercenar todo el esfuerzo que la evolucioacuten
de las renovables ha tenido Fomentando la causa del problema nunca encontraremos
la solucioacuten Cuando el precio de la electricidad en el modelo marginalista actual lo fija
el gas la apuesta por electrificar la demanda pasa a ser una quimera
El objetivo de este tipo de proyectos relacionados con el hidroacutegeno es captar los
recursos de financiacioacuten nuevos yo existentes de la UE para mantener el peso del gas
recursos financieros como los del Plan de Inversiones Sostenibles (Sustainable
Investment Plan) del Fondo para la Recuperacioacuten y Resiliencia (Recovery and
Resilience Facility) del Fondo para Conectar Europa (Connecting Europe Facility) y a
traveacutes de las normas revisadas de ayuda estatal como Proyectos Importantes de
Intereacutes Comuacuten Europeo (Important Projects of Common European Interest (IPCEI))
Posicionamiento frente a la estrategia espantildeola del hidroacutegeno
Estamos de acuerdo en que Espantildea debe apostar por el hidroacutegeno para no perder su
posicioacuten en la senda trazada por la UE pero esta apuesta nunca puede olvidar la
realidad a la que se enfrenta el hidroacutegeno definida por sus costes y sus ineficiencias
como vector energeacutetico
La apuesta no puede ser fomentar la demanda de hidroacutegeno porque su cadena de
valor no estaacute madura y lo uacutenico que se conseguiraacute es arrastrar el diferencial de costes
hacia el futuro hipotecando las sentildeales de precio y su propio desarrollo
El establecimiento de objetivos concretos de penetracioacuten de H2 puede ser peligroso y
maacutes auacuten si se establece en un sector en concreto Si se restringen las opciones
tecnoloacutegicas con las que se debe llegar a un objetivo se puede estar excluyendo otras
alternativas renovables como la electricidad generando por tanto un sobrecoste para
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el conjunto de la economiacutea ademaacutes de poner en riesgo alcanzar los objetivos de
descarbonizacioacuten establecidos por haber implementado una poliacutetica ineficiente maacutes
centrada en mostrar la grandeza del empentildeo que los criterios de eficiencia en su maacutes
amplio sentido
La intencioacuten de convertir a Espantildea en uno de los principales exportadores de H2 es un
error entre otras razones por la ineficiencia de los procesos de transformacioacuten para el
transporte al margen de que puede suponer perpetuar el esquema actual centralizado
de zonas de recursosgeneracioacuten y consumo en lugar de dotar a cada territorio de
energiacutea que es la mejor forma de empoderamiento El caraacutecter distribuido de las
fuentes de energiacuteas renovables permite generar cerca de los puntos de consumo
(generacioacuten distribuida) reduciendo el transporte aumentando la eficiencia y
fomentando la autosuficiencia energeacutetica en lugar de desembocar en sumideros
energeacuteticos
No entendemos el volumen econoacutemico destinado a fomentar iniciativas de inversioacuten
en proyectos de hidroacutegeno en la mayoriacutea de los casos como iniciativas piloto alejadas
de la apuesta para mejorar las condiciones baacutesicas de su produccioacuten No podemos
volver a caer en los errores del pasado y apostar por monumentos funerarios con
tecnologiacuteas inmaduras para cubrir necesidades no reales impulsadas con el uacutenico
objetivo de obtener reacuteditos financieros a inversiones al amparo de regulaciones
creadas ad hoc con una dependencia eterna de los fondos puacuteblicos Experiencias
como el depoacutesito Castor la central de Elcogaacutes el sobredimensionamiento de las
infraestructuras gasistas o incluso el desarrollo fuera de los objetivos fijados para las
energiacuteas renovables han sido apuestas que pagamos los consumidores aunque en su
inicio contaran con subvenciones al capital
Fomentar la demanda para que se desarrolle la oferta no es buena solucioacuten si esta no
va acompantildeada de una apuesta por el desarrollo tecnoloacutegico e industrial de
electrolizadores y de equipamiento auxiliar de tamantildeos no centralizados que
puedan generar una industria utilizable frente a la promocioacuten de proyectos piloto
megaliacuteticos que acabaraacuten como siempre convirtieacutendose en monumentos funerarios
de las liacuteneas de financiacioacuten ad hoc disponibles
Se debe priorizar la adaptacioacuten al marco regulatorio existente de los sistemas de
Garantiacuteas de Origen del hidroacutegeno para antes de 2022 puesto que hoy en diacutea con
este vaciacuteo administrativo no podriacutea asegurarse la procedencia del hidroacutegeno
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Debemos tener una poliacutetica fiscal que introduzca criterios de homogeneidad Es
verdad que por ahora el precio del H2 producido a partir de gas natural es de
alrededor de 1-15 eurokg mientras que el hidroacutegeno producido mediante la electroacutelisis
de agua utilizando electricidad de origen renovable tiene un coste de entre 5-7 eurokg
pero tambieacuten es verdad que los combustibles foacutesiles siguen gozando de bonificaciones
fiscales sin internalizar los costes de los dantildeos causados al medio ambiente y a las
personas derivados de las externalidades negativas por las emisiones de GEI
La apuesta de Espantildea como siempre ha defendido la Fundacion Renovables debe ser
hacia la electrificacioacuten de la demanda y en base a la generacioacuten de electricidad 100
con fuentes renovables y en este objetivo el hidroacutegeno puede tener un papel pero
seraacute de forma puntual y no determinante No podemos apostar por un hidroacutegeno que
a traveacutes del blending sea la coartada del modelo energeacutetico foacutesil actual
Como recordatorio debemos apostar por la produccioacuten de hidroacutegeno a traveacutes de la
hidroacutelisis del agua con electricidad de origen renovable en emplazamientos en los
que se minimice su transporte porque siempre es maacutes interesante transportar
electricidad que hidroacutegeno
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Anexo
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 115
An
exo
Anexo
En este Anexo se recogen los principales proyectos de las energeacuteticas espantildeolas para
obtener parte de estos fondos
Proyectos de hidroacutegeno en Espantildea y estrategia de las principales
energeacuteticas espantildeolas
La fuerte apuesta por esta fuente de energiacutea y su consideracioacuten como inversioacuten elegible
para los Next Generation UE ha supuesto que las energeacuteticas espantildeolas hayan asumido
el reto de liderar la industria del hidroacutegeno Las razones de este intereacutes al margen de la
captacioacuten de fondos europeos hay que buscarlas en la posibilidad que les da de
transformacioacuten y proteccioacuten de su core business hacia un vector energeacutetico de futuro
bull Sector petroacuteleo y gas Supone no solo la continuidad de la utilizacioacuten del gas y
de sus infraestructuras con el blending sino sobre todo un incremento del
consumo de gas natural como fuente de energiacutea maacutes barata en los teacuterminos del
mercado actual para producir hidroacutegeno Por otro lado permite una conexioacuten
perfecta entre su migracioacuten hacia los mercados relacionados con la electricidad
y las renovables aunque su intereacutes estaacute maacutes en el mantenimiento del hidroacutegeno
gris y azul que el del verde
bull Sector eleacutectrico Es una oportunidad no solo de incrementar la produccioacuten de
electricidad y de las inversiones en generacioacuten con renovables sino tambieacuten de
introducir como propio un vector crucial para la gestionabilidad del sistema
eleacutectrico el aprovechamiento de los vertidos en centrales de generacioacuten y la
optimizacioacuten de procesos como la hibridacioacuten de tecnologiacuteas o el
sobredimensionamiento de potencia instalada
La siguiente figura muestra coacutemo el ecosistema espantildeol cuenta con representacioacuten en
toda la cadena de valor de esta tecnologiacutea
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 116
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Estas empresas se encuentran inmersas en muchos proyectos para reducir costes en la
produccioacuten almacenaje y transporte del combustible asiacute como para convertir en
realidad su utilizacioacuten diaria para movilidad generacioacuten de energiacutea eleacutectrica en
industrias etc
Espantildea
Espantildea ha presentado como objetivo liderar el desarrollo de la economiacutea del H2
buscando crear una nueva industria a su alrededor (fabricacioacuten de pilas de combustible
y de electrolizadores entre otros) y eso se ve reflejado en su Hoja de Ruta en la que se
establece como objetivo principal para la proacutexima deacutecada instalar 4 GW de potencia
de electroacutelisis (el 10 del objetivo establecido por la UE para 2030)
Para alcanzar los objetivos fijados en La Hoja de Ruta del Hidroacutegeno se estima una
inversioacuten necesaria hasta 2030 en torno a 8900 Meuro que movilizar por el sector
privado con el apoyo eficiente del sector puacuteblico Ademaacutes en el marco del Fondo
Europeo de Recuperacioacuten el Gobierno preveacute destinar maacutes de 1500 Meuro al desarrollo
del hidroacutegeno renovable Consecuentemente las grandes energeacuteticas han disparado
sus inversiones hacia el H2 mediante proyectos para aprovechar los fondos europeos e
invertir en nuevos activos convirtieacutendose en una de las principales apuestas incluso
en las compantildeiacuteas eleacutectricas
Figura 36 Representacioacuten del ecosistema espantildeol en la cadena de valor del hidroacutegeno Fuente The conversation [45]
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 117
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Fondos Next Generation EU
Posicionamiento de las empresas energeacuteticas en Espantildea
A continuacioacuten se presenta un cuadro resumen de proyectos de hidroacutegeno de algunas
de las principales empresas energeacuteticas del paiacutes que han solicitado financiacioacuten de
fondos europeos o espantildeoles
Proyecto Descripcioacuten
Endesa
Hasta 23 proyectos relacionados con el hidroacutegeno renovable en las distintas fases de la cadena de valor de este gas por valor de maacutes de 2900 millones de
euros (Meuro) para poner en marcha 340 megavatios (MW) de potencia en electrolizadores alimentados con 2000 MW de potencia renovable
Tambieacuten planea proyectos extrapeninsulares que absorben otros 900 millones de inversioacuten y que van desde la produccioacuten de hidroacutegeno verde en plantas de
generacioacuten al paso de plantas operativas a su funcionamiento con bicombustible y la sustitucioacuten de potencia de otras plantas operativas por
hidroacutegenogas
Del carboacuten de La Robla al hidroacutegeno solar
Apertura de una faacutebrica de hidroacutegeno limpio en La Robla (Leoacuten) que produciraacute aproximadamente 9000 toneladas de H2 verde al antildeo mediante un
electrolizador de hasta 60 MW y un parque solar fotovoltaico de cuatrocientos megas (400 MW)
Produccioacuten destinada el consumo local la inyeccioacuten a la red gasista y posibilitar una futura exportacioacuten hacia el noroeste de Europa
Mallorca
El proyecto industrial Power to Green Hydrogen Mallorca (proyecto de produccioacuten a escala industrial de hidroacutegeno renovable hasta 75 MW de
electroacutelisis) es el nuacutecleo de Green Hysland una iniciativa europea a traveacutes de la cual la UE ha comprometido 10 millones de euros
Produccioacuten destinada como combustible en autobuses y vehiacuteculos de alquiler que podraacuten repostar en una estacioacuten de servicio -hidrogenera- construida a tal
efecto Asiacute mismo seraacute empleado para la generacioacuten de calor y energiacutea para edificios comerciales y puacuteblicos o como energiacutea auxiliar en ferris y operaciones portuarias Ademaacutes parte de ese hidroacutegeno verde se inyectaraacute en la red de gas
de la isla con el apoyo de Redexis y a traveacutes de un Sistema de Garantiacuteas de Origen desarrollado por Acciona Enagaacutes y Acciona lideran el proyecto
Puertollano
Integracioacuten de una instalacioacuten solar fotovoltaica de cien megavatios (100 MW) un sistema de bateriacuteas de ion-litio con una capacidad de almacenamiento de veinte megavatios hora (20 MWh) y un sistema de produccioacuten de hidroacutegeno
mediante electroacutelisis de 20 MW (que funcionaraacute con energiacutea 100 renovable) inversioacuten de 150 millones de euros Produccioacuten destinada seraacute empleado en la faacutebrica de amoniaco de Fertiberia en Puertollano que tiene una capacidad de
produccioacuten superior a las 200000 toneladas antildeo
Ingeteam
El fabricante noruego de electrolizadores Nel (a traveacutes de su filial Nel Hydrogen Electrolyser) y la compantildeiacutea eleacutectrica Iberdrola han firmado un acuerdo para desarrollar electrolizadores de gran tamantildeo y promover la
cadena de valor de esta tecnologiacutea en Espantildea Para materializar el proyecto Iberdrola junto a la empresa vasca Ingeteam han constituido la compantildeiacutea Iberlyzer con el fin de convertirla en el primer
fabricante de electrolizadores a gran escala de Espantildea Iberdrola asegura que Iberlyzer suministraraacute maacutes de 200 MW de electrolizadores en 2023 con una
inversioacuten inicial cercana a los 100 millones de euros
Medios de transporte mariacutetimo
El proyecto Bahiacutea H2 Offshore impulsado por el cluacutester de energiacuteas marinas de Cantabria tiene como objetivo el disentildeo construccioacuten instalacioacuten y
seguimiento de un prototipo marino de produccioacuten de hidroacutegeno y amoniaco verde alimentado por plataformas solares flotantes
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 118
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Proyecto Descripcioacuten
Bahiacutea H2 Offshore estaacute incluido en la propuesta Cantabria re-Activa y se desarrollaraacute en un espacio de dominio puacuteblico de la Autoridad Portuaria de
Santander El combustible verde obtenido se destinaraacute a buques y equipamientos de liacuteneas y operadoras del Puerto de Santander
Asturias
Duro Felguera ha firmado un acuerdo con la empresa puacuteblica Hunosa y con el distribuidor Nortegas para desarrollar proyectos de hidroacutegeno verde en la zona
central de Asturias Los proyectos se centraraacuten en la produccioacuten almacenamiento transporte inyeccioacuten en la red de gas natural y uso en
movilidad de hidroacutegeno
Repsol
Produccioacuten en sus nuevas instalaciones de Bilbao hidroacutegeno a partir de agua (H2O)
Ademaacutes la petrolera asegura que estaacute desarrollando una tecnologiacutea propia de fotoelectrocataacutelisis para producir hidroacutegeno a partir de energiacutea solar (proyecto
Sun2Hy) Este desarrollo lo realiza junto con Enagaacutes En la iniciativa tambieacuten participan varios centros de investigacioacuten
Talgo
Desarrollo de un tren hiacutebrido que permite una operacioacuten flexible hidroacutegeno-eleacutectrico disentildeada para la plataforma de Cercaniacuteas Regional Vittal de Talgo
En el proyecto de Talgo el principal colaborador es el Centro Nacional del Hidroacutegeno
Hydrogen In Gas GridS
Estudio para la descarbonizacioacuten de la red de gas y su utilizacioacuten cubriendo las lagunas de conocimiento del impacto que los altos niveles de hidroacutegeno
podriacutean tener en la infraestructura de gas sus componentes y su gestioacuten El proyecto se desarrolla en varias actividades entre ellas la cartografiacutea de los
obstaacuteculos y facilitadores teacutecnicos juriacutedicos y normativos el ensayo y la validacioacuten de sistemas y la innovacioacuten la elaboracioacuten de modelos
tecnoeconoacutemicos y la preparacioacuten de un conjunto de conclusiones como viacutea para permitir la inyeccioacuten de hidroacutegeno en las redes de gas de alta presioacuten
Empresas asociadas Coordinacioacuten por Fundacioacuten Hidroacutegeno de Aragoacuten (FHa) con la participacioacuten de Redexis Tecnalia DVGW (Asociacioacuten alemana de gas y
agua) HSR (Universidad de Ciencias Aplicadas de Rapperswil Suiza) y ERIG (Instituto de Investigacioacuten Europeo para el gas y la innovacioacuten energeacutetica
Beacutelgica) Presupuesto 2 millones (procedentes de Fuel Cells and Hydrogen Joint
undertaking (FCHJU))
SeaFuel
Objetivo del proyecto Demostrar la viabilidad de alimentar redes locales de transporte utilizando combustibles producidos a traveacutes de fuentes renovables y
del agua del mar Descripcioacuten El proyecto contiene una instalacioacuten de energiacuteas renovables (51
MW) asociada a una hidrogenera (25 kg H2diacutea a 350 bar) que estaraacute conectada directamente a los aerogeneradores y seraacute abastecida por agua de mar
produciendo el hidroacutegeno a partir de los recursos naturales disponibles El hidroacutegeno generado se destinaraacute a la sustitucioacuten de parte de la flota de
vehiacuteculos dieacutesel por coches de hidroacutegeno Las plantas fotovoltaicas abasteceraacuten la estacioacuten de servicio y la planta desaladora (125 m3 diacutea (24 kWm3))
Empresas asociadas 9 socios y 6 miembros asociados incluyendo empresas de todas las aacutereas Enagaacutes miembro asociado Duracioacuten 2017-2020
Localizacioacuten Tenerife
H2Ports
Objetivo del proyecto Realizacioacuten de estudios de viabilidad para el desarrollo de una cadena de suministro de hidroacutegeno sostenible en el puerto para reducir
el impacto ambiental de sus operaciones Descripcioacuten Proyecto piloto a escala europea localizado en el Puerto de
Valencia que desarrolla y valida la transformacioacuten a H2 de dos maacutequinas (gruacutea telescoacutepica y cabeza de camioacuten) en condiciones reales de
operacioacuten El proyecto incluye el desarrollo de una hidrogenera a 350 bares asiacute como el estudio y desarrollo de la logiacutestica de suministro de H2 en el Puerto
Empresas asociadas Autoridad Portuaria de Valencia la Fundacioacuten Valenciaport (coordinador) el Centro Nacional del Hidroacutegeno y las empresas
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Proyecto Descripcioacuten
privadas MSC Terminal Valencia Grupo Grimaldi Hyster-Yale Atena Ballard Power Systems Europa y Enagaacutes
Duracioacuten 2019-2023 Localizacioacuten Puerto de Valencia
Presupuesto 4 millones de euros (39999475 euro procedentes de Fuel Cells and Hydrogen Joint undertaking (FCHJU))
Tabla 12 Proyectos de hidroacutegeno que han solicitado financiacioacuten de fondos europeos o espantildeoles Elaboracioacuten propia
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 120
Iacutendice de figuras y tablas
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Iacutend
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Iacutendice de figuras y tablas
Iacutendice de figuras
Figura 1 Densidad relativa de los combustibles con respecto el aire
Fuente Pubchem[3]Elaboracioacuten propia 22
Figura 2 Temperatura de autoignicioacuten en el aire para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 22
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad Fuente Bizcaia-Diputacioacuten
Foral [4] Elaboracioacuten propia 23
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad Fuente Bizcaia-Diputacioacuten
Foral [4] Elaboracioacuten propia 23
Figura 4 Liacutemites de inflamabilidad en aire para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 23
Figura 5 Punto de inflamacioacuten para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 24
Figura 6 Poder caloriacutefico Inferior de varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 25
Figura 7 Densidad volumeacutetrica para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 25
Figura 8 Procesos de produccioacuten de hidroacutegeno en funcioacuten de la fuente de energiacutea
utilizada Fuente Hidroacutegeno Website [6] 28
Figura 9 Perspectivas de costes de la produccioacuten de hidroacutegeno
Fuente Informe ldquoPerspectivas de una economiacutea de hidroacutegenordquo de BloombergNEF [10]
39
Figura 10 Consumo final de energiacutea por vector energeacutetico para los antildeos 2018 y 2050
seguacuten el escenario de 15 ordmC proyectado en el World Energy Transitions Outlook 15ordmC
Pathway [11] Fuente IRENA 40
Figura 11 Meacutetodos para almacenar hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 44
Figura 12 Liacutemites legales de la concentracioacuten volumeacutetrica del hidroacutegeno en la red de
gas en diferentes paiacuteses Fuente Naturgy [15] Elaboracioacuten propia 50
Figura 13 Costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen y la distancia
recorrida ($kg) Fuente Bloomberg NEF Hydrogen Economy Outlook [10] 52
Figura 14 Implantacioacuten del H2 con sistemas de cogeneracioacuten Fuente Estudio
Hidroacutegeno y Cogeneracioacuten ACOGEN [22] 57
Figura 15 Esquema resumen de eficiencias en el proceso de transformacioacuten
almacenamiento y reconversioacuten de la energiacutea primaria en electricidad de las principales
tecnologiacuteas renovables despreciando las peacuterdidas asociadas al transporte de los
vectores energeacuteticos Fuentes Rendimientos (120636) Ag Media de aerogeneradores
(Center for Sustainable Systems) [24] FV Media de paneles solares (GreenMatch) [25]
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Iacutend
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CH Central Hidroeleacutectrica (Bureau of Reclamation) [26] CS Campo Solar
(Protermosolar) [27] Elec electrolizador tipo PEM (Libro Naturgy) [15] Al
almacenamiento H2 (TampE) [28] PC=Pila de Combustible tipo PEM (Libro Naturgy) BE=
Bateriacutea electroquiacutemica de ion-litio en ciclo de carga y descarga (MDPI) [29] At=
Almacenamiento teacutermico en sales fundidas (Protermosolar) Elaboracioacuten propia 60
Figura 16 Distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica vendida y de los excedentes del parque en
estudio Elaboracioacuten propia 61
Figura 17 Excedentes del parque de estudio distribuidos por estaciones de un antildeo
Elaboracioacuten propia 63
Figura 18 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de
H2 como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable Elaboracioacuten propia 65
Figura 19 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de
bateriacuteas como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable Elaboracioacuten propia
65
Figura 20 Reduccioacuten de los costes de electricidad seguacuten Fuente Technology Roadmap
Hydrogen and Fuel Cells (aeh2org) [30] Elaboracioacuten propia 67
Figura 21 Diagrama explicativo de la produccioacuten de electrocombustibles
Fuente European Technology and Innovation Platform [31] Traduccioacuten al espantildeol del
original 68
Figura 22 Coste de la reduccioacuten de CO2 con hidroacutegeno Fuente BloombergBNEF
Hydrogen Economy Outlook [10] 74
Figura 23 Datos de eficiencia de coches eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport
and Environment [34] 76
Figura 24 Datos de eficiencia de camiones eleacutectricos transporte ligero Fuente
Transport and Environment [34] 77
Figura 25 Resumen de la flota de camiones de la UE (2019) y de los vehiacuteculos-kiloacutemetro
(2019) por paiacutes Fuente ACEA 2021 Eurostat 2020 Elaboracioacuten propia 79
Figura 26 Flota de camiones con combustibles alternativos de la UE totales y
porcentajes por paiacutes en 2020 Fuente EAFO 2021 Elaboracioacuten propia 79
Figura 27 Emisiones del pozo a la rueda del camioacuten-traacuteiler de 40t GVW por tipo de
energiacutea Fuente CE DELFT amp TNO 2020 Elaboracioacuten propia 80
Figura 28 Costes de produccioacuten de hidroacutegeno por sectores y regiones Fuente
McKinsey DoE IEA [39] 81
Figura 29 Esquema resumen de las diferentes formas en las que se utiliza el hidroacutegeno
como materia prima y vector energeacutetico Elaboracioacuten propia 86
Figura 30 Demanda actual (2018) de gas natural (izquierda) y de hidroacutegeno (derecha)
por paiacuteses Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing
approaches in key marketsrdquo [42] 91
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Iacutend
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Figura 31 Escenarios bajos y altos de la Empresa Comuacuten FCH para la demanda de
hidroacutegeno en 2030 por sector y paiacutes Fuente ldquoContrasting European hydrogen
pathways An analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42] 91
Figura 32 Programas destinados a financiar energiacuteas bajas en carbono de la Unioacuten
Europea y Espantildea Elaboracioacuten propia 93
Figura 33 Capacidad de fabricacioacuten de bateriacuteas (GWh) por continentes en funcioacuten de la
ubicacioacuten de la faacutebrica Fuente BloombergNEF[43] 94
Figura 34 Objetivos de Espantildea respecto al hidroacutegeno para 2030 Fuente Hoja de ruta
del hidroacutegeno renovable [18] 96
Figura 35 Representacioacuten del ecosistema espantildeol en la cadena de valor del hidroacutegeno
Fuente The conversation [45] 116
Iacutendice de tablas
Tabla 1 Cuadro resumen de las diferentes caracteriacutesticas de los combustibles
atendiendo a las figuras anteriores Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 26
Tabla 2 Ventajas inconvenientes costes y eficiencia energeacutetica de los principales
meacutetodos de produccioacuten de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 41
Tabla 3 Madurez tecnoloacutegica y de procesos de almacenamiento de hidroacutegeno
Fuente IEA The future of the Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia 47
Tabla 4 Tolerancia general de hidroacutegeno en la red de gas Fuente Marcogaz[16]
Elaboracioacuten propia 51
Tabla 5 Tolerancia actual de diferentes elementos a mezclas de hidroacutegeno Fuente
IEA The future of Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia 51
Tabla 6 Evolucioacuten del factor de capacidad por tecnologiacuteas de aprovechamiento de
fuentes de energiacutea renovables Fuente IRENA [23] Elaboracioacuten propia 59
Tabla 7 Comparativa entre electrolizadores PEM y bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio
Elaboracioacuten propia 66
Tabla 8 Cuadro resumen de ventajas e inconvenientes de los diferentes usos y
aplicaciones del hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 87
Tabla 9 Inversioacuten y plan de financiacioacuten del componente 9 Fuente Plan de
Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia [44] 97
Tabla 10 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y de Espantildea asociados a
diferentes tipos de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 98
Tabla 11 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y Espantildea de los diferentes usos y
aplicaciones del hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 99
Tabla 12 Proyectos de hidroacutegeno que han solicitado financiacioacuten de fondos europeos o
espantildeoles Elaboracioacuten propia 119
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Bibliografiacutea
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 125
Bib
liogr
afiacutea
Bibliografiacutea
[1] X Yu et al laquoChanges in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcingraquo 2018 doi 1020892jissn2095-394120170150
[2] Hydrogen Tools laquoHydrogen Compared with Other Fuelsraquo httpsh2toolsorgbestpracticeshydrogen-compared-other-fuels (accedido sep 17 2021)
[3] National Center for Biotechnology Information laquoPubChemraquo httpspubchemncbinlmnihgov (accedido sep 17 2021)
[4] Bizkaia-Diputacioacuten Foral laquoTutoriales Propiedades de los combustiblesraquo httpswwwbizkaiaeushome2TemasDetalleTemaaspTem_Codigo=3756ampidioma=CAampdpto_biz=7ampcodpath_biz=77C1537C18797C37337C37347C3756 (accedido oct 04 2021)
[5] T Guumll y D Turk laquoThe Future of Hydrogen Seizing todayrsquos opportunitiesraquo IEA no June 2019 doi 1017871e0514c4-en
[6] Centro de Ingenieriacutea y Tecnologiacutea laquoProcesos de produccioacuten de hidroacutegenoraquo 2014 httpshidrogeno18wixsitecomhidrogenoblank-cjg9 (accedido sep 17 2021)
[7] S Shiva Kumar y V Himabindu laquoHydrogen production by PEM water electrolysis ndash A reviewraquo Mater Sci Energy Technol vol 2 no 3 pp 442-454 dic 2019 doi 101016JMSET201903002
[8] J Sureda Bonnin laquoProyecto baacutesico de actividad Power to Green Hydrogen Planta de electroacutelisis integrada con un parque fotovoltaicoraquo 2019
[9] BNEF laquoNew Energy Outlook 2020raquo Neo2020 no October 2020 [En liacutenea] Disponible en httpsbnefturtlcostoryneo2018teaser=true
[10] Bloomberg New Energy Finance laquoHydrogen Economy Outlookraquo p 12 2020
[11] IRENA World energy transitions outlook 15degC Pathway 2021
[12] B Sundeacuten laquoHydrogenraquo Hydrog Batter Fuel Cells pp 37-55 ene 2019 doi 101016B978-0-12-816950-600003-8
[13] J A Roca laquoGEV desarrollaraacute un barco de hidroacutegeno comprimido para exportar el H2 verde de Australia a los mercados asiaacuteticos ndash raquo El Perioacutedico de la Energiacutea 2020
[14] IRENA Hydrogen a Renewable Energy Perspective no September 2019
[15] J Ramoacuten M Teresa A Gotzon G J Guilera A Tarancoacuten y M Torrell laquoHidroacutegeno Vector energeacutetico de una economiacutea descarbonizada Fundacioacuten Naturgyraquo
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 126
Bib
liogr
afiacutea
[16] Marcogaz laquoOverview of available test results and regulatory lmits for hydrogen admission into existing natural gas infrastructure and end useraquo pp 1-8 2019
[17] H21 laquoH21 Leeds City Gateraquo httpsh21greenprojectsh21-leeds-city-gate (accedido sep 17 2021)
[18] Ministerio para la Transicioacuten Ecoloacutegica y el Reto Demograacutefico (MITERD) laquoHoja de ruta del hidroacutegeno una apuesta renovableraquo oct 2020 httpswwwmitecogobesimageseshojarutahidrogenorenovable_tcm30-525000PDF
[19] laquoHydrogen 2020 Engaging with Innovation | Cleantech Groupraquo httpswwwcleantechcomhydrogen-2020-engaging-with-innovation (accedido sep 17 2021)
[20] European Comission laquoA hydrogen strategy for a climate-neutral Europeraquo Eur Comm p 24 2020
[21] Hiacutebridos y Eleacutectricos laquoToyota apuesta por el hidroacutegeno en Europa maacutes allaacute de los coches eleacutectricosraquo httpswwwhibridosyelectricoscomarticuloactualidadtoyota-apuesta-hidrogeno-europa-mas-alla-coches-electricos20201209132451040669html (accedido sep 17 2021)
[22] ACOGEN laquoEntendimiento del Mercado del Hidroacutegeno y sus oportunidades para la Cogeneracioacutenraquo 2021
[23] International Renewable Energy Agency (IRENA) laquoRENEWABLE CAPACITY STATISTICS 2020raquo 2020
[24] Center for Sustainable Systems laquoWind Energy Factsheetraquo 2020 [En liacutenea] Disponible en httpcssumichedufactsheetswind-energy-factsheet
[25] A Vourvoulias laquoHow Efficient Solar Panels Are in 2021raquo GreenMatch 2021 httpswwwgreenmatchcoukblog201411how-efficient-are-solar-panels (accedido sep 27 2021)
[26] US Department of the Interior Bureau of Reclamation Power Resources Office laquoHydroelectric Powerraquo 2005
[27] laquoPROTERMOSOLAR Asociacioacuten Espantildeola para la Promocioacuten de la Industria Termosolarraquo httpswwwprotermosolarcom (accedido sep 27 2021)
[28] Transport amp Environment laquoCampaigning for cleaner transport in Europeraquo httpswwwtransportenvironmentorg (accedido sep 27 2021)
[29] H C Hesse M Schimpe D Kucevic y A Jossen Lithium-ion battery storage for the grid - A review of stationary battery storage system design tailored for applications in modern power grids vol 10 no 12 2017
[30] IEA laquoTechnology Roadmap Hydrogen and Fuel Cellsraquo [En liacutenea] Disponible en wwwieaorgtampc
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 127
Bib
liogr
afiacutea
[31] ETIP Bionergy laquoOverview on electrofuelsraquo httpswwwetipbioenergyeuvalue-chainsconversion-technologieselectrofuels (accedido sep 17 2021)
[32] International Renewable Energy Agency (IRENA) Innovation Outlook Renewable Methanol 2021
[33] S Brynolf M Taljegard M Grahn y J Hansson laquoElectrofuels for the transport sector A review of production costsraquo Renew Sustain Energy Rev vol 81 pp 1887-1905 ene 2018 doi 101016JRSER201705288
[34] Transport amp Environment laquoElectric cars - Campaigning for cleaner transport in Europeraquo httpswwwtransportenvironmentorgchallengescarselectric-cars (accedido sep 17 2021)
[35] European Automobile Manufacturers Association laquoACEA report 2021 Vehicles in use Europeraquo Acea no January 2021 p 21 2021 [En liacutenea] Disponible en httpswwwaceaautofilesreport-vehicles-in-use-europe-january-2021-1pdf
[36] Eurostat laquoAnnual road freight transport by distance classraquo 2021 httpsappssoeurostateceuropaeunuishowdodataset=road_go_ta_dcamplang=en (accedido oct 04 2021)
[37] EAFO laquoVehicles and fleet (n2-n2)raquo 2020 httpseafoeuvehicles-and-fleetn2-n3 (accedido oct 04 2021)
[38] H Wagter P Van De Lande Berg R H V Essen J A van Rijn y J S Spreen laquoOutlook Hinterland and Continental Freightraquo pp 1-83 2018 [En liacutenea] Disponible en httpswwwnarcisnlpublicationRecordIDoaitudelftnluuid3A282d5146-c5a4-45f1-9c17-db673a2fd3ed
[39] Hydrogen Council laquoPath to hydrogen competitiveness a cost perspectiveraquo no January p 88 2020 [En liacutenea] Disponible en wwwhydrogencouncilcom
[40] MARPOL laquoConvenio internacional para prevenir la contaminacioacuten por los buquesraquo httpswwwimoorgesAboutConventionsPagesInternational-Convention-for-the-Prevention-of-Pollution-from-Ships-(MARPOL)aspx (accedido sep 17 2021)
[41] C de la U E Parlamento Europeo laquoReglamento (UE) 2020852 del Parlamento Europeo y del Consejoraquo D Of la Unioacuten Eur vol 2018 no 2 pp 210-230 2020
[42] M Lambert y S Schulte Contrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key markets no March 2021
[43] Bloomberg laquoAre Batteries the Trade War Chinarsquos Already Wonraquo httpswwwbloombergcomnewsarticles2020-09-16are-batteries-the-trade-war-china-s-already-won (accedido sep 17 2021)
[44] Gobierno de Espantildea laquoHoja de ruta del Hidroacutegeno y su integracion sectorial (plan de recuperacion transformacio y resiliencia)raquo Espantildea Puede 2021
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 128
Bib
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afiacutea
[45] laquoLa hoja de ruta del hidroacutegeno en Espantildea iquestpodemos cumplir los objetivosraquo httpstheconversationcomla-hoja-de-ruta-del-hidrogeno-en-espana-podemos-cumplir-los-objetivos-150469 (accedido sep 17 2021)
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 129
Pedro Heredia 8 2deg Derecha
28028 Madrid
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Participantes en el proyecto
Fernando Ferrando Vitales Presidente Fundacioacuten Renovables
Mariano Sidrach de Cardona Ortiacuten Patrono Universidad de Maacutelaga
Raquel Paule Martiacuten Directora General de la Fundacioacuten Renovables
Fernando Martiacutenez Sandoval Teacutecnico de Proyectos Fundacioacuten Renovables
Mariacutea de Melque de la Pentildea Delgado Teacutecnica de Proyectos Fundacioacuten Renovables
Mariacutea del Pilar Saacutenchez Valverde Teacutecnica de Proyectos Fundacioacuten Renovables
Manuel Abeledo Losada Teacutecnico de Proyectos Fundacioacuten Renovables
Meritxell Bennasar Casasa Responsable de Relaciones institucionales e Internacionales Fundacioacuten Renovables
Carolina Primo Prados Relaciones institucionales e Internacionales Fundacioacuten Renovables
Ismael Morales Loacutepez Responsable de Comunicacioacuten Fundacioacuten Renovables
Alexandra Llave Moreno Aacuterea de Comunicacioacuten Fundacioacuten Renovables
Mariacutea Isabel Nuacutentildeez Garciacutea Gerente Fundacioacuten Renovables
Periacuteodo y lugar de ejecucioacuten Este proyecto se ha llevado a cabo de enero a noviembre de 2021 en Madrid
Esta publicacioacuten estaacute bajo licencia Creative Commons
Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual (CC BY-NC-SA)
Usted puede usar copiar y difundir este documento o parte de este siempre y cuando se mencione su
origen no se use de forma comercial y no se modifique su licencia
Fundacioacuten Renovables (Declarada de utilidad puacuteblica) Pedro Heredia 8 2ordm Derecha 28008 Madrid wwwfundacionrenovablesorg
Este proyecto ha sido subvencionado por el
Ministerio de Transicioacuten Ecoloacutegica y el Reto
Demograacutefico
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 2
Contenido
Justificacioacuten Necesidad de la investigacioacuten 6
Objetivos del proyecto 9
Fases del proyecto 11
1 Buacutesqueda de informacioacuten conocer el pasado para comprender el presente
11
2 Anaacutelisis de la informacioacuten recopilada 11
3 Conclusiones y propuestas del uso del hidroacutegeno para la minimizacioacuten de los
recursos naturales 11
1 Introduccioacuten 13
La necesidad de apostar por la electricidad 15
La aparicioacuten del hidroacutegeno 16
2 Conociendo al hidroacutegeno 20
Caracteriacutesticas del hidroacutegeno frente a otros combustibles 21
3 Origen y tecnologiacuteas de produccioacuten del hidroacutegeno 28
Procesos termoquiacutemicos 29
Reformado de gas natural 29
Gasificacioacuten 31
Piroacutelisis 33
Termoacutelisis 33
Procesos electroquiacutemicos 33
Procesos fotoquiacutemicos 36
Procesos bioquiacutemicos 37
Comparativa entre procesos 37
4 Almacenamiento transporte y distribucioacuten 43
Formas de almacenamiento 44
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 3
Hidroacutegeno como gas comprimido 45
Hidroacutegeno licuado 45
Hidroacutegeno antildeadido a otros compuestos 46
Transporte y distribucioacuten 47
Mariacutetimo 48
Terrestre 48
Inyeccioacuten en la red actual de gas natural 49
5 Utilizacioacuten del hidroacutegeno como vector energeacutetico y como materia prima 54
Usos del H2 para produccioacuten de calor y generacioacuten eleacutectrica 54
Combustioacuten directa 54
Pilas de combustible 55
El hidroacutegeno como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable 58
Produccioacuten de combustibles a partir del hidroacutegeno 67
Aplicaciones del hidroacutegeno en la industria 72
El hidroacutegeno en el transporte 74
Transporte ligero 75
Transporte pesado 78
Transporte ferroviario 82
Transporte mariacutetimo 83
Transporte aeacutereo 85
6 Estrategias del hidroacutegeno 89
Unioacuten Europea 89
Espantildea 94
7 Conclusiones 101
Consideraciones sobre la uacutenica poliacutetica energeacutetica posible 101
Consideracioacuten sobre el hidroacutegeno 102
El hidroacutegeno como materia prima 103
Vector energeacutetico 103
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 4
El hidroacutegeno como elemento de valor en la generacioacuten de electricidad de origen
renovable 104
Como cobertura de necesidades energeacuteticas especificas 105
Transporte 105
Materia prima en la industria 107
Electrocombustibles derivados del hidroacutegeno 108
Transporte de hidroacutegeno 109
El hidroacutegeno no puede convertirse en una coartada 110
Posicionamiento frente a la estrategia espantildeola del hidroacutegeno 111
Anexo 115
Proyectos de hidroacutegeno en Espantildea y estrategia de las principales energeacuteticas
espantildeolas 115
Espantildea 116
Fondos Next Generation EU 117
Posicionamiento de las empresas energeacuteticas en Espantildea 117
Iacutendice de figuras y tablas 121
Iacutendice de figuras 121
Iacutendice de tablas 123
Bibliografiacutea 125
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 5
Justificacioacuten Necesidad de la investigacioacuten
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 6
Just
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Justificacioacuten Necesidad de la investigacioacuten
En este uacuteltimo antildeo el hidroacutegeno se ha posicionado con fuerza dentro del sector
energeacutetico lo que ha supuesto una gran expectacioacuten mediaacutetica asiacute como cierta
revolucioacuten en el sector En un antildeo hemos pasado a tener una Estrategia europea una
Hoja de Ruta nacional y cientos de proyectos que se deben analizar no en vano el 95
del hidroacutegeno que se produce en la actualidad procede de fuentes de energiacuteas foacutesiles
lo que se traduce en que el hidroacutegeno tiene por delante una importante curva de
desarrollo por realizar para conseguir ser un vector energeacutetico sostenible y renovable
Es innegable que el hidroacutegeno juega un papel en la transicioacuten energeacutetica sobre todo
para aquellas demandas maacutes difiacuteciles de descarbonizar en las que la electrificacioacuten es
inviable yo poco eficiente asiacute como para minimizar el uso de los recursos naturales
mediante su generacioacuten renovable
Estamos en la antesala de esta tecnologiacutea el hidroacutegeno se ha puesto en la casilla de
salida y por ello es el momento de analizar sus propiedades como vector energeacutetico
sostenible y renovable analizando la tecnologiacutea existente los distintos procesos usos
aplicaciones y productos derivados sin olvidar tambieacuten el anaacutelisis de la logiacutestica
Entre los distintos hechos que han motivado la realizacioacuten de este proyecto de
investigacioacuten destacan
bull La publicacioacuten en julio de 2020 de la Estrategia Europea del Hidroacutegeno
bull La publicacioacuten en octubre de 2020 de la Hoja de Ruta del Hidroacutegeno espantildeola
en la que se recogen 60 medidas encaminadas al desarrollo de una economiacutea
espantildeola del hidroacutegeno con una inversioacuten puacuteblico-privada prevista de 8900
Meuro
bull El Plan de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia que recoge un apartado
especiacutefico para el hidroacutegeno el componente nuacutemero 9 Este componente
representa el 224 de la financiacioacuten total del Plan con 1555 Meuro
bull Hydrogen Council y McKinsey estiman que en el mundo hay 228 proyectos a
gran escala anunciados de los cuales cerca de la mitad (106) pertenecen a
empresas espantildeolas
bull El hidroacutegeno ha sido la tecnologiacutea con maacutes proyectos presentados a los fondos
de recuperacioacuten europeos y nacionales
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Nos preocupa la forma en coacutemo se estaacute llevando a cabo el desarrollo del hidroacutegeno
Las expectativas que se han creado en torno a eacutel junto con la poca transparencia por
parte de las instituciones y de los agentes energeacuteticos podriacutean en muchos casos
acabar validando modelos de negocio continuistas que hasta ahora se ha demostrado
que no son sostenibles ni inclusivos Sin ir maacutes lejos la reserva econoacutemica de ayudas
recogidas en los Next Generation UE para proyectos megaliacuteticos presentados por el
sector energeacutetico tradicional recuerdan a experiencias pasadas como Castor Elcogaacutes o
las diferentes plantas de regasificacioacuten que se han proyectado entre otras y que
finalmente hemos acabado pagando los consumidores
Por supuesto apostamos por el hidroacutegeno tanto en su desarrollo temporal como en
el de las diferentes iniciativas pero siempre bajo criterios de eficiencia y de
compromiso sostenible
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 8
Objetivos del proyecto
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 9
Ob
jeti
vos
del
pro
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Objetivos del proyecto
Nos encontramos en el momento idoacuteneo para indagar en el papel real que puede
tener el hidroacutegeno en la transicioacuten ecoloacutegica El hidroacutegeno producido a traveacutes de la
electroacutelisis del agua con electricidad 100 renovable (comuacutenmente conocido como
verde) es una tecnologiacutea con potenciales aplicaciones y puede convertirse en el
vector energeacutetico complementario a la electricidad pero la apuesta por este nunca
puede olvidar la realidad a la que se enfrenta definida por sus costes y sus
ineficiencias como vector energeacutetico derivado de otro vector la electricidad
Por tanto el objetivo del presente proyecto es desde un anaacutelisis fiacutesico y teacutecnico de las
propiedades del hidroacutegeno estudiar cuaacuteles son esas aplicaciones y su viabilidad
teacutecnica y econoacutemica identificando aquellas en las que el hidroacutegeno sea la mejor
opcioacuten De esta manera estableceremos su aportacioacuten energeacutetica con el fin de hacer
maacutes clara la hoja de ruta a seguir en la senda por la descarbonizacioacuten evitando caer en
ciclos de inversioacuten-deuda-sobrecapacidad-deacuteficit en los antildeos venideros
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 10
Fases del proyecto
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 11
Fase
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el p
roye
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Fases del proyecto
1 Buacutesqueda de informacioacuten conocer el pasado para comprender el
presente
Una vez definido el objetivo la primera fase del proyecto consistioacute en recoger
informacioacuten sobre el estado del arte de la tecnologiacutea implicada en la cadena de valor
del hidroacutegeno a diacutea de hoy asiacute como de las estrategias europea y espantildeola de
diferentes informes de consultoras energeacuteticas internacionales y de los proyectos
publicados a nivel nacional hasta la fecha
2 Anaacutelisis de la informacioacuten recopilada
Establecido el repositorio de documentos se procedioacute a analizar toda la informacioacuten
teacutecnica legislativa y propositiva con el fin de dilucidar el papel que juega el hidroacutegeno
verde en la descarbonizacioacuten
Se realizoacute un anaacutelisis detallado de sus posibles aplicaciones como vector energeacutetico
comparaacutendolo en teacuterminos de eficiencia con otros vectores especialmente con la
electricidad
3 Conclusiones y propuestas del uso del hidroacutegeno para la
minimizacioacuten de los recursos naturales
Una vez realizado el anaacutelisis el uacuteltimo paso consistioacute en la elaboracioacuten de las
diferentes propuestas para los usos del hidroacutegeno como vector energeacutetico siempre
bajo criterios de eficiencia y equidad con el fin de lograr la sostenibilidad gracias a la
minimizacioacuten del uso de los recursos naturales y a una transicioacuten ecoloacutegica maacutes
beneficiosa para toda la sociedad
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 12
Introduccioacuten
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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1 Introduccioacuten
La energiacutea es el motor fundamental para el funcionamiento de las cosas y para el
desarrollo de la vida Si algo conocemos o hemos escuchado muchas veces sobre este
concepto tan abstracto son los principios de la termodinaacutemica el primero que afirma
que la energiacutea ni se crea ni se destruye sino que se transforma mantenieacutendose
constante en el universo y el segundo que nos habla de la calidad de la energiacutea y de la
cantidad maacutexima de trabajo que puede obtenerse en cualquier transformacioacuten
energeacutetica Es su capacidad de transformacioacuten la que nos lleva a poder hablar de varias
fuentes de energiacutea solar teacutermica quiacutemica eoacutelica nuclear eleacutectricahellip
A aquellos elementos de la naturaleza de los que se puede aprovechar su energiacutea se
los denomina fuentes de energiacutea y se pueden clasificar en dos tipos fuentes de
energiacutea renovables (sol agua viento mareomotriz geoteacutermica y biomasa) y no
renovables (petroacuteleo gas natural carboacuten y uranio) Son consideradas fuentes
renovables aquellas que se pueden regenerar por procesos naturales a una velocidad
superior a la que es transformada por los seres humanos De forma contraria las
fuentes no renovables son aquellas cuyas reservas son limitadas y por tanto
disminuyen a un ritmo superior al que las consumimos De igual forma las fuentes
renovables podriacutean dejar de serlo si no se hace un uso responsable de ellas teniendo
en cuenta la regeneracioacuten natural del recurso como podriacutea ser el caso del uso excesivo
e incontrolado de la biomasa como fuente de energiacutea
La energiacutea del sol es la principal fuente de energiacutea para la vida la que origina los flujos
de viento (energiacutea eoacutelica) el ciclo del agua (energiacutea hidraacuteulica) y la precursora de la
formacioacuten de energiacutea quiacutemica mediante la fotosiacutentesis de las plantas lo que
constituye el motor fundamental de las fuentes de energiacutea renovables
La energiacutea quiacutemica es aquella contenida en los enlaces quiacutemicos que componen las
moleacuteculas de un compuesto Dicha energiacutea es aprovechada mediante reacciones
quiacutemicas en las cuales el compuesto (llamado reactante o reactivo) se transforma
cambiando su estructura molecular y sus enlaces quiacutemicos en otras sustancias
llamadas productos (o subproductos si no son el objetivo del proceso) liberando
energiacutea teacutermica en forma de calor en aquellas reacciones en las que se rompan los
enlaces
Dependiendo de la composicioacuten del reactivo y de las condiciones de presioacuten y
temperatura bajo las que se da la reaccioacuten quiacutemica se produciraacuten determinados
productos en diferentes estados de agregacioacuten (soacutelido liacutequido o gas) En una reaccioacuten
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de combustioacuten tiacutepica en presencia de aire (cuya composicioacuten en volumen es un 21
oxiacutegeno (O2) y un 79 nitroacutegeno (N2)) los combustibles foacutesiles y la biomasa en su
transformacioacuten dan lugar a emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI)
tiacutepicamente dioacutexido de carbono (CO2) oacutexido de nitroacutegeno (NOx) y oacutexido de azufre
(SOx) entre otros como consecuencia del contenido de carbono de su moleacutecula el O2
y el N2 del aire y en menor medida del contenido de azufre (S) y otros elementos que
estaacuten presentes en muchos de los combustibles anteriormente citados Esta
denominacioacuten sirve para traducir los efectos que otros gases tienen y poder realizar
comparativas y una contabilizacioacuten de otros elementos contaminantes que pueden
aparecer
Los procesos de transformacioacuten de energiacutea son maacutes comunes de lo que pensamos por
ejemplo cuando utilizamos un vehiacuteculo de motor de combustioacuten interna estamos
transformando la energiacutea quiacutemica de la gasolina o el gasoacuteleo en energiacutea teacutermica para
producir la energiacutea mecaacutenica que hace mover el coche En nuestras casas estamos
siendo partiacutecipes de la transformacioacuten a diario de la electricidad (energiacutea eleacutectrica)
para realizar determinadas acciones (iluminar cargar aparatos electroacutenicos poner en
marcha electrodomeacutesticos hellip) Incluso dentro de nosotros pues la energiacutea tambieacuten es
el combustible indispensable para el buen funcionamiento de nuestro organismo
Por tanto se distingue entre la fuente de energiacutea en siacute misma y la transformacioacuten a la
que se la somete para su aprovechamiento en los puntos de consumo (electricidad
calor friohellip) lo que se conoce como energiacutea primaria y energiacutea final
La energiacutea se transforma y se conserva pero el problema reside en que en cada
proceso de transformacioacuten esta energiacutea se va degradando Si el primer principio trata
de la cantidad de energiacutea afirmando que esta siempre se conserva el segundo
introduce el concepto de calidad de la energiacutea La exergiacutea es la propiedad que refleja
la cantidad de la energiacutea transformada que realmente nos es uacutetil pues solo una parte
de esta es empleada para un fin uacuteltimo mientras que el resto se pierde
principalmente en forma de calor
Ademaacutes de esta peacuterdida de energiacutea uacutetil como consecuencia del rendimiento exergeacutetico
en la transformacioacuten de la energiacutea se producen externalidades o impactos como las
emisiones mencionadas anteriormente en la transformacioacuten de la energiacutea quiacutemica
mediante la reaccioacuten de combustioacuten
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Por esta razoacuten y porque la energiacutea es un recurso limitado es necesaria una reflexioacuten
sobre las consecuencias de su uso sobre las diferentes fuentes y tecnologiacuteas de
transformacioacuten a energiacutea uacutetil y sobre su disponibilidad y capacidad de suministro
Es sumamente importante conocer las consecuencias pues si queremos ser eficientes
en el uso de la energiacutea y reducir el impacto ambiental asociado debemos tener en
cuenta estos dos factores a la hora de decidir como cubrir nuestras necesidades
energeacuteticas
La necesidad de apostar por la electricidad
La lucha contra el cambio climaacutetico y los compromisos asumidos por la mayoriacutea de los
paiacuteses para reducir la emisioacuten de GEI pasa por la apuesta ya asumida de considerar las
energiacuteas renovables como fuentes de energiacutea primaria baacutesicas dentro de la oferta de
energiacutea y el criterio de eficiencia en todas las transformaciones asiacute como por
desempantildear un papel maacutes activo y racional en la cobertura de nuestras necesidades
energeacuteticas
El uacutenico vector de energiacutea final que reuacutene todos los elementos anteriormente
mencionados es la electricidad y las razones por las que debemos cubrir con ella
nuestras necesidades energeacuteticas de forma mayoritaria podriacutean resumirse en
bull La forma maacutes barata de generar electricidad es hoy diacutea con fuentes de energiacutea
renovables lo que supone reducir su coste y que sea el vector de energiacutea final
maacutes importante para que la oferta sea renovable
bull Es la forma maacutes eficiente de cubrir nuestras necesidades energeacuteticas por
ejemplo en movilidad o en climatizacioacuten que suponen dos tercios de la
demanda
bull Las emisiones en uso son cero y apostar por la electricidad supone mejorar la
calidad del aire de nuestras ciudades Obviamente esta consecuencia debe ser
correspondida con una generacioacuten en origen sin emisiones por el uso de
fuentes de energiacutea primaria renovables
bull Aun cuando no es una fuente de energiacutea primaria y no estaacute disponible de forma
natural su produccioacuten puede realizarse de forma distribuida y cercana al
consumidor introduciendo una mejora en la eficiencia de la transformacioacuten y
sobre todo convirtiendo al consumidor en parte activa del modelo energeacutetico
bull La generacioacuten con renovables garantiza estrateacutegicamente su disponibilidad la
no dependencia del exterior y asegurar el suministro sin la volatilidad y
dependencia geoestrateacutegica que el resto de las fuentes de energiacutea tienen
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 16
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Dado que la madurez tecnoloacutegica de las energiacuteas renovables se ha alcanzado
principalmente en tecnologiacuteas de generacioacuten de electricidad se apuesta por ellas
como principales protagonistas para la electrificacioacuten de la demanda de energiacutea y para
transformar el actual modelo energeacutetico El caraacutecter distribuido de las renovables y el
estado actual de la tecnologiacutea renovable nos permite generar nuestra propia energiacutea y
por tanto cubrir nuestra demanda de una forma maacutes autosuficiente y eficiente
abriendo la posibilidad a la ciudadaniacutea a participar en el sistema eleacutectrico como
agentes activos y no solo como consumidores pasivos
La electricidad es un vector energeacutetico eficiente tanto en su transporte como en su
uso pero presenta una limitacioacuten importante al no ser una energiacutea almacenable pues
la electricidad que se produce debe ser consumida instantaacuteneamente o en su defecto
transformada en otras formas de energiacutea para su almacenamiento como en energiacutea
quiacutemica (bateriacuteas hidroacutegeno combustibles sinteacuteticoshellip) teacutermica (sales fundidas)
mecaacutenica (volantes de inercia aire comprimido) y potencial (centrales de bombeo) De
aquiacute la necesidad de que la produccioacuten siga en cada momento la curva de la demanda
de energiacutea eleacutectrica de forma que si aumenta la potencia demandada se incremente
la suministrada y de forma contraria se disminuye
Exigir siempre disponibilidad y flexibilidad de la oferta no solo limita el uso de fuentes
renovables por su disponibilidad no continua sino que implica que el consumo no se
comporte de forma responsable y proactiva sobredimensionando la oferta de
electricidad y las infraestructuras del sistema Electrificar la demanda no es solo
sustituir combustibles por electricidad sino sobre todo conseguir que esta sea
flexible y se adapte a la oferta disponible
Cubriendo nuestras necesidades energeacuteticas con electricidad disminuimos la
dependencia energeacutetica del exterior dado que las fuentes renovables son autoacutectonas
a la vez que eliminamos las emisiones asociadas al uso de los combustibles foacutesiles y
reducimos el coste de la cobertura de nuestras demandas ya que hoy la forma maacutes
barata de generar electricidad es con fuentes renovables como son la eoacutelica y la
fotovoltaica Pero no es suficiente sustituir necesitamos reducir Como medida
prioritaria antes de proceder a la electrificacioacuten se deben analizar los consumos y ser
coherentes con la utilizacioacuten de la energiacutea bajo paraacutemetros de eficiencia pues no hay
mejor energiacutea que la que no se consume
La aparicioacuten del hidroacutegeno
Si bien como comentaacutebamos anteriormente en la actualidad la electricidad es el
vector energeacutetico maacutes eficiente (por su eficiencia en el proceso de transformacioacuten) y
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sostenible (cero emisiones en origen y uso en caso de ser de origen renovable) la
descarbonizacioacuten de la economiacutea en general no implicaraacute uacutenicamente a este vector
sino a un conjunto de compuestos y tecnologiacuteas capaces de ser vectores energeacuteticos
sostenibles que hagan posible mediante su uso descarbonizar todos aquellos
procesos econoacutemicos consumidores de energiacutea pues una buena integracioacuten de los
distintos vectores energeacuteticos contribuiraacute a complementar algunas de las limitaciones
fundamentales de otros vectores sostenibles
El almacenamiento de energiacutea eleacutectrica en bateriacuteas presenta limitaciones con relacioacuten
al pesocapacidad de estas por lo que deben existir alternativas que resulten
interesantes para cubrir estas limitaciones Es el caso del hidroacutegeno su potencial uso
en el transporte pesado terrestre aeacutereo y mariacutetimo para el que se requiere un
combustible con una densidad energeacutetica elevada que permita transportar mayor
cantidad de energiacutea por unidad de volumen y poder asiacute aumentar su autonomiacutea y
cubrir rutas de grandes recorridos asiacute como para la cobertura de necesidades en la
industria que la electricidad no puede realizar
El hidroacutegeno es un portador (o vector) energeacutetico porque es necesario un aporte de
energiacutea para obtenerlo Al ser un vector energeacutetico que necesita ser producido y no
una fuente de energiacutea primaria requiere de una transformacioacuten que lleva impliacutecito un
factor de conversioacuten bajo entre energiacutea primaria utilizada y energiacutea uacutetil es decir un
proceso poco eficiente aunque su capacidad exergeacutetica sea muy alta Es por tanto un
recurso limitado que requiere de una reflexioacuten sobre el uso y la escala y progresioacuten
de su capacidad de suministro para planificar su impulso y desarrollo
La capacidad del hidroacutegeno tanto exergeacutetica como de almacenamiento y de rapidez de
transformacioacuten convierten al hidroacutegeno en un vector ideal para cubrir algunas
necesidades que otros sistemas de almacenamiento no pueden realizar por la baja
densidad energeacutetica en relacioacuten con su peso Aunque quedan muchos interrogantes de
caraacutecter econoacutemico y teacutecnico que resolver la simplicidad de su produccioacuten mediante
hidroacutelisis del agua puede permitir que la produccioacuten de hidroacutegeno con los vertidos sea
una solucioacuten para poder aumentar el factor de capacidad y la gestionabilidad de las
centrales de generacioacuten de electricidad con renovables Como se analiza en el Capiacutetulo
5 esta opcioacuten por el momento en teacuterminos econoacutemicos y de eficiencia en uso de las
instalaciones dista mucho en comparacioacuten con otras opciones ya disponibles
La buena integracioacuten de este vector energeacutetico contribuiriacutea a complementar algunas
de las limitaciones fundamentales de otros vectores sostenibles como son la
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intermitencia y el eventual desfase entre produccioacuten y demanda yo las actuales
limitaciones de almacenamiento
Obviamente el hidroacutegeno puede ser un elemento importante en el modelo
energeacutetico del futuro pero sin perder de vista los condicionantes intriacutensecos que
tiene como vector energeacutetico secundario Su disponibilidad seguacuten los diferentes
modelos de produccioacuten y sus caracteriacutesticas econoacutemicas o de eficiencia en la
transformacioacuten nunca lo deben convertir en un elemento baacutesico sino maacutes bien en
uno especiacutefico para resolver la necesidad de almacenar energiacutea en sistemas
autoacutenomos de mejorar la flexibilizacioacuten del sistema o de cubrir necesidades
energeacuteticas de caracteriacutesticas muy especiacuteficas
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 19
Conociendo al hidroacutegeno
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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2 Conociendo al hidroacutegeno
El hidroacutegeno es incoloro inodoro insiacutepido e imperceptible por los sentidos humanos
Es el elemento maacutes ligero simple y pequentildeo de la tabla perioacutedica que en Condiciones
Normales (CN temperatura de 0 degC y presioacuten de 1 atm) se encuentra en estado
gaseoso y en forma molecular Este gas es el elemento maacutes abundante del universo y
el deacutecimo de la corteza terrestre pero no en estado libre ya que siempre estaacute adherido
a otros elementos formando compuestos quiacutemicos como con el carbono en el caso de
los hidrocarburos o la materia orgaacutenica (CyHx) con el oxiacutegeno en el caso del agua
(H2O) o con el nitroacutegeno en el amoniaco (NH3) entre otros muchos maacutes Para poder
obtenerlo es necesario por tanto una materia prima que lo contenga y una fuente de
energiacutea para poder disociarlo (separarlo) El hidroacutegeno es por tanto un vector
energeacutetico porque necesita de un aporte de energiacutea inicial para poder obtenerlo en
estado puro
La razoacuten por la que es poco abundante en la atmoacutesfera terrestre es debido a que su
pequentildea masa hace muy difiacutecil su retencioacuten en el campo gravitatorio terrestre ademaacutes
de que reacciona con otros compuestos quiacutemicos El H2 no es un GEI sin embargo es
capaz de cambiar las proporciones de GEI en las distintas capas de la atmoacutesfera Seguacuten
el informe Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing del IPCC [1]
la presencia de hidroacutegeno en la estratosfera aumenta las concentraciones de vapor de
agua y afecta a las concentraciones de ozono (O3) En la troposfera da lugar a la
produccioacuten de O3 y al aumento del CH4 extendiendo los efectos de vida de estos GEI
El hidroacutegeno posee un alto contenido energeacutetico en peso pero no en volumen Por
regla general los liacutequidos ocupan hasta 1000 veces menos espacio que los gases no
comprimidos En el caso concreto del hidroacutegeno la relacioacuten de volumen entre sus
estados liacutequido y gaseoso es de aproximadamente 1850 es decir un litro de
hidroacutegeno liacutequido en forma de gas sin comprimir ocupariacutea unos 850 litros Por esta
razoacuten se comprime y almacena a altas presiones para obtener una mayor densidad
energeacutetica (cantidad de energiacutea acumulada en forma de H2 por unidad de volumen)
Sin embargo al ser una moleacutecula muy pequentildea de baja viscosidad y gran facilidad de
difusioacuten en el medio es propenso a las fugas En un entorno abierto se elevaraacute y
dispersaraacute raacutepidamente ya que el hidroacutegeno es 14 veces maacutes ligero que el aire lo que
supone una ventaja de seguridad Sin embargo en un espacio cerrado las fugas de
hidroacutegeno pueden acumularse lo que sumado a su alta velocidad de inflamacioacuten y a
sus amplios liacutemites de inflamabilidad en el aire podriacutean hacer que la acumulacioacuten
alcanzase una concentracioacuten inflamable siendo un riesgo a tener en cuenta sobre
todo en mezclas de hidroacutegeno en espacios como tuberiacuteas o conductos Ademaacutes de
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estos peligros como cualquier gas distinto al oxiacutegeno a partir de determinadas
concentraciones es asfixiante Por ello es necesaria una ventilacioacuten adecuada y el uso
de sensores de deteccioacuten pues el hidroacutegeno es imperceptible por los sentidos
humanos
El hidroacutegeno a presioacuten atmosfeacuterica licuacutea a -253 degC y solidifica a -262 degC temperaturas
muy proacuteximas al liacutemite del cero absoluto (0 K= -27315 degC) por lo que si entra en
contacto con la piel humana puede causar quemaduras criogeacutenicas o dantildeos
pulmonares en caso de inhalacioacuten El almacenaje del H2 liacutequido suele realizarse a
presiones de hasta 102 atm y en recipientes criogeacutenicos para mantener estas
temperaturas extremadamente friacuteas Si se produce una fuga de hidroacutegeno liacutequido y se
derrama sobre una superficie a temperatura ambiente este herviraacute y sus vapores se
expandiraacuten con rapidez debido a la rapidez del cambio de fase liacutequida a gaseosa que
experimenta el hidroacutegeno En este proceso de cambio de estado el hidroacutegeno liacutequido
aumentaraacute 850 veces su volumen (y su presioacuten si estaacute confinado) al calentarse hasta la
temperatura ambiente Por ello si el hidroacutegeno liacutequido estaacute confinado y se calienta sin
que exista alivio de presioacuten es posible que se alcancen presiones muy elevadas que
puedan hacer explotar el recipiente aumentando en tales circunstancias la
posibilidad de una ignicioacuten del H2 Por tanto los sistemas de hidroacutegeno deben llevar
incorporados dispositivos de ventilacioacuten y alivio de presioacuten para garantizar la
seguridad
Caracteriacutesticas del hidroacutegeno frente a otros combustibles
La combustioacuten de hidroacutegeno se caracteriza por ser maacutes raacutepida que la de otros
combustibles resultando una raacutepida liberacioacuten de calor por su buena conductividad
teacutermica y por producir vapor de agua como subproducto de la combustioacuten Seguacuten
Hydrogen Tools[2] el hidroacutegeno arde con una llama azul paacutelido que es casi invisible a la
luz del diacutea aunque perceptible por la noche por lo que es casi imposible de detectar
por los sentidos humanos salvo por las impurezas u otros materiales en combustioacuten
que introduciraacuten color en la llama Ademaacutes las llamas de hidroacutegeno irradian poco calor
infrarrojo (IR) pero una importante radiacioacuten ultravioleta (UV) Esto significa que
cuando alguien estaacute muy cerca de una llama de hidroacutegeno la sensacioacuten de calor es
escasa lo que hace que el contacto involuntario con la llama sea una causa de
accidente no perceptible La sobreexposicioacuten a los rayos UV tambieacuten es preocupante
ya que puede provocar efectos similares a los de las quemaduras solares Por ello casi
siempre en los sistemas de hidroacutegeno se instalan sensores de deteccioacuten para
identificar raacutepidamente cualquier fuga y minimizar la posibilidad de que se produzcan
llamas no detectadas
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El hidroacutegeno es aproximadamente 14 veces maacutes ligero que el aire 8 veces maacutes que el
gas natural 22 que el propano 30 que el butano 50 que la gasolina 57 que el gasoacuteleo
y 86 que el queroseno Con respecto a otros combustibles alternativos derivados del
H2 es 9 veces maacutes ligero que el amoniacuteaco 16 que el metanol y 23 que el etanol
La temperatura de autoignicioacuten del hidroacutegeno temperatura miacutenima a presioacuten
atmosfeacuterica a la que un combustible en contacto con el aire inicia la reaccioacuten de
combustioacuten espontaacuteneamente sin necesidad de una fuente de energiacutea externa es
similar a la del gas natural 585 degC y 540 degC respectivamente
007056
155210
350400
600
060110
160
000
100
200
300
400
500
600
700
585540
490
365
480
96
210
630
464
363
0
100
200
300
400
500
600
700
T (deg C
)
Figura 1 Densidad relativa de los combustibles con respecto el aire Fuente Pubchem[3]Elaboracioacuten propia
Figura 2 Temperatura de autoignicioacuten en el aire para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Figura 4 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad
Fuente Bizkaia-Diputacioacuten Foral [4] Elaboracioacuten propia
El rango de inflamabilidad definido como las concentraciones miacutenimas y maacuteximas del
gas en mezcla con el aire del hidroacutegeno (entre el 4 y el 75 en el aire) es muy amplio
en comparacioacuten con otros combustibles como se puede apreciar en la figura 4 por lo
que la energiacutea miacutenima necesaria para iniciar la combustioacuten del hidroacutegeno en
condiciones oacuteptimas de combustioacuten (relacioacuten volumen hidroacutegeno-aire del 29) es
mucho menor que la requerida para otros combustibles Aunque a bajas
concentraciones de hidroacutegeno en el aire la energiacutea necesaria para iniciar la
combustioacuten es similar a la de otros combustibles foacutesiles
Co
nce
ntr
acioacute
n
de
com
bu
stib
le
Rango de
inflamabilidad
Liacutemite superior de
inflamabilidad
Liacutemite inferior de
inflamabilidad
Temperatura Temperaturas miacutenima y
maacutexima de inflamacioacuten
4 52 2 1 1
1
15
6 3
75
1510 8 8 10
5
3436
19
0
10
20
30
40
50
60
70
80
(vo
l)
Rojo Liacutemite Inferior Azul Liacutemite Superior
Figura 5 Liacutemites de inflamabilidad en aire para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad
Fuente Bizkaia-Diputacioacuten Foral [4] Elaboracioacuten propia
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El metano como combustible gaseoso es el que mayor rango de inflamabilidad tiene a
bajas concentraciones en aire Con respecto a los combustibles sinteacuteticos derivados del
H2 podemos apreciar que poseen un rango de inflamabilidad mayor que los foacutesiles
aunque no tan amplio como el del H2
Con respecto al punto o temperatura de inflamacioacuten temperatura miacutenima a la que un
combustible mezclado con un comburente da lugar a que se produzca la combustioacuten
aplicando energiacutea (por ejemplo una chispa) podemos apreciar como para el
queroseno el metanol y el etanol se alcanza a una temperatura en condiciones
ambientales tiacutepicas pudiendo producirse con mayor probabilidad una inflamacioacuten de
estos siempre que la proporcioacuten de comburente sea alta
La cantidad de energiacutea contenida en 1 kg de H2 es como miacutenimo 25 veces la
contenida en 1 kg de cualquier combustible foacutesil Concretamente 1 kg de H2 equivale a
la energiacutea contenida en 25 kg de GN 28 kg de gasolina 28 kg de dieacutesel 65 kg de
amoniacuteaco 60 kg de metanol y 45 kg de etanol
-253
-188
-104
-60-43
96
38
132
97 128
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
T (deg C
)
Figura 6 Punto de inflamacioacuten para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Para poder comparar la densidad volumeacutetrica del hidroacutegeno respecto a los demaacutes
combustibles estudiados se ha realizado la siguiente graacutefica
La densidad del hidroacutegeno es de 008 kgm3 la menor en comparacioacuten con los demaacutes
combustibles Por ejemplo entre los diferentes gases el butano tiene una densidad 30
veces mayor que el hidroacutegeno Si hablamos de combustibles liacutequidos el gasoacuteleo tiene
una densidad 10000 veces mayor y el amoniacuteaco 8000 veces mayor
La siguiente tabla recoge un resumen comparativo de las propiedades de los diferentes
gases y combustibles que en un determinado momento pueden ser sustitutivos unos
con otros
1202
482 462 448 424 426 441
186 199268
00
200
400
600
800
1000
1200
1400M
Jkg
008 067 187 252
680
850805
696
792
648
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
kgm
3
Figura 7 Poder caloriacutefico Inferior de varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
Figura 8 Densidad volumeacutetrica para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Propiedades en CE Hidroacutegeno Metano Propano Butano Gasolina Gasoacuteleo Queroseno Amoniacuteaco Metanol Etanol
Formula quiacutemica H2 CH4 C3H8 C4H10 CxHy (x=4-12) C12H26 C10-C16 NH3 CH3OH C2H6O
Peso molecular (gmol) 202 1604 4410 5812 100 - 105 21170 17000 1703 3204 4607
Densidad (kgm3) 008 067 187 252 680 850 790-820 073 792 648
Densidad relativa del aire 007 056 155 210 30 - 40 400 600 060 110 160
Punto de ebullicioacuten normal (degC) -25280 -16150 -4210 -100 27 - 225 180 - 360 150-280 -3341 6470 7829
Poder caloriacutefico Inferior (MJkg) 1202 482 462 448 424 426 441 186 199 268
Punto de inflamacioacuten (degC) lt -253 -18800 -10400 -6000 -4300 52 - 96 3800 13200 970 1280
Liacutemite de inflamabilidad en aire (vol )
Miacuten 400 500 210 180 140 100 070 1500 600 330
Maacutex 7500 1500 1010 840 760 1000 500 3360 3600 1900
Temperatura de autoignicioacuten en el aire (degC)
585 540 490 365 230 - 480 52 - 96 210 630 464 363
Tabla 1 Cuadro resumen de las diferentes caracteriacutesticas de los combustibles atendiendo a las figuras
anteriores Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Origen y tecnologiacuteas de produccioacuten del hidroacutegeno
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3 Origen y tecnologiacuteas de produccioacuten del hidroacutegeno
Como se ha comentado anteriormente el hidroacutegeno es un vector energeacutetico porque
su obtencioacuten necesita de un aporte de energiacutea Por lo tanto seraacute un vector sostenible
o no dependiendo de si lo son las fuentes de energiacutea primarias y los procedimientos
de produccioacuten utilizados Actualmente se etiquetan las distintas formas de obtener el
hidroacutegeno identificaacutendolas por colores un procedimiento que tiende a aligerar las
diferencias entre las opciones y que se estaacute convirtiendo en uno de los instrumentos
maacutes claros de greenwashing
Alrededor del 95 de la produccioacuten mundial actual de hidroacutegeno se realiza en base a
combustibles foacutesiles y por ejemplo seguacuten el informe The Future of Hydrogen [5] de la
Agencia Internacional de la Energiacutea (IEA en sus siglas en ingleacutes) en 2018 esa
produccioacuten provocoacute la emisioacuten de 830 millones de toneladas de CO2 La produccioacuten de
hidroacutegeno a partir del agua utilizando electricidad y biomasa es soacutelo de un 4 y de un
1 respectivamente En Espantildea el 99 del hidroacutegeno producido tiene su origen en el
gas natural
Respecto a los meacutetodos de produccioacuten encontramos tecnologiacuteas muy diferentes y con
grados de madurez dispares incluso dentro de un mismo principio proceso disciplina
o meacutetodo En la figura 8 se indican los distintos procesos de produccioacuten de hidroacutegeno
seguacuten el tipo de reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar
Figura 9 Procesos de produccioacuten de hidroacutegeno en funcioacuten de la fuente de energiacutea utilizada Fuente Hidroacutegeno Website [6]
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Los procesos maacutes utilizados para la produccioacuten de hidroacutegeno son
Procesos termoquiacutemicos
Los procesos de produccioacuten de hidroacutegeno maacutes habituales son termoquiacutemicos como la
gasificacioacuten y el reformado En cuanto al combustible se procura utilizar el que tenga la
relacioacuten atoacutemica HC (relacioacuten entre los aacutetomos de hidroacutegeno (H) y los de carbono (C))
maacutes elevada para conseguir una mayor produccioacuten de H2 por combustible consumido
Su relativo bajo coste en comparacioacuten con el resto de los procedimientos y su
composicioacuten quiacutemica hacen que el gas natural sea la principal fuente de energiacutea a
nivel mundial con la que se produce hidroacutegeno El gas natural estaacute formado
principalmente por metano (CH4) cuyas moleacuteculas constan de 4 aacutetomos de hidroacutegeno
(H) por cada aacutetomo de carbono (C) por lo que en la extraccioacuten del H2 de su estructura
quiacutemica se genera una mayor cantidad en comparacioacuten con otros hidrocarburos de
cadena maacutes larga y mucho maacutes que con el carboacuten o la biomasa en los que el H2
proviene principalmente de utilizar agua como agente oxidante
Reformado de gas natural
El reformado es el proceso quiacutemico por el cual se extrae hidroacutegeno de un combustible
gaseoso (generalmente gas natural) Existen tres meacutetodos dependiendo del agente
oxidante utilizado en la reaccioacuten y el maacutes utilizado en Espantildea es el vapor de agua
conocido como reformado de metano con vapor de agua (Steam Methane Reforming
SMR en ingleacutes) Se trata de una tecnologiacutea de produccioacuten madura que requiere de
altas temperaturas (700-1100 degC) en presencia de un catalizador para acelerar la
reaccioacuten y de agua como agente oxidante
Las altas temperaturas requeridas en el reformador se consiguen mediante la quema
de combustible externo (gas natural u otros hidrocarburos) y son necesarias para llevar
a cabo la reaccioacuten quiacutemica altamente endoteacutermica de descomposicioacuten parcial del gas
natural (CH4) en CO y H2O una reaccioacuten que consume gran cantidad de energiacutea Para
aumentar la cantidad de H2 formado este gas de siacutentesis debe someterse a la reaccioacuten
de desplazamiento con vapor de agua (Water Gas Shift WGS) Mediante esta reaccioacuten
quiacutemica ligeramente exoteacutermica se permite ajustar la relacioacuten H2CO haciendo
reaccionar el CO del gas de siacutentesis con vapor de agua formando CO2 e H2 De esta
forma el hidroacutegeno con un alto grado de pureza puede obtenerse a partir del WGS
tras la posterior eliminacioacuten del CO2 formado en la reaccioacuten del gas de siacutentesis con el
vapor de agua El reformado de gas natural puede alcanzar eficiencias de entre un 74
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y un 85 seguacuten un estudio publicado en la revista cientiacutefica Materials Science for
Energy Technologies [7]
Al igual que el proceso de gasificacioacuten es un meacutetodo de produccioacuten que libera CO2
ademaacutes de otros GEI con el impacto medioambiental que ello implica Se estima que
por cada tonelada de hidroacutegeno se emiten entre 9 y 11 toneladas de CO2 teniendo en
cuenta uacutenicamente el uso de energiacutea y las emisiones del proceso de reformado
despreciando las posibles fugas de metano Alrededor del 33 de las emisiones finales
se debe a la quema de combustibles foacutesiles para la produccioacuten del calor necesario en el
proceso de reformacioacuten A nivel mundial la generacioacuten de hidroacutegeno por reformado
de GN supone unas emisiones de 630 Mt anuales
Al proceso de produccioacuten de H2 por gasificacioacuten y reformado se le puede incorporar un
sistema de captura de carbono y almacenamiento (CCS por sus siglas en ingleacutes) yo
utilizacioacuten (CCSU y CCU) para reducir su impacto medioambiental asociado Si el CO2
es capturado de la emisioacuten de fuentes de biomasa se conoce como bioenergiacutea con
captura y almacenamiento de carbono (BECCS por sus siglas en ingleacutes) y si es con
captura directa de aire se conoce como DAC por sus siglas en ingleacutes (Direct Air
Capture)
Estos sistemas utilizan una tecnologiacutea costosa inmadura y no probada a gran escala
Ademaacutes sus tasas de captura de CO2 han sido reducidas presentan filtraciones de
gases a la atmoacutesfera y consumen grandes cantidades de energiacutea eleacutectrica para
capturar y almacenar CO2 Muchos de los proyectos CCS financiados por la Unioacuten
Europea (UE) han sido descartados y catalogados como fallidos Los proyectos actuales
maacutes avanzados de sistemas CCS soacutelo logran alrededor de un 33 de captura de los
gases de combustioacuten a pesar de que las predicciones sentildealan un objetivo de entre el
85 y 95 para el futuro por lo que en caso de lograrlo entre el 5 y 15 de todo el
CO2 hipoteacuteticamente capturado se filtraraacute y se escaparaacute de nuevo a la atmoacutesfera En
el proceso de combustioacuten tambieacuten se emiten otros gases y material particulado del
que muchas veces nos olvidamos y que merecen especial atencioacuten pues el objetivo
final es la reduccioacuten general de los GEI y la mejora de la calidad del aire
Este sistema implica la captura de CO2 pero tambieacuten el transporte y almacenamiento
por eso es tan importante el sistema de captura de carbono como la eficiencia del
almacenamiento yo uso del CO2 capturado Por ejemplo para poder inyectar CO2 en
determinadas formaciones geoloacutegicas (yacimientos de gas acuiacuteferos agotados o
cavernas de sal) se requiere de una compresioacuten del gas para alcanzar tales
profundidades lo que supone un consumo elevado de energiacutea Estudios llevados a
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cabo para la determinacioacuten del impacto ambiental de esta alternativa suelen
establecer un periacuteodo de almacenamiento de al menos 100 antildeos una consideracioacuten de
base peligrosa porque puede poner en peligro todos los esfuerzos destinados a la
descarbonizacioacuten de la economiacutea
Alternativamente al sistema CCS de almacenamiento las principales aplicaciones que
se proponen mediante CCU son almacenar el dioacutexido de carbono capturado en viejos
pozos de petroacuteleo para mejorar la recuperacioacuten del petroacuteleo o emplearlo para producir
combustibles sinteacuteticos lo que iroacutenicamente supone aumentar la disponibilidad de
combustibles contaminantes
Al hidroacutegeno obtenido a partir del reformado de gas natural se le ha asignado el
color gris y si dicho proceso incluye el sistema CCSU se le asigna el color azul o la
etiqueta de bajas emisiones Esta baja eficiencia no es razoacuten suficiente para que el
hidroacutegeno limpie su procedencia al alcanzar un color azul maacutes bien encierra el inicio
de su blanqueo como energiacutea sostenible Su precio en la actualidad alrededor de 1-
15 eurokg sin incluir la captura de carbono dificulta aunque sea desde una base de
caacutelculo no homogeacutenea la migracioacuten hacia modelos maacutes sostenibles de produccioacuten no
dependientes de combustibles foacutesiles y por tanto libres de emisiones Sin embargo
poco a poco se iraacuten equiparando a medida que aumente su precio mediante la
incorporacioacuten de los impactos ambientales asociados y se vayan reduciendo los costes
de las alternativas renovables mediante el desarrollo de la tecnologiacutea Por otro lado
los precios de la electricidad deben reflejar la realidad de la generacioacuten con renovables
y no el marginalismo de la generacioacuten con gas natural proceso que enmascara esa
realidad por el papel de juez y parte del proceso del gas natural
Gasificacioacuten
La gasificacioacuten es un proceso por el cual los combustibles liacutequidos o soacutelidos ricos en
carbono (biomasa carboacuten derivados del petroacuteleohellip) se convierten en gas denominado
gas de siacutentesis El gas de siacutentesis (o syngas en ingleacutes) es un gas cuya composicioacuten
principal es una mezcla variable de cantidades de monoacutexido de carbono (CO) y H2
estando presentes a menudo y en menor proporcioacuten otros gases como CO2 CH4 vapor
de agua
Durante este proceso de gasificacioacuten se realiza una oxidacioacuten parcial para una
combustioacuten incompleta a muy altas temperaturas (entre 800 y 1800 degC seguacuten el
proceso y la materia prima) mediante el control de la cantidad del agente oxidante
(oxiacutegeno yo vapor) empleado en la reaccioacuten Por lo general el vapor de agua (H2O)
por la presencia de H2 en su moleacutecula suele antildeadirse como agente oxidante para
incrementar la composicioacuten de hidroacutegeno del gas de siacutentesis producido tras la
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gasificacioacuten Dicha reaccioacuten se realiza en presencia de un catalizador para aumentar la
velocidad de reaccioacuten de gasificacioacuten y disminuir el tiempo requerido Dependiendo
del tipo de catalizador se requiere una menor o mayor presioacuten y temperatura para
llevar a cabo el proceso
Por otro lado dependiendo de la composicioacuten y calidad de la materia prima asiacute como
del tipo de gasificador el gas de siacutentesis resultante contendraacute bajos niveles de
hidrocarburos y trazas de diversos componentes procedentes de la materia prima o
formados durante la gasificacioacuten (especialmente en el caso de la biomasa)
Son preocupantes los intentos de considerar este gas de siacutentesis aunque sea
procedente de biocombustibles como un gas renovable sin tener en cuenta que la
consideracioacuten de renovable estaacute relacionada con que el consumo sea inferior a la
reposicioacuten y una maacutes que discutible sostenibilidad en la produccioacuten de combustibles
de primera generacioacuten que lleva impliacutecita la desforestacioacuten y el desviacuteo de la
produccioacuten agraria alimentaria a la industrial o energeacutetica
En esta liacutenea el sector petroacuteleo ha promovido un maacutes que discutible apoyo a este tipo
de combustibles en base a una estrategia definida como de neutralidad tecnoloacutegica sin
que esta se circunscriba a todo el proceso y por lo tanto pueda validarse
La presencia de moleacuteculas inertes afecta a la pureza del H2 sintetizado y deben ser
eliminadas mediante un pretratamiento de la materia prima antes de su gasificacioacuten y
con el posterior acondicionamiento del gas de siacutentesis producido para la separacioacuten de
los componentes no deseados
Debido a la baja relacioacuten hidroacutegenocarbono (HC) del carboacuten y la biomasa el gas de
siacutentesis obtenido es rico en oacutexidos de carbono (CO y CO2) y deficiente en hidroacutegeno
Por lo tanto al igual que tras el proceso de reformado de metano este debe
someterse al proceso de WGS para hacer reaccionar con vapor de agua los
componentes principales del gas de siacutentesis producido y aumentar asiacute la cantidad de
hidroacutegeno formado
La eficiencia del proceso de sintetizacioacuten de H2 es mayor para la gasificacioacuten del carboacuten
que para la de la biomasa De forma general y en base al poder caloriacutefico inferior de
los combustibles la gasificacioacuten puede alcanzar eficiencias del orden del 30 al 40
Al hidroacutegeno obtenido a partir de la gasificacioacuten del carboacuten se le han asignado los
colores negro o marroacuten y en su produccioacuten se generan 19 tCO2tH2 Por lo tanto una
opcioacuten que presenta este proceso es la posibilidad de poder capturar y almacenar este
CO2 y asiacute conseguir reducir las emisiones a la atmoacutesfera
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Piroacutelisis
Alternativamente a los procesos convencionales de sintetizacioacuten del H2 a base de
procesos termoquiacutemicos existe una tecnologiacutea novedosa por la cual el metano o
diversos combustibles como la biomasa o diferentes hidrocarburos se someten a
piroacutelisis (proceso a altas temperaturas entre 800 degC y 1200 degC en ausencia de
oxiacutegeno) dando lugar como subproducto a carbono en forma soacutelida La eficiencia en
el proceso de conversioacuten del combustible empleado a hidroacutegeno estaacute entre el 35 y el
50 similar a la del proceso de gasificacioacuten
A diferencia del reformado de metano al no utilizar un agente oxidante (y por tanto
ninguacuten compuesto quiacutemico que contenga oxiacutegeno en su moleacutecula) en la
descomposicioacuten del metano se reduce la posibilidad de produccioacuten de oacutexidos de
carbono (CO2 o CO) y como el carbono se encuentra en estado soacutelido no es necesario
ni separarlo del H2 gaseoso ni el proceso de reaccioacuten quiacutemica WGS
Mediante este meacutetodo se producen tres toneladas de residuo de carbono puro en
estado soacutelido por cada tonelada de hidroacutegeno subproducto que podriacutea ser empleado
en diferentes procesos industriales como la produccioacuten de pigmentos o poliacutemeros
entre otros
Al hidroacutegeno obtenido a partir de la piroacutelisis del gas natural se le ha asignado el color
turquesa y en la literatura tambieacuten aparece con la etiqueta de H2 de bajas emisiones
Termoacutelisis
La termoacutelisis es un proceso que se basa en la divisioacuten de la moleacutecula del agua mediante
una reaccioacuten quiacutemica exoteacutermica denominada hidroacutelisis por la cual la moleacutecula del
agua (H2O) se disocia (separa) en sus elementos constituyentes H2 (recurso) y O2 (como
subproducto de la reaccioacuten quiacutemica) La termoacutelisis es una forma de producir la
hidroacutelisis del agua por la que la energiacutea requerida para llevar a cabo esta reaccioacuten se
entrega uacutenicamente como energiacutea teacutermica lo que requiere de temperaturas muy
elevadas de aproximadamente 2500 degC La eficiencia global del proceso estaacute entre un
20 y un 45
Procesos electroquiacutemicos
Los procesos electroquiacutemicos se basan en la hidroacutelisis del agua una reaccioacuten en la que
se utiliza energiacutea eleacutectrica conocido como electroacutelisis del agua principio por el cual
una corriente eleacutectrica continua pasa por el electrodo cargado positivamente (aacutenodo)
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al electrodo cargado negativamente (caacutetodo) sumergidos en el agua mezclada con una
sustancia (electrolito) encargada de mejorar la conductividad eleacutectrica del agua al
reducir la resistencia al paso de la corriente a traveacutes del agua Al igual que en las
reacciones termoquiacutemicas en las electroquiacutemicas tambieacuten pueden antildeadirse
catalizadores (electrocatalizadores) a las superficies del electrodo que se encargan de
incrementar la velocidad de las reacciones quiacutemicas mejorando la transferencia de
electrones entre los electrodos y los reactivos
Mediante la corriente eleacutectrica se separa (disocia) la moleacutecula del agua (H2O) en sus
elementos constituyentes H2 (recurso) y O2 (como subproducto de la reaccioacuten
quiacutemica) que se liberan en la superficie de los electrodos (el hidroacutegeno se produce en
la superficie del caacutetodo mientras que el oxiacutegeno apareceraacute en el aacutenodo) en estado
gaseoso Tras la suma de las reacciones quiacutemicas que tienen lugar en ambos electrodos
(caacutetodo y aacutenodo) el nuacutemero de moleacuteculas de H2 producidas duplica el nuacutemero de
moleacuteculas de O2 Ademaacutes el nuacutemero de electrones transportados a traveacutes de los
electrodos es el doble del nuacutemero de moleacuteculas de H2 producidas y el cuaacutedruple del
nuacutemero de moleacuteculas de O2 obtenidas
En la electroacutelisis del agua la energiacutea eleacutectrica es la fuente principal para realizar las
reacciones electroquiacutemicas endoteacutermicas Dada la estabilidad de la moleacutecula del agua
se necesita un consumo elevado de electricidad Por ello los electrolizadores no
siempre se proponen para que funcionen con agua a temperatura ambiente
Termodinaacutemicamente las altas temperaturas de operacioacuten son beneficiosas ya que
reducen la corriente eleacutectrica necesaria para llevar a cabo la electroacutelisis aumentando
la cineacutetica (velocidad) de la reaccioacuten de hidroacutelisis y disminuyendo las peacuterdidas
eleacutectricas en la ceacutelula Por tanto la termoelectroacutelisis permite que una fraccioacuten
significativa de la energiacutea requerida para llevar a cabo la reaccioacuten se entregue como
energiacutea teacutermica de modo que la demanda de energiacutea eleacutectrica se reduce
considerablemente y por lo tanto el coste de produccioacuten de hidroacutegeno en
comparacioacuten con la electroacutelisis de baja temperatura
Asiacute pues para llevar a cabo el proceso de electroacutelisis se requiere de agua
desmineralizada (para evitar la deposicioacuten de minerales y en consecuencia de
reacciones electroquiacutemicas indeseadas) como materia prima de electricidad yo de
una fuente de energiacutea teacutermica
El proceso de electroacutelisis se lleva a cabo en los electrolizadores de los que
principalmente existen dos grandes categoriacuteas seguacuten su temperatura de
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funcionamiento los denominados de alta temperatura (700-1000 degC) al trabajar con
vapor de agua y los de baja temperatura (70-80 degC) que emplean agua en estado
liacutequido Los de esta uacuteltima categoriacutea a su vez se dividen en dos tipos los
electrolizadores de baja temperatura que funcionan en medio aacutecido y los que lo hacen
en medio baacutesico Estos uacuteltimos son los maacutes abundantes ya que no necesitan metales
preciosos como el platino o el iridio que son imprescindibles para los primeros Los
principales modelos son los alcalinos (AEC por sus siglas en ingleacutes Alkaline Electrolysis
Cell) de membrana de intercambio protoacutenico (PEM por sus siglas en ingleacutes Proton
Exchange Membrane) y los de oacutexido soacutelido (SOEC por sus siglas en ingleacutes Solid Oxide
Electrolyser Cell) La principal diferencia entre ellos se debe al material empleado como
electrolito
La tecnologiacutea de electrolizadores maacutes desarrollada actualmente y con menor coste
de inversioacuten es la de los sistemas AEC Sin embargo como consecuencia de las
caracteriacutesticas del electrolito empleado en dicho electrolizador se consiguen bajas
producciones de H2 en comparacioacuten con otras tecnologiacuteas de electroacutelisis
La industria se estaacute decantando cada vez maacutes por la tecnologiacutea PEM a pesar de que
actualmente su vida uacutetil sea la mitad y su precio maacutes elevado que el de la alcalina Esto
se debe a que poseen unos rendimientos similares pero con una mayor flexibilidad de
operacioacuten y menor tiempo de respuesta ademaacutes de una mayor capacidad de producir
H2 ya comprimido (alrededor de 30 bar) Pero sobre todo es la flexibilidad de
operacioacuten pensando en el uso de los vertidos de la electricidad generada con
renovables en sistemas hiacutebridos sobre potenciados y las aplicaciones en las que se
requiera de H2 a altas presiones (como por ejemplo en la movilidad) lo que favorece
su aplicacioacuten en aquellos casos en los que se compense el mayor coste de capital
asociado principalmente a los componentes maacutes costosos que se emplean en su
produccioacuten
Por uacuteltimo los electrolizadores tipo SOEC son la tecnologiacutea menos madura de las tres
y la que requiere de una inversioacuten inicial superior pero es la que presenta un mayor
potencial de mejora de la eficiencia energeacutetica entre las configuraciones comerciales
debido a que en contraposicioacuten a los dos electrolizadores anteriores estos sistemas
funcionan a muy altas temperaturas de operacioacuten (650-1000 degC) Una de las ventajas
adicionales es su posibilidad de funcionar de forma reversible (RSOC) tanto en modo
de electroacutelisis (SOEC) como en modo pila de combustible (SOFC) produciendo
electricidad a partir del hidroacutegeno
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El elevado consumo de electricidad de un electrolizador hace que aumenten los costes
de produccioacuten de hidroacutegeno Este coste podriacutea minimizarse y seriacutea competitivo soacutelo si
la energiacutea de entrada necesaria se suministrara a partir de fuentes de energiacutea
renovables de bajo coste A este H2 obtenido a partir de la electroacutelisis del agua con
electricidad de origen 100 renovable se le ha asignado el color verde o la etiqueta
de renovable al no generar ninguna emisioacuten de CO2 en toda su cadena de produccioacuten
El hidroacutegeno ldquoverderdquo tiene margen de mejora incrementando la capacidad y diversidad
de los electrolizadores reduciendo los costes de sus componentes todaviacutea elevados y
solventando su baja eficiencia energeacutetica medida como los kg de hidroacutegeno producido
por kWh de electricidad consumida
Actualmente se requiere de grandes cantidades de energiacutea eleacutectrica dada las bajas
eficiencias de los electrolizadores y la estabilidad de la moleacutecula del agua y de agua
desmineralizada Los electrolizadores que funcionen a temperaturas muy por encima
de las ambientales requeriraacuten ademaacutes de una fuente de energiacutea teacutermica Para
asegurar que la energiacutea teacutermica suministrada al electrolizador sea de origen renovable
es necesaria la proximidad a fuentes de calor renovables como la energiacutea termosolar
de concentracioacuten la geotermia de alta temperatura o mediante sinergias con otros
procesos de los que poder aprovechar el calor residual Pero este requisito podriacutea
suponer una limitacioacuten a la viabilidad econoacutemica
Por regla general se suele asignar un consumo eleacutectrico del electrolizador de unos 50
kWh por cada kg de H2 producido y una eficiencia en torno a un 60 - 80 Con
respecto al consumo de agua por ejemplo para un electrolizador tipo PEM de 10 MW
de capacidad como el que se instalaraacute en el proyecto P2GHM [8] es de unos 167 litros
de agua por cada kg de H2 producido
El hidroacutegeno renovable producido mediante la electroacutelisis de agua utilizando
electricidad de origen renovable tiene un coste de entre 5-7 eurokg Actualmente el
coste de la electricidad representa la mayor parte del coste de la produccioacuten de H2 en
torno al 55 - 60 y el resto corresponde a los costes relacionados con el
electrolizador
Procesos fotoquiacutemicos
En lugar de aplicar energiacutea eleacutectrica para proporcionar la energiacutea necesaria para llevar
a cabo la hidroacutelisis se estaacute estudiando utilizar la irradiacioacuten solar directamente (en
lugar de aprovechar los fotones para producir electricidad mediante el efecto
fotoeleacutectrico sobre el que se basan las placas fotovoltaicas y alimentar asiacute al
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electrolizador) para romper la moleacutecula del agua Es lo que se conoce como fotoacutelisis
intentando imitar el proceso de la fotosiacutentesis (fotosiacutentesis artificial) La fotocataacutelisis la
fotoelectroacutelisis o la descomposicioacuten fotocataliacutetica entre otros son procesos basados
en la irradiacioacuten del sol como fuente de energiacutea para sintetizar el H2 a partir del agua
aunque todaviacutea estaacuten en una fase inicial de desarrollo con bastante rango de mejora
en su eficiencia de conversioacuten
Procesos bioquiacutemicos
El proceso bioloacutegico es otra alternativa para la produccioacuten de hidroacutegeno neutro en
carbono Los meacutetodos principales son la biofotoacutelisis directa e indirecta la
fotofermentacioacuten la fermentacioacuten oscura y el procesamiento metaboacutelico Sin
embargo son teacutecnicas poco desarrolladas en proceso de investigacioacuten y por lo
general con bajas eficiencias ademaacutes de que los voluacutemenes de produccioacuten de H2 son
menores en comparacioacuten con otros meacutetodos de produccioacuten
Comparativa entre procesos
Los hidrocarburos son actualmente las materias primas maacutes utilizadas y el reformado
de hidrocarburos el meacutetodo maacutes usado y econoacutemico para la produccioacuten industrial de
hidroacutegeno pero se producen grandes cantidades de emisiones de CO2 como
consecuencia de emplear materias primas y fuentes de energiacutea basadas en carbono Es
por ello que la generacioacuten de hidroacutegeno a partir de fuentes renovables seraacute una de
las principales prioridades en el futuro por sus caracteriacutesticas limpias y sostenibles
para el medio ambiente
Excluyendo los procesos de conversioacuten de la biomasa por gasificacioacuten y piroacutelisis la
disociacioacuten del agua es el meacutetodo maacutes prometedor para la generacioacuten de hidroacutegeno a
partir de fuentes renovables pues todos los procesos teacutermicos de produccioacuten de H2
son susceptibles de ser integrados con fuentes de energiacutea renovables teacutermicas como
la energiacutea solar teacutermica Pero como la madurez tecnoloacutegica y econoacutemica de las
energiacuteas renovables se ha alcanzado principalmente en tecnologiacuteas de generacioacuten de
electricidad apostamos por los procesos de disociacioacuten del agua basados en el uso de
la electricidad (electroacutelisis)
Se abre la posibilidad de utilizar la potencia eleacutectrica generada por encima de la de
evacuacioacuten en centrales con hibridacioacuten de tecnologiacuteas o con sobre instalacioacuten de
potencia con el fin de aumentar el factor de capacidad para producir hidroacutegeno con el
fin de almacenarlo para generar en horas de menor produccioacuten o como subproducto
para otros usos En este sentido aunque el coste de oportunidad de la electricidad
utilizada es praacutecticamente cero y se abre una nueva liacutenea para utilizar la produccioacuten de
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hidroacutegeno mediante electroacutelisis como un vector de aprovechamiento de vertidos
como un elemento de cobertura de ciertas necesidades no idoacuteneas para la electricidad
o como produccioacuten necesaria para mejorar la gestionabilidad del sistema los
resultados obtenidos de diferentes simulaciones estaacuten muy lejos de ser una opcioacuten
viable econoacutemicamente
La rentabilidad de una planta de hidroacutegeno (eurokg) depende del precio de la electricidad
y de las horas de funcionamiento del electrolizador (factor de capacidad) por lo que si
soacutelo funciona en los periacuteodos con excedentes de electricidad se encarece
notablemente el precio del H2
La produccioacuten de H2 renovable mediante electroacutelisis es auacuten una tecnologiacutea no
competitiva aunque la comparacioacuten no se realice de forma homogeacutenea en todos los
procesos al no considerar las externalidades Seguacuten el informe New Energy Outlook
2020 de BloombergNEF [9] se estima que el hidroacutegeno renovable podriacutea suministrar
una cuarta parte de la energiacutea final mundial en 2050 en un escenario de poliacuteticas
soacutelidas (legislacioacuten de cero emisiones tarificacioacuten del carbono y subvenciones al H2)
Para ello se requeririacutea un 38 maacutes de electricidad de la que se produce hoy en diacutea en
el mundo Seguacuten estas previsiones el coste del hidroacutegeno renovable obtenido por
electroacutelisis podraacute ser menor que el hidroacutegeno obtenido por SMR con CCS para 2050
gracias al descenso de precios de las renovables y por tanto de la electricidad
empleada El objetivo se fija en costes inferiores a 1 eurokg un 85 menor que el de hoy
en diacutea En la siguiente figura se puede observar la proyeccioacuten de ese descenso de
costes entre 07 y 16 $kg para 2050 en la mayor parte del mundo lo que supondriacutea
que fuera maacutes barato que el hidroacutegeno gris y competitivo con el gas natural porque el
coste de produccioacuten del primero apenas bajaraacute entre los 25 y los 34 $kg mientras
que el segundo praacutecticamente se mantendraacute en los 14 y los 29 $kg
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Seguacuten el escenario de 15degC recogido en el informe World Energy Transitions Outlook
15 ordmC Pathway realizado por IRENA [11] para limitar el calentamiento global en 2050
a 15 ordmC la demanda de hidroacutegeno deberaacute aumentar en cinco veces con respecto al
consumo actual (de 120 Mt (14 EJ) en 2020 a 614 Mt (74 EJ) en 2050) Para que el
hidroacutegeno y sus derivados (principalmente el e-amoniaco el e-metanol y el e-
queroseno) representen el 12 del consumo final de energiacutea en 2050 (7 corresponde
a usos energeacuteticos y el 5 restante a no energeacuteticos) dos tercios se cubririacutean con
hidroacutegeno producido con electricidad renovable y el tercio restante con hidroacutegeno
producido por gas natural con CCS (ver Figura 10) Para ello se necesitaraacute un
crecimiento anual medio de 160 GW de electrolizadores a partir de los 03 GW de
capacidad instalada en 2020 y alcanzar asiacute una capacidad instalada de 5000 GW de
electrolizadores Para alimentar esos electrolizadores se necesitariacutean ademaacutes unos
20770 TWh de electricidad (casi el nivel actual de consumo mundial de electricidad)
que junto con la necesaria para producir los portadores derivados del mismo
supondriacutea el 30 del consumo de electricidad en 2050
Figura 10 Perspectivas de costes de la produccioacuten de hidroacutegeno Fuente Informe ldquoPerspectivas de una economiacutea de hidroacutegenordquo de BloombergNEF [10]
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Con respecto a la brecha de costes entre el hidroacutegeno producido con electricidad
renovable y el hidroacutegeno producido por gas natural con CCS dicho informe menciona
que esta podriacutea desaparecer entre los proacuteximos 5 a 15 antildeos en muchos paiacuteses a
medida que los costes de los electrolizadores vayan reducieacutendose en paralelo a los de
la electricidad renovable
Es necesario escalar la produccioacuten de electrolizadores para reducir sus costes a medida
que se adquiere conocimiento tecnoloacutegico experiencia en la produccioacuten en serie y en
la utilizacioacuten de estos Tambieacuten se requiere del despliegue de la infraestructura y de la
tecnologiacutea necesaria para su integracioacuten sectorial en aquellos subsectores que no se
puedan electrificar de forma eficiente pues en la actualidad el uso del H2 como vector
energeacutetico es miacutenimo tanto por su falta de desarrollo tecnoloacutegico y experiencia en los
usos finales como por su diferencial de coste con respecto a otros combustibles El
desarrollo teacutecnico y normativo seraacute necesario para poder aprovechar el potencial del
H2 como vector energeacutetico
La generacioacuten de hidroacutegeno verde debe estar ligada biuniacutevocamente a la generacioacuten
de electricidad con fuentes de energiacutea renovables La utilizacioacuten de electricidad de la
Figura 11 Consumo final de energiacutea por vector energeacutetico para los antildeos 2018 y 2050 seguacuten el escenario de
15 ordmC proyectado en el World Energy Transitions Outlook 15ordmC Pathway [11]
Fuente IRENA
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red sin la trazabilidad aquiacute exigida supone al tener un mix de generacioacuten no 100
renovable que su denominacioacuten responda a los colores de las energiacuteas que componen
en cada momento el mix de generacioacuten utilizado
En la siguiente tabla se reflejan a modo de resumen las ventajas y las desventajas de
los distintos tipos de hidroacutegenos asiacute como sus costes de produccioacuten y eficiencias
Colores Proceso Ventajas Inconvenientes Coste
eurokg H2 Eficiencia
energeacutetica
Verde Electroacutelisis del
agua con fuentes renovables
Sostenibilidad e hidroacutegeno maacutes
puro Mayor coste 35-5 50-70
Azul
Reformado de gas natural con captura de
carbono
Reduce emisiones de CO2 respecto al
Gris
Proceso maacutes caro que el del hidroacutegeno gris por la
captura y almacenamiento No
sostenible
2 74-85
Turquesa A partir de piroacutelisis de hidrocarburos
No emite CO2 ni CO no requiere oxiacutegeno ni agua
Se forma carboacuten y se necesitan altas
temperaturas de operacioacuten No sostenible
19- 20 35-50
Gris Reformado de gas natural sin captura
Proceso a menor temperatura
mayor eficiencia No sostenible 15 74-85
Marroacuten Gasificacioacuten del
carboacuten Menores costes de
material
Alta demanda de carboacuten Alta produccioacuten de CO2H2 No sostenible
16 30-40
Tabla 2 Ventajas inconvenientes costes y eficiencia energeacutetica de los principales meacutetodos de produccioacuten de
hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Almacenamiento transporte y distribucioacuten
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4 Almacenamiento transporte y distribucioacuten
El uso del hidroacutegeno como combustible requiere que se pueda almacenar transportar
y utilizar de una manera segura alliacute donde se necesita y para las aplicaciones que lo
demandan El almacenamiento y la distribucioacuten presenta dificultades asociadas a la
baja densidad y temperatura de ebullicioacuten del hidroacutegeno lo que supone un verdadero
reto en comparacioacuten con otros combustibles foacutesiles Partiendo de la base de que el
hidroacutegeno si queremos que sea sostenible debe producirse mediante electroacutelisis del
agua la conclusioacuten debe ser siempre que es preferible transportar electricidad y
producir el hidroacutegeno donde se vaya a usar que producirlo de forma remota para su
transporte hasta el lugar de uso
La posibilidad de que sirva como elemento de gestionabilidad del sistema permitiendo
un mayor factor de capacidad de las centrales de generacioacuten de electricidad con
fuentes renovables elimina la necesidad de transporte al ser producido y consumido
en el mismo emplazamiento aunque su bajo nivel de utilizacioacuten y sus costes ponen en
duda por el momento esta aplicacioacuten En el caso opuesto estariacutea el desarrollo de
centrales de generacioacuten de electricidad con fuentes renovables exclusivamente para
producir hidroacutegeno y transportarlo a los lugares en los que se vaya a utilizar
En cuanto al almacenamiento existen dos tipos el basado en propiedades fiacutesicas (gas a
presioacuten gas a presioacuten enfriado y liacutequido) con el inconveniente de manejar sistemas a
alta presioacuten y bajas temperaturas y los fundamentados en la formacioacuten de
compuestos con gran cantidad de moleacuteculas de hidroacutegeno lo que supone la necesidad
de obtener un compuesto que posteriormente se descomponga liberando hidroacutegeno
con la consecuente menor eficiencia global del proceso Una alternativa a este
segundo meacutetodo es usar como combustible el compuesto obtenido cuyo caso maacutes
exitoso es el amoniaco (NH3) que se puede emplear en motores de combustioacuten
Para el transporte de hidroacutegeno se barajan soluciones de tipo fiacutesico similares a las
comentadas en relacioacuten con el almacenamiento Ademaacutes se contempla la
construccioacuten de redes de transporte por tuberiacuteas especiales o mezclar hidroacutegeno con
gas natural (blending) y utilizar gasoductos para el transporte y separar la mezcla en
destino Esta praacutectica es la que el sector gasista estaacute apoyando porque implica como
elemento de valor la continuidad de las infraestructuras existentes y del gas natural
en un mercado de oferta altamente concentrado y no liberalizado
El hidroacutegeno mezclado con el gas natural no puede acabar convirtieacutendose en la
coartada para el mantenimiento de la infraestructura gasista y del uso del gas
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natural teniendo en cuenta que la produccioacuten de hidroacutegeno no tiene un punto de
origen extractivo sino que puede producirse en el lugar de consumo
Formas de almacenamiento
Como ya se ha comentado actualmente hay varios sistemas para almacenar hidroacutegeno
con la dificultad que ocasiona la baja densidad por unidad de volumen de este gas ya
que aunque tenga una mayor energiacutea por unidad de masa en el almacenamiento de
un gas se atiende principalmente al volumen que ocupa y no a la masa
Se pueden utilizar distintos meacutetodos para conseguir aumentar esta densidad
volumeacutetrica como por ejemplo comprimieacutendolo licuaacutendolo o incluyeacutendolo en el
interior de otros compuestos quiacutemicos
Otro de los inconvenientes de su almacenamiento es que no siempre se puede generar
y almacenar hidroacutegeno in situ Por ejemplo para almacenar una gran cantidad
volumeacutetrica de hidroacutegeno seriacutean necesarias formaciones geoloacutegicas concretas con la
consecuente necesidad de tener que transportar el gas desde la zona en la que se
produce hasta el lugar en el que se almacena
En la siguiente figura se recogen las distintas formas de almacenamiento de hidroacutegeno
En forma de hidroacutegeno
Gas comprimido
Crio-comprimido
Hidroacutegeno liacutequido criogeacutenico
Antildeadido a otros compuestos
Absorbentes
Liacutequidos orgaacutenicos
Hidruros intersticiales
Hidruros complejos
Hidroacutegeno quiacutemico
Figura 12 Meacutetodos para almacenar hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Hidroacutegeno como gas comprimido
El almacenamiento de hidroacutegeno comprimido o presurizado requiere trabajar con
presiones de entre 350 y 700 bares Pero aunque se trabaje a presiones muy elevadas
este tipo de dispositivos pueden llegar a albergar en teacuterminos de masa hasta tres
veces maacutes energiacutea que la gasolina (120 MJkg frente a 44 MJkg respectivamente) El
hidroacutegeno liacutequido por su parte tiene una densidad volumeacutetrica de 8 MJl frente a los
32 MJl de la gasolina lo que significa que es necesario un volumen mucho maacutes grande
de hidroacutegeno para poder almacenar el mismo contenido energeacutetico que el de la
gasolina
El proceso de compresioacuten del hidroacutegeno requiere un aporte energeacutetico alto que oscila
entre un 12 y un 16 de la energiacutea quiacutemica contenida en el hidroacutegeno (Bengt
Sundeacuten) [12]
Los tanques de almacenamiento de hidroacutegeno comprimido tienen distintas
caracteriacutesticas de disentildeo y materiales Hay cuatro tipos de tanques (tipo I II III IV) y
los maacutes utilizados son los de tipo IV fabricados en fibra de carbono a partir de
poliacrilonitrilo Para que estos sistemas de almacenamiento tengan futuro deben
cumplir ciertos requisitos como tener un peso no muy elevado un coste bajo y ser
capaces de controlar las presiones para una seguridad oacuteptima Ademaacutes tienen que ser
altamente conductivos y manejar el calor de forma exoteacutermica en el momento de
llenado del tanque
Hidroacutegeno licuado
Para almacenar hidroacutegeno liacutequido se tiene que trabajar a temperaturas criogeacutenicas
(-253 degC) Una ventaja del hidroacutegeno licuado respecto al hidroacutegeno gaseoso es que la
densidad energeacutetica por unidad de volumen es superior incluso a bajas presiones
Almacenar hidroacutegeno en fase liacutequida requiere mucha energiacutea en el proceso de
licuefaccioacuten entre el 25 y el 35 del contenido energeacutetico del hidroacutegeno debido al
punto de ebullicioacuten del hidroacutegeno y al hecho de que el gas hidroacutegeno no se enfriacutea
durante los procesos de estrangulamiento para temperaturas superiores a 73 K
No obstante esta tecnologiacutea estaacute razonablemente bien establecida constituye la base
de la red de infraestructura industrial y de distribucioacuten que existe ademaacutes de que el
hidroacutegeno liacutequido se suele transportar en grandes cantidades
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Los tanques de hidroacutegeno liacutequido deben estar bien aislados para evitar la transferencia
de calor al miacutenimo Si la presioacuten interna aumenta a causa de una transferencia de calor
del exterior podriacutea ocasionar peacuterdidas de hidroacutegeno a traveacutes de la vaacutelvula de alivio
Por lo tanto estos tanques no se podriacutean utilizar para almacenar de manera
estacionaria y por un largo periacuteodo de tiempo en ambientes caacutelidos ya que podriacutea
acabar agotaacutendose
Hidroacutegeno antildeadido a otros compuestos
Este almacenamiento estaacute referido a la unioacuten covalente ya sea en forma soacutelida o
liacutequida en compuestos que contienen gran densidad de hidroacutegeno Puede dar lugar a
sustancias liacutequidas que se pueden transportar faacutecilmente empleando las redes actuales
de suministro
Dentro de estos compuestos destacan el amoniacuteaco los liacutequidos orgaacutenicos portadores
de hidroacutegeno (LOHC) el metanol o el octano Entre estos compuestos el amoniacuteaco es
el maacutes influyente ya que no contiene carbono en su moleacutecula y existe una
infraestructura propia desarrollada
La conversioacuten del hidroacutegeno en amoniacuteaco requiere una energiacutea equivalente de entre
el 7 y el 18 de la energiacutea contenida en el hidroacutegeno dependiendo del tamantildeo y de
la ubicacioacuten del sistema Si este amoniacuteaco necesita ser reconvertido en hidroacutegeno de
alta pureza se pierde un nivel similar de energiacutea Sin embargo el amoniacuteaco se licua a
-33 degC una temperatura mucho maacutes alta que la del hidroacutegeno y contiene 17 veces maacutes
hidroacutegeno por metro cuacutebico que el hidroacutegeno licuado lo que significa que es mucho
maacutes barato de transportar que el hidroacutegeno
En la actualidad se dispone de infraestructura con una red internacional de transporte
y distribucioacuten pero es un producto quiacutemico toacutexico lo que puede limitar su uso final en
algunos sectores Existe tambieacuten el riesgo de fuga de la parte del amoniacuteaco no
quemado lo que puede provocar la formacioacuten de partiacuteculas y acidificacioacuten
Los LOHC tienen propiedades parecidas a las del petroacuteleo crudo y los productos
petroliacuteferos Su principal ventaja es que pueden transportarse como liacutequidos sin
necesidad de refrigeracioacuten Sin embargo como ocurre con el amoniacuteaco los procesos
de conversioacuten y reconversioacuten conllevan costes elevados
Tanto en el caso del amoniacuteaco como en el de los LOHC la utilizacioacuten eficaz del calor
liberado en el proceso de conversioacuten podriacutea aumentar la eficiencia de la cadena de
valor y reducir los costes globales
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Hidrogeno comprimido
Hidroacutegeno liacutequido
Amoniacuteaco LOHC
Madurez de los procesos
y de la tecnologiacutea
Conversioacuten Baja Pequentildea escala
Alta Gran escala Baja
Alta Media
Almacenamiento en tanque
Alta Alta Alta Alta
Transporte Barco Baja
Tuberiacuteas Media Camioacuten Alta
Barco Baja Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Barco Alta Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Barco Alta Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Reconversioacuten Baja Alta Media Media
Integracioacuten en la cadena de valor
Mediaalta Mediaalta Alta Media
Energiacutea consumida
12-16 25-35 7-18 35-40
En la tabla anterior madurez alta indica que es una tecnologiacutea probada y que se
comercializa madurez media significa que ya hay un prototipo demostrado y por
uacuteltimo madurez baja que es una tecnologiacutea validada o en desarrollo Por otro lado
pequentildea escala hace referencia a menos de 5 tdiacutea y gran escala a una cantidad mayor
o igual a 100 tdiacutea
Las conclusiones que podemos obtener de la tabla son que el hidroacutegeno liacutequido es una
tecnologiacutea madura siempre que sea a pequentildea escala y que el amoniacuteaco es una de las
formas de almacenamiento maacutes maduras y con tecnologiacutea avanzada
Transporte y distribucioacuten
Una vez que se produce el hidroacutegeno este debe ser transportado hasta el usuario
final Hay tres formas de transportarlo viacutea mariacutetima por tierra (camiones cisterna o
cilindros para distancias maacutes cortas) y mediante tuberiacuteas siendo esta uacuteltima opcioacuten la
maacutes econoacutemica porque ya existe una infraestructura aunque tiene limitaciones en
cuanto al porcentaje de hidroacutegeno que se puede inyectar en relacioacuten con el gas
soporte
Tabla 3 Madurez tecnoloacutegica y de procesos de almacenamiento de hidroacutegeno Fuente IEA The future of the Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia
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Mariacutetimo
En teoriacutea su principal ventaja es que permitiriacutea cubrir grandes distancias aunque la
realidad es que hoy en diacutea no hay flota de barcos que transporten hidroacutegeno puro A
modo de ejemplo sentildealar que el primer buque que transporta hidroacutegeno liacutequido
comprimido entroacute en funcionamiento en 2020 Su objetivo es transportar hidroacutegeno
desde la costa sur de Australia hasta Japoacuten En Europa la empresa noruega Moss ha
disentildeado un barco para transportar 9000 m3 de hidroacutegeno licuado Estos barcos son
parecidos a los de GNL (gas natural licuado) y requieren la licuefaccioacuten del hidroacutegeno
antes de su transporte Tanto los barcos como el proceso de licuefaccioacuten supondriacutean
costes considerables pero aun asiacute hay varios proyectos activos para desarrollar
barcos adecuados [13]
En este tipo de transporte se producen peacuterdidas significativas en la cadena logiacutestica
(como por ejemplo en la presurizacioacuten y licuefaccioacuten) lo que puede multiplicar la
demanda de energiacutea para el suministro de hidroacutegeno
En cuanto a los portadores de hidroacutegeno el amoniacuteaco es el maacutes desarrollado en
teacuterminos de transmisioacuten intercontinental apoyaacutendose en buques cisterna para
productos quiacutemicos y gas licuado de petroacuteleo semi refrigerados
Terrestre
El hidroacutegeno se distribuye en camiones siempre que sean distancias pequentildeas (lt300
km) y en algunos casos tambieacuten se utiliza el ferrocarril El principal problema es que en
la actualidad no existe una estructura que preparada para el uso generalizado del
hidroacutegeno como vector energeacutetico del futuro
Uno de los aspectos negativos de transportar el hidroacutegeno viacutea terrestre es su
ineficiencia energeacutetica debido a que es necesaria una cantidad muy superior de
material asociado por cada unidad maacutesica de hidroacutegeno transportado lo que conlleva
consumir mucha energiacutea en su transporte
El hidroacutegeno liacutequido se distribuye en cilindros con camiones cisterna criogeacutenicos que
pueden llegar a transportar hasta 4000 kg de hidroacutegeno licuado pero solo se utilizan
actualmente para viajes de hasta 4000 km La razoacuten de esta limitacioacuten de distancia se
debe a que el hidroacutegeno en distancias maacutes largas se calienta y puede provocar un
aumento de presioacuten
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Por estos motivos una economiacutea basada en el hidroacutegeno no seraacute rentable tanto por la
ineficiencia econoacutemica como energeacutetica de la utilizacioacuten de camiones como medio de
distribucioacuten normal
Si se transportara amoniacuteaco o LOHC en estos camiones cisterna seguacuten el informe The
Future of Hydrogen de la IEA [5] podriacutea llegar a distribuirse 5000 kg de hidroacutegeno en
forma de amoniacuteaco o 1700 kg en forma de LOHC
Seguacuten IRENA [14] utilizar el amoniacuteaco como portador de hidroacutegeno en camiones
supondriacutea unas peacuterdidas de energiacutea del 45 en la compresioacuten del hidroacutegeno (19) en
los electrolizadores (16) y en el convertidor de potencia (10)
Inyeccioacuten en la red actual de gas natural
La forma maacutes sencilla para transportar hidroacutegeno es utilizar la red de distribucioacuten de
gas natural introduciendo un porcentaje de hidroacutegeno mezclado con el gas natural ya
que una red propia de distribucioacuten de hidroacutegeno mediante una red de tuberiacuteas que
conecte al productor con el consumidor requiere una inversioacuten inicial muy elevada y
solo puede ser viable si se transporta gran cantidad y de forma ininterrumpida en el
tiempo
En Espantildea hay una infraestructura de gasoductos muy extensa que transportan gas
natural en la que podriacutea transportarse hidroacutegeno La opcioacuten maacutes faacutecil a corto plazo es
inyectar hidroacutegeno en dicha infraestructura hasta el usuario final introduciendo un
determinado porcentaje de hidroacutegeno en la tuberiacutea de gas natural que estaacute
compuesto en gran medida por metano y una pequentildea parte de etano
A maacutes largo plazo para 2050 se preveacute que los gases renovables sustituyan al gas
natural de origen foacutesil pero por ahora no se estaacute introduciendo hidroacutegeno en la red de
gaseoductos aunque siacute biometano que en su composicioacuten contiene entre un 95 y un
99 de metano
Introducir hidroacutegeno en la red de gaseoductos supone una modificacioacuten de la
composicioacuten del producto transportado y entregado al cliente y los porcentajes de
hidroacutegeno estaacuten regulados por el Estado asiacute como la infrautilizacioacuten de un elemento
de mayores prestaciones que el gas natural
Existen contraindicaciones debido a que a largo plazo el hidroacutegeno podriacutea dantildear la red
de transporte y tener efectos no deseados en equipos que utilicen este gas Los liacutemites
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variacutean seguacuten cada paiacutes y en Espantildea es de un 5 volumen el liacutemite de mezcla de
hidroacutegeno
En circunstancias excepcionales paiacuteses como Alemania Francia y Reino Unido podriacutean
aumentar estos liacutemites hasta un 20 en el caso de Francia y Reino Unido y un 15 en
Alemania
Los diferentes liacutemites legales que cada paiacutes considera dependen de que las redes que
han sido disentildeadas para gas natural puedan soportar otras aplicaciones porque las
propiedades quiacutemicas del hidroacutegeno son diferentes a las del gas natural sobre todo en
densidad reactividad y poder caloriacutefico por lo que para poder transportar hidroacutegeno
seriacutean necesarias ciertas modificaciones teacutecnicas
Seguacuten Marcogaz (la asociacioacuten teacutecnica de la industria europea del gas natural) [16]se
consideran diferentes tolerancias para la introduccioacuten del hidroacutegeno en los
gaseoductos que se exponen en la Tabla 4 Actualmente los componentes principales
de almacenamiento transmisioacuten y distribucioacuten de gas pueden llegar a admitir el 10
de hidroacutegeno sin modificaciones En el aacutembito domeacutestico ya hay aplicaciones que
pueden llegar a soportar el 20 de hidroacutegeno pero para un porcentaje mayor es
necesario seguir investigando En el caso de los usos industriales estos componentes
tienen una aceptabilidad menor con un 5 la tolerancia general (incluso en el caso de
las turbinas hay una admisibilidad menor) Si el gas natural se usa para producir calor
0 1 2 3 4 5 6 7
Alemania
Austria
Espantildea
Estados Unidos
Francia
Italia
Japoacuten
Lituania
Reino Unido
Suiza
Liacutemite de mezcla de H2 ( en volumen)
Figura 13 Liacutemites legales de la concentracioacuten volumeacutetrica del hidroacutegeno en la red de gas en diferentes paiacuteses Fuente Naturgy [15] Elaboracioacuten propia
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por ejemplo en quemadores u hornos se puede llegar a obtener una tolerancia del
15 sin modificaciones y es susceptible de poder aumentarse en un futuro
Sin modificaciones Con modificaciones I+D
Estructura gasista 10 20 gt20
Usos domeacutesticos 10-20 20 gt20
Usos industriales 0-15 15 gt15
Dentro de la estructura gasista hay algunos componentes a lo largo de la cadena de
valor del gas natural con una alta tolerancia a la mezcla de hidroacutegeno Por ejemplo las
tuberiacuteas de distribucioacuten de polietileno pueden soportar hasta el 100 de hidroacutegeno
Hay proyectos como el H21 Leeds City Gate en Reino Unido [17] con el que se quiere
demostrar la viabilidad de esta opcioacuten para proporcionar calor a hogares y empresas
Infraestructura del gas Uso final
Tuberiacuteas 50 (100 en
algunas condiciones) Caldera 30
Medidores de gas 50 Cocina 30
Transmisioacuten 20 Motor 5
Compresores 10 Turbinas 2-3
Almacenamiento 2 Tanques CNG 2 (30 en algunas
condiciones)
En todo caso y a modo de resumen el blending no es una solucioacuten econoacutemicamente
eficiente para voluacutemenes grandes debido a que se pierde valor intriacutenseco del
hidroacutegeno en la mezcla y a que hay dificultades teacutecnicas para poder separar los gases
Tabla 4 Tolerancia general de hidroacutegeno en la red de gas
Fuente Marcogaz[16] Elaboracioacuten propia
Tabla 5 Tolerancia actual de diferentes elementos a mezclas de hidroacutegeno
Fuente IEA The future of Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia
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en el punto de consumo como indica la Hoja de Ruta del Hidroacutegeno de Espantildea [18]
sin dejar de considerar que vamos hacia una economiacutea que tiene que prescindir del
gas natural como combustible foacutesil lo que implica tambieacuten un ldquodeadlinerdquo para el uso
conjunto de las infraestructuras con el hidroacutegeno
En relacioacuten con el transporte hay que preguntarse si es maacutes apropiado transportar el
hidroacutegeno renovable en estado gas liacutequido o mediante LOHC En funcioacuten de la
distancia y el volumen a tratar podriacutea tenerse en cuenta el siguiente cuadro en el que
figuran los costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen diario (eje
vertical) y de la distancia recorrida (eje horizontal)
Seguacuten los datos reflejados en la figura para distancias maacutes largas (a nivel
intercontinental) y con un volumen pequentildeo se transportariacutea en portadores de
hidroacutegeno orgaacutenico liacutequido para voluacutemenes maacutes grandes todo se transportariacutea en
hidroacutegeno comprimido en tuberiacuteas de transmisioacuten o distribucioacuten siendo esta la
opcioacuten maacutes econoacutemica en funcioacuten de los costes de transporte y se transportariacutea como
amoniaco en el caso de largas distancias con un volumen elevado
En teacuterminos generales los gastos de transporte y almacenamiento suponen una
parte importante de los costes del proceso de uso del hidroacutegeno por lo que la
poliacutetica de su introduccioacuten debe estar encaminada a su produccioacuten en demanda y al
transporte de electricidad antes que de hidroacutegeno
Figura 14 Costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen y la distancia recorrida ($kg) Fuente Bloomberg NEF Hydrogen Economy Outlook [10]
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Utilizacioacuten del hidroacutegeno como vector energeacutetico y como materia prima
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5 Utilizacioacuten del hidroacutegeno como vector energeacutetico y como
materia prima
En el presente capiacutetulo se describen y analizan las distintas formas de utilizar el
hidroacutegeno como vector energeacutetico y como materia prima para procesos industriales o
en procesos de regeneracioacuten de combustibles con el objetivo de que al proceder de
fuentes de energiacutea renovables y ser sostenible pueda ser utilizado como un vector
para la transicioacuten energeacutetica y sustituir a las fuentes de energiacutea de origen foacutesil
manteniendo cuando sea posible los procedimientos de uso
Usos del H2 para produccioacuten de calor y generacioacuten eleacutectrica
Las opciones del hidroacutegeno para la produccioacuten de calor y electricidad son mediante su
combustioacuten (sin emisiones) a altas temperaturas en presencia de aire como fuente de
calor o empleaacutendolo como reactivo junto con el oxiacutegeno en pilas de combustible
producieacutendose la reaccioacuten de oxidacioacuten del hidroacutegeno con la obtencioacuten directa de
electricidad y agua
Combustioacuten directa
El H₂ cuando se combina con el oxiacutegeno del aire en una reaccioacuten de combustioacuten libera
la energiacutea quiacutemica almacenada en el enlace H-H generando solamente vapor de agua
como subproducto de la reaccioacuten Dadas las diferencias entre las propiedades
fisicoquiacutemicas del gas natural y del hidroacutegeno este presenta ciertos cambios a la hora
de utilizarse de forma directa sin mezclar en los dispositivos que estaban utilizando gas
natural (quemadores turbinas motores de combustioacuten internahellip)
El sector industrial y concretamente las aplicaciones a altas temperaturas en el sector
de la metalurgia o en el quiacutemico es fuertemente dependiente de los combustibles
foacutesiles para la obtencioacuten de energiacutea caloriacutefica Como posible solucioacuten se plantea
utilizar el hidroacutegeno para la produccioacuten de calor a nivel industrial mediante su
combustioacuten en calderas en motores de combustioacuten interna (MCI) o como sustituto de
otros gases combustibles
Actualmente no se produce calor a partir de hidroacutegeno puro pero hay alternativas ya
testeadas de combustioacuten mixta de gas natural e hidroacutegeno en las que el gas natural
tiene un porcentaje entre un 15 y un 20 y el hidroacutegeno es el combustible
mayoritario En comparacioacuten con la combustioacuten de hidroacutegeno el gas natural mejora la
deteccioacuten de llama y aumenta el poder caloriacutefico de la mezcla
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Aun asiacute se siguen estudiando mejoras en la combustioacuten del hidroacutegeno 100 puro e
investigando tecnologiacuteas maacutes eficientes Ya hay proyectos a escala real en los que se
quieren electrificar aplicaciones de la industria de alta temperatura como la
produccioacuten de ceraacutemica en un horno industrial ya que el hidroacutegeno se considera
como la mejor opcioacuten para los procesos teacutermicos de alta demanda caloriacutefica
Pilas de combustible
La pila de combustible (Fuel Cell) es un dispositivo capaz de generar electricidad a
partir de la reaccioacuten quiacutemica entre el H₂ introducido en la pila y el O₂ del aire
formando vapor de agua como subproducto Es decir hacen el proceso inverso al
llevado a cabo por los electrolizadores
Al igual que una pila se basa en varias celdas individuales conectadas en serie cada
una formada por dos electrodos (aacutenodo y caacutetodo) separados por un electrolito El H₂ se
incorpora al aacutenodo donde tiene lugar la reaccioacuten de oxidacioacuten del H₂ mientras que el
oxiacutegeno del aire se suministra al caacutetodo donde ocurre la reaccioacuten de reduccioacuten De
esta forma se produce la reaccioacuten electroquiacutemica de reduccioacuten-oxidacioacuten generando
un flujo de electrones que va desde los liberados en el aacutenodo a los colectados en el
caacutetodo y que son colectados por un circuito externo produciendo asiacute una corriente
eleacutectrica
Su principal ventaja con respecto a la combustioacuten directa de H2 es que presenta
eficiencias mucho maacutes elevadas al eliminarse los pasos de la transformacioacuten (y por
tanto las peacuterdidas de eficiencia asociadas a dichas transformaciones) de la energiacutea
quiacutemica contenida en el H2 en energiacutea teacutermica de la energiacutea teacutermica a mecaacutenica
mediante una turbina y de la transformacioacuten electromecaacutenica
Estas celdas pueden adaptarse para producir energiacutea ya sea en forma de electricidad o
calor en diferentes cantidades y su uso permitiriacutea una amplia implementacioacuten de la
utilizacioacuten del H2 en muchos sectores como la movilidad o en sistemas de generacioacuten
o cogeneracioacuten de electricidad y calor tanto a nivel domeacutestico como industrial
La eficiencia actual de las pilas de combustible tipo PEM (pilas de combustible con
membrana de intercambio de protones o simplemente pilas polimeacutericas) es de un
50 lo que significa que la mitad de la energiacutea contenida en el H2 introducido en la
pila de combustible no es transformada en energiacutea uacutetil (electricidad) Para
contextualizar una turbina de gas pequentildea tiene una eficiencia del 21 y un motor de
combustioacuten interna de ciclo dieacutesel alrededor del 40 Obviamente estos valores de
eficiencia deben ser considerados de forma integral incluyendo todos los procesos de
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transformacioacuten situacioacuten en la que los vectores intermedios bajo criterios de
eficiencia que no de sostenibilidad presenta valores inferiores
Los avances en I+D son esperanzadores Seguacuten un estudio de Cleantech Group [19] la
mitad del total de patentes actuales se destinan al hidroacutegeno y a las pilas de
combustible Teniendo en cuenta las empresas que las patentan podemos hacernos
una idea ldquodel mercado que vienerdquo para estas tecnologiacuteas vehiacuteculos de hidroacutegeno
(Honda General Motors o Toyota publican 100 patentes al antildeo) electroacutenica de
consumo o aplicaciones estacionarias Espantildea no estaacute en liacutenea con este esfuerzo
investigador de otros paiacuteses avanzados
Seguacuten el informe Hydrogen_Strategy de la Comisioacuten Europea [20] las pilas de
combustible de hidroacutegeno deberiacutean fomentarse maacutes en los vehiacuteculos pesados de
carretera junto con la electrificacioacuten incluidos los automoacuteviles los vehiacuteculos
especiales y el transporte de mercanciacuteas por carretera de larga distancia dadas sus
emisiones de CO2
Toyota es una de las empresas automoviliacutesticas que maacutes estaacute apostando por estas
tecnologiacuteas En el mercado ya estaacuten disponibles vehiacuteculos con pilas de combustible de
hidroacutegeno como el Toyota Mirai [21] Ademaacutes lanzaraacute durante este antildeo un camioacuten
eleacutectrico alimentado por hidroacutegeno a traveacutes de su asociacioacuten Hino Trucks y utiliza esta
tecnologiacutea en montacargas autobuses urbanos y generadores
En cuanto a la utilizacioacuten del hidroacutegeno hay que destacar tambieacuten la produccioacuten
conjunta de electricidad y calor a traveacutes de la cogeneracioacuten La combustioacuten de hidroacutegeno
en una caldera cubre las necesidades del proceso industrial con la posibilidad de utilizar
la energiacutea residual en un ciclo Rankine (un ciclo termodinaacutemico que tiene como objetivo
la conversioacuten de calor en trabajo constituyendo lo que se denomina un ciclo de
potencia) con una turbina de vapor para la generacioacuten de electricidad formando asiacute el
sistema de cogeneracioacuten
Como siempre el hidroacutegeno utilizado en el proceso de cogeneracioacuten debe ser
producido a partir de fuentes renovables eliminando asiacute el uso de combustibles
foacutesiles para su obtencioacuten
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Hoy en diacutea la cogeneracioacuten plantea un sistema hiacutebrido con la sustitucioacuten parcial o total
del gas natural por hidroacutegeno con el objetivo de disentildear un sistema a largo plazo
basado exclusivamente en hidroacutegeno Esto supondriacutea una serie de ventajas ya que en
comparacioacuten con los sistemas de combustioacuten tradicionales tendriacutea una alta eficiencia
en el proceso ademaacutes de evitar la emisioacuten de gases contaminantes a la atmoacutesfera A
pesar de ello tambieacuten cuenta con un gran haacutendicap su alto precio aunque se espera
alcanzar costes maacutes competitivos (15-2eurokg lo que supondriacutea una reduccioacuten
significativa teniendo en cuenta que el coste actual estaacute entre los 35-5eurokg) por la
continua evolucioacuten y desarrollo de su tecnologiacutea
Para el antildeo 2050 se estima que entre el 13 y el 16 de la produccioacuten eleacutectrica total
generada provendraacute de sistemas de cogeneracioacuten altamente eficientes con el
hidroacutegeno de origen renovable como principal protagonista Ademaacutes seguacuten el estudio
Entendimiento del Mercado del Hidroacutegeno y sus oportunidades para la Cogeneracioacuten
[22] presentado recientemente este tipo de sistemas tambieacuten cubriraacuten entre un 19 y
un 27 de la demanda caloriacutefica de los diferentes sectores
Paiacuteses como Francia Espantildea o Alemania ya estaacuten desarrollando proyectos europeos
basados en parques de cogeneracioacuten hiacutebridos (hidroacutegeno y gas natural) y en parques
que pueden funcionar con hidroacutegeno sin un combustible foacutesil adicional
Tambieacuten se ha planteado la introduccioacuten del hidroacutegeno como combustible en centrales
de generacioacuten de electricidad de ciclo combinado pero obviamente el proceso
propuesto carece de loacutegica porque si un requisito previo es que el hidroacutegeno sea
producido por electroacutelisis del agua con electricidad renovable no parece racional
producir electricidad renovable para producir hidroacutegeno y que este tenga que
transformarse en combustible para producir electricidad de nuevo en un lugar donde su
generacioacuten no presenta elementos de valor en relacioacuten con el consumo Lo uacutenico que se
conseguiriacutea es mantener el sistema con procesos de mezcla de hidroacutegeno y gas natural
y estirar la vida uacutetil de este tipo de centrales
Figura 15 Implantacioacuten del H2 con sistemas de cogeneracioacuten Fuente Estudio Hidroacutegeno y Cogeneracioacuten ACOGEN [22]
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La utilizacioacuten de hidroacutegeno como combustible en las centrales de ciclo combinado no
es eficiente porque al proceso de combustioacuten para la generacioacuten de electricidad hay
que antildeadir el proceso de electroacutelisis y el transporte de H2 aunque sea mediante
blending
El hidroacutegeno como respaldo de la generacioacuten de electricidad
renovable
Uno de los potenciales usos del hidroacutegeno y al que maacutes importancia se le ha dado en
los medios es el de sistema de almacenamiento de energiacutea Almacenar energiacutea es
primordial para proporcionar flexibilidad a la hora de distribuir la electricidad y para la
integracioacuten de las energiacuteas renovables dentro del sistema energeacutetico
La opcioacuten de poder almacenar esta energiacutea durante un periacuteodo de sobreproduccioacuten y
reutilizarla en eacutepocas de deacuteficit de energiacutea eliminariacutea la necesidad de la generacioacuten a
partir de energiacuteas foacutesiles y las emisiones de carbono correspondientes Seguacuten IRENA el
almacenamiento estacional de la electricidad renovable seraacute un mercado en
crecimiento despueacutes del 2030 y el hidroacutegeno puede desempentildear un papel importante
La implantacioacuten de renovables exige aprovechar al maacuteximo la capacidad de evacuacioacuten
y el uso de las infraestructuras porque
bull Las renovables como la eoacutelica y la solar sin almacenamiento tienen de forma
individual un factor de capacidad pequentildeo lo que unido a la reduccioacuten de
costes aconseja sobredimensionar la potencia instalada en relacioacuten con la
maacutexima evacuable a poder ser hibridando tecnologiacuteas por la
complementariedad entre el viento y la radiacioacuten solar tanto a nivel de
disponibilidad estacional como horaria En la siguiente tabla se puede ver el
factor de capacidad y su evolucioacuten en el tiempo de las diferentes tecnologiacuteas de
aprovechamiento de fuentes de energiacutea renovables
Factor de capacidad
()
2010 2020 Porcentaje
de cambio
Bioenergiacutea 72 70 -2
Geoteacutermica 87 83 -5
Hidroeleacutectrica 44 46 4
Solar FV 14 16 17
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Factor de capacidad
()
2010 2020 Porcentaje
de cambio
Termosolar de
concentracioacuten 30 42
40
Eoacutelica terrestre 27 36 31
Eoacutelica marina 38 40 6
bull Por otro lado la variabilidad en las fuentes de energiacutea renovables y la no
posibilidad de gestionar una subida de potencia dado que la loacutegica es no
limitar su produccioacuten requiere con el fin de ganar en su componente de
potencia firme utilizar sistemas de almacenamiento de muy corto plazo
bull En sistemas cercanos al consumo en periodos en los que la generacioacuten es
mayor a la demanda hacer un uso efectivo de la energiacutea sobrante producida
mediante la implantacioacuten de almacenamiento estacionario es una de las
propuestas oacuteptimas
El hidroacutegeno por su capacidad energeacutetica y su idoneidad de produccioacuten mediante
electroacutelisis del agua es en teoriacutea un elemento baacutesico no solo para aprovechar las
infraestructuras sino para ganar en gestionabilidad de un sistema basado en fuentes
renovables como el viento y el sol
A continuacioacuten se presenta un esquema resumen de las eficiencias de transformacioacuten
almacenamiento y reconversioacuten de la energiacutea primaria en electricidad
Tabla 6 Evolucioacuten del factor de capacidad por tecnologiacuteas de aprovechamiento de fuentes de energiacutea
renovables Fuente IRENA [23] Elaboracioacuten propia
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Aunque a corto plazo no se preveacute que haya unas necesidades significativas de
almacenamiento estacional la poliacutetica energeacutetica debe considerar esta posibilidad
como una oportunidad real que antildeadir a los sistemas de almacenamiento de bateriacuteas
Se estima que en 2050 creceraacuten significativamente las necesidades de
almacenamiento de hidroacutegeno para integrar grandes cuotas de energiacutea solar y eoacutelica
ya que se va a producir cada vez maacutes una mayor electrificacioacuten de la demanda en los
diferentes sectores que se va a abastecer a partir de energiacuteas renovables Esto puede
ser una solucioacuten al problema que se plantea del aumento en la generacioacuten ya que
puede producir saturacioacuten en los nodos de interconexioacuten eleacutectrica
El horizonte proyectado por IRENA deberiacutea hacernos repensar el desarrollo actual
respecto a muchas de las iniciativas presentadas cuya replicabilidad no estaacute en
consonancia con la madurez del proceso
Por lo tanto habraacute que seguir analizando cuaacutel es el sistema o sistemas de
almacenamiento energeacutetico oacuteptimos de los desarrollados hasta la fecha y los maacutes
innovadores en los proacuteximos antildeos considerando tambieacuten la hibridacioacuten con
120636119912119944 = 120787120782
120636119927119914 = 120787120782 120636119916119949119942119940 = 120789120782
120636119913119916 = 120790120782
120636119912119957 = 120786120782
120636119912119949 = 120789120790
120636119914119930 = 120788120782
120636119914119919 = 120791120782
120636119917119933 = 120783120791
Figura 16 Esquema resumen de eficiencias en el proceso de transformacioacuten almacenamiento y reconversioacuten
de la energiacutea primaria en electricidad de las principales tecnologiacuteas renovables despreciando las peacuterdidas
asociadas al transporte de los vectores energeacuteticos
Fuentes Rendimientos (120636) Ag Media de aerogeneradores (Center for Sustainable Systems) [24] FV Media
de paneles solares (GreenMatch) [25] CH Central Hidroeleacutectrica (Bureau of Reclamation) [26] CS Campo
Solar (Protermosolar) [27] Elec electrolizador tipo PEM (Libro Naturgy) [15] Al almacenamiento H2 (TampE)
[28] PC=Pila de Combustible tipo PEM (Libro Naturgy) BE= Bateriacutea electroquiacutemica de ion-litio en ciclo de
carga y descarga (MDPI) [29] At= Almacenamiento teacutermico en sales fundidas (Protermosolar) Elaboracioacuten
propia
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almacenamiento (las ya existentes bateriacuteas de ion-litio volantes de inercia bombeo
etc)
La hibridacioacuten de la eoacutelica con la fotovoltaica supone un hito que deberiacutea ser la base
del desarrollo de la generacion de electricidad de forma centralizada con el fin de
aprovechar la capacidad de evacuacioacuten y de dar firmeza a la generacioacuten renovable
situacioacuten para la que es interesante analizar la utilizacion del hidroacutegeno como sistema
de almacenamiento y generacioacuten posterior de energiacutea eleacutectrica
En la Fundacioacuten Renovables hemos simulado mediante un modelo basado en datos
reales la hibridacioacuten de un parque eoacutelico de 15 MW con otro solar de 15 MWp
sumando una potencia instalada de 30 MW para un nudo de evacuacioacuten de red de 15
MW con el fin de analizar los vertidos disponibles por una generacioacuten superior a la
potencia de evacuacioacuten
En base a los datos de energiacutea eleacutectrica vendida a la red se ha calculado la energiacutea
eleacutectrica excedentaria que no puede ser aprovechada por las limitaciones impuestas
por el nudo de evacuacioacuten
De acuerdo al desarrollo horario en las siguientes figuras podemos ver como la eoacutelica
y la fotovoltaica tienen elementos de complementariedad (figura 16) pero donde
realmente se complementan es en el desarrollo estacional (figura 17)
0
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2000
3000
4000
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Horas
Energiacutea eoacutelica vendida (MWh) Energiacutea solar vendida (MWh) Excedentes (MWh)
Figura 17 Distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica vendida y de los excedentes del parque en estudio Elaboracioacuten propia
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Los excedentes distribuidos en nuestro caso de forma anual en 24 horas se calculan
por el promedio de las horas en las que si existen excedentes (principalmente de 600h
a 1900h coincidente con la distribucioacuten gaussiana caracteriacutestica de la curva de
generacioacuten solar fotovoltaica) para dimensionar la capacidad del electrolizador Una
vez calculado nos permitiraacute obtener los excedentes de energiacutea eleacutectrica que seraacuten
aprovechados por el electrolizador su produccioacuten de H2 teniendo en cuenta el
consumo de electricidad y la eficiencia en funcioacuten de la carga a la que es sometido
calculada de forma proporcional a la desviacioacuten respecto al punto de funcionamiento
oacuteptimo del electrolizador De forma anaacuteloga se determina la capacidad de la pila de
combustible en base al promedio de las horas en las que se produce H2 (coincidentes
con las que se producen excedentes de electricidad) y su reconversioacuten en electricidad
teniendo en cuenta su consumo y su factor de carga
Hay que matizar que se ha escogido un electrolizador y una pila de combustible tipo
PEM para los caacutelculos realizados por sus ventajas de flexibilidad de operacioacuten y tiempo
de respuesta lo que los hacen adecuados para su hibridacioacuten con tecnologiacuteas de
generacioacuten renovables como se ha mencionado con anterioridad
El escenario proyectado es el almacenamiento estacional del H2 para su reconversioacuten e
inyeccioacuten en la red cuando la remuneracioacuten por MWh de electricidad vertida es mayor
Por ello en base a los excedentes del parque distribuidos de forma estacional se
calcula la produccioacuten de H2 en funcioacuten de la capacidad del electrolizador calculada
anteriormente Tomando la estacioacuten con mayor produccioacuten de H2 calculamos su
volumen a una presioacuten de 200 bar y por tanto la capacidad del sistema de
almacenamiento La razoacuten de optar por un sistema estacional sobredimensionado se
basa en poder aprovechar las ventajas de almacenamiento temporal que aporta en
contraposicioacuten con otros vectores energeacuteticos
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Se ha realizado un anaacutelisis de sensibilidad con el coste de la electricidad utilizada en el
electrolizador partiendo de un coste cero pues de otra manera la electricidad
excedentaria generada seriacutea desperdiciada
Por otro lado los resultados de un escenario definido a partir de la utilizacioacuten de
electricidad procedente de la red en horas de bajo precio para producir y almacenar
hidroacutegeno con el fin de incrementar el factor de uso de los electrolizadores al margen
de la no sostenibilidad de un mix que no es 100 renovable no suponen una ventaja
econoacutemica tanto por el factor de capacidad de la planta hibridada como por los
costes de oportunidad y de generacioacuten de la electricidad de la red y de la planta
respectivamente
En base al procedimiento de caacutelculo utilizando al descuento de los flujos de caja y los
datos del parque eoacutelico y solar empleados el resultado obtenido dista mucho de ser
competitivo principalmente por el peso de las inversiones a llevar a cabo La todaviacutea
poca madurez de la tecnologiacutea de los electrolizadores y de las pilas de combustible
introducen un alto coste unitario de los equipos (1200 eurokW y una vida uacutetil de unas
42200 horas para los electrolizadores y 1000 eurokW para la pila de combustible)
representando entre ambos el 92 del Capex
Ante tal magnitud cabe pensar que la hibridacioacuten de un parque de generacioacuten
renovable con un electrolizador tendriacutea que ser fuertemente subvencionada en torno
a un 80 con parte de los Fondos Next Generation EU recogidos en Espantildea en el Plan
de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia (PRTR) concretamente en los asignados
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500
1000
1500
2000
2500
Primavera Verano Otontildeo Invierno
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antilde
o)
Estaciones
Excedentes (MWh)
Figura 18 Excedentes del parque de estudio distribuidos por estaciones de un antildeo Elaboracioacuten propia
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al Componente 9 destinados al hidroacutegeno dado el beneficio medioambiental positivo
que implicariacutea su integracioacuten en la red eleacutectrica
La combinacioacuten entre subvenciones y precios de venta de electricidad mayores por su
gestionabilidad es otra de las variables que se ha analizado lo que supone encontrar
puntos de rentabilidad en un modelo eleacutectrico en el que la generacioacuten firme tenga un
plus de precio al fijado por el pool actual Esta consideracioacuten deberiacutea limitar la
realizacioacuten de plantas a las necesidades exigidas para un adecuado desarrollo
tecnoloacutegico del proceso ya que un mayor ritmo supone un sobrecoste anticipado que
acaba siendo contraproducente
En el estado del arte de la tecnologiacutea el aumento de la capacidad de produccioacuten del
electrolizador y por tanto del H2 producido tampoco arroja mejoras significativas
dado que el iacutendice de progreso del Capex en relacioacuten con el tamantildeo en la actualidad no
es significativo
La comparacioacuten tambieacuten se llevoacute a cabo en un modelo con hibridacioacuten basada en
bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio y en condiciones de disentildeo operativo similares el
resultado es diametralmente opuesto al obtenerse un resultado econoacutemico positivo
Este resultado estaacute generado no solo por un menor Capex sino sobre todo por una
mayor utilizacioacuten porque la bateriacutea consigue reconvertir casi un 350 maacutes los
excedentes en energiacutea eleacutectrica final que el electrolizador como puede observarse en
las siguientes figuras
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Excedentes noaprovechadosPeacuterdidas de energiacutea en elproceso de transformacioacutenH2 no aprovechado parareconvertir en electricidadPeacuterdidas en el proceso dereconversioacutenH2 reconvertido en energiacuteaeleacutectrica
Figura 19 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de H2 como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable
Elaboracioacuten propia
Figura 20 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de bateriacuteas como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable
Elaboracioacuten propia
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Ene
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)
Horas
Excedentes noaprovechados
Peacuterdidas en la bateriacutea
Peacuterdidas en el inversor
Energiacutea eleacutectricareconvertida por la bateriacutea
Excedentes
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A raiacutez de los resultados obtenidos queda de manifiesto que debemos seguir
avanzando en la mejora de la tecnologiacutea relacionada con el hidroacutegeno Sin embargo si
se constata la idoneidad no solo de la hibridacioacuten sino del uso de bateriacuteas de
almacenamiento de ion litio la unioacuten del parque eoacutelico con un parque solar
fotovoltaico del mismo tamantildeo incrementa las horas de funcionamiento en un 161
A continuacioacuten se muestran las diferencias tecnoloacutegicas y econoacutemicas maacutes
significativas entre los electrolizadores PEM y las bateriacuteas electroquiacutemicas de ion litio
Electrolizador PEM Bateriacuteas electroquiacutemica ion litio
Eficiencia () 70 80
Vida uacutetil (antildeos) 48 10
Capex (eurokW y eurokWh) 1200 11645
Materia prima Agua y electricidad Electricidad
Emplazamiento Impuesto por la disponibilidad de
agua Versatilidad
Carga parcial miacutenima respecto a la potencia nominal
5 ~ 0
Elementos auxiliares
Sistema de tratamiento de agua compresor sistema de
almacenamiento y pila de combustible
Inversor DCAC y ACDC (salvo si la energiacutea eleacutectrica es DC)
Los resultados obtenidos corresponderiacutean a un proyecto de estas caracteriacutesticas
llevado a cabo en 2021 Sin embargo seguacuten estudios realizados para los antildeos 2030 y
2050 en referencia a sistemas de almacenamiento estacionales se puede observar
que con la utilizacioacuten del hidroacutegeno se produciraacute una reduccioacuten en el coste de la
electricidad
Tabla 7 Comparativa entre electrolizadores PEM y bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio
Elaboracioacuten propia
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Por el contrario en las estimaciones realizadas para los antildeos 2030 y 2050 se preveacute que
el coste no disminuiriacutea en la electricidad producida en centrales de bombeo (PHS) o en
plantas con turbina a gas comprimido (CAES)
Nos queda mucho recorrido sobre todo atendiendo al funcionamiento no continuo de
los electrolizadores y a los efectos que tiene esta praacutectica tanto en el rendimiento y la
vida uacutetil de los equipos como en el coste antildeadido por un menor nuacutemero de horas de
utilizacioacuten
Produccioacuten de combustibles a partir del hidroacutegeno
El H2 puede ser empleado como materia prima para producir otros combustibles
sinteacuteticos derivados lo que supone almacenar hidroacutegeno de una forma maacutes versaacutetil
aprovechando las ventajas que ofrecen los distintos combustibles para su integracioacuten
en las aplicaciones de uso final sin que se tengan que modificar los sistemas
actualmente existentes dada la naturaleza quiacutemica de sus propiedades
Los combustibles sinteacuteticos liacutequidos en condiciones ambientales poseen ventajas
frente a los gaseosos en cuanto a densidad energeacutetica se refiere que los hace
utilizables para aplicaciones de movilidad al poder transportar mayor cantidad de
combustible por volumen incrementando la autonomiacutea de los medios de transporte
en general
A partir del H2 se pueden obtener otros electrocombustibles tanto en estado liacutequido
(Power-to-Liquids P2L los productos Fischer-Tropsch (FT) (e-dieacutesel e-gasolina o e-
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
H2 PtPPEMPEM
H2 PtP H2 PtP H2 PtGPEM HENG
H2 PtGPEM
methan
PHS CAES
LCO
E (U
SDM
Wh
)
2030 2050
Figura 21 Reduccioacuten de los costes de electricidad seguacuten Fuente Technology Roadmap Hydrogen and Fuel Cells (aeh2org) [30] Elaboracioacuten propia
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queroseno) e-metanol (MeOH) y el hidroacutegeno transportado en compuestos liacutequidos
orgaacutenicos portadores de hidroacutegeno (LOHC)) como en estado gaseoso (Power-to-gas
P2G metano y amoniacuteaco)
Estos combustibles poseen propiedades fisicoquiacutemicas ideacutenticas a los productos
petroliacuteferos de origen foacutesil (o a las sustancias producidas a partir de combustibles
foacutesiles) y suponen una manera de producir combustibles sinteacuteticos y almacenar
hidroacutegeno (y en primer teacutermino electricidad renovable) capaz de integrarse
faacutecilmente en la infraestructura logiacutestica existente (gasoductos buques cisterna
infraestructura de reabastecimiento de combustiblehellip) Sin embargo aunque no
implican ninguna barrera teacutecnica en su uso final los principales inconvenientes son la
baja eficiencia energeacutetica global (tanto en el proceso de obtencioacuten como en la
tecnologiacutea final de uso en la combustioacuten) y el coste del proceso de produccioacuten al
margen de significar un apoyo a la continuidad de un modelo energeacutetico insostenible
Existen propuestas de almacenartransportarusar hidroacutegeno a traveacutes de estos
electrocombustibles si se utilizan directamente como es el caso del amoniacuteaco o del
metanol sin olvidar que en los procesos de combustioacuten (a excepcioacuten del H2 y el NH3)
contaminan exactamente igual que sus anaacutelogos de origen foacutesil
1 Metano Mediante el proceso de hidrogenacioacuten se produce la metanizacioacuten
del CO2 produciendo de esta forma metano sinteacutetico La propuesta de
produccioacuten del metano sinteacutetico a partir del H2 podriacutea distribuirse de forma
sencilla en la red de gas natural existente
Figura 22 Diagrama explicativo de la produccioacuten de electrocombustibles Fuente European Technology and Innovation Platform [31] Traduccioacuten al espantildeol del original
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2 Amoniaco El amoniacuteaco (NH3) es un gas incoloro con un olor muy caracteriacutestico
Es 16 veces maacutes ligero que el aire El NH3 es faacutecilmente licuable debido al
fuerte enlace de hidroacutegeno entre las moleacuteculas A una presioacuten de una
atmoacutesfera hierve por debajo de la temperatura ambiente a unos -333 degC por
lo que puede conservarse en estado liacutequido bajo presioacuten a temperaturas bajas
mediante su refrigeracioacuten o almacenado bajo presioacuten Esto hace que se
requiera de un equipo especial para su almacenaje y dispensado
Se trata del segundo quiacutemico industrial maacutes producido en el mundo y la
principal materia prima producida a partir del hidroacutegeno Seguacuten el informe
Hydrogen A renewable energy perspective publicado por IRENA [14] se
producen alrededor de 175 millones de toneladas al antildeo de las cuales casi el
90 se destinan como materia prima para la fabricacioacuten de fertilizantes
sinteacuteticos nitrogenados soacutelidos o gaseosos empleados en el sector agriacutecola
(urea nitrato de amonio sulfato de amonio) y para la produccioacuten de otros
productos quiacutemicos
El amoniacuteaco tiene una densidad energeacutetica de 186 MJkg aproximadamente la
mitad que la del petroacuteleo y comparable a la de la biomasa por lo que ademaacutes
de su uso como materia prima surge junto con el hidroacutegeno un intereacutes por su
utilizacioacuten como vector energeacutetico para desplazar el uso de combustibles foacutesiles
en aquellos sectores maacutes difiacuteciles de descarbonizar El amoniacuteaco resulta
interesante por ser el uacutenico portador de energiacutea derivado del H2 libre de
carbono durante su combustioacuten al igual que el hidroacutegeno puro
En su combustioacuten el amoniacuteaco no arde con facilidad ni mantiene la combustioacuten
debido a su bajo iacutendice de cetano y a la baja velocidad de la llama excepto para
mezclas estrechas de amoniacuteaco-aire del 15-25 en volumen de aire lo que
dificulta su aplicacioacuten en los motores de combustioacuten Cuando se mezcla con
oxiacutegeno arde con una llama de color verde amarillento paacutelido
Sin embargo el amoniacuteaco es un compuesto quiacutemico altamente toacutexico para los
seres humanos si se inhala ademaacutes de provocar graves quemaduras en la piel y
dantildeos en los ojos si se entra en contacto con eacutel El amoniacuteaco tiene la propiedad
de disolverse faacutecilmente en el agua siendo una sustancia muy toacutexica para la
vida acuaacutetica con efectos duraderos en el tiempo si se producen fugas en
masas de agua Se trata ademaacutes de un gas inflamable y si su combustioacuten no
estaacute perfectamente optimizada puede ser una fuente de emisiones de oacutexido
nitroso (NO2) un gas de efecto invernadero con 300 veces mayor potencial de
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calentamiento global que el CO2 ademaacutes de la posible emisioacuten de amoniacuteaco no
quemado tras su combustioacuten y su potencial efecto venenoso y contaminante
Mediante el proceso de Haber-Bosch (HB) se consigue sintetizar la moleacutecula
del amoniacuteaco (NH3) a partir del H2 y del nitroacutegeno (N2) Para que el amoniacuteaco se
considere un electrocombustible es necesario que el H2 proceda de electroacutelisis
con electricidad renovable Sin embargo el N2 actualmente se obtiene a partir
de la eliminacioacuten del oxiacutegeno del aire a traveacutes de la reaccioacuten de combustioacuten del
metano y todaviacutea no existe una alternativa clara de produccioacuten de N2 libre de
carbono que sustituya el meacutetodo de produccioacuten actual pues todas las
propuestas se encuentran en una fase prematura de investigacioacuten y desarrollo
A nivel mundial se genera un promedio de casi tres toneladas de CO2 por cada
tonelada de NH3 producido
3 Produccioacuten de hidrocarburos liacutequidos Se pueden producir hidrocarburos
liacutequidos a partir de un gas de siacutentesis mediante la combinacioacuten de moleacuteculas
simples de H2 y carbono (C) para dar lugar a moleacuteculas de cadena maacutes larga
con una composicioacuten similar a los productos liacutequidos derivados del petroacuteleo
(proceso quiacutemico de Fischer-Tropsch (FT)) Los hidrocarburos obtenidos son
combustibles con faacutecil salida en el mercado sobre todo porque no tienen
ninguna barrera teacutecnica en su uso final No obstante el principal inconveniente
es la baja eficiencia energeacutetica global y los altos costes Por ejemplo en la
actualidad el coste del queroseno sinteacutetico es entre 4 y6 veces superior sin
contar los impuestos sobre carbono
4 Metanol El metanol (CH3OH) es un compuesto quiacutemico cuyo estado de
agregacioacuten a temperatura y presioacuten ambiente es liacutequido con baja densidad
incoloro inflamable y altamente toacutexico para los seres humanos
El metanol se produce de forma tradicional a partir de fuentes de carbono
concentradas como el gas natural o el carboacuten Actualmente alrededor del 65
de la produccioacuten de metanol se basa en el proceso SMR mientras que el resto
(35) los hace en gran medida en la gasificacioacuten del carboacuten Para producir
metanol el gas natural y el carboacuten tienen que convertirse en gas de siacutentesis La
eficiencia global de la conversioacuten energeacutetica de una planta SMR se situacutea en
torno al 70 mientras que en el caso de la conversioacuten de carboacuten en metanol
la eficiencia es del orden del 50-60
El metanol puede producirse utilizando energiacutea renovable y materias primas
renovables pero dando lugar a emisiones de GEI significativamente menores
durante todo su ciclo de vida (unos 05 kg de dioacutexido de carbono equivalente
(CO2-eq) por kg de metanol en el caso del gas natural frente a 26-38 kg de
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CO2-eq kg de metanol para el carboacuten) En la actualidad tan soacutelo un 02 del
metanol producido a nivel mundial proviene de fuentes renovables
Para producir una tonelada de metanol se necesitan aproximadamente unas
138 t de CO2 y 019 t de H2 (aproximadamente 17 t de agua) Para producir
una tonelada de e-metanol se necesitan unos 10-11 MWh de electricidad la
mayor parte para la electroacutelisis del agua
El metanol es un producto clave en la industria quiacutemica utilizaacutendose
principalmente como materia prima para la produccioacuten de otros productos
quiacutemicos como el formaldehiacutedo el aacutecido aceacutetico y los plaacutesticos Actualmente
se producen alrededor de 98 millones de toneladas al antildeo casi todo a partir de
combustibles foacutesiles (gas natural o carboacuten) Las emisiones del ciclo de vida de la
produccioacuten y del uso actuales del metanol son de alrededor de 03
gigatoneladas de CO2 al antildeo (aproximadamente el 10 de las emisiones totales
del sector quiacutemico) La produccioacuten de CH3OH casi se ha duplicado en la uacuteltima
deacutecada y seguacuten el informe Innovation Outlook Renewable Methanol de IRENA
[32] la produccioacuten podriacutea aumentar a 500 millones de toneladas al antildeo 2050
De la misma forma que el H2 y el NH3 adicionalmente a su utilidad como
materia prima el metanol puede ser empleado como combustible en el
transporte Sin embargo cuando se quema se producen emisiones de GEI y de
partiacuteculas contaminantes Por otro lado la energiacutea quiacutemica del metanol puede
convertirse en energiacutea eleacutectrica a temperatura ambiente mediante pilas de
combustible de metanol (DMFC) sin embargo este proceso de transformacioacuten
tampoco estaacute libre de emisiones
En la actualidad al igual que con el H2 el principal obstaacuteculo para la produccioacuten
de metanol renovable es su mayor coste en comparacioacuten con las alternativas
basadas en combustibles foacutesiles Seguacuten el informe anteriormente citado el
coste de la produccioacuten de metanol a partir de combustibles foacutesiles se situacutea
entre 84 y 210 eurot mientras que los costes de produccioacuten de bioetanol y e-
metanol se estiman actualmente entre 269 y 647 eurot y 1008 y2016 eurot
pudiendo llegar a reducirse en 2050 hasta los 185-470 eurot y 210-529 eurot
respectivamente
5 Compuestos liacutequidos orgaacutenicos portadores de hidroacutegeno (LOHC Liquid
Organic Hydrogen Carriers) Son compuestos orgaacutenicos cuyo estado de
agregacioacuten a presioacuten y temperatura atmosfeacuterica es liacutequido (ademaacutes de no ser
volaacutetil en estas condiciones) capaces de absorber H2 mediante reacciones
quiacutemicas de hidrogenacioacuten y liberar hidroacutegeno mediante reacciones de
deshidrogenacioacuten Estas cualidades les permiten ser empleados como medios
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de almacenamiento de hidroacutegeno que puede ser transportado en estado
liacutequido en condiciones ambientales
Necesitamos avanzar en procesos de investigacioacuten para conseguir meacutetodos de
produccioacuten menos intensivos en energiacutea y sin emisiones que necesariamente deben
pasar por una mejor integracioacuten de fuentes de energiacutea renovables para la produccioacuten
de estos electrocombustibles Actualmente se basan principalmente en procesos
termoquiacutemicos cuyos requerimientos energeacuteticos son elevados dadas las altas
presiones y temperaturas de operacioacuten necesarias para llevar a cabo las reacciones
quiacutemicas Estos requerimientos sumados a las necesidades energeacuteticas para producir
hidroacutegeno nos muestran la realidad de que detraacutes de cada electrocombustible existe
una multitud de procesos de transformacioacuten de energiacutea (y por tanto de peacuterdidas) que
hacen cuestionarse algunas aplicaciones propuestas para el uso de estos Debemos ser
eficientes en el uso de la energiacutea e intentar cubrir nuestras necesidades con el
menor consumo y transformacioacuten de energiacutea posible
Con respecto a los costes si el hidroacutegeno renovable todaviacutea es caro estos
electrocombustibles lo son maacutes auacuten El estudio publicado en la revista cientiacutefica
Renewable and Sustainable Energy Reviews [33] concluye que las producciones
estaraacuten en el rango de 200-280 euroMWhcombustible en 2015 y 160-210 euroMWhcombustible en
2030
Aplicaciones del hidroacutegeno en la industria
Dado que el hidroacutegeno no es una fuente de energiacutea primaria sino un vector energeacutetico
que requiere de una conversioacuten que implica importantes peacuterdidas de energiacutea requiere
una reflexioacuten sobre la escala y velocidad necesaria para su desarrollo uso y capacidad
de suministro
Sus aplicaciones deben centrarse en aquellos sectores en los que la electricidad no
pueda tener cabida bien por el proceso del que se trate por su utilizacioacuten como
elemento quiacutemico o por la necesidad de funcionamiento no conectado a la red
eleacutectrica lo que exige la existencia de sistemas de almacenamiento Obviamente salvo
por razones de eficiencia y sus requisitos de operacioacuten el hidroacutegeno no deberiacutea ser un
vector energeacutetico utilizable de forma amplia
En Espantildea se consumen 500000 toneladas de hidroacutegeno al antildeo El 99 de ese
hidroacutegeno es producido a base de gas natural sin captura de CO2 (gris) El 6 del
consumo total de gas natural en Espantildea se destina a la produccioacuten de hidroacutegeno La
praacutectica totalidad de este consumo se produce en las plantas de fabricacioacuten de
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productos industriales y en las refineriacuteas siendo Repsol el mayor productor y
consumidor de hidroacutegeno del paiacutes con el 72 del total Por sectores el consumo se
reparte en un 70 como materia prima principalmente en refineriacuteas
(mayoritariamente las situadas en Huelva Cartagena Puertollano y Tarragona) un
25 en faacutebricas de productos quiacutemicos de uso industrial (amoniacuteaco) y el 5 restante
en sectores como el metaluacutergico
Obviamente la electrificacioacuten de la demanda y la menor necesidad de combustibles
foacutesiles en el futuro van a reducir la utilizacioacuten del hidroacutegeno al descender la produccioacuten
de las refineriacuteas
En la industria del refino el H2 se emplea en el proceso de hidrotratamiento del
petroacuteleo para eliminar el azufre el nitroacutegeno y otras impurezas Como ejemplo en el
proceso de hidrotratamiento del dieacutesel se utiliza una relacioacuten hidroacutegenodieacutesel que se
situacutea en el rango de los 200-700 Nm3m3
En las refineriacuteas tambieacuten se emplea el hidroacutegeno en el hidrocraqueo para mejorar los
crudos maacutes pesados rompiendo sus moleacuteculas de cadena larga y convirtieacutendolos en
crudos maacutes ligeros proceso en el que se rompe el enlace carbono-carbono
Por uacuteltimo en la industria del refino se destaca la hidrodesulfuracioacuten que tiene el fin
de reducir el contenido de azufre que se encuentra en las fracciones de petroacuteleo
rompiendo los enlaces carbono-azufre En un proceso en el que se realiza la
hidrodesulfuracioacuten de un caudal de dieacutesel se necesitan aproximadamente 0050 kgh
de hidroacutegeno por cada kgh del combustible foacutesil Conforme los requisitos de las
emisiones de oacutexidos de azufre (Sox) se han ido haciendo maacutes estrictos se ha dado
lugar a un progresivo aumento de la demanda de hidroacutegeno en las refineriacuteas para la
desulfuracioacuten de los combustibles foacutesiles
En la industria quiacutemica se emplea la composicioacuten molecular del H2 para la elaboracioacuten
de productos quiacutemicos como el amoniacuteaco y el metanol para su uso en fertilizantes
productos quiacutemicos en general para la produccioacuten de biocombustibles resinas
poliacutemeros plaacutesticos etc
En la industria metaluacutergica el hidroacutegeno se emplea en la manufactura de hierro acero
y aleaciones Una de las etapas en las que se requiere su uso es en el proceso de
recocido para restaurar la ductilidad del metal ademaacutes de en otras aplicaciones como
agente reductor
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La descarbonizacioacuten de la produccioacuten de acero y cemento con hidroacutegeno tendriacutea un
coste de 60 doacutelares por tonelada de CO2 seguacuten BloombergNEF siendo este precio
superior al actual del reacutegimen de comercio de derechos de emisioacuten de la UE pero
inferior al precio global del carbono de 75 doacutelares por tonelada para el 2030
recomendado por el Fondo Monetario Internacional (FMI) La siguiente figura muestra
la variacioacuten del coste por sectores
Otros procesos industriales con un menor peso en el consumo final de H2 son la
fabricacioacuten de vidrio (se burbujea para evitar la oxidacioacuten de algunos elementos) de
alimentos (hidrogenacioacuten de grasas) de productos quiacutemicos especializados y a granel
semiconductores y refrigeracioacuten de los generadores eleacutectricos Su participacioacuten
conjunta representa solamente el 1 de la demanda mundial de hidroacutegeno
El hidroacutegeno en el transporte
El modelo de transporte futuro debe estar basado en la utilizacioacuten de la electricidad
los biocombustibles o el hidroacutegeno en sustitucioacuten de los combustibles foacutesiles
actualmente utilizados de forma generalizada
El hidroacutegeno se integra de forma directa en el transporte a traveacutes del uso de pilas de
combustible para la produccioacuten de electricidad (FCEV) del gas natural y los
biocombustibles utilizados en motores de combustioacuten interna y de la electricidad con
el uso de los coches eleacutectricos con almacenamiento en bateriacuteas (VEB)
La utilizacioacuten del hidroacutegeno en pilas de combustible presenta como ventajas una
mayor autonomiacutea y menores tiempos de recarga asiacute como una reduccioacuten de la tara lo
Figura 23 Coste de la reduccioacuten de CO2 con hidroacutegeno Fuente BloombergBNEF Hydrogen Economy Outlook [10]
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que lo hace especialmente interesante para aquellas necesidades en las que la
distancia y el peso de la carga a transportar es factor diferencial como puede ser el
transporte pesado por carretera y la navegacioacuten naval o aeacuterea
El objetivo principal es que se produzca la electrificacioacuten de los vehiacuteculos con
motores de combustioacuten interna que son los que utilizan mayoritariamente
combustibles foacutesiles con la utilizacioacuten de hidroacutegeno en pilas de combustible o
directamente en vehiacuteculos eleacutectricos con almacenamiento en bateriacuteas
El punto de debate es la identificacioacuten de en queacute usos se debe utilizar el hidroacutegeno
siendo conscientes de que el proceso de obtencioacutenutilizacioacuten es doblemente ciacuteclico
generacioacuten de electricidad-produccioacuten de hidroacutegeno mediante electroacutelisis-uso en pilas
de combustible para producir la electricidad necesaria para la movilidad del vehiacuteculo
Al fin y al cabo tienen el mismo uso y en los procesos de transformacioacuten se producen
peacuterdidas de energiacutea que ocasionan una disminucioacuten de la eficiencia de los procesos
razoacuten por la que los usos deben ser aquellos en los que el modelo eleacutectrico no cumple
alguno de los requisitos de autonomiacuteapeso
El sector transporte es uno de los primeros sectores que ha incorporado la tecnologiacutea
del hidroacutegeno en sus diferentes modalidades transporte por carretera ligero y pesado
mariacutetimo ferroviario y aeacutereo
Transporte ligero
En este apartado se incluyen los vehiacuteculos automoacuteviles los de transporte de
mercanciacuteas de menor volumen o de hasta 35 toneladas como maacuteximo o los que
realicen distancias cortas
En la siguiente figura se pueden observar maacutes detalladamente los valores de eficiencia
de cada uno de los procesos resaltando aquellos en los que se producen las mayores
peacuterdidas
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La eficiencia de los coches eleacutectricos es de un 77 es decir de 100 unidades de
energiacutea de electricidad soacutelo 23 se pierden y el resto se transforma en energiacutea
mecaacutenica para accionar las ruedas del coche En un coche convencional con motor de
combustioacuten interna de 100 unidades de energiacutea contenida en el combustible soacutelo 30
son transformadas para el fin uacuteltimo de accionar las ruedas mientras que el resto se
pierde (principalmente en energiacutea teacutermica en forma de calor) debido a la eficiencia de
los motores teacutermicos comparados con los eleacutectricos (30 frente a un 90-94
aproximadamente)
En cuanto a los vehiacuteculos que funcionan con pilas de combustible con hidroacutegeno
procedente de fuentes renovables la eficiencia global es del 33 Esto quiere decir
que de 100 unidades de energiacutea contenida se pierden un total de 67 unidades
principalmente en el proceso de transformacioacuten del hidroacutegeno a electricidad y en
menor medida aunque tambieacuten se debe considerar en el proceso de electroacutelisis en el
que se disocia la moleacutecula de agua razoacuten por la que siacute se debe avanzar hacia un
modelo eleacutectrico y abandonarse la idea del de celdas de combustible
Respecto a las eficiencias que presentan los combustibles sinteacuteticos son mucho
menores si se comparan con las de los vehiacuteculos eleacutectricos ya que tienen unos valores
del 20 y del 16 para dieacutesel y la gasolina respectivamente
Figura 24 Datos de eficiencia de coches eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport and Environment [34]
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En 2050 se espera alcanzar una eficiencia del 81 en la electrificacioacuten directa de
automoacuteviles desarrollando mejoras en la eficiencia de carga de las bateriacuteas en la
conversioacuten DCAC y en la eficiencia del motor eleacutectrico En cuanto a los vehiacuteculos de
uso particular con pilas de combustible se estima que se podraacute alcanzar una eficiencia
del 42 al incrementar la eficiencia en el proceso de conversioacuten de hidroacutegeno a
electricidad en el proceso de electroacutelisis y reduciendo las peacuterdidas en el transporte
almacenamiento y distribucioacuten principalmente
En referencia a los combustibles sinteacuteticos en este caso en estado liacutequido como el
dieacutesel y la gasolina se estima que alcanzaraacuten una eficiencia del 22 y del 18
(suponiendo esto un incremento de un 2 con respecto al antildeo 2020) producieacutendose
mejoras en el proceso de electroacutelisis para la obtencioacuten de hidroacutegeno en la captura de
CO2 y en el proceso de siacutentesis Fischer-Tropsch
Los camiones eleacutectricos de transporte ligero y los que utilizan pilas de combustible
presentan datos con los mismos valores de eficiencias tanto en sus procesos de
transformacioacuten como en sus peacuterdidas energeacuteticas
Las expectativas para 2050 al igual que con los vehiacuteculos de uso personal preveacuten que
los camiones eleacutectricos incrementaraacuten su eficiencia alcanzando un valor del 81
desarrollando mejoras en la eficiencia de carga de las bateriacuteas en la conversioacuten DCAC
Figura 25 Datos de eficiencia de camiones eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport and Environment [34]
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y en la eficiencia del motor eleacutectrico En los camiones con pilas de combustible se
estima que se podraacute alcanzar una eficiencia del 42 al incrementar la eficiencia en el
proceso de conversioacuten de hidroacutegeno a electricidad en el proceso de electroacutelisis y
reduciendo las peacuterdidas en el transporte almacenamiento y distribucioacuten
principalmente
Respecto a los combustibles sinteacuteticos o electrocombustibles se calcula que se
alcanzaraacute una eficiencia del 29 para los hidrocarburos sinteacuteticos liacutequidos y del 28
para los hidrocarburos sinteacuteticos gaseosos como el metano Esto se debe a mejoras en
la eficiencia del proceso de electroacutelisis en la captura de CO2 y en los procesos de
siacutentesis de Fischer-Tropsch y metanizacioacuten o digestioacuten anaerobia asiacute como en el
incremento de la eficiencia de los motores de combustioacuten Cabe destacar tambieacuten que
este aumento global en la eficiencia con la utilizacioacuten de metano se produce debido a
una disminucioacuten de las peacuterdidas en el transporte el almacenamiento y la distribucioacuten
Como en el caso de los automoacuteviles los camiones con electrificacioacuten directa son la
mejor opcioacuten para el transporte ligero por sus altos valores de eficiencia aunque por
el contrario al recorrer largas distancias necesitan de bateriacuteas con gran capacidad lo
que ocasionariacutea un alto coste por lo que no seriacutea rentable usar camiones eleacutectricos
con bateriacuteas
Como conclusioacuten en el transporte ligero es maacutes recomendable fomentar el uso de
vehiacuteculos eleacutectricos Obviamente estamos considerando que la autonomiacutea del
vehiacuteculo eleacutectrico y los sistemas de recarga estaacuten plenamente desarrollados para
cubrir las necesidades de largas distancias
Transporte pesado
En este caso nos referimos a vehiacuteculos destinados al transporte de mercanciacuteas por
carretera tanto a nivel nacional como internacional (en los que el peso de los
productos o bienes supera las 35 toneladas pero no supera las 6 toneladas maacuteximas
permitidas) tranviacuteas autobuses camiones de carga o vehiacuteculos ligeros con uso
intensivo responsables de la gran parte de emisiones equivalentes de CO2 o que
recorren largas distancias
A diacutea de hoy en la flota de vehiacuteculos pesados de la Unioacuten Europea estaacuten registrados
62 millones de camiones [35] En la siguiente figura se observa que Espantildea tiene solo
un 10 de esta flota de camiones a nivel europeo mientras que es uno de los paiacuteses
que tiene una mayor presencia en el transporte a larga distancia representando el
13 de los 140 billones de vehiacuteculos por kiloacutemetro en el antildeo 2019 [36]
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Debido a que el dieacutesel sigue siendo el combustible que usan aproximadamente el 98
de los camiones cada vez maacutes se estaacute impulsando el uso de camiones con
combustibles alternativos buscando mejorar el rendimiento medioambiental del
transporte con estos vehiacuteculos
Por ello en Europa se estaacute comenzando a introducir en la flota de camiones vehiacuteculos
hiacutebridos enchufables vehiacuteculos eleacutectricos de bateriacutea y vehiacuteculos de pilas de
combustible teniendo una mayor presencia los vehiacuteculos de gas natural licuado o gas
natural comprimido
6480
21317
11
28
1014
0 5000 10000 15000 20000 25000
GNL
GNC
H2 FCEV
PHEV
BEV
Flota de camiones de combustible alternativo
0 50 100
GNL
GNC
H2 FCEV
PHEV
BEV
Porcentaje de camiones con combustibles alternativos en los
paiacuteses de la UE
Beacutelgica
Francia
Alemania
Italia
Luxemburgo
Espantildea
Suecia
Paiacuteses Bajos
Polonia18
Alemania17
Italia8
Espantildea13
Francia11
Rumania 3
Grecia 1
Repuacuteblica Checa 3
Paiacuteses Bajos 7
Otros EU27 paiacuteses19
140000 millones km de vehiacuteculos
Polonia 18
Alemania 16
Italia 15
Espantildea 10
Francia 10
Rumania 5
Grecia 4
Repuacuteblica Checa 3
Paiacuteses Bajos 3
Otros EU 27 16
62 millones de vehiacuteculos pesados (HDV)
Figura 26 Resumen de la flota de camiones de la UE (2019) y de los vehiacuteculos-kiloacutemetro (2019) por paiacutes
Fuente ACEA 2021 Eurostat 2020 Elaboracioacuten propia
Figura 27 Flota de camiones con combustibles alternativos de la UE totales y porcentajes por paiacutes en 2020 Fuente EAFO 2021 Elaboracioacuten propia
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Seguacuten datos del antildeo 2020 y que se pueden ver en la figura anterior a nivel europeo
se registraron 1014 vehiacuteculos de bateriacutea mientras que los de pilas de combustible
fueron 28 [37] Espantildea todaviacutea tiene un largo camino que recorrer para el impulso de
este tipo de combustibles alternativos en comparacioacuten con otros paiacuteses de la UE
Para el transporte pesado la principal aplicacioacuten y uso del hidroacutegeno es en el vehiacuteculo
eleacutectrico con pila de combustible debido a que estos vehiacuteculos tienen un mayor
consumo de combustible y necesitan de maacutes autonomiacutea y velocidad de carga que la
que puede prestar el coche eleacutectrico de bateriacuteas Actualmente se estaacuten produciendo
mejoras en la autonomiacutea del coche y del camioacuten eleacutectrico de bateriacuteas de hecho a nivel
comercial se estaacuten fabricando camiones eleacutectricos de bateriacutea (BET) con una autonomiacutea
de hasta 400 km utilizaacutendose principalmente para la logiacutestica urbana
El uso del hidroacutegeno en el vehiacuteculo eleacutectrico con pila de combustible se aplica sobre
todo para transporte pesado o camiones de carga en los que se utiliza el hidroacutegeno
como sustituto directo de los combustibles foacutesiles tradicionales producieacutendose asiacute su
descarbonizacioacuten En el caso concreto de un camioacuten pesado convencional se evitariacutean
unas emisiones de entre 30-35 gCO2t-km
En la siguiente figura se pueden observar las emisiones equivalentes de CO2 por
kiloacutemetro correspondientes a un camioacuten remolque de 40 t que se evitariacutean si se
utilizasen nuevas tecnologiacuteas yo combustibles alternativos como es el caso del
hidroacutegeno
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
DIESEL
VGN
GNL
FCET-H2 de GN
FCET-H2 de mix elec
FCET-H2 de eoacutelica
BET- mix energiacutea
BET- eoacutelica
BIODIESEL
BIOMETANO
BIOGNL
gCO2 equivalente por km
Tip
o d
e e
ne
rgiacutea
Figura 28 Emisiones del pozo a la rueda del camioacuten-traacuteiler de 40t GVW por tipo de energiacutea
Fuente CE DELFT amp TNO 2020 Elaboracioacuten propia
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De estos datos destaca que hay grandes diferencias en cuanto a la cantidad de
emisiones generadas en funcioacuten de cuaacuteles sean las fuentes de energiacutea utilizadas para
la produccioacuten de electricidad (para vehiacuteculos de bateriacutea) o para la produccioacuten de
hidroacutegeno (en vehiacuteculos de pilas de combustible) [38]
En el caso de FCET y BET en ambas situaciones se emite una menor cantidad de
emisiones cuando las fuentes de energiacutea son de origen renovable como es en este
caso la energiacutea eoacutelica Utilizando electricidad de origen renovable en un vehiacuteculo de
bateriacutea las emisiones disminuiriacutean en un 98 con respecto al gasoacuteleo y en un vehiacuteculo
de pilas de combustible estas emisiones se reduciriacutean en un 95
En cuanto a los costes para que las nuevas aplicaciones del hidroacutegeno sean
competitivas destaca que las relacionadas con la movilidad comercial como los
camiones para transporte de mercanciacuteas llegaraacuten a ser viables cuando se alcancen los
3 $kg Por otro lado de media los vehiacuteculos particulares llegaraacuten a ser viables
econoacutemicamente cuando logren los 2 $kg sin tener en cuenta los costes de
distribucioacuten
Se puede concluir que es en el transporte pesado con vehiacuteculos de pilas de
combustible donde el hidroacutegeno debe tener una mayor aplicacioacuten tanto por
economiacutea como por las caracteriacutesticas operativas del transporte el tamantildeo de la
carga y el recorrido medio de las rutas
En la figura siguiente se muestra la proyeccioacuten de precios del hidroacutegeno en funcioacuten de
la demanda del iacutendice de progreso y cuando seria competitivo para los diferentes
usos
Figura 29 Costes de produccioacuten de hidroacutegeno por sectores y regiones Fuente McKinsey DoE IEA [39]
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Transporte ferroviario
La apuesta por el ferrocarril como medio de transporte de pasajeros y de mercanciacuteas
es uno de los pilares de la poliacutetica energeacutetica y de la descarbonizacioacuten del transporte
por esta razoacuten la descarbonizacioacuten del ferrocarril es clave Las propuestas energeacuteticas
de impulso maacutes usuales son dos la tecnologiacutea basada en la electrificacioacuten y la
utilizacioacuten de pilas de combustible como sustitutos del anterior vector energeacutetico
utilizado hasta el momento el gasoacuteleo con el que se emiten grandes cantidades de
GEI
En mayo del antildeo 2019 el ferrocarril en Espantildea teniacutea una electrificacioacuten del 63 por lo
que el objetivo es alcanzar el 100 en 2025 como propone la Fundacioacuten Renovables
No compartimos la utilizacioacuten de las pilas de combustibles con hidroacutegeno como
sistema de traccioacuten de los ferrocarriles sobre todo si se considera que la produccioacuten
de hidroacutegeno se realiza con procesos electroacutelisis Estariacuteamos produciendo hidroacutegeno
con electricidad para posteriormente producir electricidad con este hidroacutegeno
La apuesta por las ceacutelulas de combustible solo tendriacutea sentido si la red ferroviaria no
estuviera electrificada
En Espantildea ya hay prototipos de trenes disentildeados para cercaniacuteas y medias distancias
que utilizan pilas de combustible de hidroacutegeno en sustitucioacuten del dieacutesel y que cuentan
con bateriacuteas intermedias que se recargan durante las frenadas y hacen de apoyo para
el arranque
El futuro del ferrocarril estaacute en la utilizacioacuten directa de electricidad en sustitucioacuten del
gasoacuteleo debido a que ya existen rutas totalmente electrificadas por lo que el uso de
pilas de combustible se destinaraacute para crear nuevas rutas que hoy en diacutea no se hayan
electrificado por no ser viables econoacutemicamente o en aquellas rutas en las que no
exista transporte ferroviario De esta forma tambieacuten se ahorran las peacuterdidas que se
producen en el proceso de electroacutelisis y sobre todo en el proceso de transformacioacuten
del hidroacutegeno en electricidad
Un ferrocarril de gasoacuteleo y uno eleacutectrico de 500 toneladas de carga tienen un consumo
unitario de 44 kWhkm y de 14 kWhkm respectivamente con la ventaja que presenta
el segundo al consumir electricidad directa de la red ahorraacutendose las peacuterdidas que se
produciriacutean en la combustioacuten del gasoacuteleo en un motor de combustioacuten interna
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Se estima que para el antildeo 2050 se produzca una reduccioacuten en las emisiones de CO2
equivalentes de entre el 35 y el 40 en el transporte por ferrocarril
A modo de resumen los esfuerzos se deberiacutean llevar a cabo para electrificar la red de
ferrocarriles y potenciar su uso tanto para viajeros como para mercanciacuteas tanto en
cercaniacuteas como en larga distancia Invertir en trenes que funcionen con hidroacutegeno y
no en electrificar el ferrocarril es un error tanto tecnoloacutegico como energeacutetico y de
gestioacuten de las inversiones en bienes y servicios puacuteblicos
Transporte mariacutetimo
Un objetivo claro en el desarrollo de un nuevo modelo energeacutetico es descarbonizar el
transporte mariacutetimo ya que el 3 de los GEI proceden de los barcos Histoacutericamente
los barcos siempre han utilizado combustibles foacutesiles de peor calidad los llamados
heavy fuel oiacutel con contenidos de azufre muy por encima de lo deseable Las razones
siempre tienen el mismo origen y son la economiacutea y la idea de que por donde se
mueven los grandes barcos no hay problemas de contaminacioacuten En 2020 se establecioacute
el liacutemite maacuteximo de 050 masamasa del azufre contenido en el combustible de los
barcos que se utilizan en el transporte de mercanciacuteas reducieacutendose asiacute el anterior que
estaba en un 350 masamasa
Esta situacioacuten es tema de discusioacuten por los problemas en los atraques en puertos
urbanos y la contaminacioacuten de estos barcos en un entorno que ya siacute importa porque
en muchos casos se trata de ciudades turiacutesticas y la contaminacioacuten no es buen
reclamo al margen de las protestas de la ciudadaniacutea
Se apuesta asiacute por los barcos sin fueloil en los que el stand by sea eleacutectrico y no esteacuten
con los motores en ralentiacute en plena ciudad con la consiguiente emisioacuten de gases
contaminantes a la atmoacutesfera Asiacute se reduciriacutean considerablemente las emisiones de
los buques atracados El objetivo seriacutea sustituir los motores auxiliares por la conexioacuten a
la red eleacutectrica (planteando tambieacuten que sea con origen en fuentes renovables como
por ejemplo con la utilizacioacuten de un generador eleacutectrico a partir de hidroacutegeno) durante
operaciones de escala en los puertos para cubrir la demanda de calefaccioacuten o
refrigeracioacuten para la iluminacioacuten y para el funcionamiento de los equipos informaacuteticos
y sistemas de mantenimiento Aunque respecto a la electrificacioacuten el gran haacutendicap
son las altas inversiones y la alimentacioacuten eleacutectrica que necesitan estos buques con
altos costes asociados A pesar de ello ya algunos puertos de Europa tienen las
instalaciones e infraestructuras para que sea posible el suministro de electricidad para
estas actividades auxiliares y para la propia navegacioacuten Debido a esto se opta por la
opcioacuten de cubrir los servicios miacutenimos con electricidad
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En el transporte mariacutetimo se debe cumplir el convenio Marpol [40] un convenio
internacional para prevenir y reducir al maacuteximo la contaminacioacuten del medio marino
por los buques tanto en su fase de funcionamiento como en situaciones ocasionadas
accidentalmente como el vertido o el derrame de hidrocarburos en alta mar
Pero hoy en diacutea en determinadas praacutecticas el cumplimiento de este convenio es
miacutenimo Uno de los problemas que ocurren con mayor frecuencia es el de los vertidos
procedentes del lavado de tanques en alta mar que suele llevarse a cabo durante la
noche para no tener que realizarlo en el puerto De igual forma ocurre con los vertidos
de residuos procedentes de la limpieza de las sentinas de los barcos Las sentinas son
el espacio o lugar que se encuentra en la parte inferior de los barcos en la que se
almacenan todos los desperdicios del barco mezcla de aguas y residuos aceites o
filtraciones generadas en el funcionamiento habitual Su limpieza perioacutedica se deberiacutea
realizar en tierra pero hay constancia de que se realiza en alta mar a pesar de que
esta praacutectica estaacute prohibida Algunos buques incluso llevan estos residuos a
incineracioacuten praacutectica que ocasiona grandes emisiones de GEI por lo que seriacutea
necesario establecer una normativa de emisiones tambieacuten en la navegacioacuten mariacutetima
Para reducir las emisiones contaminantes que provoca el uso de combustibles foacutesiles
una de las soluciones que se propone a mediolargo plazo es el uso de biocarburantes
como el biodieacutesel el bioetanol o los combustibles sinteacuteticos Una propuesta asumible
de forma global pero no local al margen del mantenimiento de modelos que ya se
han demostrado como no vaacutelidos
Otras opciones que se contemplan de cara al futuro son el uso directo de electricidad y
de hidroacutegeno en pilas de combustible para este tipo de transporte ya que se
conseguiriacutea una descarbonizacioacuten completa si se dispone de un mix de generacioacuten
100 renovable
Para el transporte pesado con el uso de hidroacutegeno en pilas de combustible seriacutea
posible electrificar el 99 o la mayor parte de los viajes que recorren la ruta del
Paciacutefico aunque todaviacutea no se ha implantado a nivel comercial sobre todo para
distancias largas ya que tiene un alto consumo y necesidades de almacenamiento
Sin embargo el hidroacutegeno de origen renovable es viable con almacenamiento en
bateriacuteas ademaacutes al haber aumentado en los uacuteltimos antildeos el rango de la potencia hasta
el MW es posible su utilizacioacuten en cruceros pequentildeos o transbordadores
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El amoniaco como vector energeacutetico complementario al hidroacutegeno es idoacuteneo para
cubrir trayectos maacutes largos en embarcaciones de mayor tamantildeo Al igual que el
hidroacutegeno se puede emplear en motores de combustioacuten interna y a su vez en pilas
de combustible para la produccioacuten de electricidad Al ser unos de los productos
quiacutemicos maacutes utilizados a nivel mundial no hay problemas de disponibilidad y si se
genera a partir de hidroacutegeno con origen en fuentes renovables se consigue una
reduccioacuten en las emisiones Algunos problemas que presenta es el de su
almacenamiento debido a que es fuertemente toacutexico el de su peso que es el doble
que el del fueloacuteleo con una menor densidad energeacutetica y que es corrosivo
La apuesta por el amoniacuteaco no estaacute respaldada por una realidad sino por una
propuesta de desarrollo tecnoloacutegico en base a las idoacuteneas condiciones de partida
situacioacuten que al igual que en otras aplicaciones debe ser tenida en cuenta con las
reservas propias de una iniciativa no madura y en desarrollo
El Instituto alemaacuten Fraunhofer estaacute trabajando en un proyecto para desarrollar la
primera celda de combustible (de alta temperatura) con amoniacuteaco para el transporte
mariacutetimo para el antildeo 2023
En la reaccioacuten de la pila de combustible se obtiene electricidad que acciona el motor
eleacutectrico y como productos finales se obtienen agua y nitroacutegeno desarrollando un
catalizador para evitar las emisiones de dioacutexido de carbono
Transporte aeacutereo
En cuanto al transporte aeacutereo se plantean alternativas a los ya conocidos
combustibles tradicionales para que se produzca su descarbonizacioacuten debido a que se
encuentra operativo de forma continua y necesita grandes cantidades de combustible
sin olvidar que la iniciativa maacutes interesante por sus efectos sobre el cambio climaacutetico
es minimizar su uso apostando tanto por medios de transporte terrestres como el
ferrocarril como por una economiacutea de desarrollo maacutes local
Como soluciones a mediolargo plazo se presentan diferentes biocombustibles o los
innovadores combustibles sinteacuteticos Algunos estudios proponen la utilizacioacuten de
hidroacutegeno y dioacutexido de carbono procedente de la atmoacutesfera para la produccioacuten de
estos nuevos tipos de hidrocarburos
Debido a que la mayoriacutea de los aviones y barcos no pueden utilizar bateriacuteas de gran
almacenamiento y a que por su peso no pueden funcionar eleacutectricamente se
deberiacutea priorizar para este tipo de transporte el uso de electrocombustibles
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Se plantea tambieacuten la introduccioacuten del hidroacutegeno como combustible en aviones ya
que en su combustioacuten se genera como componente mayoritario vapor de agua y su
utilizacioacuten para la produccioacuten de la electricidad necesaria para el correcto
funcionamiento de los componentes eleacutectricos y electroacutenicos a partir de pilas de
combustible
El problema que se presenta es coacutemo realizar su almacenamiento debido a las grandes
cantidades de combustible que son necesarias y al peligro que supone llevar gas a
presioacuten almacenado durante el vuelo ademaacutes de las limitaciones por las restricciones
de peso que tienen ya los propios aviones En este sentido hay alternativas como el
almacenamiento como hidroacutegeno licuado (en estado liacutequido o criogeacutenico) en tanques
situados en la parte trasera del avioacuten Aunque esto tambieacuten supondriacutea modificar la
aerodinaacutemica debido a que los aviones tradicionales llevan situados los depoacutesitos de
combustible en sus alas Ademaacutes hay que considerar que un avioacuten de hidroacutegeno
supone una inversioacuten adicional a la de uno eleacutectrico
Para finalizar este capiacutetulo se han elaborado el siguiente esquema resumen de las
diferentes formas en las que el hidroacutegeno interviene como materia prima y vector
energeacutetico y la tabla 8 en la que se pueden comparar las ventajas y las desventajas que
presentan los diferentes usos del hidroacutegeno como vector energeacutetico y materia prima
Figura 30 Esquema resumen de las diferentes formas en las que se utiliza el hidroacutegeno como materia prima y vector energeacutetico Elaboracioacuten propia
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Actividad Ventajas Inconvenientes
Uso del H2 renovable general
Reduccioacuten y eliminacioacuten de emisiones contaminantes
Mayor eficiencia que combustibles convencionales y sinteacuteticos
Menor eficiencia global que la electrificacioacuten directa
Poco desarrollo de la tecnologiacutea implicada
Electrocombustible derivado del H2
Permite adecuar el tipo de combustible a su uso final
Menor eficiencia que con el uso del H2
En la mayoriacutea se requiere carbono como MMPP y dependiendo de su
origen cambiaraacute su impacto medioambiental
Apoyo a la generacioacuten de electricidad renovable
Descarbonizacioacuten de la red eleacutectrica Flexibilizacioacuten y mejora de la
integracioacuten en la red de las energiacuteas renovables
Tramitacioacuten lenta y compleja Grandes peacuterdidas en el proceso de
obtencioacuten de electricidad con hidroacutegeno No rentabilidad
Energiacutea como base del
transporte
General Menor tiempo de recarga y mayor
autonomiacutea que con bateriacuteas
Problemas seguridad en colisiones Mayor inversioacuten y desarrollo en
infraestructura de recarga
Terrestre ligero Interesante para largos recorridos o
con alta tasa de utilizacioacuten
No mejoran la flexibilidad del sistema eleacutectrico (V2G) ni suponen un sistema
de almacenamiento para las viviendas (V2H)
Terrestre pesado
Menor peso y mayor autonomiacutea que electrificacioacuten por bateriacuteas
Grandes peacuterdidas en el proceso de obtencioacuten de electricidad con
hidroacutegeno
Ferrocarril Posibilidad de uso en rutas sin
electrificar Menor eficiencia que con
electrificacioacuten directa
Mariacutetimo
H2 Viable en transporte mariacutetimo ligero
NH3 Mayor densidad volumeacutetrica que con el H2
H2 En grandes buques no se encuentra implantado a nivel
comercial NH3 Poco desarrollo en la tecnologiacutea
asociada
Aviacioacuten H2 Posible alternativa al queroseno
E-queroseno propiedades ideacutenticas al convencional
H2 Baja densidad volumeacutetrica E-queroseno requiere carbono para
su produccioacuten
MMPP en la industria Erradicacioacuten del H2 de origen foacutesil
Fuente de energiacutea para ciertos procesos teacutermicos industriales
Mayor coste lo que dificulta la sustitucioacuten del hidrogeno de origen
foacutesil
Tabla 8 Cuadro resumen de ventajas e inconvenientes de los diferentes usos y aplicaciones del hidroacutegeno
Elaboracioacuten propia
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Estrategias del hidroacutegeno
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6 Estrategias del hidroacutegeno
Unioacuten Europea
La UE aproboacute en julio de 2020 la Hoja de Ruta para la tecnologiacutea del hidroacutegeno en la
que se le identifica como un vector energeacutetico indispensable para poder cumplir con
los objetivos marcados en el Acuerdo de Pariacutes
El objetivo es descarbonizar la produccioacuten del hidroacutegeno y expandir su uso a sectores
en los que puede reemplazar a los combustibles foacutesiles Maacutes concretamente la
estrategia de la UE se centra en la produccioacuten de hidroacutegeno con energiacuteas renovables
(el llamado ldquohidroacutegeno verderdquo1) Sin embargo aunque la atencioacuten de la Estrategia del
Hidroacutegeno de la UE [20] se centra en el hidroacutegeno verde tambieacuten reconoce el papel de
otros hidroacutegenos bajos en carbono en la fase de transicioacuten a corto y medio plazo Hay
que tener presente el alcance del Reglamento 8522020 [41] sobre inversiones
sostenibles y la reduccioacuten de exigencia en la taxonomiacutea para la clasificacioacuten del
concepto sostenible asimilable no en valor absoluto sino relativo
El informe preveacute una inversioacuten acumulada de entre 3000 y 18000 Meuro para el
hidroacutegeno de baja emisioacuten de carbono de origen foacutesil frente a los 180000 y 470000
Meuro para el hidroacutegeno renovable (producido principalmente con energiacutea solar y eoacutelica)
El camino marcado por la Estrategia del Hidroacutegeno de la UE se divide en tres fases
Cada una establece un objetivo especiacutefico que debe alcanzarse dentro de la fase
correspondiente La UE resume los objetivos de cada fase de la siguiente manera
bull Fase 1 (2020-24) el objetivo es descarbonizar la produccioacuten de hidroacutegeno
existente para los usos actuales como el sector quiacutemico y promoverla para
nuevas aplicaciones Esta fase se basa en la instalacioacuten de al menos 6 GW de
electrolizadores de hidroacutegeno renovable en la UE para 2024 y en la produccioacuten
1 La Estrategia del Hidroacutegeno de la UE ofrece la siguiente definicioacuten de hidroacutegeno verde hidroacutegeno producido mediante la electroacutelisis del agua (en un electrolizador alimentado por electricidad) y con la electricidad procedente de fuentes renovables Las emisiones de gases de efecto invernadero durante todo el ciclo de vida de la produccioacuten de hidroacutegeno renovable son casi nulas El hidroacutegeno renovable tambieacuten puede producirse mediante el reformado de biogaacutes (en lugar de gas natural) o la conversioacuten bioquiacutemica de la biomasa si se cumplen los requisitos de sostenibilidad
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de hasta un milloacuten de toneladas de hidroacutegeno renovable al antildeo que
supondriacutean el 001 del H2 total consumido anualmente en Europa2
Esta situacioacuten a priori parece complicada por el diferencial existente en
cuanto a los costes de produccioacuten lo que supondriacutea el traslado de estos
incrementos al producto final en el que interviene el hidroacutegeno o la
subvencioacuten del este
bull Fase 2 (2024-30) el hidroacutegeno debe convertirse en parte intriacutenseca de un
sistema energeacutetico integrado con el objetivo estrateacutegico de instalar al menos
40 GW de electrolizadores de hidroacutegeno renovable para 2030 y la produccioacuten
de hasta 10 millones de toneladas de hidroacutegeno renovable en la UE El uso del
hidroacutegeno se extenderaacute gradualmente a nuevos sectores como la siderurgia
los camiones el ferrocarril y algunas aplicaciones de transporte mariacutetimo Se
seguiraacute produciendo principalmente cerca del usuario o de las fuentes de
energiacutea renovables en ecosistemas locales
bull Fase 3 (2030-50) las tecnologiacuteas de hidroacutegeno renovable deben alcanzar la
madurez y desplegarse a gran escala para llegar a todos los sectores difiacuteciles de
descarbonizar en los que otras alternativas podriacutean no ser viables o tener
costes maacutes elevados
En el informe realizado por Oxford Institute for Energy Studies e Institute of Energy
Economics at the University of Cologne ldquoContrasting European hydrogen pathways An
analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42] que revisa el tratamiento del
hidroacutegeno en los Planes Nacionales de Energiacutea y Clima de cada Estado miembro y del
Reino Unido se analizan escenarios bajos y altos para la produccioacuten de hidroacutegeno
renovable en 2030 asiacute como la demanda de hidroacutegeno y gas natural de cinco paiacuteses
europeos en 2018 como se puede observar en las siguientes figuras Los datos
muestran la gran diferencia entre el consumo de hidroacutegeno a fecha de 2018 y la
esperada en 2030 en un escenario alto
2 La produccioacuten anual total de hidroacutegeno en Europa se situacutea en torno a las 9756 Mt (hidroacutegeno comercial e hidroacutegeno producido a propoacutesito y no hidroacutegeno producido como subproducto) Steinberger-Wilckens R Truumlmper S C amp GbR P L A N E T ldquoEuropean Hydrogen Infrastructure Atlasrdquo and ldquoIndustrial Excess Hydrogen Analysisrdquo PART II Industrial surplus hydrogen and markets and production
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El objetivo maacutes importante de este plan es el aumento de la capacidad de produccioacuten
de hidroacutegeno (es decir la instalacioacuten de electrolizadores) La Estrategia del Hidroacutegeno
de la UE preveacute la creacioacuten de una Alianza Europea para el Hidroacutegeno Limpio con el
objetivo principal de identificar y crear una reserva clara de proyectos de inversioacuten
viables reuniendo a las partes interesadas puacuteblicas y privadas Tambieacuten se ponen a
disposicioacuten instrumentos financieros en particular el EU ETS Innovation Fund que
reuniraacute unos 10000 Meuro para apoyar las tecnologiacuteas de baja emisioacuten de carbono
durante el periacuteodo 2020-2030 y como parte del Plan de Recuperacioacuten de la Comisioacuten
la Ventana de Inversioacuten Estrateacutegica Europea de InvestEU
Figura 31 Demanda actual (2018) de gas natural (izquierda) y de hidroacutegeno (derecha) por paiacuteses Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42]
Figura 32 Escenarios bajos y altos de la Empresa Comuacuten FCH para la demanda de hidroacutegeno en 2030 por sector y paiacutes Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key
marketsrdquo [42]
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La UE tiene una Hoja de Ruta para el hidroacutegeno con vistas a 2050 que aspira a canalizar
500000 Meuro para desarrollar las infraestructuras que permitan cubrir un 14 de la
demanda energeacutetica europea con este gas desde electrolizadores que lo separen del
agua hasta plantas eleacutectricas renovables que los alimenten pasando por vehiacuteculos y
faacutebricas que lo consuman o las redes de distribucioacuten y almacenes Para ello tiene
prevista una bateriacutea de ayudas y subvenciones adicionales al
Fondo de Recuperacioacuten incluidas en distintos programas del Presupuesto comunitario
de 2021 a 2027 -y maacutes allaacute- que estaacuten orientados al fomento de la innovacioacuten y la
descarbonizacioacuten de la economiacutea al aumento de la resiliencia de la industria y el
transporte a la cooperacioacuten ligada a la energiacutea limpia etc
Los programas que se pueden utilizar para la financiacioacuten de la Estrategia del
Hidroacutegeno son
bull El Innovation Fund destinado a las tecnologiacuteas innovadoras bajas en carbono
contaraacute con una dotacioacuten de 10000 Meuro entre 2020 y 2030 dependiendo de los
precios del CO2 en el mercado europeo La segunda convocatoria se abrioacute en el
primer trimestre de 2021
bull El Programa Horizon cuenta con 75900 Meuro de 2021 a 2027 de los que el 35
estaacute destinado a abordar los desafiacuteos del cambio climaacutetico incluye la Clean
Hydrogen Alliance un instrumento especiacutefico para canalizar 2600 Meuro para
fomentar el gas priorizando las sinergias con la aviacioacuten y el transporte
ferroviario o la produccioacuten de acero Con remanentes del Horizon del anterior
Presupuesto la European Green Deal Call ofrece 1000 Meuro y estuvo abierta
desde mediados de septiembre de 2020 hasta enero de 2021
bull La Connecting Europe Facility para infraestructuras de energiacutea transporte y
servicios digitales que contempla 28396 Meuro de los que un 60 iraacuten destinados
a objetivos climaacuteticos 21384 Meuro a transporte 5180 Meuro a energiacutea y 1832 Meuro
a digitalizacioacuten
bull Y el Fondo de Transicioacuten Justa para apoyar a las regiones afectadas por el
abandono de los combustibles foacutesiles que estaraacute dotado con 7500 Meuro del
objetivo de crecimiento y el empleo a Espantildea le corresponderaacuten 800 Meuro
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Es importante por otro lado tener presente que la Estrategia de Hidroacutegeno de la UE
es consecuencia de la labor de lobby de la industria del gas cuyo primer logro ha sido
conseguir que el ldquohidroacutegeno azulrdquo forme parte de la Estrategia contando con apoyo
poliacutetico regulatorio y financiero (inversiones de 18000 Meuro) El lobby del gas al
apoyarse en el sistema CCSU reetiquetoacute el hidroacutegeno basado en gas foacutesil (gris) como
hidroacutegeno limpio y bajo en carbono (azul) Como ya se comentoacute al inicio de este
documento el hidroacutegeno azul se estaacute intentando vender como combustible de
transicioacuten como una solucioacuten limpia de la industria con un respaldo tecnoloacutegico
ficticio para enmascarar las emisiones de los procesos industriales mientras continuacutean
con sus actividades y modelos de negocio habituales basados en combustibles foacutesiles
El eacutexito de este hidroacutegeno supone darle una nueva vida al gas natural un combustible
foacutesil que no es ldquolimpiordquo ni en la extraccioacuten ni en el transporte ni en su uso y en este
proceso el Reglamento 8522020 UE va a ser fundamental para clasificar como
sostenible aquellas iniciativas que en sentido estricto no lo son
Esta estrategia del hidroacutegeno depende de la importacioacuten masiva de hidroacutegeno verde
o de electricidad renovable fuera de la UE una accioacuten que perpetuacutea la misma
relacioacuten de dependencia y de no corresponsabilidad con el problema
medioambiental bajo un claro posicionamiento NIMBY que ya existe con los
combustibles foacutesiles y por la estructura de lobbies del actual modelo centralizado que
bloquea la transicioacuten hacia un sistema energeacutetico maacutes democraacutetico y sostenible
Hoja de ruta para el hidroacutegeno con vistas a 2050
bull500000
bullMillones
Connecting Europe Facility
bull1703760
bullMillones
Innovation Fund
bull10000
bullMillones
Clean Hydrogen Alliance del Programa Horizon
bull2600
bullMillones
European Green Deal Call
bull1000
bullMillones
Fondo de Transicioacuten Justa destinado a Espantildea
bull800
bullMillones
Figura 33 Programas destinados a financiar energiacuteas bajas en carbono de la Unioacuten Europea y Espantildea Elaboracioacuten propia
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Esta gran apuesta de la UE por el H2 y el desarrollo de su tecnologiacutea (especialmente en
electrolizadores) estaacute tambieacuten relacionada con su ambicioacuten de liderar esta carrera
pues en la de las bateriacuteas ya se encuentra muy por detraacutes de la actual capacidad de
produccioacuten asiaacutetica casi 15 veces menos con una previsioacuten de reducir esta brecha
hasta un poco maacutes de 4 en 2025 como se puede apreciar en la siguiente figura
Espantildea
Tras la aprobacioacuten de la Hoja de Ruta para la tecnologiacutea del hidroacutegeno de la UE en julio
de 2020 Espantildea aproboacute su propia Hoja de Ruta en octubre del mismo antildeo
El objetivo principal es la implantacioacuten del hidroacutegeno renovable posicionando a
Espantildea como referente en cuanto a su produccioacuten y aprovechamiento mediante la
adopcioacuten de un enfoque estrateacutegico para lograr que este sea competitivo tal y como
se indica en la Estrategia de la Unioacuten Europea sobre el Hidroacutegeno
En esta Hoja de Ruta se marcan 60 medidas en las siguientes 4 liacuteneas de accioacuten
1 Instrumentos regulatorios se recogen medidas de caraacutecter regulatorio como
la introduccioacuten de un sistema de garantiacuteas de origen para asegurar que el
hidroacutegeno es 100 renovable
2 Instrumentos sectoriales estas medidas buscan incentivar el uso de hidroacutegeno
renovable y la puesta en marcha de proyectos en aacutembitos como el industrial el
energeacutetico o el de la movilidad
Figura 34 Capacidad de fabricacioacuten de bateriacuteas (GWh) por continentes en funcioacuten de la ubicacioacuten de la faacutebrica Fuente BloombergNEF[43]
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3 Instrumentos transversales incluyen medidas para fomentar el conocimiento
del potencial del hidroacutegeno renovable en el conjunto de la sociedad
4 Impulso a la I+D+i se contemplan medidas para fomentar la investigacioacuten el
desarrollo y la innovacioacuten en el aacutembito del hidroacutegeno renovable
Los principales objetivos que se plantean para 2030 y que son coherentes con la
Estrategia del Hidroacutegeno de la UE son los siguientes
bull Instalar 4000 MW de potencia en electrolizadores lo que supone un 10 del
objetivo europeo de 40000 MW para 2030 Como hito intermedio se estima
que para el antildeo 2024 seriacutea posible contar con una potencia instalada de
electrolizadores de entre 300 y 600 MW
bull Que el 25 del consumo de hidroacutegeno industrial seraacute de origen renovable en
2030 en sustitucioacuten del hidroacutegeno de origen foacutesil (o hidroacutegeno gris que
emplea gas natural como materia prima en su elaboracioacuten)
bull Disponer de una flota de al menos 150 autobuses 5000 vehiacuteculos ligeros y
pesados y 2 liacuteneas de trenes comerciales propulsadas con hidroacutegeno renovable
bull Disponer de una red con un miacutenimo de 100 hidrogeneras y de maquinaria de
handling propulsada con hidroacutegeno en los 5 primeros puertos y aeropuertos
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Asimismo en la Hoja de Ruta se recogen algunas de las oportunidades o beneficios que
el hidroacutegeno puede aportar a Espantildea como los siguientes
bull Eliminar las emisiones de contaminantes y de GEI al medioambiente en
sectores o procesos difiacutecilmente descarbonizables
bull Desarrollar las cadenas de valor de la economiacutea del hidroacutegeno y posicionar a
Espantildea como referente tecnoloacutegico generar riqueza y crear puestos de trabajo
altamente cualificados
bull Disminuir la dependencia energeacutetica nacional y del entorno europeo menos
dependiente de importaciones de productos energeacuteticos foacutesiles de otros paiacuteses
y proporcionando la seguridad de suministro de la energiacutea eleacutectrica
bull Convertir a Espantildea en una de las potencias europeas de generacioacuten de
energiacutea renovable
bull Favorecer la descarbonizacioacuten de los sistemas energeacuteticos aislados pues
dadas las restricciones fiacutesicas y de acceso a la energiacutea en estos territorios el
hidroacutegeno renovable tendraacute una funcioacuten relevante tanto en el almacenamiento
temporal de energiacutea eleacutectrica como en los usos relativos a la movilidad
Figura 35 Objetivos de Espantildea respecto al hidroacutegeno para 2030 Fuente Hoja de ruta del hidroacutegeno renovable [18]
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Dentro del objetivo global de cero emisiones para 2050 y en liacutenea con la Hoja de Ruta
del Hidroacutegeno el Componente 9 del Plan de Recuperacioacuten Transicioacuten y Resiliencia
denominado Hoja de ruta del hidroacutegeno renovable y su integracioacuten sectorial [44]
pretende posicionar a Espantildea como referente tecnoloacutegico en produccioacuten y
aprovechamiento del hidroacutegeno renovable creando cadenas de valor innovadoras
basadas en PYMEs y centros tecnoloacutegicos asiacute como construir sobre la misma un cluacutester
de produccioacuten e integracioacuten sectorial de hidroacutegeno renovable a gran escala y
vertebrarlo territorialmente con proyectos pioneros
Este componente representa el 224 de la financiacioacuten total de Plan y se distribuye
de la siguiente manera
Inversioacuten
Inversioacuten estimada TOTAL (M euro) incluyendo otras fuentes de financiacioacuten distintas al Mecanismo de Recuperacioacuten y
Resiliencia
1555000000 euro de fondos puacuteblicos
Inversioacuten del componente (M euro) BAJO EL MECANISMO DE RECUPERACIOacuteN Y RESILIENCIA
1555000000 euro de fondos puacuteblicos
Periodificacioacuten 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026
Plan de financiacioacuten
- 400 555 600 - - -
En el Anexo pueden analizarse los diferentes proyectos e iniciativas del sector
energeacutetico espantildeol y como las diferentes empresas estaacuten apostando por jugar un
papel preponderante en la estrategia espantildeola del hidroacutegeno Desgraciadamente
muchas de las iniciativas mantienen un caraacutecter puntual maacutes interesadas en la
captacioacuten de los Next Generation UE que en participar de una estrategia comuacuten
A modo de resumen en los siguientes cuadros se reflejan cuaacuteles son los principales
objetivos que han fijado Europa y Espantildea para los antildeos 2024 2030 y 2050 en cuanto a
los meacutetodos de produccioacuten de los diferentes tipos de hidroacutegeno y las estrategias de
uso del hidroacutegeno como vector energeacutetico y materia prima
Tabla 9 Inversioacuten y plan de financiacioacuten del componente 9
Fuente Plan de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia [44]
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Colores Posicioacuten Europa Posicioacuten Espantildea
Objetivo 2024 Objetivo 2030 Objetivo 2050 Objetivo 2024 Objetivo 2030 Objetivo 2050
Verde
Instalar 6 GW en electrolizadores Produccioacuten de 1 milloacuten de toneladas de
hidroacutegeno
Instalar 40 GW de electrolizadores y producir 10 millones de toneladas
de hidroacutegeno
Hidroacutegeno verde a gran escala en sectores poco
descarbonizados
Instalar entre 300 y 600 MW en
electrolizadores
Instalar 4 GW en electrolizadores El
hidroacutegeno renovable seriacutea el 25 del consumo de hidroacutegeno industrial
Ser un referente tecnoloacutegico en produccioacuten y
aprovechamiento del hidroacutegeno
Azul
Se apuesta por el hidroacutegeno azul principalmente para reducir raacutepidamente las emisiones de la produccioacuten actual de hidroacutegeno y apoyar la utilizacioacuten paralela y
futura del hidroacutegeno renovable No utilizar otro hidroacutegeno que no sea de origen renovable
Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en 46 millones de toneladas equivalentes de CO2
(CO2eq)
No utilizar otro hidroacutegeno que no sea de origen renovable Turquesa
Como vector para reducir las emisiones de GEI
Como vector para reducir las emisiones de GEI Gris
Marroacuten
Tabla 10 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y de Espantildea asociados a diferentes tipos de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Actividad Posicioacuten UE Posicioacuten Espantildea
Uso del H2 renovable en general Utilizacioacuten del H2 en sectores difiacutecilmente electrificables
Uso como electrocombustible derivado del H2
Uacuteltimo recurso para complementar al H2 Consideran el CCS como recurso de carbono para la produccioacuten de combustibles sinteacuteticos neutros en carbono
Apoyo a la generacioacuten de electricidad renovable
Hidroacutegeno como meacutetodo almacenamiento de excedentes de energiacutea eleacutectrica producida por las plantas renovables para la mejora de la gestioacuten y flexibilidad de la demanda
Energiacutea base del transporte
Terrestre ligero Relegado a usos cautivos y flotas comerciales de vehiacuteculos
ligeros Para 2030 se preveacute una flota de 5000-7500 vehiacuteculos ligeros y 150-200 autobuses con pilas de combustible
100-150 hidrogeneras se implantaraacuten para que puedan realizar el repostaje Terrestre pesado
Relegado a usos cautivos y flotas comerciales de vehiacuteculos pesados
Ferrocarril Apuesta por trenes de pilas de combustible para algunas
rutas comerciales de ferrocarril no electrificadas Al menos dos liacuteneas comerciales de media y larga distancia no electrificadas
Mariacutetimo Entre 2030 y 2050 se espera que el H2 y los combustibles sinteacuteticos derivados del mismo puedan penetrar en los sectores de aviacioacuten y navegacioacuten
Aviacioacuten
MMPP en la industria Sustitucioacuten por H2 renovable en las refineriacuteas en la
produccioacuten de NH3 o en la fabricacioacuten de acero Para 2030 el H2 renovable contribuiraacute en un 25 al total de H2 consumido
como materia en la industria del refino quiacutemica y metalurgia
Tabla 11 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y Espantildea de los diferentes usos y aplicaciones del
hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Posicioacuten de la Fundacioacuten Renovables
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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ncl
usi
on
es
7 Conclusiones
Consideraciones sobre la uacutenica poliacutetica energeacutetica posible
En todos los documentos y manifestaciones de la Fundacioacuten Renovables hemos
mantenido que la uacutenica poliacutetica energeacutetica posible es la que se lleve a cabo a partir de
una oferta de energiacutea basada en fuentes de energiacutea renovables desarrollada de
forma sostenible y de una poliacutetica de cobertura de nuestras necesidades energeacuteticas a
partir de la consideracioacuten de la energiacutea como un bien de primera necesidad y como
un servicio puacuteblico asumiendo que tiene que ser gestionable a traveacutes del ahorro y de
la eficiencia energeacutetica e incorporando de forma ineludible los conceptos de
inclusioacuten racionalidad sostenibilidad y de respeto con la biodiversidad
La poliacutetica energeacutetica por el desarrollo alcanzado por las distintas tecnologiacuteas de
aprovechamiento de las fuentes de energiacutea renovables debe centrar sus objetivos
como ya hemos mencionado con anterioridad en la electrificacioacuten de la demanda
Obviamente la electricidad como vector energeacutetico que no como fuente primaria de
energiacutea tiene limitaciones teacutecnicas para determinados usos finales como la de que no
es almacenable y por lo tanto necesita de otros vectores energeacuteticos que permitan
superar esas limitaciones tanto en lo que respecta a un desarrollo del sistema
eleacutectrico eficiente y no sobredimensionado en la oferta como a la cobertura de
demandas de energiacutea en las que la electricidad no es el vector maacutes indicado aunque siacute
lo sea para otros vectores que cubran las necesidades con mayor idoneidad
El intereacutes por el hidroacutegeno nace de la posibilidad de complementar y poner en
marcha un sistema cada vez maacutes electrificado tanto en su faceta de almacenamiento
y mejora de la gestionabilidad como en la cobertura de demandas de energiacutea no
idoacuteneas para la electricidad mencionada anteriormente
Es importante no perder la caracteriacutestica de complementariedad porque si
analizamos muchos de los planes presentados parece que el hidroacutegeno debiera ser el
centro del modelo energeacutetico situacioacuten que nunca seraacute asumible por rendimientos
costes e idoneidad La exigencia de un cambio en el modelo de la oferta hace que el
hidroacutegeno no pueda ser la coartada de la continuidad del modelo actual validaacutendolo a
partir de incorporar un grado maacutes de complejidad
En los capiacutetulos anteriores ha quedado clara la dificultad e ineficiencia de transportar y
almacenar el hidroacutegeno lo que pone en duda un modelo de produccioacuten centralizada y
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uso distribuido manteniendo el concesional de infraestructuras como el actual que
deberiacutea estar maacutes dirigido a anteponer el transporte de la electricidad al del
hidroacutegeno fomentando que su produccioacuten y uso sea en el mismo emplazamiento
La poliacutetica propuesta para apoyar al hidroacutegeno pretende que este asuma la misma
configuracioacuten que han tenido los combustibles foacutesiles produccioacuten centralizada
transformacioacuten para almacenamiento y transporte dentro de un modelo de lobby
econoacutemico que ni se sostiene con los combustibles foacutesiles ni con el hidroacutegeno
No podemos perder de vista el estado actual y las proyecciones del desarrollo
tecnoloacutegico de cada uno de los elementos que configuran la cadena de produccioacuten de
hidroacutegeno ni los diferentes escenarios previstos para que alcance el papel de
complemento anteriormente mencionado Somos conscientes de las expectativas que
se han generado pero no debemos olvidar que instituciones como IRENA o la AIE
establecen su horizonte de madurez en el largo plazo lo que implica por un lado
reclamar prudencia para los objetivos a corto plazo y por otro exigencia en el
esfuerzo tecnoloacutegico de desarrollo
Consideracioacuten sobre el hidroacutegeno
Para la Fundacioacuten Renovables el uacutenico H2 que se considera sostenible para la senda
de la descarbonizacioacuten de la economiacutea es el hidroacutegeno producido a partir de la
electroacutelisis del agua empleando electricidad de origen 100 renovable Todas las
alternativas propuestas como transicioacuten hacia el hidroacutegeno renovable basadas en
combustibles foacutesiles son un parche y un engantildeo que no solo no soluciona el problema
de emisiones de GEI ni de la dependencia de los combustibles foacutesiles sino que
ralentiza el paso hacia una economiacutea sostenible y libre de emisiones
La produccioacuten de gases sinteacuteticos para el aprovechamiento de la produccioacuten de H2
mediante gasificacioacuten debe ser analizada bajo el prisma de la consideracioacuten de la
biomasa como recurso local y para ser utilizadas por su capacidad de gestionabilidad
en otros procesos antes que en la produccioacuten de H2
Para la Fundacioacuten Renovables el hidroacutegeno debe ser producido siempre que se pueda
en el sitio de uso mediante electrolizadores abastecidos por electricidad de origen
renovable bien producida in situ o trasportada desde su lugar de origen Siempre es
maacutes interesante transportar electricidad que hidroacutegeno
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El hidroacutegeno como materia prima
El H2 como materia prima (MMPP) tiene experiencia y recorrido de uso en aquellos
sectores industriales que lo demandan hoy en diacutea Sin embargo se requiere la
sustitucioacuten del hidroacutegeno basado en combustibles foacutesiles por el de electroacutelisis con
electricidad renovable en aquellos procesos industriales que realmente resulten
interesantes descarbonizar a largo plazo
La demanda de H2 para el refino de petroacuteleo estaacute destinada a su desaparicioacuten tanto
maacutes cuanto se reduzcan aquellas tecnologiacuteas o usos que dependan de los combustibles
foacutesiles
El volumen de H2 empleado por los fabricantes de fertilizantes sinteacuteticos debe ser
reconsiderado y reducido bajo paraacutemetros de sostenibilidad antes de su sustitucioacuten
completa por hidroacutegeno renovable pues el uso final de estos fertilizantes es el
causante de numerosos impactos sobre los ecosistemas
Vector energeacutetico
La experiencia del H2 como vector energeacutetico en todos los usos finales es miacutenima
principalmente porque si procede de la electrolisis del agua no puede convertirse en
el objetivo y ser consecuencia de un ciclo de regeneracioacuten perverso electricidad-
hidroacutegeno-transportetransformacioacuten-electricidad situacioacuten reforzada si se tiene en
cuenta su caraacutecter emergente al que contribuyen la falta de desarrollo tecnoloacutegico y
un diferencial de coste con respecto a otros combustibles para las mismas aplicaciones
finales
Al ser un electrocombustible derivado de la electricidad (otro vector energeacutetico) el
H2 es para la Fundacioacuten Renovables un recurso para la transicioacuten energeacutetica
complementario a la electrificacioacuten El primer objetivo que se debe perseguir es ser
eficiente con el uso del recurso y el segundo la electrificacioacuten directa de la demanda
con energiacuteas renovables herramientas clave para llevar a cabo la transicioacuten de forma
competitiva y sin incrementar las emisiones locales
Por tanto la razoacuten de apostar en primer lugar por la electricidad y no por el
hidroacutegeno no es otra que por eficiencia por la mejora de la calidad del aire y por la
incorporacioacuten del consumidor como agente activo Antes de sustituir nuestros
consumos por vectores energeacuteticos sostenibles debemos analizar cada uso final de la
energiacutea y prescindir de este consumo siempre que sea posible pues un cambio de
modelo energeacutetico no soacutelo se basa en sustituir los combustibles foacutesiles debemos
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cambiar la forma en la que nos relacionamos con la energiacutea No podemos simplemente
sustituir los consumos finales por vectores que nos permitan seguir haciendo un uso
ineficiente de la energiacutea y acabar dependiendo de tecnologiacuteas y vectores energeacuteticos
aunque sean maacutes sostenibles
Apostar por la electricidad como vector principal para la sustitucioacuten de los
combustibles foacutesiles y como elemento para producir hidroacutegeno exige que su precio no
dependa por regulacioacuten de aquellos combustibles que quiere sustituir razoacuten por la
que desde la Fundacioacuten Renovables consideramos que es urgente la reforma del
sistema de fijacioacuten de precios y el abandono del marginalismo como praacutectica de
mercado para el cierre del precio mayorista de la electricidad
El hidroacutegeno como elemento de valor en la generacioacuten de electricidad de
origen renovable
La optimizacioacuten de la capacidad de evacuacioacuten mediante la maximizacioacuten del factor de
capacidad en centrales de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica con fuentes renovables y la
necesidad de disponer de generacioacuten maacutes gestionable pueden abrir la posibilidad de
utilizar el hidroacutegeno como sistema de almacenamiento de excedentes aunque las
simulaciones realizadas reflejan la necesidad de un cambio de paradigma en las
relaciones de intercambio entre vectores energeacuteticos para que sea viable
En la actualidad los sistemas de almacenamiento con bateriacuteas de ion-litio son la
alternativa maacutes real y competitiva como se ha podido ratificar en las conclusiones
desarrolladas en el apartado El hidroacutegeno como respaldo de la generacioacuten de
electricidad renovable
La implantacioacuten de sistemas hiacutebridos principalmente entre la eoacutelica y la fotovoltaica
han demostrado que es la liacutenea que seguir para la optimizacioacuten del factor de capacidad
y de la rentabilidad de las inversiones aunque se incremente la cuantiacutea de los
vertidos vertidos cuyo coste de oportunidad cero pueden ser el origen para producir
hidroacutegeno o para almacenarse en bateriacuteas ion-litio originando un valor antildeadido al
mejorar la gestioacuten de la energiacutea producida y adecuarse al deseado equilibrio que se
quiere alcanzar entre la oferta y la demanda de la red eleacutectrica La realidad es que el
hidroacutegeno estaacute muy lejos de poder competir con los sistemas de bateriacuteas de ion-litio
El almacenamiento con hidroacutegeno y su posterior transformacioacuten en electricidad con
pilas PEM se configura como una alternativa aunque como ratifica IRENA sea a muy
largo plazo en base a los siguientes elementos
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bull Utilizacioacuten de vertidos por su coste de oportunidad cero
bull Produccioacuten de hidroacutegeno y su utilizacioacuten para generar la energiacutea eleacutectrica in
situ
bull Necesidad de generar mercados en los que la capacidad de flexibilizar la
inyeccioacuten de electricidad en la red esteacute valorada
bull Mejorar y adatar el funcionamiento de electrolizadores en funcionamiento
discontinuo y con alta variabilidad de carga
La unioacuten de la generacioacuten de electricidad renovable para la produccioacuten de hidroacutegeno
como PPA (Power Purchase Agreement) con precios de generacioacuten bajos es una
alternativa todaviacutea lejana para la produccioacuten de hidroacutegeno de menor coste al disponer
de precios de electricidad mucho maacutes bajos que los que el mercado ofrece Pero esta
produccioacuten debe ser lo maacutes cercana posible al punto de uso con el fin de minimizar el
transporte y por lo tanto ser maacutes eficiente Volvemos a recordar que es maacutes idoacuteneo
transportar electricidad que hidroacutegeno
A pesar de los potenciales beneficios del hidroacutegeno mencionados con anterioridad en
base a los caacutelculos realizados por la Fundacioacuten Renovables en el apartado El hidroacutegeno
como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable todaviacutea queda mucho
camino por recorrer para poder aprovechar las ventajas que nos ofrece en este
aacutembito pues auacuten nos encontramos en la fase de crecimiento de la curva de desarrollo
de las tecnologiacuteas asociadas a la produccioacuten almacenamiento y reconversioacuten del H2
En cuanto a la utilizacioacuten de hidroacutegeno para producir energiacutea eleacutectrica en procesos de
cogeneracioacuten debe ser entendida como viable siempre y cuando estemos hablando del
aprovechamiento de calores residuales del proceso industrial que ha utilizado el
hidroacutegeno como vector energeacutetico para cubrir sus necesidades
Como cobertura de necesidades energeacuteticas especificas
Transporte
Transporte terrestre
El H2 solo deberiacutea ser utilizado en los usos en los que por limitaciones de
autonomiacutea asociadas a sus ciclos de trabajo o por peso en relacioacuten con su
capacidad no sea posible llevarlo a cabo mediante vehiacuteculos eleacutectricos con
bateriacuteas en la actualidad de ion-litio Solamente se deberiacutea considerar el
uso del hidroacutegeno en pilas de combustible en aquellos vehiacuteculos de largo
recorrido o de alta tasa de utilizacioacuten como camiones autobuses taxis
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carretillas elevadoras o flotas cautivas Es importante reiterar la necesidad
de tener presente el filtro de la eficiencia
Con respecto a los vehiacuteculos ligeros salvo casos excepcionales deberaacuten
ser vehiacuteculos eleacutectricos de bateriacutea Hay que destacar la utilidad de los
vehiacuteculos eleacutectricos como elemento de almacenamiento para mejorar la
flexibilidad del sistema eleacutectrico La recarga inteligente y el Vehicle to Grid
(V2G) deben ser elementos baacutesicos para la gestionabilidad del sistema
El transporte pesado (autobuses camiones y maquinaria pesada) debe ser
atendido con la combinacioacuten de vehiacuteculos a base de pilas de combustible y
la electrificacioacuten directa (por ejemplo en el caso de los autobuses con el
trolebuacutes) o indirecta mediante bateriacuteas dependiendo de la carga
autonomiacutea y ciclos de trabajo porque el hidroacutegeno siacute puede ser
competitivo en la descarbonizacioacuten de autobuses y camiones de largo
recorrido
La propuesta de disponibilidad de infraestructuras de recarga debe estar
disentildea pensando exclusivamente en estos segmentos de vehiacuteculos y usos y
en la posibilidad de sistemas de abastecimiento alrededor de los puntos de
consigna de uso profesionalizado nunca bajo el mismo criterio que marca
la necesidad de puntos de recarga eleacutectricos
En relacioacuten con el transporte por ferrocarril este deberiacutea ser 100
eleacutectrico pues se trata de una tecnologiacutea sobradamente conocida y
electrificable Por ello consideramos que se deberaacute apostar por la
electrificacioacuten de aquellos tramos que todaviacutea no disponen de tendido
eleacutectrico antes que por la implantacioacuten de trenes impulsados con
hidroacutegeno
El fomento del uso del ferrocarril tambieacuten como transporte de mercanciacuteas
ademaacutes de solventar parcialmente el dilema de la electrificacioacuten de los
vehiacuteculos por bateriacuteas o pilas de combustible reduciriacutea el traacutefico por
carretera y aumentariacutea el volumen de carga transportada en comparacioacuten
con el transporte pesado No compartimos el uso del hidroacutegeno en el
ferrocarril atendiendo a su no idoneidad ni econoacutemica ni teacutecnica frente
a un sistema 100 electrificado
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Transporte mariacutetimo
Para el transporte mariacutetimo de larga distancia el amoniacuteaco renovable
destaca como una solucioacuten para sustituir a los combustibles ya que las
opciones de utilizar directamente el hidroacutegeno en estado gas o liacutequido no
presenta en teacuterminos de eficiencia ratios que recomienden su uso en los
casos en los que conlleven un consumo elevado de combustible En esta
liacutenea de actuacioacuten no puede olvidarse el riesgo asociado a las fugas de
amoniacuteaco en el mar ademaacutes de las emisiones de oacutexido de nitroacutegeno si la
combustioacuten no estaacute perfectamente optimizada al margen de la necesidad
de seguir avanzando en el perfeccionamiento tecnoloacutegico del proceso de
Haber-Bosch para reducir su consumo intensivo en energiacutea
Transporte aeacutereo
Al margen de la consideracioacuten del transporte aeacutereo como una praacutectica que
debe ser minimizada o sustituida por otras alternativas terrestres como el
ferrocarril salvo que se produzca una disrupcioacuten tecnoloacutegica la versioacuten
sinteacutetica del queroseno foacutesil es la mejor alternativa a corto y medio plazo
para la descarbonizacioacuten del sector Es necesaria una actualizacioacuten del
proceso de Fischer-Tropsch para sintetizar el queroseno de la forma maacutes
eficiente y sostenible posible
Materia prima en la industria
Dado que el hidroacutegeno no es una fuente de energiacutea primaria sino un vector energeacutetico
que requiere de una conversioacuten que implica importantes peacuterdidas de energiacutea es
necesario hacer una reflexioacuten sobre la escala y velocidad necesaria para su
desarrollo uso y capacidad de suministro Sus aplicaciones deben centrarse en
aquellos sectores en los que la electricidad no pueda tener cabida
El uso del hidroacutegeno en la industria debe ser modificado atendiendo a
1 El cambio de la produccioacuten de hidroacutegeno desde el reformado de gas a la
produccioacuten mediante electroacutelisis del agua con electricidad de origen renovable
En buena loacutegica esta consideracioacuten dada la todaviacutea inmadurez tecnoloacutegica e
industrial de la produccioacuten de hidroacutegeno mediante electroacutelisis debe llevar
consigo amortiguar el crecimiento de la demanda de hidroacutegeno porque si no lo
que haremos es fomentar el uso del gas natural para cubrir las demandas
creadas o la aportacioacuten de fondos para cubrir el diferencial econoacutemico hoy diacutea
existente entre ambas formas de produccioacuten de hidroacutegeno
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2 La sustitucioacuten de procesos teacutermicos de los combustibles foacutesiles por hidroacutegeno
siempre que se cumpla que no puedan ser abastecidos por electricidad
Los usos actuales del hidroacutegeno en refineriacuteas e incluso en la produccioacuten de fertilizantes
deben considerarse en liacutenea con las exigencias que la lucha contra el cambio climaacutetico
implica Es claro que debemos apostar por la erradicacioacuten de los combustibles foacutesiles
pero tambieacuten por hacer maacutes sostenible la industria de los fertilizantes
La industria del amoniacuteaco debe emprender en consecuencia un proceso de evolucioacuten
y transformacioacuten acorde con los compromisos asumidos tanto para la minimizacioacuten de
emisiones como de los riesgos que algunos componentes llevan de forma inherente a
su produccioacuten y uso
Electrocombustibles derivados del hidroacutegeno
Los electrocombustibles derivados del H2 renovable deben considerarse como el
uacuteltimo recurso por principios de eficiencia pues estos combustibles precisan de dos
procesos de transformacioacuten a partir de la electricidad con el consumo de energiacutea y las
peacuterdidas en los procesos de transformacioacuten que conllevan Peacuterdidas asociadas no soacutelo
al proceso de transformacioacuten para su produccioacuten sino tambieacuten a su uso final que
generalmente es en motores teacutermicos mucho menos eficientes que los eleacutectricos o
que la pila de combustible
No menos importante es el haacutendicap del requerimiento de carbono (a excepcioacuten del
amoniacuteaco) como materia prima para su siacutentesis que hace que el uso final de estos
electrocombustibles basados en carbono no suponga ninguna mejora en cuanto a
reduccioacuten de emisiones en el proceso de combustioacuten comparado con los combustibles
foacutesiles tradicionales
Desde la Fundacioacuten Renovables en teacuterminos generales no consideramos la utilidad
de los electrocombustibles del H2 tanto por la ya mencionada baja eficiencia como
por la contribucioacuten al mantenimiento del sistema energeacutetico tradicional en lugar de
contribuir a un nuevo modelo en consonancia con las exigencias climaacuteticas
Este seriacutea el caso de la produccioacuten de metano sinteacutetico para incorporar a la
infraestructura actual del gas una actividad totalmente contraria a los principios de la
Fundacioacuten Renovables pues el hidroacutegeno en ninguacuten caso puede servir de excusa
para continuar con la quema de combustibles (foacutesiles o sinteacuteticos) contaminantes
como el metano Otro ejemplo similar seriacutea la produccioacuten de gasolina y gasoacuteleo
sinteacutetico para los actuales motores de combustioacuten interna
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De los electrocombustibles el que resulta maacutes interesante para eliminar los
combustibles foacutesiles de aquellos procesos maacutes difiacuteciles de descarbonizar es el
amoniacuteaco (NH3) al ser un gas faacutecilmente licuable con una densidad energeacutetica
moderada que dada la ausencia de carbono en su moleacutecula se elimina la posible
formacioacuten de gases de CO2 y CO en su combustioacuten Sin embargo las principales
consecuencias negativas de su uso son la posible formacioacuten de NO2 y su alta toxicidad
para los seres humanos y los ecosistemas en los que haya una posible fuga de NH3
(especialmente las masas de agua)
En cuanto a los electrocombustibles citados en este documento que contengan
carbono en su composicioacuten molecular soacutelo se consideraraacute de utilidad para su uso
como vector energeacutetico el queroseno sinteacutetico de origen renovable (H2 producido por
electroacutelisis del agua con electricidad de origen 100 renovable y carbono procedente
de la biomasa aprovechada de manera sostenible) al ser la uacutenica alternativa al
combustible actual empleado por los aviones de largo recorrido
Por ello el uso de combustibles liacutequidos sinteacuteticos quedaraacute relegado a aquellos
subsectores en los que se demuestre que la electrificacioacuten no es la opcioacuten maacutes
eficiente ni existe una alternativa sostenible o de uso directo del hidroacutegeno Este es
el caso del transporte aeacutereo que junto con el mariacutetimo son los medios de transporte
maacutes difiacuteciles de descarbonizar aunque en este uacuteltimo la posibilidad del uso de
hidroacutegeno sin transformar es maacutes factible pero maacutes compleja
Transporte de hidroacutegeno
El objetivo debe ser minimizar las necesidades de transportar hidroacutegeno
Por otro lado el hidroacutegeno no puede servir de excusa para continuar apostando por
los combustibles foacutesiles y su inyeccioacuten en la red de gas (blending) ya que supondriacutea
una modificacioacuten de la composicioacuten del producto transportado y entregado al cliente
ademaacutes de que la red de transporte podriacutea dantildearse a largo plazo y tener efectos no
deseados en los equipos que utilicen esta mezcla de gases
La praacutectica del blending supone la degradacioacuten en teacuterminos de valor de un vector
energeacutetico como el hidroacutegeno como componente minoritario de la mezcla con un
elemento con menor capacidad exergeacutetica y que ademaacutes no es sostenible como es el
gas natural
Por consiguiente el hidroacutegeno debe ser producido in situ lo maacutes proacuteximo a los puntos
de consumo para reducir asiacute al maacuteximo las necesidades de transporte pues el uacutenico
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vector energeacutetico eficientemente transportable es la electricidad y por ello se debe
transportar la electricidad alliacute doacutende se encuentren los electrolizadores cercanos al
punto de consumo
El hidroacutegeno no puede convertirse en una coartada
El hidroacutegeno renovable tiene futuro en la senda de la descarbonizacioacuten pero no
podemos confundir su proyeccioacuten futura con la euforia de las empresas energeacuteticas ni
con la expectacioacuten mediaacutetica
Desde la Fundacioacuten Renovables hemos intentado poner un punto de reflexioacuten al boom
del H2 detraacutes del que se encuentran las mismas empresas energeacuteticas que hace diez
antildeos renegaban de las renovables por inmaduras y caras y hoy se entregan a ellas para
producir hidroacutegeno renovable una tecnologiacutea auacuten cara e inmadura Su intereacutes por el
H2 no estaacute relacionado con abordar la emergencia climaacutetica sino con preservar su
actual modelo de negocio para mantener la relevancia y rentabilidad del modelo
energeacutetico centralizado basado en combustibles foacutesiles cuya propiedad y control estaacute
en un pequentildeo grupo de grandes empresas energeacuteticas y en la posibilidad de captar
recursos puacuteblicos como son los Next Generation UE
La creacioacuten de estas expectativas del hidroacutegeno con carteras de proyectos y
estrategias tanto a nivel nacional como mundial se ajusta directamente a los
intereses del sector energeacutetico maacutes tradicional actuando como lobby del hidroacutegeno en
una propuesta de dar continuidad a la industria del gas Su principal objetivo es el de
conseguir un esquema regulatorio y financiero a gran escala para crear una
economiacutea del hidroacutegeno y liderar este ldquonuevo amanecerrdquo del gas Si toda la
economiacutea demanda hidroacutegeno seriacutea casi imposible satisfacer esa demanda soacutelo con
hidroacutegeno renovable (incluso si es importado) lo que se traduciriacutea en seguir
produciendo H2 a base de gas foacutesil (con y sin eliminacioacuten de carbono) o blending de H2
renovable en la red de gas lo que podriacutea propiciar un mayor consumo de gas foacutesil bajo
el pretexto de un gas ldquomaacutes natural y sosteniblerdquo No es de extrantildear que la actual
apuesta por el hidroacutegeno renovable esteacute siendo utilizada por el lobby del gas como un
intento de satisfacer la economiacutea del hidroacutegeno de Europa mediante hidroacutegeno
producido a partir de combustibles foacutesiles pues una economiacutea de hidroacutegeno renovable
podriacutea poner a la industria del gas fuera de juego
En Espantildea y en Europa en general ya se cuenta con una red sobredimensionada de
gas que o bien se convertiraacute en activos varados (peacuterdida de valor de las
infraestructuras a medida que se eliminan los combustibles foacutesiles) que requeriraacuten de
un costoso desmantelamiento o nos encerraraacute con su reutilizacioacuten en maacutes deacutecadas
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de quema de combustibles foacutesiles Ademaacutes no soacutelo pretenden mantener sus
gaseoductos en uso sino ampliarlos sustancialmente como demuestra el proyecto
European Hydrogen Backbone en el que participan los 11 principales gestores de la red
de transporte de gas de Europa
Por otro lado nunca debemos olvidar la volatilidad de los precios del gas natural y las
consecuencias de su consideracioacuten como el vector principal de apoyo a la transicioacuten
energeacutetica Estamos viendo como los movimientos geoestrateacutegicos ponen en riesgo la
poliacutetica de electrificacioacuten de la demanda
Es claro que el modelo marginalista no se disentildeoacute para el mix energeacutetico actual y su
perpetuacioacuten es darle al gas natural la oportunidad aunque su aporte sea pequentildeo de
tener la uacuteltima palabra para fijar precios y cercenar todo el esfuerzo que la evolucioacuten
de las renovables ha tenido Fomentando la causa del problema nunca encontraremos
la solucioacuten Cuando el precio de la electricidad en el modelo marginalista actual lo fija
el gas la apuesta por electrificar la demanda pasa a ser una quimera
El objetivo de este tipo de proyectos relacionados con el hidroacutegeno es captar los
recursos de financiacioacuten nuevos yo existentes de la UE para mantener el peso del gas
recursos financieros como los del Plan de Inversiones Sostenibles (Sustainable
Investment Plan) del Fondo para la Recuperacioacuten y Resiliencia (Recovery and
Resilience Facility) del Fondo para Conectar Europa (Connecting Europe Facility) y a
traveacutes de las normas revisadas de ayuda estatal como Proyectos Importantes de
Intereacutes Comuacuten Europeo (Important Projects of Common European Interest (IPCEI))
Posicionamiento frente a la estrategia espantildeola del hidroacutegeno
Estamos de acuerdo en que Espantildea debe apostar por el hidroacutegeno para no perder su
posicioacuten en la senda trazada por la UE pero esta apuesta nunca puede olvidar la
realidad a la que se enfrenta el hidroacutegeno definida por sus costes y sus ineficiencias
como vector energeacutetico
La apuesta no puede ser fomentar la demanda de hidroacutegeno porque su cadena de
valor no estaacute madura y lo uacutenico que se conseguiraacute es arrastrar el diferencial de costes
hacia el futuro hipotecando las sentildeales de precio y su propio desarrollo
El establecimiento de objetivos concretos de penetracioacuten de H2 puede ser peligroso y
maacutes auacuten si se establece en un sector en concreto Si se restringen las opciones
tecnoloacutegicas con las que se debe llegar a un objetivo se puede estar excluyendo otras
alternativas renovables como la electricidad generando por tanto un sobrecoste para
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el conjunto de la economiacutea ademaacutes de poner en riesgo alcanzar los objetivos de
descarbonizacioacuten establecidos por haber implementado una poliacutetica ineficiente maacutes
centrada en mostrar la grandeza del empentildeo que los criterios de eficiencia en su maacutes
amplio sentido
La intencioacuten de convertir a Espantildea en uno de los principales exportadores de H2 es un
error entre otras razones por la ineficiencia de los procesos de transformacioacuten para el
transporte al margen de que puede suponer perpetuar el esquema actual centralizado
de zonas de recursosgeneracioacuten y consumo en lugar de dotar a cada territorio de
energiacutea que es la mejor forma de empoderamiento El caraacutecter distribuido de las
fuentes de energiacuteas renovables permite generar cerca de los puntos de consumo
(generacioacuten distribuida) reduciendo el transporte aumentando la eficiencia y
fomentando la autosuficiencia energeacutetica en lugar de desembocar en sumideros
energeacuteticos
No entendemos el volumen econoacutemico destinado a fomentar iniciativas de inversioacuten
en proyectos de hidroacutegeno en la mayoriacutea de los casos como iniciativas piloto alejadas
de la apuesta para mejorar las condiciones baacutesicas de su produccioacuten No podemos
volver a caer en los errores del pasado y apostar por monumentos funerarios con
tecnologiacuteas inmaduras para cubrir necesidades no reales impulsadas con el uacutenico
objetivo de obtener reacuteditos financieros a inversiones al amparo de regulaciones
creadas ad hoc con una dependencia eterna de los fondos puacuteblicos Experiencias
como el depoacutesito Castor la central de Elcogaacutes el sobredimensionamiento de las
infraestructuras gasistas o incluso el desarrollo fuera de los objetivos fijados para las
energiacuteas renovables han sido apuestas que pagamos los consumidores aunque en su
inicio contaran con subvenciones al capital
Fomentar la demanda para que se desarrolle la oferta no es buena solucioacuten si esta no
va acompantildeada de una apuesta por el desarrollo tecnoloacutegico e industrial de
electrolizadores y de equipamiento auxiliar de tamantildeos no centralizados que
puedan generar una industria utilizable frente a la promocioacuten de proyectos piloto
megaliacuteticos que acabaraacuten como siempre convirtieacutendose en monumentos funerarios
de las liacuteneas de financiacioacuten ad hoc disponibles
Se debe priorizar la adaptacioacuten al marco regulatorio existente de los sistemas de
Garantiacuteas de Origen del hidroacutegeno para antes de 2022 puesto que hoy en diacutea con
este vaciacuteo administrativo no podriacutea asegurarse la procedencia del hidroacutegeno
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Debemos tener una poliacutetica fiscal que introduzca criterios de homogeneidad Es
verdad que por ahora el precio del H2 producido a partir de gas natural es de
alrededor de 1-15 eurokg mientras que el hidroacutegeno producido mediante la electroacutelisis
de agua utilizando electricidad de origen renovable tiene un coste de entre 5-7 eurokg
pero tambieacuten es verdad que los combustibles foacutesiles siguen gozando de bonificaciones
fiscales sin internalizar los costes de los dantildeos causados al medio ambiente y a las
personas derivados de las externalidades negativas por las emisiones de GEI
La apuesta de Espantildea como siempre ha defendido la Fundacion Renovables debe ser
hacia la electrificacioacuten de la demanda y en base a la generacioacuten de electricidad 100
con fuentes renovables y en este objetivo el hidroacutegeno puede tener un papel pero
seraacute de forma puntual y no determinante No podemos apostar por un hidroacutegeno que
a traveacutes del blending sea la coartada del modelo energeacutetico foacutesil actual
Como recordatorio debemos apostar por la produccioacuten de hidroacutegeno a traveacutes de la
hidroacutelisis del agua con electricidad de origen renovable en emplazamientos en los
que se minimice su transporte porque siempre es maacutes interesante transportar
electricidad que hidroacutegeno
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Anexo
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 115
An
exo
Anexo
En este Anexo se recogen los principales proyectos de las energeacuteticas espantildeolas para
obtener parte de estos fondos
Proyectos de hidroacutegeno en Espantildea y estrategia de las principales
energeacuteticas espantildeolas
La fuerte apuesta por esta fuente de energiacutea y su consideracioacuten como inversioacuten elegible
para los Next Generation UE ha supuesto que las energeacuteticas espantildeolas hayan asumido
el reto de liderar la industria del hidroacutegeno Las razones de este intereacutes al margen de la
captacioacuten de fondos europeos hay que buscarlas en la posibilidad que les da de
transformacioacuten y proteccioacuten de su core business hacia un vector energeacutetico de futuro
bull Sector petroacuteleo y gas Supone no solo la continuidad de la utilizacioacuten del gas y
de sus infraestructuras con el blending sino sobre todo un incremento del
consumo de gas natural como fuente de energiacutea maacutes barata en los teacuterminos del
mercado actual para producir hidroacutegeno Por otro lado permite una conexioacuten
perfecta entre su migracioacuten hacia los mercados relacionados con la electricidad
y las renovables aunque su intereacutes estaacute maacutes en el mantenimiento del hidroacutegeno
gris y azul que el del verde
bull Sector eleacutectrico Es una oportunidad no solo de incrementar la produccioacuten de
electricidad y de las inversiones en generacioacuten con renovables sino tambieacuten de
introducir como propio un vector crucial para la gestionabilidad del sistema
eleacutectrico el aprovechamiento de los vertidos en centrales de generacioacuten y la
optimizacioacuten de procesos como la hibridacioacuten de tecnologiacuteas o el
sobredimensionamiento de potencia instalada
La siguiente figura muestra coacutemo el ecosistema espantildeol cuenta con representacioacuten en
toda la cadena de valor de esta tecnologiacutea
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 116
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Estas empresas se encuentran inmersas en muchos proyectos para reducir costes en la
produccioacuten almacenaje y transporte del combustible asiacute como para convertir en
realidad su utilizacioacuten diaria para movilidad generacioacuten de energiacutea eleacutectrica en
industrias etc
Espantildea
Espantildea ha presentado como objetivo liderar el desarrollo de la economiacutea del H2
buscando crear una nueva industria a su alrededor (fabricacioacuten de pilas de combustible
y de electrolizadores entre otros) y eso se ve reflejado en su Hoja de Ruta en la que se
establece como objetivo principal para la proacutexima deacutecada instalar 4 GW de potencia
de electroacutelisis (el 10 del objetivo establecido por la UE para 2030)
Para alcanzar los objetivos fijados en La Hoja de Ruta del Hidroacutegeno se estima una
inversioacuten necesaria hasta 2030 en torno a 8900 Meuro que movilizar por el sector
privado con el apoyo eficiente del sector puacuteblico Ademaacutes en el marco del Fondo
Europeo de Recuperacioacuten el Gobierno preveacute destinar maacutes de 1500 Meuro al desarrollo
del hidroacutegeno renovable Consecuentemente las grandes energeacuteticas han disparado
sus inversiones hacia el H2 mediante proyectos para aprovechar los fondos europeos e
invertir en nuevos activos convirtieacutendose en una de las principales apuestas incluso
en las compantildeiacuteas eleacutectricas
Figura 36 Representacioacuten del ecosistema espantildeol en la cadena de valor del hidroacutegeno Fuente The conversation [45]
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 117
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Fondos Next Generation EU
Posicionamiento de las empresas energeacuteticas en Espantildea
A continuacioacuten se presenta un cuadro resumen de proyectos de hidroacutegeno de algunas
de las principales empresas energeacuteticas del paiacutes que han solicitado financiacioacuten de
fondos europeos o espantildeoles
Proyecto Descripcioacuten
Endesa
Hasta 23 proyectos relacionados con el hidroacutegeno renovable en las distintas fases de la cadena de valor de este gas por valor de maacutes de 2900 millones de
euros (Meuro) para poner en marcha 340 megavatios (MW) de potencia en electrolizadores alimentados con 2000 MW de potencia renovable
Tambieacuten planea proyectos extrapeninsulares que absorben otros 900 millones de inversioacuten y que van desde la produccioacuten de hidroacutegeno verde en plantas de
generacioacuten al paso de plantas operativas a su funcionamiento con bicombustible y la sustitucioacuten de potencia de otras plantas operativas por
hidroacutegenogas
Del carboacuten de La Robla al hidroacutegeno solar
Apertura de una faacutebrica de hidroacutegeno limpio en La Robla (Leoacuten) que produciraacute aproximadamente 9000 toneladas de H2 verde al antildeo mediante un
electrolizador de hasta 60 MW y un parque solar fotovoltaico de cuatrocientos megas (400 MW)
Produccioacuten destinada el consumo local la inyeccioacuten a la red gasista y posibilitar una futura exportacioacuten hacia el noroeste de Europa
Mallorca
El proyecto industrial Power to Green Hydrogen Mallorca (proyecto de produccioacuten a escala industrial de hidroacutegeno renovable hasta 75 MW de
electroacutelisis) es el nuacutecleo de Green Hysland una iniciativa europea a traveacutes de la cual la UE ha comprometido 10 millones de euros
Produccioacuten destinada como combustible en autobuses y vehiacuteculos de alquiler que podraacuten repostar en una estacioacuten de servicio -hidrogenera- construida a tal
efecto Asiacute mismo seraacute empleado para la generacioacuten de calor y energiacutea para edificios comerciales y puacuteblicos o como energiacutea auxiliar en ferris y operaciones portuarias Ademaacutes parte de ese hidroacutegeno verde se inyectaraacute en la red de gas
de la isla con el apoyo de Redexis y a traveacutes de un Sistema de Garantiacuteas de Origen desarrollado por Acciona Enagaacutes y Acciona lideran el proyecto
Puertollano
Integracioacuten de una instalacioacuten solar fotovoltaica de cien megavatios (100 MW) un sistema de bateriacuteas de ion-litio con una capacidad de almacenamiento de veinte megavatios hora (20 MWh) y un sistema de produccioacuten de hidroacutegeno
mediante electroacutelisis de 20 MW (que funcionaraacute con energiacutea 100 renovable) inversioacuten de 150 millones de euros Produccioacuten destinada seraacute empleado en la faacutebrica de amoniaco de Fertiberia en Puertollano que tiene una capacidad de
produccioacuten superior a las 200000 toneladas antildeo
Ingeteam
El fabricante noruego de electrolizadores Nel (a traveacutes de su filial Nel Hydrogen Electrolyser) y la compantildeiacutea eleacutectrica Iberdrola han firmado un acuerdo para desarrollar electrolizadores de gran tamantildeo y promover la
cadena de valor de esta tecnologiacutea en Espantildea Para materializar el proyecto Iberdrola junto a la empresa vasca Ingeteam han constituido la compantildeiacutea Iberlyzer con el fin de convertirla en el primer
fabricante de electrolizadores a gran escala de Espantildea Iberdrola asegura que Iberlyzer suministraraacute maacutes de 200 MW de electrolizadores en 2023 con una
inversioacuten inicial cercana a los 100 millones de euros
Medios de transporte mariacutetimo
El proyecto Bahiacutea H2 Offshore impulsado por el cluacutester de energiacuteas marinas de Cantabria tiene como objetivo el disentildeo construccioacuten instalacioacuten y
seguimiento de un prototipo marino de produccioacuten de hidroacutegeno y amoniaco verde alimentado por plataformas solares flotantes
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 118
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Proyecto Descripcioacuten
Bahiacutea H2 Offshore estaacute incluido en la propuesta Cantabria re-Activa y se desarrollaraacute en un espacio de dominio puacuteblico de la Autoridad Portuaria de
Santander El combustible verde obtenido se destinaraacute a buques y equipamientos de liacuteneas y operadoras del Puerto de Santander
Asturias
Duro Felguera ha firmado un acuerdo con la empresa puacuteblica Hunosa y con el distribuidor Nortegas para desarrollar proyectos de hidroacutegeno verde en la zona
central de Asturias Los proyectos se centraraacuten en la produccioacuten almacenamiento transporte inyeccioacuten en la red de gas natural y uso en
movilidad de hidroacutegeno
Repsol
Produccioacuten en sus nuevas instalaciones de Bilbao hidroacutegeno a partir de agua (H2O)
Ademaacutes la petrolera asegura que estaacute desarrollando una tecnologiacutea propia de fotoelectrocataacutelisis para producir hidroacutegeno a partir de energiacutea solar (proyecto
Sun2Hy) Este desarrollo lo realiza junto con Enagaacutes En la iniciativa tambieacuten participan varios centros de investigacioacuten
Talgo
Desarrollo de un tren hiacutebrido que permite una operacioacuten flexible hidroacutegeno-eleacutectrico disentildeada para la plataforma de Cercaniacuteas Regional Vittal de Talgo
En el proyecto de Talgo el principal colaborador es el Centro Nacional del Hidroacutegeno
Hydrogen In Gas GridS
Estudio para la descarbonizacioacuten de la red de gas y su utilizacioacuten cubriendo las lagunas de conocimiento del impacto que los altos niveles de hidroacutegeno
podriacutean tener en la infraestructura de gas sus componentes y su gestioacuten El proyecto se desarrolla en varias actividades entre ellas la cartografiacutea de los
obstaacuteculos y facilitadores teacutecnicos juriacutedicos y normativos el ensayo y la validacioacuten de sistemas y la innovacioacuten la elaboracioacuten de modelos
tecnoeconoacutemicos y la preparacioacuten de un conjunto de conclusiones como viacutea para permitir la inyeccioacuten de hidroacutegeno en las redes de gas de alta presioacuten
Empresas asociadas Coordinacioacuten por Fundacioacuten Hidroacutegeno de Aragoacuten (FHa) con la participacioacuten de Redexis Tecnalia DVGW (Asociacioacuten alemana de gas y
agua) HSR (Universidad de Ciencias Aplicadas de Rapperswil Suiza) y ERIG (Instituto de Investigacioacuten Europeo para el gas y la innovacioacuten energeacutetica
Beacutelgica) Presupuesto 2 millones (procedentes de Fuel Cells and Hydrogen Joint
undertaking (FCHJU))
SeaFuel
Objetivo del proyecto Demostrar la viabilidad de alimentar redes locales de transporte utilizando combustibles producidos a traveacutes de fuentes renovables y
del agua del mar Descripcioacuten El proyecto contiene una instalacioacuten de energiacuteas renovables (51
MW) asociada a una hidrogenera (25 kg H2diacutea a 350 bar) que estaraacute conectada directamente a los aerogeneradores y seraacute abastecida por agua de mar
produciendo el hidroacutegeno a partir de los recursos naturales disponibles El hidroacutegeno generado se destinaraacute a la sustitucioacuten de parte de la flota de
vehiacuteculos dieacutesel por coches de hidroacutegeno Las plantas fotovoltaicas abasteceraacuten la estacioacuten de servicio y la planta desaladora (125 m3 diacutea (24 kWm3))
Empresas asociadas 9 socios y 6 miembros asociados incluyendo empresas de todas las aacutereas Enagaacutes miembro asociado Duracioacuten 2017-2020
Localizacioacuten Tenerife
H2Ports
Objetivo del proyecto Realizacioacuten de estudios de viabilidad para el desarrollo de una cadena de suministro de hidroacutegeno sostenible en el puerto para reducir
el impacto ambiental de sus operaciones Descripcioacuten Proyecto piloto a escala europea localizado en el Puerto de
Valencia que desarrolla y valida la transformacioacuten a H2 de dos maacutequinas (gruacutea telescoacutepica y cabeza de camioacuten) en condiciones reales de
operacioacuten El proyecto incluye el desarrollo de una hidrogenera a 350 bares asiacute como el estudio y desarrollo de la logiacutestica de suministro de H2 en el Puerto
Empresas asociadas Autoridad Portuaria de Valencia la Fundacioacuten Valenciaport (coordinador) el Centro Nacional del Hidroacutegeno y las empresas
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Proyecto Descripcioacuten
privadas MSC Terminal Valencia Grupo Grimaldi Hyster-Yale Atena Ballard Power Systems Europa y Enagaacutes
Duracioacuten 2019-2023 Localizacioacuten Puerto de Valencia
Presupuesto 4 millones de euros (39999475 euro procedentes de Fuel Cells and Hydrogen Joint undertaking (FCHJU))
Tabla 12 Proyectos de hidroacutegeno que han solicitado financiacioacuten de fondos europeos o espantildeoles Elaboracioacuten propia
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 120
Iacutendice de figuras y tablas
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Iacutend
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Iacutendice de figuras y tablas
Iacutendice de figuras
Figura 1 Densidad relativa de los combustibles con respecto el aire
Fuente Pubchem[3]Elaboracioacuten propia 22
Figura 2 Temperatura de autoignicioacuten en el aire para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 22
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad Fuente Bizcaia-Diputacioacuten
Foral [4] Elaboracioacuten propia 23
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad Fuente Bizcaia-Diputacioacuten
Foral [4] Elaboracioacuten propia 23
Figura 4 Liacutemites de inflamabilidad en aire para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 23
Figura 5 Punto de inflamacioacuten para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 24
Figura 6 Poder caloriacutefico Inferior de varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 25
Figura 7 Densidad volumeacutetrica para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 25
Figura 8 Procesos de produccioacuten de hidroacutegeno en funcioacuten de la fuente de energiacutea
utilizada Fuente Hidroacutegeno Website [6] 28
Figura 9 Perspectivas de costes de la produccioacuten de hidroacutegeno
Fuente Informe ldquoPerspectivas de una economiacutea de hidroacutegenordquo de BloombergNEF [10]
39
Figura 10 Consumo final de energiacutea por vector energeacutetico para los antildeos 2018 y 2050
seguacuten el escenario de 15 ordmC proyectado en el World Energy Transitions Outlook 15ordmC
Pathway [11] Fuente IRENA 40
Figura 11 Meacutetodos para almacenar hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 44
Figura 12 Liacutemites legales de la concentracioacuten volumeacutetrica del hidroacutegeno en la red de
gas en diferentes paiacuteses Fuente Naturgy [15] Elaboracioacuten propia 50
Figura 13 Costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen y la distancia
recorrida ($kg) Fuente Bloomberg NEF Hydrogen Economy Outlook [10] 52
Figura 14 Implantacioacuten del H2 con sistemas de cogeneracioacuten Fuente Estudio
Hidroacutegeno y Cogeneracioacuten ACOGEN [22] 57
Figura 15 Esquema resumen de eficiencias en el proceso de transformacioacuten
almacenamiento y reconversioacuten de la energiacutea primaria en electricidad de las principales
tecnologiacuteas renovables despreciando las peacuterdidas asociadas al transporte de los
vectores energeacuteticos Fuentes Rendimientos (120636) Ag Media de aerogeneradores
(Center for Sustainable Systems) [24] FV Media de paneles solares (GreenMatch) [25]
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Iacutend
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CH Central Hidroeleacutectrica (Bureau of Reclamation) [26] CS Campo Solar
(Protermosolar) [27] Elec electrolizador tipo PEM (Libro Naturgy) [15] Al
almacenamiento H2 (TampE) [28] PC=Pila de Combustible tipo PEM (Libro Naturgy) BE=
Bateriacutea electroquiacutemica de ion-litio en ciclo de carga y descarga (MDPI) [29] At=
Almacenamiento teacutermico en sales fundidas (Protermosolar) Elaboracioacuten propia 60
Figura 16 Distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica vendida y de los excedentes del parque en
estudio Elaboracioacuten propia 61
Figura 17 Excedentes del parque de estudio distribuidos por estaciones de un antildeo
Elaboracioacuten propia 63
Figura 18 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de
H2 como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable Elaboracioacuten propia 65
Figura 19 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de
bateriacuteas como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable Elaboracioacuten propia
65
Figura 20 Reduccioacuten de los costes de electricidad seguacuten Fuente Technology Roadmap
Hydrogen and Fuel Cells (aeh2org) [30] Elaboracioacuten propia 67
Figura 21 Diagrama explicativo de la produccioacuten de electrocombustibles
Fuente European Technology and Innovation Platform [31] Traduccioacuten al espantildeol del
original 68
Figura 22 Coste de la reduccioacuten de CO2 con hidroacutegeno Fuente BloombergBNEF
Hydrogen Economy Outlook [10] 74
Figura 23 Datos de eficiencia de coches eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport
and Environment [34] 76
Figura 24 Datos de eficiencia de camiones eleacutectricos transporte ligero Fuente
Transport and Environment [34] 77
Figura 25 Resumen de la flota de camiones de la UE (2019) y de los vehiacuteculos-kiloacutemetro
(2019) por paiacutes Fuente ACEA 2021 Eurostat 2020 Elaboracioacuten propia 79
Figura 26 Flota de camiones con combustibles alternativos de la UE totales y
porcentajes por paiacutes en 2020 Fuente EAFO 2021 Elaboracioacuten propia 79
Figura 27 Emisiones del pozo a la rueda del camioacuten-traacuteiler de 40t GVW por tipo de
energiacutea Fuente CE DELFT amp TNO 2020 Elaboracioacuten propia 80
Figura 28 Costes de produccioacuten de hidroacutegeno por sectores y regiones Fuente
McKinsey DoE IEA [39] 81
Figura 29 Esquema resumen de las diferentes formas en las que se utiliza el hidroacutegeno
como materia prima y vector energeacutetico Elaboracioacuten propia 86
Figura 30 Demanda actual (2018) de gas natural (izquierda) y de hidroacutegeno (derecha)
por paiacuteses Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing
approaches in key marketsrdquo [42] 91
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Iacutend
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Figura 31 Escenarios bajos y altos de la Empresa Comuacuten FCH para la demanda de
hidroacutegeno en 2030 por sector y paiacutes Fuente ldquoContrasting European hydrogen
pathways An analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42] 91
Figura 32 Programas destinados a financiar energiacuteas bajas en carbono de la Unioacuten
Europea y Espantildea Elaboracioacuten propia 93
Figura 33 Capacidad de fabricacioacuten de bateriacuteas (GWh) por continentes en funcioacuten de la
ubicacioacuten de la faacutebrica Fuente BloombergNEF[43] 94
Figura 34 Objetivos de Espantildea respecto al hidroacutegeno para 2030 Fuente Hoja de ruta
del hidroacutegeno renovable [18] 96
Figura 35 Representacioacuten del ecosistema espantildeol en la cadena de valor del hidroacutegeno
Fuente The conversation [45] 116
Iacutendice de tablas
Tabla 1 Cuadro resumen de las diferentes caracteriacutesticas de los combustibles
atendiendo a las figuras anteriores Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 26
Tabla 2 Ventajas inconvenientes costes y eficiencia energeacutetica de los principales
meacutetodos de produccioacuten de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 41
Tabla 3 Madurez tecnoloacutegica y de procesos de almacenamiento de hidroacutegeno
Fuente IEA The future of the Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia 47
Tabla 4 Tolerancia general de hidroacutegeno en la red de gas Fuente Marcogaz[16]
Elaboracioacuten propia 51
Tabla 5 Tolerancia actual de diferentes elementos a mezclas de hidroacutegeno Fuente
IEA The future of Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia 51
Tabla 6 Evolucioacuten del factor de capacidad por tecnologiacuteas de aprovechamiento de
fuentes de energiacutea renovables Fuente IRENA [23] Elaboracioacuten propia 59
Tabla 7 Comparativa entre electrolizadores PEM y bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio
Elaboracioacuten propia 66
Tabla 8 Cuadro resumen de ventajas e inconvenientes de los diferentes usos y
aplicaciones del hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 87
Tabla 9 Inversioacuten y plan de financiacioacuten del componente 9 Fuente Plan de
Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia [44] 97
Tabla 10 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y de Espantildea asociados a
diferentes tipos de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 98
Tabla 11 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y Espantildea de los diferentes usos y
aplicaciones del hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 99
Tabla 12 Proyectos de hidroacutegeno que han solicitado financiacioacuten de fondos europeos o
espantildeoles Elaboracioacuten propia 119
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Bibliografiacutea
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 125
Bib
liogr
afiacutea
Bibliografiacutea
[1] X Yu et al laquoChanges in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcingraquo 2018 doi 1020892jissn2095-394120170150
[2] Hydrogen Tools laquoHydrogen Compared with Other Fuelsraquo httpsh2toolsorgbestpracticeshydrogen-compared-other-fuels (accedido sep 17 2021)
[3] National Center for Biotechnology Information laquoPubChemraquo httpspubchemncbinlmnihgov (accedido sep 17 2021)
[4] Bizkaia-Diputacioacuten Foral laquoTutoriales Propiedades de los combustiblesraquo httpswwwbizkaiaeushome2TemasDetalleTemaaspTem_Codigo=3756ampidioma=CAampdpto_biz=7ampcodpath_biz=77C1537C18797C37337C37347C3756 (accedido oct 04 2021)
[5] T Guumll y D Turk laquoThe Future of Hydrogen Seizing todayrsquos opportunitiesraquo IEA no June 2019 doi 1017871e0514c4-en
[6] Centro de Ingenieriacutea y Tecnologiacutea laquoProcesos de produccioacuten de hidroacutegenoraquo 2014 httpshidrogeno18wixsitecomhidrogenoblank-cjg9 (accedido sep 17 2021)
[7] S Shiva Kumar y V Himabindu laquoHydrogen production by PEM water electrolysis ndash A reviewraquo Mater Sci Energy Technol vol 2 no 3 pp 442-454 dic 2019 doi 101016JMSET201903002
[8] J Sureda Bonnin laquoProyecto baacutesico de actividad Power to Green Hydrogen Planta de electroacutelisis integrada con un parque fotovoltaicoraquo 2019
[9] BNEF laquoNew Energy Outlook 2020raquo Neo2020 no October 2020 [En liacutenea] Disponible en httpsbnefturtlcostoryneo2018teaser=true
[10] Bloomberg New Energy Finance laquoHydrogen Economy Outlookraquo p 12 2020
[11] IRENA World energy transitions outlook 15degC Pathway 2021
[12] B Sundeacuten laquoHydrogenraquo Hydrog Batter Fuel Cells pp 37-55 ene 2019 doi 101016B978-0-12-816950-600003-8
[13] J A Roca laquoGEV desarrollaraacute un barco de hidroacutegeno comprimido para exportar el H2 verde de Australia a los mercados asiaacuteticos ndash raquo El Perioacutedico de la Energiacutea 2020
[14] IRENA Hydrogen a Renewable Energy Perspective no September 2019
[15] J Ramoacuten M Teresa A Gotzon G J Guilera A Tarancoacuten y M Torrell laquoHidroacutegeno Vector energeacutetico de una economiacutea descarbonizada Fundacioacuten Naturgyraquo
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 126
Bib
liogr
afiacutea
[16] Marcogaz laquoOverview of available test results and regulatory lmits for hydrogen admission into existing natural gas infrastructure and end useraquo pp 1-8 2019
[17] H21 laquoH21 Leeds City Gateraquo httpsh21greenprojectsh21-leeds-city-gate (accedido sep 17 2021)
[18] Ministerio para la Transicioacuten Ecoloacutegica y el Reto Demograacutefico (MITERD) laquoHoja de ruta del hidroacutegeno una apuesta renovableraquo oct 2020 httpswwwmitecogobesimageseshojarutahidrogenorenovable_tcm30-525000PDF
[19] laquoHydrogen 2020 Engaging with Innovation | Cleantech Groupraquo httpswwwcleantechcomhydrogen-2020-engaging-with-innovation (accedido sep 17 2021)
[20] European Comission laquoA hydrogen strategy for a climate-neutral Europeraquo Eur Comm p 24 2020
[21] Hiacutebridos y Eleacutectricos laquoToyota apuesta por el hidroacutegeno en Europa maacutes allaacute de los coches eleacutectricosraquo httpswwwhibridosyelectricoscomarticuloactualidadtoyota-apuesta-hidrogeno-europa-mas-alla-coches-electricos20201209132451040669html (accedido sep 17 2021)
[22] ACOGEN laquoEntendimiento del Mercado del Hidroacutegeno y sus oportunidades para la Cogeneracioacutenraquo 2021
[23] International Renewable Energy Agency (IRENA) laquoRENEWABLE CAPACITY STATISTICS 2020raquo 2020
[24] Center for Sustainable Systems laquoWind Energy Factsheetraquo 2020 [En liacutenea] Disponible en httpcssumichedufactsheetswind-energy-factsheet
[25] A Vourvoulias laquoHow Efficient Solar Panels Are in 2021raquo GreenMatch 2021 httpswwwgreenmatchcoukblog201411how-efficient-are-solar-panels (accedido sep 27 2021)
[26] US Department of the Interior Bureau of Reclamation Power Resources Office laquoHydroelectric Powerraquo 2005
[27] laquoPROTERMOSOLAR Asociacioacuten Espantildeola para la Promocioacuten de la Industria Termosolarraquo httpswwwprotermosolarcom (accedido sep 27 2021)
[28] Transport amp Environment laquoCampaigning for cleaner transport in Europeraquo httpswwwtransportenvironmentorg (accedido sep 27 2021)
[29] H C Hesse M Schimpe D Kucevic y A Jossen Lithium-ion battery storage for the grid - A review of stationary battery storage system design tailored for applications in modern power grids vol 10 no 12 2017
[30] IEA laquoTechnology Roadmap Hydrogen and Fuel Cellsraquo [En liacutenea] Disponible en wwwieaorgtampc
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 127
Bib
liogr
afiacutea
[31] ETIP Bionergy laquoOverview on electrofuelsraquo httpswwwetipbioenergyeuvalue-chainsconversion-technologieselectrofuels (accedido sep 17 2021)
[32] International Renewable Energy Agency (IRENA) Innovation Outlook Renewable Methanol 2021
[33] S Brynolf M Taljegard M Grahn y J Hansson laquoElectrofuels for the transport sector A review of production costsraquo Renew Sustain Energy Rev vol 81 pp 1887-1905 ene 2018 doi 101016JRSER201705288
[34] Transport amp Environment laquoElectric cars - Campaigning for cleaner transport in Europeraquo httpswwwtransportenvironmentorgchallengescarselectric-cars (accedido sep 17 2021)
[35] European Automobile Manufacturers Association laquoACEA report 2021 Vehicles in use Europeraquo Acea no January 2021 p 21 2021 [En liacutenea] Disponible en httpswwwaceaautofilesreport-vehicles-in-use-europe-january-2021-1pdf
[36] Eurostat laquoAnnual road freight transport by distance classraquo 2021 httpsappssoeurostateceuropaeunuishowdodataset=road_go_ta_dcamplang=en (accedido oct 04 2021)
[37] EAFO laquoVehicles and fleet (n2-n2)raquo 2020 httpseafoeuvehicles-and-fleetn2-n3 (accedido oct 04 2021)
[38] H Wagter P Van De Lande Berg R H V Essen J A van Rijn y J S Spreen laquoOutlook Hinterland and Continental Freightraquo pp 1-83 2018 [En liacutenea] Disponible en httpswwwnarcisnlpublicationRecordIDoaitudelftnluuid3A282d5146-c5a4-45f1-9c17-db673a2fd3ed
[39] Hydrogen Council laquoPath to hydrogen competitiveness a cost perspectiveraquo no January p 88 2020 [En liacutenea] Disponible en wwwhydrogencouncilcom
[40] MARPOL laquoConvenio internacional para prevenir la contaminacioacuten por los buquesraquo httpswwwimoorgesAboutConventionsPagesInternational-Convention-for-the-Prevention-of-Pollution-from-Ships-(MARPOL)aspx (accedido sep 17 2021)
[41] C de la U E Parlamento Europeo laquoReglamento (UE) 2020852 del Parlamento Europeo y del Consejoraquo D Of la Unioacuten Eur vol 2018 no 2 pp 210-230 2020
[42] M Lambert y S Schulte Contrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key markets no March 2021
[43] Bloomberg laquoAre Batteries the Trade War Chinarsquos Already Wonraquo httpswwwbloombergcomnewsarticles2020-09-16are-batteries-the-trade-war-china-s-already-won (accedido sep 17 2021)
[44] Gobierno de Espantildea laquoHoja de ruta del Hidroacutegeno y su integracion sectorial (plan de recuperacion transformacio y resiliencia)raquo Espantildea Puede 2021
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 128
Bib
liogr
afiacutea
[45] laquoLa hoja de ruta del hidroacutegeno en Espantildea iquestpodemos cumplir los objetivosraquo httpstheconversationcomla-hoja-de-ruta-del-hidrogeno-en-espana-podemos-cumplir-los-objetivos-150469 (accedido sep 17 2021)
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 129
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Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 2
Contenido
Justificacioacuten Necesidad de la investigacioacuten 6
Objetivos del proyecto 9
Fases del proyecto 11
1 Buacutesqueda de informacioacuten conocer el pasado para comprender el presente
11
2 Anaacutelisis de la informacioacuten recopilada 11
3 Conclusiones y propuestas del uso del hidroacutegeno para la minimizacioacuten de los
recursos naturales 11
1 Introduccioacuten 13
La necesidad de apostar por la electricidad 15
La aparicioacuten del hidroacutegeno 16
2 Conociendo al hidroacutegeno 20
Caracteriacutesticas del hidroacutegeno frente a otros combustibles 21
3 Origen y tecnologiacuteas de produccioacuten del hidroacutegeno 28
Procesos termoquiacutemicos 29
Reformado de gas natural 29
Gasificacioacuten 31
Piroacutelisis 33
Termoacutelisis 33
Procesos electroquiacutemicos 33
Procesos fotoquiacutemicos 36
Procesos bioquiacutemicos 37
Comparativa entre procesos 37
4 Almacenamiento transporte y distribucioacuten 43
Formas de almacenamiento 44
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Hidroacutegeno como gas comprimido 45
Hidroacutegeno licuado 45
Hidroacutegeno antildeadido a otros compuestos 46
Transporte y distribucioacuten 47
Mariacutetimo 48
Terrestre 48
Inyeccioacuten en la red actual de gas natural 49
5 Utilizacioacuten del hidroacutegeno como vector energeacutetico y como materia prima 54
Usos del H2 para produccioacuten de calor y generacioacuten eleacutectrica 54
Combustioacuten directa 54
Pilas de combustible 55
El hidroacutegeno como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable 58
Produccioacuten de combustibles a partir del hidroacutegeno 67
Aplicaciones del hidroacutegeno en la industria 72
El hidroacutegeno en el transporte 74
Transporte ligero 75
Transporte pesado 78
Transporte ferroviario 82
Transporte mariacutetimo 83
Transporte aeacutereo 85
6 Estrategias del hidroacutegeno 89
Unioacuten Europea 89
Espantildea 94
7 Conclusiones 101
Consideraciones sobre la uacutenica poliacutetica energeacutetica posible 101
Consideracioacuten sobre el hidroacutegeno 102
El hidroacutegeno como materia prima 103
Vector energeacutetico 103
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El hidroacutegeno como elemento de valor en la generacioacuten de electricidad de origen
renovable 104
Como cobertura de necesidades energeacuteticas especificas 105
Transporte 105
Materia prima en la industria 107
Electrocombustibles derivados del hidroacutegeno 108
Transporte de hidroacutegeno 109
El hidroacutegeno no puede convertirse en una coartada 110
Posicionamiento frente a la estrategia espantildeola del hidroacutegeno 111
Anexo 115
Proyectos de hidroacutegeno en Espantildea y estrategia de las principales energeacuteticas
espantildeolas 115
Espantildea 116
Fondos Next Generation EU 117
Posicionamiento de las empresas energeacuteticas en Espantildea 117
Iacutendice de figuras y tablas 121
Iacutendice de figuras 121
Iacutendice de tablas 123
Bibliografiacutea 125
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Justificacioacuten Necesidad de la investigacioacuten
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Just
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Justificacioacuten Necesidad de la investigacioacuten
En este uacuteltimo antildeo el hidroacutegeno se ha posicionado con fuerza dentro del sector
energeacutetico lo que ha supuesto una gran expectacioacuten mediaacutetica asiacute como cierta
revolucioacuten en el sector En un antildeo hemos pasado a tener una Estrategia europea una
Hoja de Ruta nacional y cientos de proyectos que se deben analizar no en vano el 95
del hidroacutegeno que se produce en la actualidad procede de fuentes de energiacuteas foacutesiles
lo que se traduce en que el hidroacutegeno tiene por delante una importante curva de
desarrollo por realizar para conseguir ser un vector energeacutetico sostenible y renovable
Es innegable que el hidroacutegeno juega un papel en la transicioacuten energeacutetica sobre todo
para aquellas demandas maacutes difiacuteciles de descarbonizar en las que la electrificacioacuten es
inviable yo poco eficiente asiacute como para minimizar el uso de los recursos naturales
mediante su generacioacuten renovable
Estamos en la antesala de esta tecnologiacutea el hidroacutegeno se ha puesto en la casilla de
salida y por ello es el momento de analizar sus propiedades como vector energeacutetico
sostenible y renovable analizando la tecnologiacutea existente los distintos procesos usos
aplicaciones y productos derivados sin olvidar tambieacuten el anaacutelisis de la logiacutestica
Entre los distintos hechos que han motivado la realizacioacuten de este proyecto de
investigacioacuten destacan
bull La publicacioacuten en julio de 2020 de la Estrategia Europea del Hidroacutegeno
bull La publicacioacuten en octubre de 2020 de la Hoja de Ruta del Hidroacutegeno espantildeola
en la que se recogen 60 medidas encaminadas al desarrollo de una economiacutea
espantildeola del hidroacutegeno con una inversioacuten puacuteblico-privada prevista de 8900
Meuro
bull El Plan de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia que recoge un apartado
especiacutefico para el hidroacutegeno el componente nuacutemero 9 Este componente
representa el 224 de la financiacioacuten total del Plan con 1555 Meuro
bull Hydrogen Council y McKinsey estiman que en el mundo hay 228 proyectos a
gran escala anunciados de los cuales cerca de la mitad (106) pertenecen a
empresas espantildeolas
bull El hidroacutegeno ha sido la tecnologiacutea con maacutes proyectos presentados a los fondos
de recuperacioacuten europeos y nacionales
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Nos preocupa la forma en coacutemo se estaacute llevando a cabo el desarrollo del hidroacutegeno
Las expectativas que se han creado en torno a eacutel junto con la poca transparencia por
parte de las instituciones y de los agentes energeacuteticos podriacutean en muchos casos
acabar validando modelos de negocio continuistas que hasta ahora se ha demostrado
que no son sostenibles ni inclusivos Sin ir maacutes lejos la reserva econoacutemica de ayudas
recogidas en los Next Generation UE para proyectos megaliacuteticos presentados por el
sector energeacutetico tradicional recuerdan a experiencias pasadas como Castor Elcogaacutes o
las diferentes plantas de regasificacioacuten que se han proyectado entre otras y que
finalmente hemos acabado pagando los consumidores
Por supuesto apostamos por el hidroacutegeno tanto en su desarrollo temporal como en
el de las diferentes iniciativas pero siempre bajo criterios de eficiencia y de
compromiso sostenible
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 8
Objetivos del proyecto
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Ob
jeti
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del
pro
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Objetivos del proyecto
Nos encontramos en el momento idoacuteneo para indagar en el papel real que puede
tener el hidroacutegeno en la transicioacuten ecoloacutegica El hidroacutegeno producido a traveacutes de la
electroacutelisis del agua con electricidad 100 renovable (comuacutenmente conocido como
verde) es una tecnologiacutea con potenciales aplicaciones y puede convertirse en el
vector energeacutetico complementario a la electricidad pero la apuesta por este nunca
puede olvidar la realidad a la que se enfrenta definida por sus costes y sus
ineficiencias como vector energeacutetico derivado de otro vector la electricidad
Por tanto el objetivo del presente proyecto es desde un anaacutelisis fiacutesico y teacutecnico de las
propiedades del hidroacutegeno estudiar cuaacuteles son esas aplicaciones y su viabilidad
teacutecnica y econoacutemica identificando aquellas en las que el hidroacutegeno sea la mejor
opcioacuten De esta manera estableceremos su aportacioacuten energeacutetica con el fin de hacer
maacutes clara la hoja de ruta a seguir en la senda por la descarbonizacioacuten evitando caer en
ciclos de inversioacuten-deuda-sobrecapacidad-deacuteficit en los antildeos venideros
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Fases del proyecto
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Fase
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roye
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Fases del proyecto
1 Buacutesqueda de informacioacuten conocer el pasado para comprender el
presente
Una vez definido el objetivo la primera fase del proyecto consistioacute en recoger
informacioacuten sobre el estado del arte de la tecnologiacutea implicada en la cadena de valor
del hidroacutegeno a diacutea de hoy asiacute como de las estrategias europea y espantildeola de
diferentes informes de consultoras energeacuteticas internacionales y de los proyectos
publicados a nivel nacional hasta la fecha
2 Anaacutelisis de la informacioacuten recopilada
Establecido el repositorio de documentos se procedioacute a analizar toda la informacioacuten
teacutecnica legislativa y propositiva con el fin de dilucidar el papel que juega el hidroacutegeno
verde en la descarbonizacioacuten
Se realizoacute un anaacutelisis detallado de sus posibles aplicaciones como vector energeacutetico
comparaacutendolo en teacuterminos de eficiencia con otros vectores especialmente con la
electricidad
3 Conclusiones y propuestas del uso del hidroacutegeno para la
minimizacioacuten de los recursos naturales
Una vez realizado el anaacutelisis el uacuteltimo paso consistioacute en la elaboracioacuten de las
diferentes propuestas para los usos del hidroacutegeno como vector energeacutetico siempre
bajo criterios de eficiencia y equidad con el fin de lograr la sostenibilidad gracias a la
minimizacioacuten del uso de los recursos naturales y a una transicioacuten ecoloacutegica maacutes
beneficiosa para toda la sociedad
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Introduccioacuten
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1 Introduccioacuten
La energiacutea es el motor fundamental para el funcionamiento de las cosas y para el
desarrollo de la vida Si algo conocemos o hemos escuchado muchas veces sobre este
concepto tan abstracto son los principios de la termodinaacutemica el primero que afirma
que la energiacutea ni se crea ni se destruye sino que se transforma mantenieacutendose
constante en el universo y el segundo que nos habla de la calidad de la energiacutea y de la
cantidad maacutexima de trabajo que puede obtenerse en cualquier transformacioacuten
energeacutetica Es su capacidad de transformacioacuten la que nos lleva a poder hablar de varias
fuentes de energiacutea solar teacutermica quiacutemica eoacutelica nuclear eleacutectricahellip
A aquellos elementos de la naturaleza de los que se puede aprovechar su energiacutea se
los denomina fuentes de energiacutea y se pueden clasificar en dos tipos fuentes de
energiacutea renovables (sol agua viento mareomotriz geoteacutermica y biomasa) y no
renovables (petroacuteleo gas natural carboacuten y uranio) Son consideradas fuentes
renovables aquellas que se pueden regenerar por procesos naturales a una velocidad
superior a la que es transformada por los seres humanos De forma contraria las
fuentes no renovables son aquellas cuyas reservas son limitadas y por tanto
disminuyen a un ritmo superior al que las consumimos De igual forma las fuentes
renovables podriacutean dejar de serlo si no se hace un uso responsable de ellas teniendo
en cuenta la regeneracioacuten natural del recurso como podriacutea ser el caso del uso excesivo
e incontrolado de la biomasa como fuente de energiacutea
La energiacutea del sol es la principal fuente de energiacutea para la vida la que origina los flujos
de viento (energiacutea eoacutelica) el ciclo del agua (energiacutea hidraacuteulica) y la precursora de la
formacioacuten de energiacutea quiacutemica mediante la fotosiacutentesis de las plantas lo que
constituye el motor fundamental de las fuentes de energiacutea renovables
La energiacutea quiacutemica es aquella contenida en los enlaces quiacutemicos que componen las
moleacuteculas de un compuesto Dicha energiacutea es aprovechada mediante reacciones
quiacutemicas en las cuales el compuesto (llamado reactante o reactivo) se transforma
cambiando su estructura molecular y sus enlaces quiacutemicos en otras sustancias
llamadas productos (o subproductos si no son el objetivo del proceso) liberando
energiacutea teacutermica en forma de calor en aquellas reacciones en las que se rompan los
enlaces
Dependiendo de la composicioacuten del reactivo y de las condiciones de presioacuten y
temperatura bajo las que se da la reaccioacuten quiacutemica se produciraacuten determinados
productos en diferentes estados de agregacioacuten (soacutelido liacutequido o gas) En una reaccioacuten
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de combustioacuten tiacutepica en presencia de aire (cuya composicioacuten en volumen es un 21
oxiacutegeno (O2) y un 79 nitroacutegeno (N2)) los combustibles foacutesiles y la biomasa en su
transformacioacuten dan lugar a emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI)
tiacutepicamente dioacutexido de carbono (CO2) oacutexido de nitroacutegeno (NOx) y oacutexido de azufre
(SOx) entre otros como consecuencia del contenido de carbono de su moleacutecula el O2
y el N2 del aire y en menor medida del contenido de azufre (S) y otros elementos que
estaacuten presentes en muchos de los combustibles anteriormente citados Esta
denominacioacuten sirve para traducir los efectos que otros gases tienen y poder realizar
comparativas y una contabilizacioacuten de otros elementos contaminantes que pueden
aparecer
Los procesos de transformacioacuten de energiacutea son maacutes comunes de lo que pensamos por
ejemplo cuando utilizamos un vehiacuteculo de motor de combustioacuten interna estamos
transformando la energiacutea quiacutemica de la gasolina o el gasoacuteleo en energiacutea teacutermica para
producir la energiacutea mecaacutenica que hace mover el coche En nuestras casas estamos
siendo partiacutecipes de la transformacioacuten a diario de la electricidad (energiacutea eleacutectrica)
para realizar determinadas acciones (iluminar cargar aparatos electroacutenicos poner en
marcha electrodomeacutesticos hellip) Incluso dentro de nosotros pues la energiacutea tambieacuten es
el combustible indispensable para el buen funcionamiento de nuestro organismo
Por tanto se distingue entre la fuente de energiacutea en siacute misma y la transformacioacuten a la
que se la somete para su aprovechamiento en los puntos de consumo (electricidad
calor friohellip) lo que se conoce como energiacutea primaria y energiacutea final
La energiacutea se transforma y se conserva pero el problema reside en que en cada
proceso de transformacioacuten esta energiacutea se va degradando Si el primer principio trata
de la cantidad de energiacutea afirmando que esta siempre se conserva el segundo
introduce el concepto de calidad de la energiacutea La exergiacutea es la propiedad que refleja
la cantidad de la energiacutea transformada que realmente nos es uacutetil pues solo una parte
de esta es empleada para un fin uacuteltimo mientras que el resto se pierde
principalmente en forma de calor
Ademaacutes de esta peacuterdida de energiacutea uacutetil como consecuencia del rendimiento exergeacutetico
en la transformacioacuten de la energiacutea se producen externalidades o impactos como las
emisiones mencionadas anteriormente en la transformacioacuten de la energiacutea quiacutemica
mediante la reaccioacuten de combustioacuten
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Por esta razoacuten y porque la energiacutea es un recurso limitado es necesaria una reflexioacuten
sobre las consecuencias de su uso sobre las diferentes fuentes y tecnologiacuteas de
transformacioacuten a energiacutea uacutetil y sobre su disponibilidad y capacidad de suministro
Es sumamente importante conocer las consecuencias pues si queremos ser eficientes
en el uso de la energiacutea y reducir el impacto ambiental asociado debemos tener en
cuenta estos dos factores a la hora de decidir como cubrir nuestras necesidades
energeacuteticas
La necesidad de apostar por la electricidad
La lucha contra el cambio climaacutetico y los compromisos asumidos por la mayoriacutea de los
paiacuteses para reducir la emisioacuten de GEI pasa por la apuesta ya asumida de considerar las
energiacuteas renovables como fuentes de energiacutea primaria baacutesicas dentro de la oferta de
energiacutea y el criterio de eficiencia en todas las transformaciones asiacute como por
desempantildear un papel maacutes activo y racional en la cobertura de nuestras necesidades
energeacuteticas
El uacutenico vector de energiacutea final que reuacutene todos los elementos anteriormente
mencionados es la electricidad y las razones por las que debemos cubrir con ella
nuestras necesidades energeacuteticas de forma mayoritaria podriacutean resumirse en
bull La forma maacutes barata de generar electricidad es hoy diacutea con fuentes de energiacutea
renovables lo que supone reducir su coste y que sea el vector de energiacutea final
maacutes importante para que la oferta sea renovable
bull Es la forma maacutes eficiente de cubrir nuestras necesidades energeacuteticas por
ejemplo en movilidad o en climatizacioacuten que suponen dos tercios de la
demanda
bull Las emisiones en uso son cero y apostar por la electricidad supone mejorar la
calidad del aire de nuestras ciudades Obviamente esta consecuencia debe ser
correspondida con una generacioacuten en origen sin emisiones por el uso de
fuentes de energiacutea primaria renovables
bull Aun cuando no es una fuente de energiacutea primaria y no estaacute disponible de forma
natural su produccioacuten puede realizarse de forma distribuida y cercana al
consumidor introduciendo una mejora en la eficiencia de la transformacioacuten y
sobre todo convirtiendo al consumidor en parte activa del modelo energeacutetico
bull La generacioacuten con renovables garantiza estrateacutegicamente su disponibilidad la
no dependencia del exterior y asegurar el suministro sin la volatilidad y
dependencia geoestrateacutegica que el resto de las fuentes de energiacutea tienen
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Dado que la madurez tecnoloacutegica de las energiacuteas renovables se ha alcanzado
principalmente en tecnologiacuteas de generacioacuten de electricidad se apuesta por ellas
como principales protagonistas para la electrificacioacuten de la demanda de energiacutea y para
transformar el actual modelo energeacutetico El caraacutecter distribuido de las renovables y el
estado actual de la tecnologiacutea renovable nos permite generar nuestra propia energiacutea y
por tanto cubrir nuestra demanda de una forma maacutes autosuficiente y eficiente
abriendo la posibilidad a la ciudadaniacutea a participar en el sistema eleacutectrico como
agentes activos y no solo como consumidores pasivos
La electricidad es un vector energeacutetico eficiente tanto en su transporte como en su
uso pero presenta una limitacioacuten importante al no ser una energiacutea almacenable pues
la electricidad que se produce debe ser consumida instantaacuteneamente o en su defecto
transformada en otras formas de energiacutea para su almacenamiento como en energiacutea
quiacutemica (bateriacuteas hidroacutegeno combustibles sinteacuteticoshellip) teacutermica (sales fundidas)
mecaacutenica (volantes de inercia aire comprimido) y potencial (centrales de bombeo) De
aquiacute la necesidad de que la produccioacuten siga en cada momento la curva de la demanda
de energiacutea eleacutectrica de forma que si aumenta la potencia demandada se incremente
la suministrada y de forma contraria se disminuye
Exigir siempre disponibilidad y flexibilidad de la oferta no solo limita el uso de fuentes
renovables por su disponibilidad no continua sino que implica que el consumo no se
comporte de forma responsable y proactiva sobredimensionando la oferta de
electricidad y las infraestructuras del sistema Electrificar la demanda no es solo
sustituir combustibles por electricidad sino sobre todo conseguir que esta sea
flexible y se adapte a la oferta disponible
Cubriendo nuestras necesidades energeacuteticas con electricidad disminuimos la
dependencia energeacutetica del exterior dado que las fuentes renovables son autoacutectonas
a la vez que eliminamos las emisiones asociadas al uso de los combustibles foacutesiles y
reducimos el coste de la cobertura de nuestras demandas ya que hoy la forma maacutes
barata de generar electricidad es con fuentes renovables como son la eoacutelica y la
fotovoltaica Pero no es suficiente sustituir necesitamos reducir Como medida
prioritaria antes de proceder a la electrificacioacuten se deben analizar los consumos y ser
coherentes con la utilizacioacuten de la energiacutea bajo paraacutemetros de eficiencia pues no hay
mejor energiacutea que la que no se consume
La aparicioacuten del hidroacutegeno
Si bien como comentaacutebamos anteriormente en la actualidad la electricidad es el
vector energeacutetico maacutes eficiente (por su eficiencia en el proceso de transformacioacuten) y
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sostenible (cero emisiones en origen y uso en caso de ser de origen renovable) la
descarbonizacioacuten de la economiacutea en general no implicaraacute uacutenicamente a este vector
sino a un conjunto de compuestos y tecnologiacuteas capaces de ser vectores energeacuteticos
sostenibles que hagan posible mediante su uso descarbonizar todos aquellos
procesos econoacutemicos consumidores de energiacutea pues una buena integracioacuten de los
distintos vectores energeacuteticos contribuiraacute a complementar algunas de las limitaciones
fundamentales de otros vectores sostenibles
El almacenamiento de energiacutea eleacutectrica en bateriacuteas presenta limitaciones con relacioacuten
al pesocapacidad de estas por lo que deben existir alternativas que resulten
interesantes para cubrir estas limitaciones Es el caso del hidroacutegeno su potencial uso
en el transporte pesado terrestre aeacutereo y mariacutetimo para el que se requiere un
combustible con una densidad energeacutetica elevada que permita transportar mayor
cantidad de energiacutea por unidad de volumen y poder asiacute aumentar su autonomiacutea y
cubrir rutas de grandes recorridos asiacute como para la cobertura de necesidades en la
industria que la electricidad no puede realizar
El hidroacutegeno es un portador (o vector) energeacutetico porque es necesario un aporte de
energiacutea para obtenerlo Al ser un vector energeacutetico que necesita ser producido y no
una fuente de energiacutea primaria requiere de una transformacioacuten que lleva impliacutecito un
factor de conversioacuten bajo entre energiacutea primaria utilizada y energiacutea uacutetil es decir un
proceso poco eficiente aunque su capacidad exergeacutetica sea muy alta Es por tanto un
recurso limitado que requiere de una reflexioacuten sobre el uso y la escala y progresioacuten
de su capacidad de suministro para planificar su impulso y desarrollo
La capacidad del hidroacutegeno tanto exergeacutetica como de almacenamiento y de rapidez de
transformacioacuten convierten al hidroacutegeno en un vector ideal para cubrir algunas
necesidades que otros sistemas de almacenamiento no pueden realizar por la baja
densidad energeacutetica en relacioacuten con su peso Aunque quedan muchos interrogantes de
caraacutecter econoacutemico y teacutecnico que resolver la simplicidad de su produccioacuten mediante
hidroacutelisis del agua puede permitir que la produccioacuten de hidroacutegeno con los vertidos sea
una solucioacuten para poder aumentar el factor de capacidad y la gestionabilidad de las
centrales de generacioacuten de electricidad con renovables Como se analiza en el Capiacutetulo
5 esta opcioacuten por el momento en teacuterminos econoacutemicos y de eficiencia en uso de las
instalaciones dista mucho en comparacioacuten con otras opciones ya disponibles
La buena integracioacuten de este vector energeacutetico contribuiriacutea a complementar algunas
de las limitaciones fundamentales de otros vectores sostenibles como son la
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intermitencia y el eventual desfase entre produccioacuten y demanda yo las actuales
limitaciones de almacenamiento
Obviamente el hidroacutegeno puede ser un elemento importante en el modelo
energeacutetico del futuro pero sin perder de vista los condicionantes intriacutensecos que
tiene como vector energeacutetico secundario Su disponibilidad seguacuten los diferentes
modelos de produccioacuten y sus caracteriacutesticas econoacutemicas o de eficiencia en la
transformacioacuten nunca lo deben convertir en un elemento baacutesico sino maacutes bien en
uno especiacutefico para resolver la necesidad de almacenar energiacutea en sistemas
autoacutenomos de mejorar la flexibilizacioacuten del sistema o de cubrir necesidades
energeacuteticas de caracteriacutesticas muy especiacuteficas
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Conociendo al hidroacutegeno
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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2 Conociendo al hidroacutegeno
El hidroacutegeno es incoloro inodoro insiacutepido e imperceptible por los sentidos humanos
Es el elemento maacutes ligero simple y pequentildeo de la tabla perioacutedica que en Condiciones
Normales (CN temperatura de 0 degC y presioacuten de 1 atm) se encuentra en estado
gaseoso y en forma molecular Este gas es el elemento maacutes abundante del universo y
el deacutecimo de la corteza terrestre pero no en estado libre ya que siempre estaacute adherido
a otros elementos formando compuestos quiacutemicos como con el carbono en el caso de
los hidrocarburos o la materia orgaacutenica (CyHx) con el oxiacutegeno en el caso del agua
(H2O) o con el nitroacutegeno en el amoniaco (NH3) entre otros muchos maacutes Para poder
obtenerlo es necesario por tanto una materia prima que lo contenga y una fuente de
energiacutea para poder disociarlo (separarlo) El hidroacutegeno es por tanto un vector
energeacutetico porque necesita de un aporte de energiacutea inicial para poder obtenerlo en
estado puro
La razoacuten por la que es poco abundante en la atmoacutesfera terrestre es debido a que su
pequentildea masa hace muy difiacutecil su retencioacuten en el campo gravitatorio terrestre ademaacutes
de que reacciona con otros compuestos quiacutemicos El H2 no es un GEI sin embargo es
capaz de cambiar las proporciones de GEI en las distintas capas de la atmoacutesfera Seguacuten
el informe Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing del IPCC [1]
la presencia de hidroacutegeno en la estratosfera aumenta las concentraciones de vapor de
agua y afecta a las concentraciones de ozono (O3) En la troposfera da lugar a la
produccioacuten de O3 y al aumento del CH4 extendiendo los efectos de vida de estos GEI
El hidroacutegeno posee un alto contenido energeacutetico en peso pero no en volumen Por
regla general los liacutequidos ocupan hasta 1000 veces menos espacio que los gases no
comprimidos En el caso concreto del hidroacutegeno la relacioacuten de volumen entre sus
estados liacutequido y gaseoso es de aproximadamente 1850 es decir un litro de
hidroacutegeno liacutequido en forma de gas sin comprimir ocupariacutea unos 850 litros Por esta
razoacuten se comprime y almacena a altas presiones para obtener una mayor densidad
energeacutetica (cantidad de energiacutea acumulada en forma de H2 por unidad de volumen)
Sin embargo al ser una moleacutecula muy pequentildea de baja viscosidad y gran facilidad de
difusioacuten en el medio es propenso a las fugas En un entorno abierto se elevaraacute y
dispersaraacute raacutepidamente ya que el hidroacutegeno es 14 veces maacutes ligero que el aire lo que
supone una ventaja de seguridad Sin embargo en un espacio cerrado las fugas de
hidroacutegeno pueden acumularse lo que sumado a su alta velocidad de inflamacioacuten y a
sus amplios liacutemites de inflamabilidad en el aire podriacutean hacer que la acumulacioacuten
alcanzase una concentracioacuten inflamable siendo un riesgo a tener en cuenta sobre
todo en mezclas de hidroacutegeno en espacios como tuberiacuteas o conductos Ademaacutes de
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estos peligros como cualquier gas distinto al oxiacutegeno a partir de determinadas
concentraciones es asfixiante Por ello es necesaria una ventilacioacuten adecuada y el uso
de sensores de deteccioacuten pues el hidroacutegeno es imperceptible por los sentidos
humanos
El hidroacutegeno a presioacuten atmosfeacuterica licuacutea a -253 degC y solidifica a -262 degC temperaturas
muy proacuteximas al liacutemite del cero absoluto (0 K= -27315 degC) por lo que si entra en
contacto con la piel humana puede causar quemaduras criogeacutenicas o dantildeos
pulmonares en caso de inhalacioacuten El almacenaje del H2 liacutequido suele realizarse a
presiones de hasta 102 atm y en recipientes criogeacutenicos para mantener estas
temperaturas extremadamente friacuteas Si se produce una fuga de hidroacutegeno liacutequido y se
derrama sobre una superficie a temperatura ambiente este herviraacute y sus vapores se
expandiraacuten con rapidez debido a la rapidez del cambio de fase liacutequida a gaseosa que
experimenta el hidroacutegeno En este proceso de cambio de estado el hidroacutegeno liacutequido
aumentaraacute 850 veces su volumen (y su presioacuten si estaacute confinado) al calentarse hasta la
temperatura ambiente Por ello si el hidroacutegeno liacutequido estaacute confinado y se calienta sin
que exista alivio de presioacuten es posible que se alcancen presiones muy elevadas que
puedan hacer explotar el recipiente aumentando en tales circunstancias la
posibilidad de una ignicioacuten del H2 Por tanto los sistemas de hidroacutegeno deben llevar
incorporados dispositivos de ventilacioacuten y alivio de presioacuten para garantizar la
seguridad
Caracteriacutesticas del hidroacutegeno frente a otros combustibles
La combustioacuten de hidroacutegeno se caracteriza por ser maacutes raacutepida que la de otros
combustibles resultando una raacutepida liberacioacuten de calor por su buena conductividad
teacutermica y por producir vapor de agua como subproducto de la combustioacuten Seguacuten
Hydrogen Tools[2] el hidroacutegeno arde con una llama azul paacutelido que es casi invisible a la
luz del diacutea aunque perceptible por la noche por lo que es casi imposible de detectar
por los sentidos humanos salvo por las impurezas u otros materiales en combustioacuten
que introduciraacuten color en la llama Ademaacutes las llamas de hidroacutegeno irradian poco calor
infrarrojo (IR) pero una importante radiacioacuten ultravioleta (UV) Esto significa que
cuando alguien estaacute muy cerca de una llama de hidroacutegeno la sensacioacuten de calor es
escasa lo que hace que el contacto involuntario con la llama sea una causa de
accidente no perceptible La sobreexposicioacuten a los rayos UV tambieacuten es preocupante
ya que puede provocar efectos similares a los de las quemaduras solares Por ello casi
siempre en los sistemas de hidroacutegeno se instalan sensores de deteccioacuten para
identificar raacutepidamente cualquier fuga y minimizar la posibilidad de que se produzcan
llamas no detectadas
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El hidroacutegeno es aproximadamente 14 veces maacutes ligero que el aire 8 veces maacutes que el
gas natural 22 que el propano 30 que el butano 50 que la gasolina 57 que el gasoacuteleo
y 86 que el queroseno Con respecto a otros combustibles alternativos derivados del
H2 es 9 veces maacutes ligero que el amoniacuteaco 16 que el metanol y 23 que el etanol
La temperatura de autoignicioacuten del hidroacutegeno temperatura miacutenima a presioacuten
atmosfeacuterica a la que un combustible en contacto con el aire inicia la reaccioacuten de
combustioacuten espontaacuteneamente sin necesidad de una fuente de energiacutea externa es
similar a la del gas natural 585 degC y 540 degC respectivamente
007056
155210
350400
600
060110
160
000
100
200
300
400
500
600
700
585540
490
365
480
96
210
630
464
363
0
100
200
300
400
500
600
700
T (deg C
)
Figura 1 Densidad relativa de los combustibles con respecto el aire Fuente Pubchem[3]Elaboracioacuten propia
Figura 2 Temperatura de autoignicioacuten en el aire para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Figura 4 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad
Fuente Bizkaia-Diputacioacuten Foral [4] Elaboracioacuten propia
El rango de inflamabilidad definido como las concentraciones miacutenimas y maacuteximas del
gas en mezcla con el aire del hidroacutegeno (entre el 4 y el 75 en el aire) es muy amplio
en comparacioacuten con otros combustibles como se puede apreciar en la figura 4 por lo
que la energiacutea miacutenima necesaria para iniciar la combustioacuten del hidroacutegeno en
condiciones oacuteptimas de combustioacuten (relacioacuten volumen hidroacutegeno-aire del 29) es
mucho menor que la requerida para otros combustibles Aunque a bajas
concentraciones de hidroacutegeno en el aire la energiacutea necesaria para iniciar la
combustioacuten es similar a la de otros combustibles foacutesiles
Co
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acioacute
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de
com
bu
stib
le
Rango de
inflamabilidad
Liacutemite superior de
inflamabilidad
Liacutemite inferior de
inflamabilidad
Temperatura Temperaturas miacutenima y
maacutexima de inflamacioacuten
4 52 2 1 1
1
15
6 3
75
1510 8 8 10
5
3436
19
0
10
20
30
40
50
60
70
80
(vo
l)
Rojo Liacutemite Inferior Azul Liacutemite Superior
Figura 5 Liacutemites de inflamabilidad en aire para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad
Fuente Bizkaia-Diputacioacuten Foral [4] Elaboracioacuten propia
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El metano como combustible gaseoso es el que mayor rango de inflamabilidad tiene a
bajas concentraciones en aire Con respecto a los combustibles sinteacuteticos derivados del
H2 podemos apreciar que poseen un rango de inflamabilidad mayor que los foacutesiles
aunque no tan amplio como el del H2
Con respecto al punto o temperatura de inflamacioacuten temperatura miacutenima a la que un
combustible mezclado con un comburente da lugar a que se produzca la combustioacuten
aplicando energiacutea (por ejemplo una chispa) podemos apreciar como para el
queroseno el metanol y el etanol se alcanza a una temperatura en condiciones
ambientales tiacutepicas pudiendo producirse con mayor probabilidad una inflamacioacuten de
estos siempre que la proporcioacuten de comburente sea alta
La cantidad de energiacutea contenida en 1 kg de H2 es como miacutenimo 25 veces la
contenida en 1 kg de cualquier combustible foacutesil Concretamente 1 kg de H2 equivale a
la energiacutea contenida en 25 kg de GN 28 kg de gasolina 28 kg de dieacutesel 65 kg de
amoniacuteaco 60 kg de metanol y 45 kg de etanol
-253
-188
-104
-60-43
96
38
132
97 128
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
T (deg C
)
Figura 6 Punto de inflamacioacuten para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Para poder comparar la densidad volumeacutetrica del hidroacutegeno respecto a los demaacutes
combustibles estudiados se ha realizado la siguiente graacutefica
La densidad del hidroacutegeno es de 008 kgm3 la menor en comparacioacuten con los demaacutes
combustibles Por ejemplo entre los diferentes gases el butano tiene una densidad 30
veces mayor que el hidroacutegeno Si hablamos de combustibles liacutequidos el gasoacuteleo tiene
una densidad 10000 veces mayor y el amoniacuteaco 8000 veces mayor
La siguiente tabla recoge un resumen comparativo de las propiedades de los diferentes
gases y combustibles que en un determinado momento pueden ser sustitutivos unos
con otros
1202
482 462 448 424 426 441
186 199268
00
200
400
600
800
1000
1200
1400M
Jkg
008 067 187 252
680
850805
696
792
648
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
kgm
3
Figura 7 Poder caloriacutefico Inferior de varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
Figura 8 Densidad volumeacutetrica para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Propiedades en CE Hidroacutegeno Metano Propano Butano Gasolina Gasoacuteleo Queroseno Amoniacuteaco Metanol Etanol
Formula quiacutemica H2 CH4 C3H8 C4H10 CxHy (x=4-12) C12H26 C10-C16 NH3 CH3OH C2H6O
Peso molecular (gmol) 202 1604 4410 5812 100 - 105 21170 17000 1703 3204 4607
Densidad (kgm3) 008 067 187 252 680 850 790-820 073 792 648
Densidad relativa del aire 007 056 155 210 30 - 40 400 600 060 110 160
Punto de ebullicioacuten normal (degC) -25280 -16150 -4210 -100 27 - 225 180 - 360 150-280 -3341 6470 7829
Poder caloriacutefico Inferior (MJkg) 1202 482 462 448 424 426 441 186 199 268
Punto de inflamacioacuten (degC) lt -253 -18800 -10400 -6000 -4300 52 - 96 3800 13200 970 1280
Liacutemite de inflamabilidad en aire (vol )
Miacuten 400 500 210 180 140 100 070 1500 600 330
Maacutex 7500 1500 1010 840 760 1000 500 3360 3600 1900
Temperatura de autoignicioacuten en el aire (degC)
585 540 490 365 230 - 480 52 - 96 210 630 464 363
Tabla 1 Cuadro resumen de las diferentes caracteriacutesticas de los combustibles atendiendo a las figuras
anteriores Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Origen y tecnologiacuteas de produccioacuten del hidroacutegeno
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3 Origen y tecnologiacuteas de produccioacuten del hidroacutegeno
Como se ha comentado anteriormente el hidroacutegeno es un vector energeacutetico porque
su obtencioacuten necesita de un aporte de energiacutea Por lo tanto seraacute un vector sostenible
o no dependiendo de si lo son las fuentes de energiacutea primarias y los procedimientos
de produccioacuten utilizados Actualmente se etiquetan las distintas formas de obtener el
hidroacutegeno identificaacutendolas por colores un procedimiento que tiende a aligerar las
diferencias entre las opciones y que se estaacute convirtiendo en uno de los instrumentos
maacutes claros de greenwashing
Alrededor del 95 de la produccioacuten mundial actual de hidroacutegeno se realiza en base a
combustibles foacutesiles y por ejemplo seguacuten el informe The Future of Hydrogen [5] de la
Agencia Internacional de la Energiacutea (IEA en sus siglas en ingleacutes) en 2018 esa
produccioacuten provocoacute la emisioacuten de 830 millones de toneladas de CO2 La produccioacuten de
hidroacutegeno a partir del agua utilizando electricidad y biomasa es soacutelo de un 4 y de un
1 respectivamente En Espantildea el 99 del hidroacutegeno producido tiene su origen en el
gas natural
Respecto a los meacutetodos de produccioacuten encontramos tecnologiacuteas muy diferentes y con
grados de madurez dispares incluso dentro de un mismo principio proceso disciplina
o meacutetodo En la figura 8 se indican los distintos procesos de produccioacuten de hidroacutegeno
seguacuten el tipo de reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar
Figura 9 Procesos de produccioacuten de hidroacutegeno en funcioacuten de la fuente de energiacutea utilizada Fuente Hidroacutegeno Website [6]
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Los procesos maacutes utilizados para la produccioacuten de hidroacutegeno son
Procesos termoquiacutemicos
Los procesos de produccioacuten de hidroacutegeno maacutes habituales son termoquiacutemicos como la
gasificacioacuten y el reformado En cuanto al combustible se procura utilizar el que tenga la
relacioacuten atoacutemica HC (relacioacuten entre los aacutetomos de hidroacutegeno (H) y los de carbono (C))
maacutes elevada para conseguir una mayor produccioacuten de H2 por combustible consumido
Su relativo bajo coste en comparacioacuten con el resto de los procedimientos y su
composicioacuten quiacutemica hacen que el gas natural sea la principal fuente de energiacutea a
nivel mundial con la que se produce hidroacutegeno El gas natural estaacute formado
principalmente por metano (CH4) cuyas moleacuteculas constan de 4 aacutetomos de hidroacutegeno
(H) por cada aacutetomo de carbono (C) por lo que en la extraccioacuten del H2 de su estructura
quiacutemica se genera una mayor cantidad en comparacioacuten con otros hidrocarburos de
cadena maacutes larga y mucho maacutes que con el carboacuten o la biomasa en los que el H2
proviene principalmente de utilizar agua como agente oxidante
Reformado de gas natural
El reformado es el proceso quiacutemico por el cual se extrae hidroacutegeno de un combustible
gaseoso (generalmente gas natural) Existen tres meacutetodos dependiendo del agente
oxidante utilizado en la reaccioacuten y el maacutes utilizado en Espantildea es el vapor de agua
conocido como reformado de metano con vapor de agua (Steam Methane Reforming
SMR en ingleacutes) Se trata de una tecnologiacutea de produccioacuten madura que requiere de
altas temperaturas (700-1100 degC) en presencia de un catalizador para acelerar la
reaccioacuten y de agua como agente oxidante
Las altas temperaturas requeridas en el reformador se consiguen mediante la quema
de combustible externo (gas natural u otros hidrocarburos) y son necesarias para llevar
a cabo la reaccioacuten quiacutemica altamente endoteacutermica de descomposicioacuten parcial del gas
natural (CH4) en CO y H2O una reaccioacuten que consume gran cantidad de energiacutea Para
aumentar la cantidad de H2 formado este gas de siacutentesis debe someterse a la reaccioacuten
de desplazamiento con vapor de agua (Water Gas Shift WGS) Mediante esta reaccioacuten
quiacutemica ligeramente exoteacutermica se permite ajustar la relacioacuten H2CO haciendo
reaccionar el CO del gas de siacutentesis con vapor de agua formando CO2 e H2 De esta
forma el hidroacutegeno con un alto grado de pureza puede obtenerse a partir del WGS
tras la posterior eliminacioacuten del CO2 formado en la reaccioacuten del gas de siacutentesis con el
vapor de agua El reformado de gas natural puede alcanzar eficiencias de entre un 74
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y un 85 seguacuten un estudio publicado en la revista cientiacutefica Materials Science for
Energy Technologies [7]
Al igual que el proceso de gasificacioacuten es un meacutetodo de produccioacuten que libera CO2
ademaacutes de otros GEI con el impacto medioambiental que ello implica Se estima que
por cada tonelada de hidroacutegeno se emiten entre 9 y 11 toneladas de CO2 teniendo en
cuenta uacutenicamente el uso de energiacutea y las emisiones del proceso de reformado
despreciando las posibles fugas de metano Alrededor del 33 de las emisiones finales
se debe a la quema de combustibles foacutesiles para la produccioacuten del calor necesario en el
proceso de reformacioacuten A nivel mundial la generacioacuten de hidroacutegeno por reformado
de GN supone unas emisiones de 630 Mt anuales
Al proceso de produccioacuten de H2 por gasificacioacuten y reformado se le puede incorporar un
sistema de captura de carbono y almacenamiento (CCS por sus siglas en ingleacutes) yo
utilizacioacuten (CCSU y CCU) para reducir su impacto medioambiental asociado Si el CO2
es capturado de la emisioacuten de fuentes de biomasa se conoce como bioenergiacutea con
captura y almacenamiento de carbono (BECCS por sus siglas en ingleacutes) y si es con
captura directa de aire se conoce como DAC por sus siglas en ingleacutes (Direct Air
Capture)
Estos sistemas utilizan una tecnologiacutea costosa inmadura y no probada a gran escala
Ademaacutes sus tasas de captura de CO2 han sido reducidas presentan filtraciones de
gases a la atmoacutesfera y consumen grandes cantidades de energiacutea eleacutectrica para
capturar y almacenar CO2 Muchos de los proyectos CCS financiados por la Unioacuten
Europea (UE) han sido descartados y catalogados como fallidos Los proyectos actuales
maacutes avanzados de sistemas CCS soacutelo logran alrededor de un 33 de captura de los
gases de combustioacuten a pesar de que las predicciones sentildealan un objetivo de entre el
85 y 95 para el futuro por lo que en caso de lograrlo entre el 5 y 15 de todo el
CO2 hipoteacuteticamente capturado se filtraraacute y se escaparaacute de nuevo a la atmoacutesfera En
el proceso de combustioacuten tambieacuten se emiten otros gases y material particulado del
que muchas veces nos olvidamos y que merecen especial atencioacuten pues el objetivo
final es la reduccioacuten general de los GEI y la mejora de la calidad del aire
Este sistema implica la captura de CO2 pero tambieacuten el transporte y almacenamiento
por eso es tan importante el sistema de captura de carbono como la eficiencia del
almacenamiento yo uso del CO2 capturado Por ejemplo para poder inyectar CO2 en
determinadas formaciones geoloacutegicas (yacimientos de gas acuiacuteferos agotados o
cavernas de sal) se requiere de una compresioacuten del gas para alcanzar tales
profundidades lo que supone un consumo elevado de energiacutea Estudios llevados a
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cabo para la determinacioacuten del impacto ambiental de esta alternativa suelen
establecer un periacuteodo de almacenamiento de al menos 100 antildeos una consideracioacuten de
base peligrosa porque puede poner en peligro todos los esfuerzos destinados a la
descarbonizacioacuten de la economiacutea
Alternativamente al sistema CCS de almacenamiento las principales aplicaciones que
se proponen mediante CCU son almacenar el dioacutexido de carbono capturado en viejos
pozos de petroacuteleo para mejorar la recuperacioacuten del petroacuteleo o emplearlo para producir
combustibles sinteacuteticos lo que iroacutenicamente supone aumentar la disponibilidad de
combustibles contaminantes
Al hidroacutegeno obtenido a partir del reformado de gas natural se le ha asignado el
color gris y si dicho proceso incluye el sistema CCSU se le asigna el color azul o la
etiqueta de bajas emisiones Esta baja eficiencia no es razoacuten suficiente para que el
hidroacutegeno limpie su procedencia al alcanzar un color azul maacutes bien encierra el inicio
de su blanqueo como energiacutea sostenible Su precio en la actualidad alrededor de 1-
15 eurokg sin incluir la captura de carbono dificulta aunque sea desde una base de
caacutelculo no homogeacutenea la migracioacuten hacia modelos maacutes sostenibles de produccioacuten no
dependientes de combustibles foacutesiles y por tanto libres de emisiones Sin embargo
poco a poco se iraacuten equiparando a medida que aumente su precio mediante la
incorporacioacuten de los impactos ambientales asociados y se vayan reduciendo los costes
de las alternativas renovables mediante el desarrollo de la tecnologiacutea Por otro lado
los precios de la electricidad deben reflejar la realidad de la generacioacuten con renovables
y no el marginalismo de la generacioacuten con gas natural proceso que enmascara esa
realidad por el papel de juez y parte del proceso del gas natural
Gasificacioacuten
La gasificacioacuten es un proceso por el cual los combustibles liacutequidos o soacutelidos ricos en
carbono (biomasa carboacuten derivados del petroacuteleohellip) se convierten en gas denominado
gas de siacutentesis El gas de siacutentesis (o syngas en ingleacutes) es un gas cuya composicioacuten
principal es una mezcla variable de cantidades de monoacutexido de carbono (CO) y H2
estando presentes a menudo y en menor proporcioacuten otros gases como CO2 CH4 vapor
de agua
Durante este proceso de gasificacioacuten se realiza una oxidacioacuten parcial para una
combustioacuten incompleta a muy altas temperaturas (entre 800 y 1800 degC seguacuten el
proceso y la materia prima) mediante el control de la cantidad del agente oxidante
(oxiacutegeno yo vapor) empleado en la reaccioacuten Por lo general el vapor de agua (H2O)
por la presencia de H2 en su moleacutecula suele antildeadirse como agente oxidante para
incrementar la composicioacuten de hidroacutegeno del gas de siacutentesis producido tras la
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gasificacioacuten Dicha reaccioacuten se realiza en presencia de un catalizador para aumentar la
velocidad de reaccioacuten de gasificacioacuten y disminuir el tiempo requerido Dependiendo
del tipo de catalizador se requiere una menor o mayor presioacuten y temperatura para
llevar a cabo el proceso
Por otro lado dependiendo de la composicioacuten y calidad de la materia prima asiacute como
del tipo de gasificador el gas de siacutentesis resultante contendraacute bajos niveles de
hidrocarburos y trazas de diversos componentes procedentes de la materia prima o
formados durante la gasificacioacuten (especialmente en el caso de la biomasa)
Son preocupantes los intentos de considerar este gas de siacutentesis aunque sea
procedente de biocombustibles como un gas renovable sin tener en cuenta que la
consideracioacuten de renovable estaacute relacionada con que el consumo sea inferior a la
reposicioacuten y una maacutes que discutible sostenibilidad en la produccioacuten de combustibles
de primera generacioacuten que lleva impliacutecita la desforestacioacuten y el desviacuteo de la
produccioacuten agraria alimentaria a la industrial o energeacutetica
En esta liacutenea el sector petroacuteleo ha promovido un maacutes que discutible apoyo a este tipo
de combustibles en base a una estrategia definida como de neutralidad tecnoloacutegica sin
que esta se circunscriba a todo el proceso y por lo tanto pueda validarse
La presencia de moleacuteculas inertes afecta a la pureza del H2 sintetizado y deben ser
eliminadas mediante un pretratamiento de la materia prima antes de su gasificacioacuten y
con el posterior acondicionamiento del gas de siacutentesis producido para la separacioacuten de
los componentes no deseados
Debido a la baja relacioacuten hidroacutegenocarbono (HC) del carboacuten y la biomasa el gas de
siacutentesis obtenido es rico en oacutexidos de carbono (CO y CO2) y deficiente en hidroacutegeno
Por lo tanto al igual que tras el proceso de reformado de metano este debe
someterse al proceso de WGS para hacer reaccionar con vapor de agua los
componentes principales del gas de siacutentesis producido y aumentar asiacute la cantidad de
hidroacutegeno formado
La eficiencia del proceso de sintetizacioacuten de H2 es mayor para la gasificacioacuten del carboacuten
que para la de la biomasa De forma general y en base al poder caloriacutefico inferior de
los combustibles la gasificacioacuten puede alcanzar eficiencias del orden del 30 al 40
Al hidroacutegeno obtenido a partir de la gasificacioacuten del carboacuten se le han asignado los
colores negro o marroacuten y en su produccioacuten se generan 19 tCO2tH2 Por lo tanto una
opcioacuten que presenta este proceso es la posibilidad de poder capturar y almacenar este
CO2 y asiacute conseguir reducir las emisiones a la atmoacutesfera
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Piroacutelisis
Alternativamente a los procesos convencionales de sintetizacioacuten del H2 a base de
procesos termoquiacutemicos existe una tecnologiacutea novedosa por la cual el metano o
diversos combustibles como la biomasa o diferentes hidrocarburos se someten a
piroacutelisis (proceso a altas temperaturas entre 800 degC y 1200 degC en ausencia de
oxiacutegeno) dando lugar como subproducto a carbono en forma soacutelida La eficiencia en
el proceso de conversioacuten del combustible empleado a hidroacutegeno estaacute entre el 35 y el
50 similar a la del proceso de gasificacioacuten
A diferencia del reformado de metano al no utilizar un agente oxidante (y por tanto
ninguacuten compuesto quiacutemico que contenga oxiacutegeno en su moleacutecula) en la
descomposicioacuten del metano se reduce la posibilidad de produccioacuten de oacutexidos de
carbono (CO2 o CO) y como el carbono se encuentra en estado soacutelido no es necesario
ni separarlo del H2 gaseoso ni el proceso de reaccioacuten quiacutemica WGS
Mediante este meacutetodo se producen tres toneladas de residuo de carbono puro en
estado soacutelido por cada tonelada de hidroacutegeno subproducto que podriacutea ser empleado
en diferentes procesos industriales como la produccioacuten de pigmentos o poliacutemeros
entre otros
Al hidroacutegeno obtenido a partir de la piroacutelisis del gas natural se le ha asignado el color
turquesa y en la literatura tambieacuten aparece con la etiqueta de H2 de bajas emisiones
Termoacutelisis
La termoacutelisis es un proceso que se basa en la divisioacuten de la moleacutecula del agua mediante
una reaccioacuten quiacutemica exoteacutermica denominada hidroacutelisis por la cual la moleacutecula del
agua (H2O) se disocia (separa) en sus elementos constituyentes H2 (recurso) y O2 (como
subproducto de la reaccioacuten quiacutemica) La termoacutelisis es una forma de producir la
hidroacutelisis del agua por la que la energiacutea requerida para llevar a cabo esta reaccioacuten se
entrega uacutenicamente como energiacutea teacutermica lo que requiere de temperaturas muy
elevadas de aproximadamente 2500 degC La eficiencia global del proceso estaacute entre un
20 y un 45
Procesos electroquiacutemicos
Los procesos electroquiacutemicos se basan en la hidroacutelisis del agua una reaccioacuten en la que
se utiliza energiacutea eleacutectrica conocido como electroacutelisis del agua principio por el cual
una corriente eleacutectrica continua pasa por el electrodo cargado positivamente (aacutenodo)
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al electrodo cargado negativamente (caacutetodo) sumergidos en el agua mezclada con una
sustancia (electrolito) encargada de mejorar la conductividad eleacutectrica del agua al
reducir la resistencia al paso de la corriente a traveacutes del agua Al igual que en las
reacciones termoquiacutemicas en las electroquiacutemicas tambieacuten pueden antildeadirse
catalizadores (electrocatalizadores) a las superficies del electrodo que se encargan de
incrementar la velocidad de las reacciones quiacutemicas mejorando la transferencia de
electrones entre los electrodos y los reactivos
Mediante la corriente eleacutectrica se separa (disocia) la moleacutecula del agua (H2O) en sus
elementos constituyentes H2 (recurso) y O2 (como subproducto de la reaccioacuten
quiacutemica) que se liberan en la superficie de los electrodos (el hidroacutegeno se produce en
la superficie del caacutetodo mientras que el oxiacutegeno apareceraacute en el aacutenodo) en estado
gaseoso Tras la suma de las reacciones quiacutemicas que tienen lugar en ambos electrodos
(caacutetodo y aacutenodo) el nuacutemero de moleacuteculas de H2 producidas duplica el nuacutemero de
moleacuteculas de O2 Ademaacutes el nuacutemero de electrones transportados a traveacutes de los
electrodos es el doble del nuacutemero de moleacuteculas de H2 producidas y el cuaacutedruple del
nuacutemero de moleacuteculas de O2 obtenidas
En la electroacutelisis del agua la energiacutea eleacutectrica es la fuente principal para realizar las
reacciones electroquiacutemicas endoteacutermicas Dada la estabilidad de la moleacutecula del agua
se necesita un consumo elevado de electricidad Por ello los electrolizadores no
siempre se proponen para que funcionen con agua a temperatura ambiente
Termodinaacutemicamente las altas temperaturas de operacioacuten son beneficiosas ya que
reducen la corriente eleacutectrica necesaria para llevar a cabo la electroacutelisis aumentando
la cineacutetica (velocidad) de la reaccioacuten de hidroacutelisis y disminuyendo las peacuterdidas
eleacutectricas en la ceacutelula Por tanto la termoelectroacutelisis permite que una fraccioacuten
significativa de la energiacutea requerida para llevar a cabo la reaccioacuten se entregue como
energiacutea teacutermica de modo que la demanda de energiacutea eleacutectrica se reduce
considerablemente y por lo tanto el coste de produccioacuten de hidroacutegeno en
comparacioacuten con la electroacutelisis de baja temperatura
Asiacute pues para llevar a cabo el proceso de electroacutelisis se requiere de agua
desmineralizada (para evitar la deposicioacuten de minerales y en consecuencia de
reacciones electroquiacutemicas indeseadas) como materia prima de electricidad yo de
una fuente de energiacutea teacutermica
El proceso de electroacutelisis se lleva a cabo en los electrolizadores de los que
principalmente existen dos grandes categoriacuteas seguacuten su temperatura de
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funcionamiento los denominados de alta temperatura (700-1000 degC) al trabajar con
vapor de agua y los de baja temperatura (70-80 degC) que emplean agua en estado
liacutequido Los de esta uacuteltima categoriacutea a su vez se dividen en dos tipos los
electrolizadores de baja temperatura que funcionan en medio aacutecido y los que lo hacen
en medio baacutesico Estos uacuteltimos son los maacutes abundantes ya que no necesitan metales
preciosos como el platino o el iridio que son imprescindibles para los primeros Los
principales modelos son los alcalinos (AEC por sus siglas en ingleacutes Alkaline Electrolysis
Cell) de membrana de intercambio protoacutenico (PEM por sus siglas en ingleacutes Proton
Exchange Membrane) y los de oacutexido soacutelido (SOEC por sus siglas en ingleacutes Solid Oxide
Electrolyser Cell) La principal diferencia entre ellos se debe al material empleado como
electrolito
La tecnologiacutea de electrolizadores maacutes desarrollada actualmente y con menor coste
de inversioacuten es la de los sistemas AEC Sin embargo como consecuencia de las
caracteriacutesticas del electrolito empleado en dicho electrolizador se consiguen bajas
producciones de H2 en comparacioacuten con otras tecnologiacuteas de electroacutelisis
La industria se estaacute decantando cada vez maacutes por la tecnologiacutea PEM a pesar de que
actualmente su vida uacutetil sea la mitad y su precio maacutes elevado que el de la alcalina Esto
se debe a que poseen unos rendimientos similares pero con una mayor flexibilidad de
operacioacuten y menor tiempo de respuesta ademaacutes de una mayor capacidad de producir
H2 ya comprimido (alrededor de 30 bar) Pero sobre todo es la flexibilidad de
operacioacuten pensando en el uso de los vertidos de la electricidad generada con
renovables en sistemas hiacutebridos sobre potenciados y las aplicaciones en las que se
requiera de H2 a altas presiones (como por ejemplo en la movilidad) lo que favorece
su aplicacioacuten en aquellos casos en los que se compense el mayor coste de capital
asociado principalmente a los componentes maacutes costosos que se emplean en su
produccioacuten
Por uacuteltimo los electrolizadores tipo SOEC son la tecnologiacutea menos madura de las tres
y la que requiere de una inversioacuten inicial superior pero es la que presenta un mayor
potencial de mejora de la eficiencia energeacutetica entre las configuraciones comerciales
debido a que en contraposicioacuten a los dos electrolizadores anteriores estos sistemas
funcionan a muy altas temperaturas de operacioacuten (650-1000 degC) Una de las ventajas
adicionales es su posibilidad de funcionar de forma reversible (RSOC) tanto en modo
de electroacutelisis (SOEC) como en modo pila de combustible (SOFC) produciendo
electricidad a partir del hidroacutegeno
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El elevado consumo de electricidad de un electrolizador hace que aumenten los costes
de produccioacuten de hidroacutegeno Este coste podriacutea minimizarse y seriacutea competitivo soacutelo si
la energiacutea de entrada necesaria se suministrara a partir de fuentes de energiacutea
renovables de bajo coste A este H2 obtenido a partir de la electroacutelisis del agua con
electricidad de origen 100 renovable se le ha asignado el color verde o la etiqueta
de renovable al no generar ninguna emisioacuten de CO2 en toda su cadena de produccioacuten
El hidroacutegeno ldquoverderdquo tiene margen de mejora incrementando la capacidad y diversidad
de los electrolizadores reduciendo los costes de sus componentes todaviacutea elevados y
solventando su baja eficiencia energeacutetica medida como los kg de hidroacutegeno producido
por kWh de electricidad consumida
Actualmente se requiere de grandes cantidades de energiacutea eleacutectrica dada las bajas
eficiencias de los electrolizadores y la estabilidad de la moleacutecula del agua y de agua
desmineralizada Los electrolizadores que funcionen a temperaturas muy por encima
de las ambientales requeriraacuten ademaacutes de una fuente de energiacutea teacutermica Para
asegurar que la energiacutea teacutermica suministrada al electrolizador sea de origen renovable
es necesaria la proximidad a fuentes de calor renovables como la energiacutea termosolar
de concentracioacuten la geotermia de alta temperatura o mediante sinergias con otros
procesos de los que poder aprovechar el calor residual Pero este requisito podriacutea
suponer una limitacioacuten a la viabilidad econoacutemica
Por regla general se suele asignar un consumo eleacutectrico del electrolizador de unos 50
kWh por cada kg de H2 producido y una eficiencia en torno a un 60 - 80 Con
respecto al consumo de agua por ejemplo para un electrolizador tipo PEM de 10 MW
de capacidad como el que se instalaraacute en el proyecto P2GHM [8] es de unos 167 litros
de agua por cada kg de H2 producido
El hidroacutegeno renovable producido mediante la electroacutelisis de agua utilizando
electricidad de origen renovable tiene un coste de entre 5-7 eurokg Actualmente el
coste de la electricidad representa la mayor parte del coste de la produccioacuten de H2 en
torno al 55 - 60 y el resto corresponde a los costes relacionados con el
electrolizador
Procesos fotoquiacutemicos
En lugar de aplicar energiacutea eleacutectrica para proporcionar la energiacutea necesaria para llevar
a cabo la hidroacutelisis se estaacute estudiando utilizar la irradiacioacuten solar directamente (en
lugar de aprovechar los fotones para producir electricidad mediante el efecto
fotoeleacutectrico sobre el que se basan las placas fotovoltaicas y alimentar asiacute al
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electrolizador) para romper la moleacutecula del agua Es lo que se conoce como fotoacutelisis
intentando imitar el proceso de la fotosiacutentesis (fotosiacutentesis artificial) La fotocataacutelisis la
fotoelectroacutelisis o la descomposicioacuten fotocataliacutetica entre otros son procesos basados
en la irradiacioacuten del sol como fuente de energiacutea para sintetizar el H2 a partir del agua
aunque todaviacutea estaacuten en una fase inicial de desarrollo con bastante rango de mejora
en su eficiencia de conversioacuten
Procesos bioquiacutemicos
El proceso bioloacutegico es otra alternativa para la produccioacuten de hidroacutegeno neutro en
carbono Los meacutetodos principales son la biofotoacutelisis directa e indirecta la
fotofermentacioacuten la fermentacioacuten oscura y el procesamiento metaboacutelico Sin
embargo son teacutecnicas poco desarrolladas en proceso de investigacioacuten y por lo
general con bajas eficiencias ademaacutes de que los voluacutemenes de produccioacuten de H2 son
menores en comparacioacuten con otros meacutetodos de produccioacuten
Comparativa entre procesos
Los hidrocarburos son actualmente las materias primas maacutes utilizadas y el reformado
de hidrocarburos el meacutetodo maacutes usado y econoacutemico para la produccioacuten industrial de
hidroacutegeno pero se producen grandes cantidades de emisiones de CO2 como
consecuencia de emplear materias primas y fuentes de energiacutea basadas en carbono Es
por ello que la generacioacuten de hidroacutegeno a partir de fuentes renovables seraacute una de
las principales prioridades en el futuro por sus caracteriacutesticas limpias y sostenibles
para el medio ambiente
Excluyendo los procesos de conversioacuten de la biomasa por gasificacioacuten y piroacutelisis la
disociacioacuten del agua es el meacutetodo maacutes prometedor para la generacioacuten de hidroacutegeno a
partir de fuentes renovables pues todos los procesos teacutermicos de produccioacuten de H2
son susceptibles de ser integrados con fuentes de energiacutea renovables teacutermicas como
la energiacutea solar teacutermica Pero como la madurez tecnoloacutegica y econoacutemica de las
energiacuteas renovables se ha alcanzado principalmente en tecnologiacuteas de generacioacuten de
electricidad apostamos por los procesos de disociacioacuten del agua basados en el uso de
la electricidad (electroacutelisis)
Se abre la posibilidad de utilizar la potencia eleacutectrica generada por encima de la de
evacuacioacuten en centrales con hibridacioacuten de tecnologiacuteas o con sobre instalacioacuten de
potencia con el fin de aumentar el factor de capacidad para producir hidroacutegeno con el
fin de almacenarlo para generar en horas de menor produccioacuten o como subproducto
para otros usos En este sentido aunque el coste de oportunidad de la electricidad
utilizada es praacutecticamente cero y se abre una nueva liacutenea para utilizar la produccioacuten de
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hidroacutegeno mediante electroacutelisis como un vector de aprovechamiento de vertidos
como un elemento de cobertura de ciertas necesidades no idoacuteneas para la electricidad
o como produccioacuten necesaria para mejorar la gestionabilidad del sistema los
resultados obtenidos de diferentes simulaciones estaacuten muy lejos de ser una opcioacuten
viable econoacutemicamente
La rentabilidad de una planta de hidroacutegeno (eurokg) depende del precio de la electricidad
y de las horas de funcionamiento del electrolizador (factor de capacidad) por lo que si
soacutelo funciona en los periacuteodos con excedentes de electricidad se encarece
notablemente el precio del H2
La produccioacuten de H2 renovable mediante electroacutelisis es auacuten una tecnologiacutea no
competitiva aunque la comparacioacuten no se realice de forma homogeacutenea en todos los
procesos al no considerar las externalidades Seguacuten el informe New Energy Outlook
2020 de BloombergNEF [9] se estima que el hidroacutegeno renovable podriacutea suministrar
una cuarta parte de la energiacutea final mundial en 2050 en un escenario de poliacuteticas
soacutelidas (legislacioacuten de cero emisiones tarificacioacuten del carbono y subvenciones al H2)
Para ello se requeririacutea un 38 maacutes de electricidad de la que se produce hoy en diacutea en
el mundo Seguacuten estas previsiones el coste del hidroacutegeno renovable obtenido por
electroacutelisis podraacute ser menor que el hidroacutegeno obtenido por SMR con CCS para 2050
gracias al descenso de precios de las renovables y por tanto de la electricidad
empleada El objetivo se fija en costes inferiores a 1 eurokg un 85 menor que el de hoy
en diacutea En la siguiente figura se puede observar la proyeccioacuten de ese descenso de
costes entre 07 y 16 $kg para 2050 en la mayor parte del mundo lo que supondriacutea
que fuera maacutes barato que el hidroacutegeno gris y competitivo con el gas natural porque el
coste de produccioacuten del primero apenas bajaraacute entre los 25 y los 34 $kg mientras
que el segundo praacutecticamente se mantendraacute en los 14 y los 29 $kg
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Seguacuten el escenario de 15degC recogido en el informe World Energy Transitions Outlook
15 ordmC Pathway realizado por IRENA [11] para limitar el calentamiento global en 2050
a 15 ordmC la demanda de hidroacutegeno deberaacute aumentar en cinco veces con respecto al
consumo actual (de 120 Mt (14 EJ) en 2020 a 614 Mt (74 EJ) en 2050) Para que el
hidroacutegeno y sus derivados (principalmente el e-amoniaco el e-metanol y el e-
queroseno) representen el 12 del consumo final de energiacutea en 2050 (7 corresponde
a usos energeacuteticos y el 5 restante a no energeacuteticos) dos tercios se cubririacutean con
hidroacutegeno producido con electricidad renovable y el tercio restante con hidroacutegeno
producido por gas natural con CCS (ver Figura 10) Para ello se necesitaraacute un
crecimiento anual medio de 160 GW de electrolizadores a partir de los 03 GW de
capacidad instalada en 2020 y alcanzar asiacute una capacidad instalada de 5000 GW de
electrolizadores Para alimentar esos electrolizadores se necesitariacutean ademaacutes unos
20770 TWh de electricidad (casi el nivel actual de consumo mundial de electricidad)
que junto con la necesaria para producir los portadores derivados del mismo
supondriacutea el 30 del consumo de electricidad en 2050
Figura 10 Perspectivas de costes de la produccioacuten de hidroacutegeno Fuente Informe ldquoPerspectivas de una economiacutea de hidroacutegenordquo de BloombergNEF [10]
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Con respecto a la brecha de costes entre el hidroacutegeno producido con electricidad
renovable y el hidroacutegeno producido por gas natural con CCS dicho informe menciona
que esta podriacutea desaparecer entre los proacuteximos 5 a 15 antildeos en muchos paiacuteses a
medida que los costes de los electrolizadores vayan reducieacutendose en paralelo a los de
la electricidad renovable
Es necesario escalar la produccioacuten de electrolizadores para reducir sus costes a medida
que se adquiere conocimiento tecnoloacutegico experiencia en la produccioacuten en serie y en
la utilizacioacuten de estos Tambieacuten se requiere del despliegue de la infraestructura y de la
tecnologiacutea necesaria para su integracioacuten sectorial en aquellos subsectores que no se
puedan electrificar de forma eficiente pues en la actualidad el uso del H2 como vector
energeacutetico es miacutenimo tanto por su falta de desarrollo tecnoloacutegico y experiencia en los
usos finales como por su diferencial de coste con respecto a otros combustibles El
desarrollo teacutecnico y normativo seraacute necesario para poder aprovechar el potencial del
H2 como vector energeacutetico
La generacioacuten de hidroacutegeno verde debe estar ligada biuniacutevocamente a la generacioacuten
de electricidad con fuentes de energiacutea renovables La utilizacioacuten de electricidad de la
Figura 11 Consumo final de energiacutea por vector energeacutetico para los antildeos 2018 y 2050 seguacuten el escenario de
15 ordmC proyectado en el World Energy Transitions Outlook 15ordmC Pathway [11]
Fuente IRENA
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red sin la trazabilidad aquiacute exigida supone al tener un mix de generacioacuten no 100
renovable que su denominacioacuten responda a los colores de las energiacuteas que componen
en cada momento el mix de generacioacuten utilizado
En la siguiente tabla se reflejan a modo de resumen las ventajas y las desventajas de
los distintos tipos de hidroacutegenos asiacute como sus costes de produccioacuten y eficiencias
Colores Proceso Ventajas Inconvenientes Coste
eurokg H2 Eficiencia
energeacutetica
Verde Electroacutelisis del
agua con fuentes renovables
Sostenibilidad e hidroacutegeno maacutes
puro Mayor coste 35-5 50-70
Azul
Reformado de gas natural con captura de
carbono
Reduce emisiones de CO2 respecto al
Gris
Proceso maacutes caro que el del hidroacutegeno gris por la
captura y almacenamiento No
sostenible
2 74-85
Turquesa A partir de piroacutelisis de hidrocarburos
No emite CO2 ni CO no requiere oxiacutegeno ni agua
Se forma carboacuten y se necesitan altas
temperaturas de operacioacuten No sostenible
19- 20 35-50
Gris Reformado de gas natural sin captura
Proceso a menor temperatura
mayor eficiencia No sostenible 15 74-85
Marroacuten Gasificacioacuten del
carboacuten Menores costes de
material
Alta demanda de carboacuten Alta produccioacuten de CO2H2 No sostenible
16 30-40
Tabla 2 Ventajas inconvenientes costes y eficiencia energeacutetica de los principales meacutetodos de produccioacuten de
hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Almacenamiento transporte y distribucioacuten
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4 Almacenamiento transporte y distribucioacuten
El uso del hidroacutegeno como combustible requiere que se pueda almacenar transportar
y utilizar de una manera segura alliacute donde se necesita y para las aplicaciones que lo
demandan El almacenamiento y la distribucioacuten presenta dificultades asociadas a la
baja densidad y temperatura de ebullicioacuten del hidroacutegeno lo que supone un verdadero
reto en comparacioacuten con otros combustibles foacutesiles Partiendo de la base de que el
hidroacutegeno si queremos que sea sostenible debe producirse mediante electroacutelisis del
agua la conclusioacuten debe ser siempre que es preferible transportar electricidad y
producir el hidroacutegeno donde se vaya a usar que producirlo de forma remota para su
transporte hasta el lugar de uso
La posibilidad de que sirva como elemento de gestionabilidad del sistema permitiendo
un mayor factor de capacidad de las centrales de generacioacuten de electricidad con
fuentes renovables elimina la necesidad de transporte al ser producido y consumido
en el mismo emplazamiento aunque su bajo nivel de utilizacioacuten y sus costes ponen en
duda por el momento esta aplicacioacuten En el caso opuesto estariacutea el desarrollo de
centrales de generacioacuten de electricidad con fuentes renovables exclusivamente para
producir hidroacutegeno y transportarlo a los lugares en los que se vaya a utilizar
En cuanto al almacenamiento existen dos tipos el basado en propiedades fiacutesicas (gas a
presioacuten gas a presioacuten enfriado y liacutequido) con el inconveniente de manejar sistemas a
alta presioacuten y bajas temperaturas y los fundamentados en la formacioacuten de
compuestos con gran cantidad de moleacuteculas de hidroacutegeno lo que supone la necesidad
de obtener un compuesto que posteriormente se descomponga liberando hidroacutegeno
con la consecuente menor eficiencia global del proceso Una alternativa a este
segundo meacutetodo es usar como combustible el compuesto obtenido cuyo caso maacutes
exitoso es el amoniaco (NH3) que se puede emplear en motores de combustioacuten
Para el transporte de hidroacutegeno se barajan soluciones de tipo fiacutesico similares a las
comentadas en relacioacuten con el almacenamiento Ademaacutes se contempla la
construccioacuten de redes de transporte por tuberiacuteas especiales o mezclar hidroacutegeno con
gas natural (blending) y utilizar gasoductos para el transporte y separar la mezcla en
destino Esta praacutectica es la que el sector gasista estaacute apoyando porque implica como
elemento de valor la continuidad de las infraestructuras existentes y del gas natural
en un mercado de oferta altamente concentrado y no liberalizado
El hidroacutegeno mezclado con el gas natural no puede acabar convirtieacutendose en la
coartada para el mantenimiento de la infraestructura gasista y del uso del gas
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natural teniendo en cuenta que la produccioacuten de hidroacutegeno no tiene un punto de
origen extractivo sino que puede producirse en el lugar de consumo
Formas de almacenamiento
Como ya se ha comentado actualmente hay varios sistemas para almacenar hidroacutegeno
con la dificultad que ocasiona la baja densidad por unidad de volumen de este gas ya
que aunque tenga una mayor energiacutea por unidad de masa en el almacenamiento de
un gas se atiende principalmente al volumen que ocupa y no a la masa
Se pueden utilizar distintos meacutetodos para conseguir aumentar esta densidad
volumeacutetrica como por ejemplo comprimieacutendolo licuaacutendolo o incluyeacutendolo en el
interior de otros compuestos quiacutemicos
Otro de los inconvenientes de su almacenamiento es que no siempre se puede generar
y almacenar hidroacutegeno in situ Por ejemplo para almacenar una gran cantidad
volumeacutetrica de hidroacutegeno seriacutean necesarias formaciones geoloacutegicas concretas con la
consecuente necesidad de tener que transportar el gas desde la zona en la que se
produce hasta el lugar en el que se almacena
En la siguiente figura se recogen las distintas formas de almacenamiento de hidroacutegeno
En forma de hidroacutegeno
Gas comprimido
Crio-comprimido
Hidroacutegeno liacutequido criogeacutenico
Antildeadido a otros compuestos
Absorbentes
Liacutequidos orgaacutenicos
Hidruros intersticiales
Hidruros complejos
Hidroacutegeno quiacutemico
Figura 12 Meacutetodos para almacenar hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Hidroacutegeno como gas comprimido
El almacenamiento de hidroacutegeno comprimido o presurizado requiere trabajar con
presiones de entre 350 y 700 bares Pero aunque se trabaje a presiones muy elevadas
este tipo de dispositivos pueden llegar a albergar en teacuterminos de masa hasta tres
veces maacutes energiacutea que la gasolina (120 MJkg frente a 44 MJkg respectivamente) El
hidroacutegeno liacutequido por su parte tiene una densidad volumeacutetrica de 8 MJl frente a los
32 MJl de la gasolina lo que significa que es necesario un volumen mucho maacutes grande
de hidroacutegeno para poder almacenar el mismo contenido energeacutetico que el de la
gasolina
El proceso de compresioacuten del hidroacutegeno requiere un aporte energeacutetico alto que oscila
entre un 12 y un 16 de la energiacutea quiacutemica contenida en el hidroacutegeno (Bengt
Sundeacuten) [12]
Los tanques de almacenamiento de hidroacutegeno comprimido tienen distintas
caracteriacutesticas de disentildeo y materiales Hay cuatro tipos de tanques (tipo I II III IV) y
los maacutes utilizados son los de tipo IV fabricados en fibra de carbono a partir de
poliacrilonitrilo Para que estos sistemas de almacenamiento tengan futuro deben
cumplir ciertos requisitos como tener un peso no muy elevado un coste bajo y ser
capaces de controlar las presiones para una seguridad oacuteptima Ademaacutes tienen que ser
altamente conductivos y manejar el calor de forma exoteacutermica en el momento de
llenado del tanque
Hidroacutegeno licuado
Para almacenar hidroacutegeno liacutequido se tiene que trabajar a temperaturas criogeacutenicas
(-253 degC) Una ventaja del hidroacutegeno licuado respecto al hidroacutegeno gaseoso es que la
densidad energeacutetica por unidad de volumen es superior incluso a bajas presiones
Almacenar hidroacutegeno en fase liacutequida requiere mucha energiacutea en el proceso de
licuefaccioacuten entre el 25 y el 35 del contenido energeacutetico del hidroacutegeno debido al
punto de ebullicioacuten del hidroacutegeno y al hecho de que el gas hidroacutegeno no se enfriacutea
durante los procesos de estrangulamiento para temperaturas superiores a 73 K
No obstante esta tecnologiacutea estaacute razonablemente bien establecida constituye la base
de la red de infraestructura industrial y de distribucioacuten que existe ademaacutes de que el
hidroacutegeno liacutequido se suele transportar en grandes cantidades
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Los tanques de hidroacutegeno liacutequido deben estar bien aislados para evitar la transferencia
de calor al miacutenimo Si la presioacuten interna aumenta a causa de una transferencia de calor
del exterior podriacutea ocasionar peacuterdidas de hidroacutegeno a traveacutes de la vaacutelvula de alivio
Por lo tanto estos tanques no se podriacutean utilizar para almacenar de manera
estacionaria y por un largo periacuteodo de tiempo en ambientes caacutelidos ya que podriacutea
acabar agotaacutendose
Hidroacutegeno antildeadido a otros compuestos
Este almacenamiento estaacute referido a la unioacuten covalente ya sea en forma soacutelida o
liacutequida en compuestos que contienen gran densidad de hidroacutegeno Puede dar lugar a
sustancias liacutequidas que se pueden transportar faacutecilmente empleando las redes actuales
de suministro
Dentro de estos compuestos destacan el amoniacuteaco los liacutequidos orgaacutenicos portadores
de hidroacutegeno (LOHC) el metanol o el octano Entre estos compuestos el amoniacuteaco es
el maacutes influyente ya que no contiene carbono en su moleacutecula y existe una
infraestructura propia desarrollada
La conversioacuten del hidroacutegeno en amoniacuteaco requiere una energiacutea equivalente de entre
el 7 y el 18 de la energiacutea contenida en el hidroacutegeno dependiendo del tamantildeo y de
la ubicacioacuten del sistema Si este amoniacuteaco necesita ser reconvertido en hidroacutegeno de
alta pureza se pierde un nivel similar de energiacutea Sin embargo el amoniacuteaco se licua a
-33 degC una temperatura mucho maacutes alta que la del hidroacutegeno y contiene 17 veces maacutes
hidroacutegeno por metro cuacutebico que el hidroacutegeno licuado lo que significa que es mucho
maacutes barato de transportar que el hidroacutegeno
En la actualidad se dispone de infraestructura con una red internacional de transporte
y distribucioacuten pero es un producto quiacutemico toacutexico lo que puede limitar su uso final en
algunos sectores Existe tambieacuten el riesgo de fuga de la parte del amoniacuteaco no
quemado lo que puede provocar la formacioacuten de partiacuteculas y acidificacioacuten
Los LOHC tienen propiedades parecidas a las del petroacuteleo crudo y los productos
petroliacuteferos Su principal ventaja es que pueden transportarse como liacutequidos sin
necesidad de refrigeracioacuten Sin embargo como ocurre con el amoniacuteaco los procesos
de conversioacuten y reconversioacuten conllevan costes elevados
Tanto en el caso del amoniacuteaco como en el de los LOHC la utilizacioacuten eficaz del calor
liberado en el proceso de conversioacuten podriacutea aumentar la eficiencia de la cadena de
valor y reducir los costes globales
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Hidrogeno comprimido
Hidroacutegeno liacutequido
Amoniacuteaco LOHC
Madurez de los procesos
y de la tecnologiacutea
Conversioacuten Baja Pequentildea escala
Alta Gran escala Baja
Alta Media
Almacenamiento en tanque
Alta Alta Alta Alta
Transporte Barco Baja
Tuberiacuteas Media Camioacuten Alta
Barco Baja Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Barco Alta Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Barco Alta Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Reconversioacuten Baja Alta Media Media
Integracioacuten en la cadena de valor
Mediaalta Mediaalta Alta Media
Energiacutea consumida
12-16 25-35 7-18 35-40
En la tabla anterior madurez alta indica que es una tecnologiacutea probada y que se
comercializa madurez media significa que ya hay un prototipo demostrado y por
uacuteltimo madurez baja que es una tecnologiacutea validada o en desarrollo Por otro lado
pequentildea escala hace referencia a menos de 5 tdiacutea y gran escala a una cantidad mayor
o igual a 100 tdiacutea
Las conclusiones que podemos obtener de la tabla son que el hidroacutegeno liacutequido es una
tecnologiacutea madura siempre que sea a pequentildea escala y que el amoniacuteaco es una de las
formas de almacenamiento maacutes maduras y con tecnologiacutea avanzada
Transporte y distribucioacuten
Una vez que se produce el hidroacutegeno este debe ser transportado hasta el usuario
final Hay tres formas de transportarlo viacutea mariacutetima por tierra (camiones cisterna o
cilindros para distancias maacutes cortas) y mediante tuberiacuteas siendo esta uacuteltima opcioacuten la
maacutes econoacutemica porque ya existe una infraestructura aunque tiene limitaciones en
cuanto al porcentaje de hidroacutegeno que se puede inyectar en relacioacuten con el gas
soporte
Tabla 3 Madurez tecnoloacutegica y de procesos de almacenamiento de hidroacutegeno Fuente IEA The future of the Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia
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Mariacutetimo
En teoriacutea su principal ventaja es que permitiriacutea cubrir grandes distancias aunque la
realidad es que hoy en diacutea no hay flota de barcos que transporten hidroacutegeno puro A
modo de ejemplo sentildealar que el primer buque que transporta hidroacutegeno liacutequido
comprimido entroacute en funcionamiento en 2020 Su objetivo es transportar hidroacutegeno
desde la costa sur de Australia hasta Japoacuten En Europa la empresa noruega Moss ha
disentildeado un barco para transportar 9000 m3 de hidroacutegeno licuado Estos barcos son
parecidos a los de GNL (gas natural licuado) y requieren la licuefaccioacuten del hidroacutegeno
antes de su transporte Tanto los barcos como el proceso de licuefaccioacuten supondriacutean
costes considerables pero aun asiacute hay varios proyectos activos para desarrollar
barcos adecuados [13]
En este tipo de transporte se producen peacuterdidas significativas en la cadena logiacutestica
(como por ejemplo en la presurizacioacuten y licuefaccioacuten) lo que puede multiplicar la
demanda de energiacutea para el suministro de hidroacutegeno
En cuanto a los portadores de hidroacutegeno el amoniacuteaco es el maacutes desarrollado en
teacuterminos de transmisioacuten intercontinental apoyaacutendose en buques cisterna para
productos quiacutemicos y gas licuado de petroacuteleo semi refrigerados
Terrestre
El hidroacutegeno se distribuye en camiones siempre que sean distancias pequentildeas (lt300
km) y en algunos casos tambieacuten se utiliza el ferrocarril El principal problema es que en
la actualidad no existe una estructura que preparada para el uso generalizado del
hidroacutegeno como vector energeacutetico del futuro
Uno de los aspectos negativos de transportar el hidroacutegeno viacutea terrestre es su
ineficiencia energeacutetica debido a que es necesaria una cantidad muy superior de
material asociado por cada unidad maacutesica de hidroacutegeno transportado lo que conlleva
consumir mucha energiacutea en su transporte
El hidroacutegeno liacutequido se distribuye en cilindros con camiones cisterna criogeacutenicos que
pueden llegar a transportar hasta 4000 kg de hidroacutegeno licuado pero solo se utilizan
actualmente para viajes de hasta 4000 km La razoacuten de esta limitacioacuten de distancia se
debe a que el hidroacutegeno en distancias maacutes largas se calienta y puede provocar un
aumento de presioacuten
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Por estos motivos una economiacutea basada en el hidroacutegeno no seraacute rentable tanto por la
ineficiencia econoacutemica como energeacutetica de la utilizacioacuten de camiones como medio de
distribucioacuten normal
Si se transportara amoniacuteaco o LOHC en estos camiones cisterna seguacuten el informe The
Future of Hydrogen de la IEA [5] podriacutea llegar a distribuirse 5000 kg de hidroacutegeno en
forma de amoniacuteaco o 1700 kg en forma de LOHC
Seguacuten IRENA [14] utilizar el amoniacuteaco como portador de hidroacutegeno en camiones
supondriacutea unas peacuterdidas de energiacutea del 45 en la compresioacuten del hidroacutegeno (19) en
los electrolizadores (16) y en el convertidor de potencia (10)
Inyeccioacuten en la red actual de gas natural
La forma maacutes sencilla para transportar hidroacutegeno es utilizar la red de distribucioacuten de
gas natural introduciendo un porcentaje de hidroacutegeno mezclado con el gas natural ya
que una red propia de distribucioacuten de hidroacutegeno mediante una red de tuberiacuteas que
conecte al productor con el consumidor requiere una inversioacuten inicial muy elevada y
solo puede ser viable si se transporta gran cantidad y de forma ininterrumpida en el
tiempo
En Espantildea hay una infraestructura de gasoductos muy extensa que transportan gas
natural en la que podriacutea transportarse hidroacutegeno La opcioacuten maacutes faacutecil a corto plazo es
inyectar hidroacutegeno en dicha infraestructura hasta el usuario final introduciendo un
determinado porcentaje de hidroacutegeno en la tuberiacutea de gas natural que estaacute
compuesto en gran medida por metano y una pequentildea parte de etano
A maacutes largo plazo para 2050 se preveacute que los gases renovables sustituyan al gas
natural de origen foacutesil pero por ahora no se estaacute introduciendo hidroacutegeno en la red de
gaseoductos aunque siacute biometano que en su composicioacuten contiene entre un 95 y un
99 de metano
Introducir hidroacutegeno en la red de gaseoductos supone una modificacioacuten de la
composicioacuten del producto transportado y entregado al cliente y los porcentajes de
hidroacutegeno estaacuten regulados por el Estado asiacute como la infrautilizacioacuten de un elemento
de mayores prestaciones que el gas natural
Existen contraindicaciones debido a que a largo plazo el hidroacutegeno podriacutea dantildear la red
de transporte y tener efectos no deseados en equipos que utilicen este gas Los liacutemites
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variacutean seguacuten cada paiacutes y en Espantildea es de un 5 volumen el liacutemite de mezcla de
hidroacutegeno
En circunstancias excepcionales paiacuteses como Alemania Francia y Reino Unido podriacutean
aumentar estos liacutemites hasta un 20 en el caso de Francia y Reino Unido y un 15 en
Alemania
Los diferentes liacutemites legales que cada paiacutes considera dependen de que las redes que
han sido disentildeadas para gas natural puedan soportar otras aplicaciones porque las
propiedades quiacutemicas del hidroacutegeno son diferentes a las del gas natural sobre todo en
densidad reactividad y poder caloriacutefico por lo que para poder transportar hidroacutegeno
seriacutean necesarias ciertas modificaciones teacutecnicas
Seguacuten Marcogaz (la asociacioacuten teacutecnica de la industria europea del gas natural) [16]se
consideran diferentes tolerancias para la introduccioacuten del hidroacutegeno en los
gaseoductos que se exponen en la Tabla 4 Actualmente los componentes principales
de almacenamiento transmisioacuten y distribucioacuten de gas pueden llegar a admitir el 10
de hidroacutegeno sin modificaciones En el aacutembito domeacutestico ya hay aplicaciones que
pueden llegar a soportar el 20 de hidroacutegeno pero para un porcentaje mayor es
necesario seguir investigando En el caso de los usos industriales estos componentes
tienen una aceptabilidad menor con un 5 la tolerancia general (incluso en el caso de
las turbinas hay una admisibilidad menor) Si el gas natural se usa para producir calor
0 1 2 3 4 5 6 7
Alemania
Austria
Espantildea
Estados Unidos
Francia
Italia
Japoacuten
Lituania
Reino Unido
Suiza
Liacutemite de mezcla de H2 ( en volumen)
Figura 13 Liacutemites legales de la concentracioacuten volumeacutetrica del hidroacutegeno en la red de gas en diferentes paiacuteses Fuente Naturgy [15] Elaboracioacuten propia
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por ejemplo en quemadores u hornos se puede llegar a obtener una tolerancia del
15 sin modificaciones y es susceptible de poder aumentarse en un futuro
Sin modificaciones Con modificaciones I+D
Estructura gasista 10 20 gt20
Usos domeacutesticos 10-20 20 gt20
Usos industriales 0-15 15 gt15
Dentro de la estructura gasista hay algunos componentes a lo largo de la cadena de
valor del gas natural con una alta tolerancia a la mezcla de hidroacutegeno Por ejemplo las
tuberiacuteas de distribucioacuten de polietileno pueden soportar hasta el 100 de hidroacutegeno
Hay proyectos como el H21 Leeds City Gate en Reino Unido [17] con el que se quiere
demostrar la viabilidad de esta opcioacuten para proporcionar calor a hogares y empresas
Infraestructura del gas Uso final
Tuberiacuteas 50 (100 en
algunas condiciones) Caldera 30
Medidores de gas 50 Cocina 30
Transmisioacuten 20 Motor 5
Compresores 10 Turbinas 2-3
Almacenamiento 2 Tanques CNG 2 (30 en algunas
condiciones)
En todo caso y a modo de resumen el blending no es una solucioacuten econoacutemicamente
eficiente para voluacutemenes grandes debido a que se pierde valor intriacutenseco del
hidroacutegeno en la mezcla y a que hay dificultades teacutecnicas para poder separar los gases
Tabla 4 Tolerancia general de hidroacutegeno en la red de gas
Fuente Marcogaz[16] Elaboracioacuten propia
Tabla 5 Tolerancia actual de diferentes elementos a mezclas de hidroacutegeno
Fuente IEA The future of Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia
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en el punto de consumo como indica la Hoja de Ruta del Hidroacutegeno de Espantildea [18]
sin dejar de considerar que vamos hacia una economiacutea que tiene que prescindir del
gas natural como combustible foacutesil lo que implica tambieacuten un ldquodeadlinerdquo para el uso
conjunto de las infraestructuras con el hidroacutegeno
En relacioacuten con el transporte hay que preguntarse si es maacutes apropiado transportar el
hidroacutegeno renovable en estado gas liacutequido o mediante LOHC En funcioacuten de la
distancia y el volumen a tratar podriacutea tenerse en cuenta el siguiente cuadro en el que
figuran los costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen diario (eje
vertical) y de la distancia recorrida (eje horizontal)
Seguacuten los datos reflejados en la figura para distancias maacutes largas (a nivel
intercontinental) y con un volumen pequentildeo se transportariacutea en portadores de
hidroacutegeno orgaacutenico liacutequido para voluacutemenes maacutes grandes todo se transportariacutea en
hidroacutegeno comprimido en tuberiacuteas de transmisioacuten o distribucioacuten siendo esta la
opcioacuten maacutes econoacutemica en funcioacuten de los costes de transporte y se transportariacutea como
amoniaco en el caso de largas distancias con un volumen elevado
En teacuterminos generales los gastos de transporte y almacenamiento suponen una
parte importante de los costes del proceso de uso del hidroacutegeno por lo que la
poliacutetica de su introduccioacuten debe estar encaminada a su produccioacuten en demanda y al
transporte de electricidad antes que de hidroacutegeno
Figura 14 Costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen y la distancia recorrida ($kg) Fuente Bloomberg NEF Hydrogen Economy Outlook [10]
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Utilizacioacuten del hidroacutegeno como vector energeacutetico y como materia prima
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5 Utilizacioacuten del hidroacutegeno como vector energeacutetico y como
materia prima
En el presente capiacutetulo se describen y analizan las distintas formas de utilizar el
hidroacutegeno como vector energeacutetico y como materia prima para procesos industriales o
en procesos de regeneracioacuten de combustibles con el objetivo de que al proceder de
fuentes de energiacutea renovables y ser sostenible pueda ser utilizado como un vector
para la transicioacuten energeacutetica y sustituir a las fuentes de energiacutea de origen foacutesil
manteniendo cuando sea posible los procedimientos de uso
Usos del H2 para produccioacuten de calor y generacioacuten eleacutectrica
Las opciones del hidroacutegeno para la produccioacuten de calor y electricidad son mediante su
combustioacuten (sin emisiones) a altas temperaturas en presencia de aire como fuente de
calor o empleaacutendolo como reactivo junto con el oxiacutegeno en pilas de combustible
producieacutendose la reaccioacuten de oxidacioacuten del hidroacutegeno con la obtencioacuten directa de
electricidad y agua
Combustioacuten directa
El H₂ cuando se combina con el oxiacutegeno del aire en una reaccioacuten de combustioacuten libera
la energiacutea quiacutemica almacenada en el enlace H-H generando solamente vapor de agua
como subproducto de la reaccioacuten Dadas las diferencias entre las propiedades
fisicoquiacutemicas del gas natural y del hidroacutegeno este presenta ciertos cambios a la hora
de utilizarse de forma directa sin mezclar en los dispositivos que estaban utilizando gas
natural (quemadores turbinas motores de combustioacuten internahellip)
El sector industrial y concretamente las aplicaciones a altas temperaturas en el sector
de la metalurgia o en el quiacutemico es fuertemente dependiente de los combustibles
foacutesiles para la obtencioacuten de energiacutea caloriacutefica Como posible solucioacuten se plantea
utilizar el hidroacutegeno para la produccioacuten de calor a nivel industrial mediante su
combustioacuten en calderas en motores de combustioacuten interna (MCI) o como sustituto de
otros gases combustibles
Actualmente no se produce calor a partir de hidroacutegeno puro pero hay alternativas ya
testeadas de combustioacuten mixta de gas natural e hidroacutegeno en las que el gas natural
tiene un porcentaje entre un 15 y un 20 y el hidroacutegeno es el combustible
mayoritario En comparacioacuten con la combustioacuten de hidroacutegeno el gas natural mejora la
deteccioacuten de llama y aumenta el poder caloriacutefico de la mezcla
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Aun asiacute se siguen estudiando mejoras en la combustioacuten del hidroacutegeno 100 puro e
investigando tecnologiacuteas maacutes eficientes Ya hay proyectos a escala real en los que se
quieren electrificar aplicaciones de la industria de alta temperatura como la
produccioacuten de ceraacutemica en un horno industrial ya que el hidroacutegeno se considera
como la mejor opcioacuten para los procesos teacutermicos de alta demanda caloriacutefica
Pilas de combustible
La pila de combustible (Fuel Cell) es un dispositivo capaz de generar electricidad a
partir de la reaccioacuten quiacutemica entre el H₂ introducido en la pila y el O₂ del aire
formando vapor de agua como subproducto Es decir hacen el proceso inverso al
llevado a cabo por los electrolizadores
Al igual que una pila se basa en varias celdas individuales conectadas en serie cada
una formada por dos electrodos (aacutenodo y caacutetodo) separados por un electrolito El H₂ se
incorpora al aacutenodo donde tiene lugar la reaccioacuten de oxidacioacuten del H₂ mientras que el
oxiacutegeno del aire se suministra al caacutetodo donde ocurre la reaccioacuten de reduccioacuten De
esta forma se produce la reaccioacuten electroquiacutemica de reduccioacuten-oxidacioacuten generando
un flujo de electrones que va desde los liberados en el aacutenodo a los colectados en el
caacutetodo y que son colectados por un circuito externo produciendo asiacute una corriente
eleacutectrica
Su principal ventaja con respecto a la combustioacuten directa de H2 es que presenta
eficiencias mucho maacutes elevadas al eliminarse los pasos de la transformacioacuten (y por
tanto las peacuterdidas de eficiencia asociadas a dichas transformaciones) de la energiacutea
quiacutemica contenida en el H2 en energiacutea teacutermica de la energiacutea teacutermica a mecaacutenica
mediante una turbina y de la transformacioacuten electromecaacutenica
Estas celdas pueden adaptarse para producir energiacutea ya sea en forma de electricidad o
calor en diferentes cantidades y su uso permitiriacutea una amplia implementacioacuten de la
utilizacioacuten del H2 en muchos sectores como la movilidad o en sistemas de generacioacuten
o cogeneracioacuten de electricidad y calor tanto a nivel domeacutestico como industrial
La eficiencia actual de las pilas de combustible tipo PEM (pilas de combustible con
membrana de intercambio de protones o simplemente pilas polimeacutericas) es de un
50 lo que significa que la mitad de la energiacutea contenida en el H2 introducido en la
pila de combustible no es transformada en energiacutea uacutetil (electricidad) Para
contextualizar una turbina de gas pequentildea tiene una eficiencia del 21 y un motor de
combustioacuten interna de ciclo dieacutesel alrededor del 40 Obviamente estos valores de
eficiencia deben ser considerados de forma integral incluyendo todos los procesos de
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transformacioacuten situacioacuten en la que los vectores intermedios bajo criterios de
eficiencia que no de sostenibilidad presenta valores inferiores
Los avances en I+D son esperanzadores Seguacuten un estudio de Cleantech Group [19] la
mitad del total de patentes actuales se destinan al hidroacutegeno y a las pilas de
combustible Teniendo en cuenta las empresas que las patentan podemos hacernos
una idea ldquodel mercado que vienerdquo para estas tecnologiacuteas vehiacuteculos de hidroacutegeno
(Honda General Motors o Toyota publican 100 patentes al antildeo) electroacutenica de
consumo o aplicaciones estacionarias Espantildea no estaacute en liacutenea con este esfuerzo
investigador de otros paiacuteses avanzados
Seguacuten el informe Hydrogen_Strategy de la Comisioacuten Europea [20] las pilas de
combustible de hidroacutegeno deberiacutean fomentarse maacutes en los vehiacuteculos pesados de
carretera junto con la electrificacioacuten incluidos los automoacuteviles los vehiacuteculos
especiales y el transporte de mercanciacuteas por carretera de larga distancia dadas sus
emisiones de CO2
Toyota es una de las empresas automoviliacutesticas que maacutes estaacute apostando por estas
tecnologiacuteas En el mercado ya estaacuten disponibles vehiacuteculos con pilas de combustible de
hidroacutegeno como el Toyota Mirai [21] Ademaacutes lanzaraacute durante este antildeo un camioacuten
eleacutectrico alimentado por hidroacutegeno a traveacutes de su asociacioacuten Hino Trucks y utiliza esta
tecnologiacutea en montacargas autobuses urbanos y generadores
En cuanto a la utilizacioacuten del hidroacutegeno hay que destacar tambieacuten la produccioacuten
conjunta de electricidad y calor a traveacutes de la cogeneracioacuten La combustioacuten de hidroacutegeno
en una caldera cubre las necesidades del proceso industrial con la posibilidad de utilizar
la energiacutea residual en un ciclo Rankine (un ciclo termodinaacutemico que tiene como objetivo
la conversioacuten de calor en trabajo constituyendo lo que se denomina un ciclo de
potencia) con una turbina de vapor para la generacioacuten de electricidad formando asiacute el
sistema de cogeneracioacuten
Como siempre el hidroacutegeno utilizado en el proceso de cogeneracioacuten debe ser
producido a partir de fuentes renovables eliminando asiacute el uso de combustibles
foacutesiles para su obtencioacuten
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Hoy en diacutea la cogeneracioacuten plantea un sistema hiacutebrido con la sustitucioacuten parcial o total
del gas natural por hidroacutegeno con el objetivo de disentildear un sistema a largo plazo
basado exclusivamente en hidroacutegeno Esto supondriacutea una serie de ventajas ya que en
comparacioacuten con los sistemas de combustioacuten tradicionales tendriacutea una alta eficiencia
en el proceso ademaacutes de evitar la emisioacuten de gases contaminantes a la atmoacutesfera A
pesar de ello tambieacuten cuenta con un gran haacutendicap su alto precio aunque se espera
alcanzar costes maacutes competitivos (15-2eurokg lo que supondriacutea una reduccioacuten
significativa teniendo en cuenta que el coste actual estaacute entre los 35-5eurokg) por la
continua evolucioacuten y desarrollo de su tecnologiacutea
Para el antildeo 2050 se estima que entre el 13 y el 16 de la produccioacuten eleacutectrica total
generada provendraacute de sistemas de cogeneracioacuten altamente eficientes con el
hidroacutegeno de origen renovable como principal protagonista Ademaacutes seguacuten el estudio
Entendimiento del Mercado del Hidroacutegeno y sus oportunidades para la Cogeneracioacuten
[22] presentado recientemente este tipo de sistemas tambieacuten cubriraacuten entre un 19 y
un 27 de la demanda caloriacutefica de los diferentes sectores
Paiacuteses como Francia Espantildea o Alemania ya estaacuten desarrollando proyectos europeos
basados en parques de cogeneracioacuten hiacutebridos (hidroacutegeno y gas natural) y en parques
que pueden funcionar con hidroacutegeno sin un combustible foacutesil adicional
Tambieacuten se ha planteado la introduccioacuten del hidroacutegeno como combustible en centrales
de generacioacuten de electricidad de ciclo combinado pero obviamente el proceso
propuesto carece de loacutegica porque si un requisito previo es que el hidroacutegeno sea
producido por electroacutelisis del agua con electricidad renovable no parece racional
producir electricidad renovable para producir hidroacutegeno y que este tenga que
transformarse en combustible para producir electricidad de nuevo en un lugar donde su
generacioacuten no presenta elementos de valor en relacioacuten con el consumo Lo uacutenico que se
conseguiriacutea es mantener el sistema con procesos de mezcla de hidroacutegeno y gas natural
y estirar la vida uacutetil de este tipo de centrales
Figura 15 Implantacioacuten del H2 con sistemas de cogeneracioacuten Fuente Estudio Hidroacutegeno y Cogeneracioacuten ACOGEN [22]
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La utilizacioacuten de hidroacutegeno como combustible en las centrales de ciclo combinado no
es eficiente porque al proceso de combustioacuten para la generacioacuten de electricidad hay
que antildeadir el proceso de electroacutelisis y el transporte de H2 aunque sea mediante
blending
El hidroacutegeno como respaldo de la generacioacuten de electricidad
renovable
Uno de los potenciales usos del hidroacutegeno y al que maacutes importancia se le ha dado en
los medios es el de sistema de almacenamiento de energiacutea Almacenar energiacutea es
primordial para proporcionar flexibilidad a la hora de distribuir la electricidad y para la
integracioacuten de las energiacuteas renovables dentro del sistema energeacutetico
La opcioacuten de poder almacenar esta energiacutea durante un periacuteodo de sobreproduccioacuten y
reutilizarla en eacutepocas de deacuteficit de energiacutea eliminariacutea la necesidad de la generacioacuten a
partir de energiacuteas foacutesiles y las emisiones de carbono correspondientes Seguacuten IRENA el
almacenamiento estacional de la electricidad renovable seraacute un mercado en
crecimiento despueacutes del 2030 y el hidroacutegeno puede desempentildear un papel importante
La implantacioacuten de renovables exige aprovechar al maacuteximo la capacidad de evacuacioacuten
y el uso de las infraestructuras porque
bull Las renovables como la eoacutelica y la solar sin almacenamiento tienen de forma
individual un factor de capacidad pequentildeo lo que unido a la reduccioacuten de
costes aconseja sobredimensionar la potencia instalada en relacioacuten con la
maacutexima evacuable a poder ser hibridando tecnologiacuteas por la
complementariedad entre el viento y la radiacioacuten solar tanto a nivel de
disponibilidad estacional como horaria En la siguiente tabla se puede ver el
factor de capacidad y su evolucioacuten en el tiempo de las diferentes tecnologiacuteas de
aprovechamiento de fuentes de energiacutea renovables
Factor de capacidad
()
2010 2020 Porcentaje
de cambio
Bioenergiacutea 72 70 -2
Geoteacutermica 87 83 -5
Hidroeleacutectrica 44 46 4
Solar FV 14 16 17
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Factor de capacidad
()
2010 2020 Porcentaje
de cambio
Termosolar de
concentracioacuten 30 42
40
Eoacutelica terrestre 27 36 31
Eoacutelica marina 38 40 6
bull Por otro lado la variabilidad en las fuentes de energiacutea renovables y la no
posibilidad de gestionar una subida de potencia dado que la loacutegica es no
limitar su produccioacuten requiere con el fin de ganar en su componente de
potencia firme utilizar sistemas de almacenamiento de muy corto plazo
bull En sistemas cercanos al consumo en periodos en los que la generacioacuten es
mayor a la demanda hacer un uso efectivo de la energiacutea sobrante producida
mediante la implantacioacuten de almacenamiento estacionario es una de las
propuestas oacuteptimas
El hidroacutegeno por su capacidad energeacutetica y su idoneidad de produccioacuten mediante
electroacutelisis del agua es en teoriacutea un elemento baacutesico no solo para aprovechar las
infraestructuras sino para ganar en gestionabilidad de un sistema basado en fuentes
renovables como el viento y el sol
A continuacioacuten se presenta un esquema resumen de las eficiencias de transformacioacuten
almacenamiento y reconversioacuten de la energiacutea primaria en electricidad
Tabla 6 Evolucioacuten del factor de capacidad por tecnologiacuteas de aprovechamiento de fuentes de energiacutea
renovables Fuente IRENA [23] Elaboracioacuten propia
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Aunque a corto plazo no se preveacute que haya unas necesidades significativas de
almacenamiento estacional la poliacutetica energeacutetica debe considerar esta posibilidad
como una oportunidad real que antildeadir a los sistemas de almacenamiento de bateriacuteas
Se estima que en 2050 creceraacuten significativamente las necesidades de
almacenamiento de hidroacutegeno para integrar grandes cuotas de energiacutea solar y eoacutelica
ya que se va a producir cada vez maacutes una mayor electrificacioacuten de la demanda en los
diferentes sectores que se va a abastecer a partir de energiacuteas renovables Esto puede
ser una solucioacuten al problema que se plantea del aumento en la generacioacuten ya que
puede producir saturacioacuten en los nodos de interconexioacuten eleacutectrica
El horizonte proyectado por IRENA deberiacutea hacernos repensar el desarrollo actual
respecto a muchas de las iniciativas presentadas cuya replicabilidad no estaacute en
consonancia con la madurez del proceso
Por lo tanto habraacute que seguir analizando cuaacutel es el sistema o sistemas de
almacenamiento energeacutetico oacuteptimos de los desarrollados hasta la fecha y los maacutes
innovadores en los proacuteximos antildeos considerando tambieacuten la hibridacioacuten con
120636119912119944 = 120787120782
120636119927119914 = 120787120782 120636119916119949119942119940 = 120789120782
120636119913119916 = 120790120782
120636119912119957 = 120786120782
120636119912119949 = 120789120790
120636119914119930 = 120788120782
120636119914119919 = 120791120782
120636119917119933 = 120783120791
Figura 16 Esquema resumen de eficiencias en el proceso de transformacioacuten almacenamiento y reconversioacuten
de la energiacutea primaria en electricidad de las principales tecnologiacuteas renovables despreciando las peacuterdidas
asociadas al transporte de los vectores energeacuteticos
Fuentes Rendimientos (120636) Ag Media de aerogeneradores (Center for Sustainable Systems) [24] FV Media
de paneles solares (GreenMatch) [25] CH Central Hidroeleacutectrica (Bureau of Reclamation) [26] CS Campo
Solar (Protermosolar) [27] Elec electrolizador tipo PEM (Libro Naturgy) [15] Al almacenamiento H2 (TampE)
[28] PC=Pila de Combustible tipo PEM (Libro Naturgy) BE= Bateriacutea electroquiacutemica de ion-litio en ciclo de
carga y descarga (MDPI) [29] At= Almacenamiento teacutermico en sales fundidas (Protermosolar) Elaboracioacuten
propia
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almacenamiento (las ya existentes bateriacuteas de ion-litio volantes de inercia bombeo
etc)
La hibridacioacuten de la eoacutelica con la fotovoltaica supone un hito que deberiacutea ser la base
del desarrollo de la generacion de electricidad de forma centralizada con el fin de
aprovechar la capacidad de evacuacioacuten y de dar firmeza a la generacioacuten renovable
situacioacuten para la que es interesante analizar la utilizacion del hidroacutegeno como sistema
de almacenamiento y generacioacuten posterior de energiacutea eleacutectrica
En la Fundacioacuten Renovables hemos simulado mediante un modelo basado en datos
reales la hibridacioacuten de un parque eoacutelico de 15 MW con otro solar de 15 MWp
sumando una potencia instalada de 30 MW para un nudo de evacuacioacuten de red de 15
MW con el fin de analizar los vertidos disponibles por una generacioacuten superior a la
potencia de evacuacioacuten
En base a los datos de energiacutea eleacutectrica vendida a la red se ha calculado la energiacutea
eleacutectrica excedentaria que no puede ser aprovechada por las limitaciones impuestas
por el nudo de evacuacioacuten
De acuerdo al desarrollo horario en las siguientes figuras podemos ver como la eoacutelica
y la fotovoltaica tienen elementos de complementariedad (figura 16) pero donde
realmente se complementan es en el desarrollo estacional (figura 17)
0
1000
2000
3000
4000
5000
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Wh
)
Horas
Energiacutea eoacutelica vendida (MWh) Energiacutea solar vendida (MWh) Excedentes (MWh)
Figura 17 Distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica vendida y de los excedentes del parque en estudio Elaboracioacuten propia
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Los excedentes distribuidos en nuestro caso de forma anual en 24 horas se calculan
por el promedio de las horas en las que si existen excedentes (principalmente de 600h
a 1900h coincidente con la distribucioacuten gaussiana caracteriacutestica de la curva de
generacioacuten solar fotovoltaica) para dimensionar la capacidad del electrolizador Una
vez calculado nos permitiraacute obtener los excedentes de energiacutea eleacutectrica que seraacuten
aprovechados por el electrolizador su produccioacuten de H2 teniendo en cuenta el
consumo de electricidad y la eficiencia en funcioacuten de la carga a la que es sometido
calculada de forma proporcional a la desviacioacuten respecto al punto de funcionamiento
oacuteptimo del electrolizador De forma anaacuteloga se determina la capacidad de la pila de
combustible en base al promedio de las horas en las que se produce H2 (coincidentes
con las que se producen excedentes de electricidad) y su reconversioacuten en electricidad
teniendo en cuenta su consumo y su factor de carga
Hay que matizar que se ha escogido un electrolizador y una pila de combustible tipo
PEM para los caacutelculos realizados por sus ventajas de flexibilidad de operacioacuten y tiempo
de respuesta lo que los hacen adecuados para su hibridacioacuten con tecnologiacuteas de
generacioacuten renovables como se ha mencionado con anterioridad
El escenario proyectado es el almacenamiento estacional del H2 para su reconversioacuten e
inyeccioacuten en la red cuando la remuneracioacuten por MWh de electricidad vertida es mayor
Por ello en base a los excedentes del parque distribuidos de forma estacional se
calcula la produccioacuten de H2 en funcioacuten de la capacidad del electrolizador calculada
anteriormente Tomando la estacioacuten con mayor produccioacuten de H2 calculamos su
volumen a una presioacuten de 200 bar y por tanto la capacidad del sistema de
almacenamiento La razoacuten de optar por un sistema estacional sobredimensionado se
basa en poder aprovechar las ventajas de almacenamiento temporal que aporta en
contraposicioacuten con otros vectores energeacuteticos
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Se ha realizado un anaacutelisis de sensibilidad con el coste de la electricidad utilizada en el
electrolizador partiendo de un coste cero pues de otra manera la electricidad
excedentaria generada seriacutea desperdiciada
Por otro lado los resultados de un escenario definido a partir de la utilizacioacuten de
electricidad procedente de la red en horas de bajo precio para producir y almacenar
hidroacutegeno con el fin de incrementar el factor de uso de los electrolizadores al margen
de la no sostenibilidad de un mix que no es 100 renovable no suponen una ventaja
econoacutemica tanto por el factor de capacidad de la planta hibridada como por los
costes de oportunidad y de generacioacuten de la electricidad de la red y de la planta
respectivamente
En base al procedimiento de caacutelculo utilizando al descuento de los flujos de caja y los
datos del parque eoacutelico y solar empleados el resultado obtenido dista mucho de ser
competitivo principalmente por el peso de las inversiones a llevar a cabo La todaviacutea
poca madurez de la tecnologiacutea de los electrolizadores y de las pilas de combustible
introducen un alto coste unitario de los equipos (1200 eurokW y una vida uacutetil de unas
42200 horas para los electrolizadores y 1000 eurokW para la pila de combustible)
representando entre ambos el 92 del Capex
Ante tal magnitud cabe pensar que la hibridacioacuten de un parque de generacioacuten
renovable con un electrolizador tendriacutea que ser fuertemente subvencionada en torno
a un 80 con parte de los Fondos Next Generation EU recogidos en Espantildea en el Plan
de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia (PRTR) concretamente en los asignados
0
500
1000
1500
2000
2500
Primavera Verano Otontildeo Invierno
Ene
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antilde
o)
Estaciones
Excedentes (MWh)
Figura 18 Excedentes del parque de estudio distribuidos por estaciones de un antildeo Elaboracioacuten propia
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al Componente 9 destinados al hidroacutegeno dado el beneficio medioambiental positivo
que implicariacutea su integracioacuten en la red eleacutectrica
La combinacioacuten entre subvenciones y precios de venta de electricidad mayores por su
gestionabilidad es otra de las variables que se ha analizado lo que supone encontrar
puntos de rentabilidad en un modelo eleacutectrico en el que la generacioacuten firme tenga un
plus de precio al fijado por el pool actual Esta consideracioacuten deberiacutea limitar la
realizacioacuten de plantas a las necesidades exigidas para un adecuado desarrollo
tecnoloacutegico del proceso ya que un mayor ritmo supone un sobrecoste anticipado que
acaba siendo contraproducente
En el estado del arte de la tecnologiacutea el aumento de la capacidad de produccioacuten del
electrolizador y por tanto del H2 producido tampoco arroja mejoras significativas
dado que el iacutendice de progreso del Capex en relacioacuten con el tamantildeo en la actualidad no
es significativo
La comparacioacuten tambieacuten se llevoacute a cabo en un modelo con hibridacioacuten basada en
bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio y en condiciones de disentildeo operativo similares el
resultado es diametralmente opuesto al obtenerse un resultado econoacutemico positivo
Este resultado estaacute generado no solo por un menor Capex sino sobre todo por una
mayor utilizacioacuten porque la bateriacutea consigue reconvertir casi un 350 maacutes los
excedentes en energiacutea eleacutectrica final que el electrolizador como puede observarse en
las siguientes figuras
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Excedentes noaprovechadosPeacuterdidas de energiacutea en elproceso de transformacioacutenH2 no aprovechado parareconvertir en electricidadPeacuterdidas en el proceso dereconversioacutenH2 reconvertido en energiacuteaeleacutectrica
Figura 19 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de H2 como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable
Elaboracioacuten propia
Figura 20 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de bateriacuteas como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable
Elaboracioacuten propia
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Horas
Excedentes noaprovechados
Peacuterdidas en la bateriacutea
Peacuterdidas en el inversor
Energiacutea eleacutectricareconvertida por la bateriacutea
Excedentes
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A raiacutez de los resultados obtenidos queda de manifiesto que debemos seguir
avanzando en la mejora de la tecnologiacutea relacionada con el hidroacutegeno Sin embargo si
se constata la idoneidad no solo de la hibridacioacuten sino del uso de bateriacuteas de
almacenamiento de ion litio la unioacuten del parque eoacutelico con un parque solar
fotovoltaico del mismo tamantildeo incrementa las horas de funcionamiento en un 161
A continuacioacuten se muestran las diferencias tecnoloacutegicas y econoacutemicas maacutes
significativas entre los electrolizadores PEM y las bateriacuteas electroquiacutemicas de ion litio
Electrolizador PEM Bateriacuteas electroquiacutemica ion litio
Eficiencia () 70 80
Vida uacutetil (antildeos) 48 10
Capex (eurokW y eurokWh) 1200 11645
Materia prima Agua y electricidad Electricidad
Emplazamiento Impuesto por la disponibilidad de
agua Versatilidad
Carga parcial miacutenima respecto a la potencia nominal
5 ~ 0
Elementos auxiliares
Sistema de tratamiento de agua compresor sistema de
almacenamiento y pila de combustible
Inversor DCAC y ACDC (salvo si la energiacutea eleacutectrica es DC)
Los resultados obtenidos corresponderiacutean a un proyecto de estas caracteriacutesticas
llevado a cabo en 2021 Sin embargo seguacuten estudios realizados para los antildeos 2030 y
2050 en referencia a sistemas de almacenamiento estacionales se puede observar
que con la utilizacioacuten del hidroacutegeno se produciraacute una reduccioacuten en el coste de la
electricidad
Tabla 7 Comparativa entre electrolizadores PEM y bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio
Elaboracioacuten propia
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Por el contrario en las estimaciones realizadas para los antildeos 2030 y 2050 se preveacute que
el coste no disminuiriacutea en la electricidad producida en centrales de bombeo (PHS) o en
plantas con turbina a gas comprimido (CAES)
Nos queda mucho recorrido sobre todo atendiendo al funcionamiento no continuo de
los electrolizadores y a los efectos que tiene esta praacutectica tanto en el rendimiento y la
vida uacutetil de los equipos como en el coste antildeadido por un menor nuacutemero de horas de
utilizacioacuten
Produccioacuten de combustibles a partir del hidroacutegeno
El H2 puede ser empleado como materia prima para producir otros combustibles
sinteacuteticos derivados lo que supone almacenar hidroacutegeno de una forma maacutes versaacutetil
aprovechando las ventajas que ofrecen los distintos combustibles para su integracioacuten
en las aplicaciones de uso final sin que se tengan que modificar los sistemas
actualmente existentes dada la naturaleza quiacutemica de sus propiedades
Los combustibles sinteacuteticos liacutequidos en condiciones ambientales poseen ventajas
frente a los gaseosos en cuanto a densidad energeacutetica se refiere que los hace
utilizables para aplicaciones de movilidad al poder transportar mayor cantidad de
combustible por volumen incrementando la autonomiacutea de los medios de transporte
en general
A partir del H2 se pueden obtener otros electrocombustibles tanto en estado liacutequido
(Power-to-Liquids P2L los productos Fischer-Tropsch (FT) (e-dieacutesel e-gasolina o e-
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
H2 PtPPEMPEM
H2 PtP H2 PtP H2 PtGPEM HENG
H2 PtGPEM
methan
PHS CAES
LCO
E (U
SDM
Wh
)
2030 2050
Figura 21 Reduccioacuten de los costes de electricidad seguacuten Fuente Technology Roadmap Hydrogen and Fuel Cells (aeh2org) [30] Elaboracioacuten propia
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queroseno) e-metanol (MeOH) y el hidroacutegeno transportado en compuestos liacutequidos
orgaacutenicos portadores de hidroacutegeno (LOHC)) como en estado gaseoso (Power-to-gas
P2G metano y amoniacuteaco)
Estos combustibles poseen propiedades fisicoquiacutemicas ideacutenticas a los productos
petroliacuteferos de origen foacutesil (o a las sustancias producidas a partir de combustibles
foacutesiles) y suponen una manera de producir combustibles sinteacuteticos y almacenar
hidroacutegeno (y en primer teacutermino electricidad renovable) capaz de integrarse
faacutecilmente en la infraestructura logiacutestica existente (gasoductos buques cisterna
infraestructura de reabastecimiento de combustiblehellip) Sin embargo aunque no
implican ninguna barrera teacutecnica en su uso final los principales inconvenientes son la
baja eficiencia energeacutetica global (tanto en el proceso de obtencioacuten como en la
tecnologiacutea final de uso en la combustioacuten) y el coste del proceso de produccioacuten al
margen de significar un apoyo a la continuidad de un modelo energeacutetico insostenible
Existen propuestas de almacenartransportarusar hidroacutegeno a traveacutes de estos
electrocombustibles si se utilizan directamente como es el caso del amoniacuteaco o del
metanol sin olvidar que en los procesos de combustioacuten (a excepcioacuten del H2 y el NH3)
contaminan exactamente igual que sus anaacutelogos de origen foacutesil
1 Metano Mediante el proceso de hidrogenacioacuten se produce la metanizacioacuten
del CO2 produciendo de esta forma metano sinteacutetico La propuesta de
produccioacuten del metano sinteacutetico a partir del H2 podriacutea distribuirse de forma
sencilla en la red de gas natural existente
Figura 22 Diagrama explicativo de la produccioacuten de electrocombustibles Fuente European Technology and Innovation Platform [31] Traduccioacuten al espantildeol del original
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2 Amoniaco El amoniacuteaco (NH3) es un gas incoloro con un olor muy caracteriacutestico
Es 16 veces maacutes ligero que el aire El NH3 es faacutecilmente licuable debido al
fuerte enlace de hidroacutegeno entre las moleacuteculas A una presioacuten de una
atmoacutesfera hierve por debajo de la temperatura ambiente a unos -333 degC por
lo que puede conservarse en estado liacutequido bajo presioacuten a temperaturas bajas
mediante su refrigeracioacuten o almacenado bajo presioacuten Esto hace que se
requiera de un equipo especial para su almacenaje y dispensado
Se trata del segundo quiacutemico industrial maacutes producido en el mundo y la
principal materia prima producida a partir del hidroacutegeno Seguacuten el informe
Hydrogen A renewable energy perspective publicado por IRENA [14] se
producen alrededor de 175 millones de toneladas al antildeo de las cuales casi el
90 se destinan como materia prima para la fabricacioacuten de fertilizantes
sinteacuteticos nitrogenados soacutelidos o gaseosos empleados en el sector agriacutecola
(urea nitrato de amonio sulfato de amonio) y para la produccioacuten de otros
productos quiacutemicos
El amoniacuteaco tiene una densidad energeacutetica de 186 MJkg aproximadamente la
mitad que la del petroacuteleo y comparable a la de la biomasa por lo que ademaacutes
de su uso como materia prima surge junto con el hidroacutegeno un intereacutes por su
utilizacioacuten como vector energeacutetico para desplazar el uso de combustibles foacutesiles
en aquellos sectores maacutes difiacuteciles de descarbonizar El amoniacuteaco resulta
interesante por ser el uacutenico portador de energiacutea derivado del H2 libre de
carbono durante su combustioacuten al igual que el hidroacutegeno puro
En su combustioacuten el amoniacuteaco no arde con facilidad ni mantiene la combustioacuten
debido a su bajo iacutendice de cetano y a la baja velocidad de la llama excepto para
mezclas estrechas de amoniacuteaco-aire del 15-25 en volumen de aire lo que
dificulta su aplicacioacuten en los motores de combustioacuten Cuando se mezcla con
oxiacutegeno arde con una llama de color verde amarillento paacutelido
Sin embargo el amoniacuteaco es un compuesto quiacutemico altamente toacutexico para los
seres humanos si se inhala ademaacutes de provocar graves quemaduras en la piel y
dantildeos en los ojos si se entra en contacto con eacutel El amoniacuteaco tiene la propiedad
de disolverse faacutecilmente en el agua siendo una sustancia muy toacutexica para la
vida acuaacutetica con efectos duraderos en el tiempo si se producen fugas en
masas de agua Se trata ademaacutes de un gas inflamable y si su combustioacuten no
estaacute perfectamente optimizada puede ser una fuente de emisiones de oacutexido
nitroso (NO2) un gas de efecto invernadero con 300 veces mayor potencial de
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calentamiento global que el CO2 ademaacutes de la posible emisioacuten de amoniacuteaco no
quemado tras su combustioacuten y su potencial efecto venenoso y contaminante
Mediante el proceso de Haber-Bosch (HB) se consigue sintetizar la moleacutecula
del amoniacuteaco (NH3) a partir del H2 y del nitroacutegeno (N2) Para que el amoniacuteaco se
considere un electrocombustible es necesario que el H2 proceda de electroacutelisis
con electricidad renovable Sin embargo el N2 actualmente se obtiene a partir
de la eliminacioacuten del oxiacutegeno del aire a traveacutes de la reaccioacuten de combustioacuten del
metano y todaviacutea no existe una alternativa clara de produccioacuten de N2 libre de
carbono que sustituya el meacutetodo de produccioacuten actual pues todas las
propuestas se encuentran en una fase prematura de investigacioacuten y desarrollo
A nivel mundial se genera un promedio de casi tres toneladas de CO2 por cada
tonelada de NH3 producido
3 Produccioacuten de hidrocarburos liacutequidos Se pueden producir hidrocarburos
liacutequidos a partir de un gas de siacutentesis mediante la combinacioacuten de moleacuteculas
simples de H2 y carbono (C) para dar lugar a moleacuteculas de cadena maacutes larga
con una composicioacuten similar a los productos liacutequidos derivados del petroacuteleo
(proceso quiacutemico de Fischer-Tropsch (FT)) Los hidrocarburos obtenidos son
combustibles con faacutecil salida en el mercado sobre todo porque no tienen
ninguna barrera teacutecnica en su uso final No obstante el principal inconveniente
es la baja eficiencia energeacutetica global y los altos costes Por ejemplo en la
actualidad el coste del queroseno sinteacutetico es entre 4 y6 veces superior sin
contar los impuestos sobre carbono
4 Metanol El metanol (CH3OH) es un compuesto quiacutemico cuyo estado de
agregacioacuten a temperatura y presioacuten ambiente es liacutequido con baja densidad
incoloro inflamable y altamente toacutexico para los seres humanos
El metanol se produce de forma tradicional a partir de fuentes de carbono
concentradas como el gas natural o el carboacuten Actualmente alrededor del 65
de la produccioacuten de metanol se basa en el proceso SMR mientras que el resto
(35) los hace en gran medida en la gasificacioacuten del carboacuten Para producir
metanol el gas natural y el carboacuten tienen que convertirse en gas de siacutentesis La
eficiencia global de la conversioacuten energeacutetica de una planta SMR se situacutea en
torno al 70 mientras que en el caso de la conversioacuten de carboacuten en metanol
la eficiencia es del orden del 50-60
El metanol puede producirse utilizando energiacutea renovable y materias primas
renovables pero dando lugar a emisiones de GEI significativamente menores
durante todo su ciclo de vida (unos 05 kg de dioacutexido de carbono equivalente
(CO2-eq) por kg de metanol en el caso del gas natural frente a 26-38 kg de
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CO2-eq kg de metanol para el carboacuten) En la actualidad tan soacutelo un 02 del
metanol producido a nivel mundial proviene de fuentes renovables
Para producir una tonelada de metanol se necesitan aproximadamente unas
138 t de CO2 y 019 t de H2 (aproximadamente 17 t de agua) Para producir
una tonelada de e-metanol se necesitan unos 10-11 MWh de electricidad la
mayor parte para la electroacutelisis del agua
El metanol es un producto clave en la industria quiacutemica utilizaacutendose
principalmente como materia prima para la produccioacuten de otros productos
quiacutemicos como el formaldehiacutedo el aacutecido aceacutetico y los plaacutesticos Actualmente
se producen alrededor de 98 millones de toneladas al antildeo casi todo a partir de
combustibles foacutesiles (gas natural o carboacuten) Las emisiones del ciclo de vida de la
produccioacuten y del uso actuales del metanol son de alrededor de 03
gigatoneladas de CO2 al antildeo (aproximadamente el 10 de las emisiones totales
del sector quiacutemico) La produccioacuten de CH3OH casi se ha duplicado en la uacuteltima
deacutecada y seguacuten el informe Innovation Outlook Renewable Methanol de IRENA
[32] la produccioacuten podriacutea aumentar a 500 millones de toneladas al antildeo 2050
De la misma forma que el H2 y el NH3 adicionalmente a su utilidad como
materia prima el metanol puede ser empleado como combustible en el
transporte Sin embargo cuando se quema se producen emisiones de GEI y de
partiacuteculas contaminantes Por otro lado la energiacutea quiacutemica del metanol puede
convertirse en energiacutea eleacutectrica a temperatura ambiente mediante pilas de
combustible de metanol (DMFC) sin embargo este proceso de transformacioacuten
tampoco estaacute libre de emisiones
En la actualidad al igual que con el H2 el principal obstaacuteculo para la produccioacuten
de metanol renovable es su mayor coste en comparacioacuten con las alternativas
basadas en combustibles foacutesiles Seguacuten el informe anteriormente citado el
coste de la produccioacuten de metanol a partir de combustibles foacutesiles se situacutea
entre 84 y 210 eurot mientras que los costes de produccioacuten de bioetanol y e-
metanol se estiman actualmente entre 269 y 647 eurot y 1008 y2016 eurot
pudiendo llegar a reducirse en 2050 hasta los 185-470 eurot y 210-529 eurot
respectivamente
5 Compuestos liacutequidos orgaacutenicos portadores de hidroacutegeno (LOHC Liquid
Organic Hydrogen Carriers) Son compuestos orgaacutenicos cuyo estado de
agregacioacuten a presioacuten y temperatura atmosfeacuterica es liacutequido (ademaacutes de no ser
volaacutetil en estas condiciones) capaces de absorber H2 mediante reacciones
quiacutemicas de hidrogenacioacuten y liberar hidroacutegeno mediante reacciones de
deshidrogenacioacuten Estas cualidades les permiten ser empleados como medios
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de almacenamiento de hidroacutegeno que puede ser transportado en estado
liacutequido en condiciones ambientales
Necesitamos avanzar en procesos de investigacioacuten para conseguir meacutetodos de
produccioacuten menos intensivos en energiacutea y sin emisiones que necesariamente deben
pasar por una mejor integracioacuten de fuentes de energiacutea renovables para la produccioacuten
de estos electrocombustibles Actualmente se basan principalmente en procesos
termoquiacutemicos cuyos requerimientos energeacuteticos son elevados dadas las altas
presiones y temperaturas de operacioacuten necesarias para llevar a cabo las reacciones
quiacutemicas Estos requerimientos sumados a las necesidades energeacuteticas para producir
hidroacutegeno nos muestran la realidad de que detraacutes de cada electrocombustible existe
una multitud de procesos de transformacioacuten de energiacutea (y por tanto de peacuterdidas) que
hacen cuestionarse algunas aplicaciones propuestas para el uso de estos Debemos ser
eficientes en el uso de la energiacutea e intentar cubrir nuestras necesidades con el
menor consumo y transformacioacuten de energiacutea posible
Con respecto a los costes si el hidroacutegeno renovable todaviacutea es caro estos
electrocombustibles lo son maacutes auacuten El estudio publicado en la revista cientiacutefica
Renewable and Sustainable Energy Reviews [33] concluye que las producciones
estaraacuten en el rango de 200-280 euroMWhcombustible en 2015 y 160-210 euroMWhcombustible en
2030
Aplicaciones del hidroacutegeno en la industria
Dado que el hidroacutegeno no es una fuente de energiacutea primaria sino un vector energeacutetico
que requiere de una conversioacuten que implica importantes peacuterdidas de energiacutea requiere
una reflexioacuten sobre la escala y velocidad necesaria para su desarrollo uso y capacidad
de suministro
Sus aplicaciones deben centrarse en aquellos sectores en los que la electricidad no
pueda tener cabida bien por el proceso del que se trate por su utilizacioacuten como
elemento quiacutemico o por la necesidad de funcionamiento no conectado a la red
eleacutectrica lo que exige la existencia de sistemas de almacenamiento Obviamente salvo
por razones de eficiencia y sus requisitos de operacioacuten el hidroacutegeno no deberiacutea ser un
vector energeacutetico utilizable de forma amplia
En Espantildea se consumen 500000 toneladas de hidroacutegeno al antildeo El 99 de ese
hidroacutegeno es producido a base de gas natural sin captura de CO2 (gris) El 6 del
consumo total de gas natural en Espantildea se destina a la produccioacuten de hidroacutegeno La
praacutectica totalidad de este consumo se produce en las plantas de fabricacioacuten de
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productos industriales y en las refineriacuteas siendo Repsol el mayor productor y
consumidor de hidroacutegeno del paiacutes con el 72 del total Por sectores el consumo se
reparte en un 70 como materia prima principalmente en refineriacuteas
(mayoritariamente las situadas en Huelva Cartagena Puertollano y Tarragona) un
25 en faacutebricas de productos quiacutemicos de uso industrial (amoniacuteaco) y el 5 restante
en sectores como el metaluacutergico
Obviamente la electrificacioacuten de la demanda y la menor necesidad de combustibles
foacutesiles en el futuro van a reducir la utilizacioacuten del hidroacutegeno al descender la produccioacuten
de las refineriacuteas
En la industria del refino el H2 se emplea en el proceso de hidrotratamiento del
petroacuteleo para eliminar el azufre el nitroacutegeno y otras impurezas Como ejemplo en el
proceso de hidrotratamiento del dieacutesel se utiliza una relacioacuten hidroacutegenodieacutesel que se
situacutea en el rango de los 200-700 Nm3m3
En las refineriacuteas tambieacuten se emplea el hidroacutegeno en el hidrocraqueo para mejorar los
crudos maacutes pesados rompiendo sus moleacuteculas de cadena larga y convirtieacutendolos en
crudos maacutes ligeros proceso en el que se rompe el enlace carbono-carbono
Por uacuteltimo en la industria del refino se destaca la hidrodesulfuracioacuten que tiene el fin
de reducir el contenido de azufre que se encuentra en las fracciones de petroacuteleo
rompiendo los enlaces carbono-azufre En un proceso en el que se realiza la
hidrodesulfuracioacuten de un caudal de dieacutesel se necesitan aproximadamente 0050 kgh
de hidroacutegeno por cada kgh del combustible foacutesil Conforme los requisitos de las
emisiones de oacutexidos de azufre (Sox) se han ido haciendo maacutes estrictos se ha dado
lugar a un progresivo aumento de la demanda de hidroacutegeno en las refineriacuteas para la
desulfuracioacuten de los combustibles foacutesiles
En la industria quiacutemica se emplea la composicioacuten molecular del H2 para la elaboracioacuten
de productos quiacutemicos como el amoniacuteaco y el metanol para su uso en fertilizantes
productos quiacutemicos en general para la produccioacuten de biocombustibles resinas
poliacutemeros plaacutesticos etc
En la industria metaluacutergica el hidroacutegeno se emplea en la manufactura de hierro acero
y aleaciones Una de las etapas en las que se requiere su uso es en el proceso de
recocido para restaurar la ductilidad del metal ademaacutes de en otras aplicaciones como
agente reductor
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La descarbonizacioacuten de la produccioacuten de acero y cemento con hidroacutegeno tendriacutea un
coste de 60 doacutelares por tonelada de CO2 seguacuten BloombergNEF siendo este precio
superior al actual del reacutegimen de comercio de derechos de emisioacuten de la UE pero
inferior al precio global del carbono de 75 doacutelares por tonelada para el 2030
recomendado por el Fondo Monetario Internacional (FMI) La siguiente figura muestra
la variacioacuten del coste por sectores
Otros procesos industriales con un menor peso en el consumo final de H2 son la
fabricacioacuten de vidrio (se burbujea para evitar la oxidacioacuten de algunos elementos) de
alimentos (hidrogenacioacuten de grasas) de productos quiacutemicos especializados y a granel
semiconductores y refrigeracioacuten de los generadores eleacutectricos Su participacioacuten
conjunta representa solamente el 1 de la demanda mundial de hidroacutegeno
El hidroacutegeno en el transporte
El modelo de transporte futuro debe estar basado en la utilizacioacuten de la electricidad
los biocombustibles o el hidroacutegeno en sustitucioacuten de los combustibles foacutesiles
actualmente utilizados de forma generalizada
El hidroacutegeno se integra de forma directa en el transporte a traveacutes del uso de pilas de
combustible para la produccioacuten de electricidad (FCEV) del gas natural y los
biocombustibles utilizados en motores de combustioacuten interna y de la electricidad con
el uso de los coches eleacutectricos con almacenamiento en bateriacuteas (VEB)
La utilizacioacuten del hidroacutegeno en pilas de combustible presenta como ventajas una
mayor autonomiacutea y menores tiempos de recarga asiacute como una reduccioacuten de la tara lo
Figura 23 Coste de la reduccioacuten de CO2 con hidroacutegeno Fuente BloombergBNEF Hydrogen Economy Outlook [10]
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que lo hace especialmente interesante para aquellas necesidades en las que la
distancia y el peso de la carga a transportar es factor diferencial como puede ser el
transporte pesado por carretera y la navegacioacuten naval o aeacuterea
El objetivo principal es que se produzca la electrificacioacuten de los vehiacuteculos con
motores de combustioacuten interna que son los que utilizan mayoritariamente
combustibles foacutesiles con la utilizacioacuten de hidroacutegeno en pilas de combustible o
directamente en vehiacuteculos eleacutectricos con almacenamiento en bateriacuteas
El punto de debate es la identificacioacuten de en queacute usos se debe utilizar el hidroacutegeno
siendo conscientes de que el proceso de obtencioacutenutilizacioacuten es doblemente ciacuteclico
generacioacuten de electricidad-produccioacuten de hidroacutegeno mediante electroacutelisis-uso en pilas
de combustible para producir la electricidad necesaria para la movilidad del vehiacuteculo
Al fin y al cabo tienen el mismo uso y en los procesos de transformacioacuten se producen
peacuterdidas de energiacutea que ocasionan una disminucioacuten de la eficiencia de los procesos
razoacuten por la que los usos deben ser aquellos en los que el modelo eleacutectrico no cumple
alguno de los requisitos de autonomiacuteapeso
El sector transporte es uno de los primeros sectores que ha incorporado la tecnologiacutea
del hidroacutegeno en sus diferentes modalidades transporte por carretera ligero y pesado
mariacutetimo ferroviario y aeacutereo
Transporte ligero
En este apartado se incluyen los vehiacuteculos automoacuteviles los de transporte de
mercanciacuteas de menor volumen o de hasta 35 toneladas como maacuteximo o los que
realicen distancias cortas
En la siguiente figura se pueden observar maacutes detalladamente los valores de eficiencia
de cada uno de los procesos resaltando aquellos en los que se producen las mayores
peacuterdidas
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La eficiencia de los coches eleacutectricos es de un 77 es decir de 100 unidades de
energiacutea de electricidad soacutelo 23 se pierden y el resto se transforma en energiacutea
mecaacutenica para accionar las ruedas del coche En un coche convencional con motor de
combustioacuten interna de 100 unidades de energiacutea contenida en el combustible soacutelo 30
son transformadas para el fin uacuteltimo de accionar las ruedas mientras que el resto se
pierde (principalmente en energiacutea teacutermica en forma de calor) debido a la eficiencia de
los motores teacutermicos comparados con los eleacutectricos (30 frente a un 90-94
aproximadamente)
En cuanto a los vehiacuteculos que funcionan con pilas de combustible con hidroacutegeno
procedente de fuentes renovables la eficiencia global es del 33 Esto quiere decir
que de 100 unidades de energiacutea contenida se pierden un total de 67 unidades
principalmente en el proceso de transformacioacuten del hidroacutegeno a electricidad y en
menor medida aunque tambieacuten se debe considerar en el proceso de electroacutelisis en el
que se disocia la moleacutecula de agua razoacuten por la que siacute se debe avanzar hacia un
modelo eleacutectrico y abandonarse la idea del de celdas de combustible
Respecto a las eficiencias que presentan los combustibles sinteacuteticos son mucho
menores si se comparan con las de los vehiacuteculos eleacutectricos ya que tienen unos valores
del 20 y del 16 para dieacutesel y la gasolina respectivamente
Figura 24 Datos de eficiencia de coches eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport and Environment [34]
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En 2050 se espera alcanzar una eficiencia del 81 en la electrificacioacuten directa de
automoacuteviles desarrollando mejoras en la eficiencia de carga de las bateriacuteas en la
conversioacuten DCAC y en la eficiencia del motor eleacutectrico En cuanto a los vehiacuteculos de
uso particular con pilas de combustible se estima que se podraacute alcanzar una eficiencia
del 42 al incrementar la eficiencia en el proceso de conversioacuten de hidroacutegeno a
electricidad en el proceso de electroacutelisis y reduciendo las peacuterdidas en el transporte
almacenamiento y distribucioacuten principalmente
En referencia a los combustibles sinteacuteticos en este caso en estado liacutequido como el
dieacutesel y la gasolina se estima que alcanzaraacuten una eficiencia del 22 y del 18
(suponiendo esto un incremento de un 2 con respecto al antildeo 2020) producieacutendose
mejoras en el proceso de electroacutelisis para la obtencioacuten de hidroacutegeno en la captura de
CO2 y en el proceso de siacutentesis Fischer-Tropsch
Los camiones eleacutectricos de transporte ligero y los que utilizan pilas de combustible
presentan datos con los mismos valores de eficiencias tanto en sus procesos de
transformacioacuten como en sus peacuterdidas energeacuteticas
Las expectativas para 2050 al igual que con los vehiacuteculos de uso personal preveacuten que
los camiones eleacutectricos incrementaraacuten su eficiencia alcanzando un valor del 81
desarrollando mejoras en la eficiencia de carga de las bateriacuteas en la conversioacuten DCAC
Figura 25 Datos de eficiencia de camiones eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport and Environment [34]
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y en la eficiencia del motor eleacutectrico En los camiones con pilas de combustible se
estima que se podraacute alcanzar una eficiencia del 42 al incrementar la eficiencia en el
proceso de conversioacuten de hidroacutegeno a electricidad en el proceso de electroacutelisis y
reduciendo las peacuterdidas en el transporte almacenamiento y distribucioacuten
principalmente
Respecto a los combustibles sinteacuteticos o electrocombustibles se calcula que se
alcanzaraacute una eficiencia del 29 para los hidrocarburos sinteacuteticos liacutequidos y del 28
para los hidrocarburos sinteacuteticos gaseosos como el metano Esto se debe a mejoras en
la eficiencia del proceso de electroacutelisis en la captura de CO2 y en los procesos de
siacutentesis de Fischer-Tropsch y metanizacioacuten o digestioacuten anaerobia asiacute como en el
incremento de la eficiencia de los motores de combustioacuten Cabe destacar tambieacuten que
este aumento global en la eficiencia con la utilizacioacuten de metano se produce debido a
una disminucioacuten de las peacuterdidas en el transporte el almacenamiento y la distribucioacuten
Como en el caso de los automoacuteviles los camiones con electrificacioacuten directa son la
mejor opcioacuten para el transporte ligero por sus altos valores de eficiencia aunque por
el contrario al recorrer largas distancias necesitan de bateriacuteas con gran capacidad lo
que ocasionariacutea un alto coste por lo que no seriacutea rentable usar camiones eleacutectricos
con bateriacuteas
Como conclusioacuten en el transporte ligero es maacutes recomendable fomentar el uso de
vehiacuteculos eleacutectricos Obviamente estamos considerando que la autonomiacutea del
vehiacuteculo eleacutectrico y los sistemas de recarga estaacuten plenamente desarrollados para
cubrir las necesidades de largas distancias
Transporte pesado
En este caso nos referimos a vehiacuteculos destinados al transporte de mercanciacuteas por
carretera tanto a nivel nacional como internacional (en los que el peso de los
productos o bienes supera las 35 toneladas pero no supera las 6 toneladas maacuteximas
permitidas) tranviacuteas autobuses camiones de carga o vehiacuteculos ligeros con uso
intensivo responsables de la gran parte de emisiones equivalentes de CO2 o que
recorren largas distancias
A diacutea de hoy en la flota de vehiacuteculos pesados de la Unioacuten Europea estaacuten registrados
62 millones de camiones [35] En la siguiente figura se observa que Espantildea tiene solo
un 10 de esta flota de camiones a nivel europeo mientras que es uno de los paiacuteses
que tiene una mayor presencia en el transporte a larga distancia representando el
13 de los 140 billones de vehiacuteculos por kiloacutemetro en el antildeo 2019 [36]
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Debido a que el dieacutesel sigue siendo el combustible que usan aproximadamente el 98
de los camiones cada vez maacutes se estaacute impulsando el uso de camiones con
combustibles alternativos buscando mejorar el rendimiento medioambiental del
transporte con estos vehiacuteculos
Por ello en Europa se estaacute comenzando a introducir en la flota de camiones vehiacuteculos
hiacutebridos enchufables vehiacuteculos eleacutectricos de bateriacutea y vehiacuteculos de pilas de
combustible teniendo una mayor presencia los vehiacuteculos de gas natural licuado o gas
natural comprimido
6480
21317
11
28
1014
0 5000 10000 15000 20000 25000
GNL
GNC
H2 FCEV
PHEV
BEV
Flota de camiones de combustible alternativo
0 50 100
GNL
GNC
H2 FCEV
PHEV
BEV
Porcentaje de camiones con combustibles alternativos en los
paiacuteses de la UE
Beacutelgica
Francia
Alemania
Italia
Luxemburgo
Espantildea
Suecia
Paiacuteses Bajos
Polonia18
Alemania17
Italia8
Espantildea13
Francia11
Rumania 3
Grecia 1
Repuacuteblica Checa 3
Paiacuteses Bajos 7
Otros EU27 paiacuteses19
140000 millones km de vehiacuteculos
Polonia 18
Alemania 16
Italia 15
Espantildea 10
Francia 10
Rumania 5
Grecia 4
Repuacuteblica Checa 3
Paiacuteses Bajos 3
Otros EU 27 16
62 millones de vehiacuteculos pesados (HDV)
Figura 26 Resumen de la flota de camiones de la UE (2019) y de los vehiacuteculos-kiloacutemetro (2019) por paiacutes
Fuente ACEA 2021 Eurostat 2020 Elaboracioacuten propia
Figura 27 Flota de camiones con combustibles alternativos de la UE totales y porcentajes por paiacutes en 2020 Fuente EAFO 2021 Elaboracioacuten propia
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Seguacuten datos del antildeo 2020 y que se pueden ver en la figura anterior a nivel europeo
se registraron 1014 vehiacuteculos de bateriacutea mientras que los de pilas de combustible
fueron 28 [37] Espantildea todaviacutea tiene un largo camino que recorrer para el impulso de
este tipo de combustibles alternativos en comparacioacuten con otros paiacuteses de la UE
Para el transporte pesado la principal aplicacioacuten y uso del hidroacutegeno es en el vehiacuteculo
eleacutectrico con pila de combustible debido a que estos vehiacuteculos tienen un mayor
consumo de combustible y necesitan de maacutes autonomiacutea y velocidad de carga que la
que puede prestar el coche eleacutectrico de bateriacuteas Actualmente se estaacuten produciendo
mejoras en la autonomiacutea del coche y del camioacuten eleacutectrico de bateriacuteas de hecho a nivel
comercial se estaacuten fabricando camiones eleacutectricos de bateriacutea (BET) con una autonomiacutea
de hasta 400 km utilizaacutendose principalmente para la logiacutestica urbana
El uso del hidroacutegeno en el vehiacuteculo eleacutectrico con pila de combustible se aplica sobre
todo para transporte pesado o camiones de carga en los que se utiliza el hidroacutegeno
como sustituto directo de los combustibles foacutesiles tradicionales producieacutendose asiacute su
descarbonizacioacuten En el caso concreto de un camioacuten pesado convencional se evitariacutean
unas emisiones de entre 30-35 gCO2t-km
En la siguiente figura se pueden observar las emisiones equivalentes de CO2 por
kiloacutemetro correspondientes a un camioacuten remolque de 40 t que se evitariacutean si se
utilizasen nuevas tecnologiacuteas yo combustibles alternativos como es el caso del
hidroacutegeno
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
DIESEL
VGN
GNL
FCET-H2 de GN
FCET-H2 de mix elec
FCET-H2 de eoacutelica
BET- mix energiacutea
BET- eoacutelica
BIODIESEL
BIOMETANO
BIOGNL
gCO2 equivalente por km
Tip
o d
e e
ne
rgiacutea
Figura 28 Emisiones del pozo a la rueda del camioacuten-traacuteiler de 40t GVW por tipo de energiacutea
Fuente CE DELFT amp TNO 2020 Elaboracioacuten propia
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De estos datos destaca que hay grandes diferencias en cuanto a la cantidad de
emisiones generadas en funcioacuten de cuaacuteles sean las fuentes de energiacutea utilizadas para
la produccioacuten de electricidad (para vehiacuteculos de bateriacutea) o para la produccioacuten de
hidroacutegeno (en vehiacuteculos de pilas de combustible) [38]
En el caso de FCET y BET en ambas situaciones se emite una menor cantidad de
emisiones cuando las fuentes de energiacutea son de origen renovable como es en este
caso la energiacutea eoacutelica Utilizando electricidad de origen renovable en un vehiacuteculo de
bateriacutea las emisiones disminuiriacutean en un 98 con respecto al gasoacuteleo y en un vehiacuteculo
de pilas de combustible estas emisiones se reduciriacutean en un 95
En cuanto a los costes para que las nuevas aplicaciones del hidroacutegeno sean
competitivas destaca que las relacionadas con la movilidad comercial como los
camiones para transporte de mercanciacuteas llegaraacuten a ser viables cuando se alcancen los
3 $kg Por otro lado de media los vehiacuteculos particulares llegaraacuten a ser viables
econoacutemicamente cuando logren los 2 $kg sin tener en cuenta los costes de
distribucioacuten
Se puede concluir que es en el transporte pesado con vehiacuteculos de pilas de
combustible donde el hidroacutegeno debe tener una mayor aplicacioacuten tanto por
economiacutea como por las caracteriacutesticas operativas del transporte el tamantildeo de la
carga y el recorrido medio de las rutas
En la figura siguiente se muestra la proyeccioacuten de precios del hidroacutegeno en funcioacuten de
la demanda del iacutendice de progreso y cuando seria competitivo para los diferentes
usos
Figura 29 Costes de produccioacuten de hidroacutegeno por sectores y regiones Fuente McKinsey DoE IEA [39]
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Transporte ferroviario
La apuesta por el ferrocarril como medio de transporte de pasajeros y de mercanciacuteas
es uno de los pilares de la poliacutetica energeacutetica y de la descarbonizacioacuten del transporte
por esta razoacuten la descarbonizacioacuten del ferrocarril es clave Las propuestas energeacuteticas
de impulso maacutes usuales son dos la tecnologiacutea basada en la electrificacioacuten y la
utilizacioacuten de pilas de combustible como sustitutos del anterior vector energeacutetico
utilizado hasta el momento el gasoacuteleo con el que se emiten grandes cantidades de
GEI
En mayo del antildeo 2019 el ferrocarril en Espantildea teniacutea una electrificacioacuten del 63 por lo
que el objetivo es alcanzar el 100 en 2025 como propone la Fundacioacuten Renovables
No compartimos la utilizacioacuten de las pilas de combustibles con hidroacutegeno como
sistema de traccioacuten de los ferrocarriles sobre todo si se considera que la produccioacuten
de hidroacutegeno se realiza con procesos electroacutelisis Estariacuteamos produciendo hidroacutegeno
con electricidad para posteriormente producir electricidad con este hidroacutegeno
La apuesta por las ceacutelulas de combustible solo tendriacutea sentido si la red ferroviaria no
estuviera electrificada
En Espantildea ya hay prototipos de trenes disentildeados para cercaniacuteas y medias distancias
que utilizan pilas de combustible de hidroacutegeno en sustitucioacuten del dieacutesel y que cuentan
con bateriacuteas intermedias que se recargan durante las frenadas y hacen de apoyo para
el arranque
El futuro del ferrocarril estaacute en la utilizacioacuten directa de electricidad en sustitucioacuten del
gasoacuteleo debido a que ya existen rutas totalmente electrificadas por lo que el uso de
pilas de combustible se destinaraacute para crear nuevas rutas que hoy en diacutea no se hayan
electrificado por no ser viables econoacutemicamente o en aquellas rutas en las que no
exista transporte ferroviario De esta forma tambieacuten se ahorran las peacuterdidas que se
producen en el proceso de electroacutelisis y sobre todo en el proceso de transformacioacuten
del hidroacutegeno en electricidad
Un ferrocarril de gasoacuteleo y uno eleacutectrico de 500 toneladas de carga tienen un consumo
unitario de 44 kWhkm y de 14 kWhkm respectivamente con la ventaja que presenta
el segundo al consumir electricidad directa de la red ahorraacutendose las peacuterdidas que se
produciriacutean en la combustioacuten del gasoacuteleo en un motor de combustioacuten interna
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Se estima que para el antildeo 2050 se produzca una reduccioacuten en las emisiones de CO2
equivalentes de entre el 35 y el 40 en el transporte por ferrocarril
A modo de resumen los esfuerzos se deberiacutean llevar a cabo para electrificar la red de
ferrocarriles y potenciar su uso tanto para viajeros como para mercanciacuteas tanto en
cercaniacuteas como en larga distancia Invertir en trenes que funcionen con hidroacutegeno y
no en electrificar el ferrocarril es un error tanto tecnoloacutegico como energeacutetico y de
gestioacuten de las inversiones en bienes y servicios puacuteblicos
Transporte mariacutetimo
Un objetivo claro en el desarrollo de un nuevo modelo energeacutetico es descarbonizar el
transporte mariacutetimo ya que el 3 de los GEI proceden de los barcos Histoacutericamente
los barcos siempre han utilizado combustibles foacutesiles de peor calidad los llamados
heavy fuel oiacutel con contenidos de azufre muy por encima de lo deseable Las razones
siempre tienen el mismo origen y son la economiacutea y la idea de que por donde se
mueven los grandes barcos no hay problemas de contaminacioacuten En 2020 se establecioacute
el liacutemite maacuteximo de 050 masamasa del azufre contenido en el combustible de los
barcos que se utilizan en el transporte de mercanciacuteas reducieacutendose asiacute el anterior que
estaba en un 350 masamasa
Esta situacioacuten es tema de discusioacuten por los problemas en los atraques en puertos
urbanos y la contaminacioacuten de estos barcos en un entorno que ya siacute importa porque
en muchos casos se trata de ciudades turiacutesticas y la contaminacioacuten no es buen
reclamo al margen de las protestas de la ciudadaniacutea
Se apuesta asiacute por los barcos sin fueloil en los que el stand by sea eleacutectrico y no esteacuten
con los motores en ralentiacute en plena ciudad con la consiguiente emisioacuten de gases
contaminantes a la atmoacutesfera Asiacute se reduciriacutean considerablemente las emisiones de
los buques atracados El objetivo seriacutea sustituir los motores auxiliares por la conexioacuten a
la red eleacutectrica (planteando tambieacuten que sea con origen en fuentes renovables como
por ejemplo con la utilizacioacuten de un generador eleacutectrico a partir de hidroacutegeno) durante
operaciones de escala en los puertos para cubrir la demanda de calefaccioacuten o
refrigeracioacuten para la iluminacioacuten y para el funcionamiento de los equipos informaacuteticos
y sistemas de mantenimiento Aunque respecto a la electrificacioacuten el gran haacutendicap
son las altas inversiones y la alimentacioacuten eleacutectrica que necesitan estos buques con
altos costes asociados A pesar de ello ya algunos puertos de Europa tienen las
instalaciones e infraestructuras para que sea posible el suministro de electricidad para
estas actividades auxiliares y para la propia navegacioacuten Debido a esto se opta por la
opcioacuten de cubrir los servicios miacutenimos con electricidad
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En el transporte mariacutetimo se debe cumplir el convenio Marpol [40] un convenio
internacional para prevenir y reducir al maacuteximo la contaminacioacuten del medio marino
por los buques tanto en su fase de funcionamiento como en situaciones ocasionadas
accidentalmente como el vertido o el derrame de hidrocarburos en alta mar
Pero hoy en diacutea en determinadas praacutecticas el cumplimiento de este convenio es
miacutenimo Uno de los problemas que ocurren con mayor frecuencia es el de los vertidos
procedentes del lavado de tanques en alta mar que suele llevarse a cabo durante la
noche para no tener que realizarlo en el puerto De igual forma ocurre con los vertidos
de residuos procedentes de la limpieza de las sentinas de los barcos Las sentinas son
el espacio o lugar que se encuentra en la parte inferior de los barcos en la que se
almacenan todos los desperdicios del barco mezcla de aguas y residuos aceites o
filtraciones generadas en el funcionamiento habitual Su limpieza perioacutedica se deberiacutea
realizar en tierra pero hay constancia de que se realiza en alta mar a pesar de que
esta praacutectica estaacute prohibida Algunos buques incluso llevan estos residuos a
incineracioacuten praacutectica que ocasiona grandes emisiones de GEI por lo que seriacutea
necesario establecer una normativa de emisiones tambieacuten en la navegacioacuten mariacutetima
Para reducir las emisiones contaminantes que provoca el uso de combustibles foacutesiles
una de las soluciones que se propone a mediolargo plazo es el uso de biocarburantes
como el biodieacutesel el bioetanol o los combustibles sinteacuteticos Una propuesta asumible
de forma global pero no local al margen del mantenimiento de modelos que ya se
han demostrado como no vaacutelidos
Otras opciones que se contemplan de cara al futuro son el uso directo de electricidad y
de hidroacutegeno en pilas de combustible para este tipo de transporte ya que se
conseguiriacutea una descarbonizacioacuten completa si se dispone de un mix de generacioacuten
100 renovable
Para el transporte pesado con el uso de hidroacutegeno en pilas de combustible seriacutea
posible electrificar el 99 o la mayor parte de los viajes que recorren la ruta del
Paciacutefico aunque todaviacutea no se ha implantado a nivel comercial sobre todo para
distancias largas ya que tiene un alto consumo y necesidades de almacenamiento
Sin embargo el hidroacutegeno de origen renovable es viable con almacenamiento en
bateriacuteas ademaacutes al haber aumentado en los uacuteltimos antildeos el rango de la potencia hasta
el MW es posible su utilizacioacuten en cruceros pequentildeos o transbordadores
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El amoniaco como vector energeacutetico complementario al hidroacutegeno es idoacuteneo para
cubrir trayectos maacutes largos en embarcaciones de mayor tamantildeo Al igual que el
hidroacutegeno se puede emplear en motores de combustioacuten interna y a su vez en pilas
de combustible para la produccioacuten de electricidad Al ser unos de los productos
quiacutemicos maacutes utilizados a nivel mundial no hay problemas de disponibilidad y si se
genera a partir de hidroacutegeno con origen en fuentes renovables se consigue una
reduccioacuten en las emisiones Algunos problemas que presenta es el de su
almacenamiento debido a que es fuertemente toacutexico el de su peso que es el doble
que el del fueloacuteleo con una menor densidad energeacutetica y que es corrosivo
La apuesta por el amoniacuteaco no estaacute respaldada por una realidad sino por una
propuesta de desarrollo tecnoloacutegico en base a las idoacuteneas condiciones de partida
situacioacuten que al igual que en otras aplicaciones debe ser tenida en cuenta con las
reservas propias de una iniciativa no madura y en desarrollo
El Instituto alemaacuten Fraunhofer estaacute trabajando en un proyecto para desarrollar la
primera celda de combustible (de alta temperatura) con amoniacuteaco para el transporte
mariacutetimo para el antildeo 2023
En la reaccioacuten de la pila de combustible se obtiene electricidad que acciona el motor
eleacutectrico y como productos finales se obtienen agua y nitroacutegeno desarrollando un
catalizador para evitar las emisiones de dioacutexido de carbono
Transporte aeacutereo
En cuanto al transporte aeacutereo se plantean alternativas a los ya conocidos
combustibles tradicionales para que se produzca su descarbonizacioacuten debido a que se
encuentra operativo de forma continua y necesita grandes cantidades de combustible
sin olvidar que la iniciativa maacutes interesante por sus efectos sobre el cambio climaacutetico
es minimizar su uso apostando tanto por medios de transporte terrestres como el
ferrocarril como por una economiacutea de desarrollo maacutes local
Como soluciones a mediolargo plazo se presentan diferentes biocombustibles o los
innovadores combustibles sinteacuteticos Algunos estudios proponen la utilizacioacuten de
hidroacutegeno y dioacutexido de carbono procedente de la atmoacutesfera para la produccioacuten de
estos nuevos tipos de hidrocarburos
Debido a que la mayoriacutea de los aviones y barcos no pueden utilizar bateriacuteas de gran
almacenamiento y a que por su peso no pueden funcionar eleacutectricamente se
deberiacutea priorizar para este tipo de transporte el uso de electrocombustibles
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Se plantea tambieacuten la introduccioacuten del hidroacutegeno como combustible en aviones ya
que en su combustioacuten se genera como componente mayoritario vapor de agua y su
utilizacioacuten para la produccioacuten de la electricidad necesaria para el correcto
funcionamiento de los componentes eleacutectricos y electroacutenicos a partir de pilas de
combustible
El problema que se presenta es coacutemo realizar su almacenamiento debido a las grandes
cantidades de combustible que son necesarias y al peligro que supone llevar gas a
presioacuten almacenado durante el vuelo ademaacutes de las limitaciones por las restricciones
de peso que tienen ya los propios aviones En este sentido hay alternativas como el
almacenamiento como hidroacutegeno licuado (en estado liacutequido o criogeacutenico) en tanques
situados en la parte trasera del avioacuten Aunque esto tambieacuten supondriacutea modificar la
aerodinaacutemica debido a que los aviones tradicionales llevan situados los depoacutesitos de
combustible en sus alas Ademaacutes hay que considerar que un avioacuten de hidroacutegeno
supone una inversioacuten adicional a la de uno eleacutectrico
Para finalizar este capiacutetulo se han elaborado el siguiente esquema resumen de las
diferentes formas en las que el hidroacutegeno interviene como materia prima y vector
energeacutetico y la tabla 8 en la que se pueden comparar las ventajas y las desventajas que
presentan los diferentes usos del hidroacutegeno como vector energeacutetico y materia prima
Figura 30 Esquema resumen de las diferentes formas en las que se utiliza el hidroacutegeno como materia prima y vector energeacutetico Elaboracioacuten propia
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Actividad Ventajas Inconvenientes
Uso del H2 renovable general
Reduccioacuten y eliminacioacuten de emisiones contaminantes
Mayor eficiencia que combustibles convencionales y sinteacuteticos
Menor eficiencia global que la electrificacioacuten directa
Poco desarrollo de la tecnologiacutea implicada
Electrocombustible derivado del H2
Permite adecuar el tipo de combustible a su uso final
Menor eficiencia que con el uso del H2
En la mayoriacutea se requiere carbono como MMPP y dependiendo de su
origen cambiaraacute su impacto medioambiental
Apoyo a la generacioacuten de electricidad renovable
Descarbonizacioacuten de la red eleacutectrica Flexibilizacioacuten y mejora de la
integracioacuten en la red de las energiacuteas renovables
Tramitacioacuten lenta y compleja Grandes peacuterdidas en el proceso de
obtencioacuten de electricidad con hidroacutegeno No rentabilidad
Energiacutea como base del
transporte
General Menor tiempo de recarga y mayor
autonomiacutea que con bateriacuteas
Problemas seguridad en colisiones Mayor inversioacuten y desarrollo en
infraestructura de recarga
Terrestre ligero Interesante para largos recorridos o
con alta tasa de utilizacioacuten
No mejoran la flexibilidad del sistema eleacutectrico (V2G) ni suponen un sistema
de almacenamiento para las viviendas (V2H)
Terrestre pesado
Menor peso y mayor autonomiacutea que electrificacioacuten por bateriacuteas
Grandes peacuterdidas en el proceso de obtencioacuten de electricidad con
hidroacutegeno
Ferrocarril Posibilidad de uso en rutas sin
electrificar Menor eficiencia que con
electrificacioacuten directa
Mariacutetimo
H2 Viable en transporte mariacutetimo ligero
NH3 Mayor densidad volumeacutetrica que con el H2
H2 En grandes buques no se encuentra implantado a nivel
comercial NH3 Poco desarrollo en la tecnologiacutea
asociada
Aviacioacuten H2 Posible alternativa al queroseno
E-queroseno propiedades ideacutenticas al convencional
H2 Baja densidad volumeacutetrica E-queroseno requiere carbono para
su produccioacuten
MMPP en la industria Erradicacioacuten del H2 de origen foacutesil
Fuente de energiacutea para ciertos procesos teacutermicos industriales
Mayor coste lo que dificulta la sustitucioacuten del hidrogeno de origen
foacutesil
Tabla 8 Cuadro resumen de ventajas e inconvenientes de los diferentes usos y aplicaciones del hidroacutegeno
Elaboracioacuten propia
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Estrategias del hidroacutegeno
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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6 Estrategias del hidroacutegeno
Unioacuten Europea
La UE aproboacute en julio de 2020 la Hoja de Ruta para la tecnologiacutea del hidroacutegeno en la
que se le identifica como un vector energeacutetico indispensable para poder cumplir con
los objetivos marcados en el Acuerdo de Pariacutes
El objetivo es descarbonizar la produccioacuten del hidroacutegeno y expandir su uso a sectores
en los que puede reemplazar a los combustibles foacutesiles Maacutes concretamente la
estrategia de la UE se centra en la produccioacuten de hidroacutegeno con energiacuteas renovables
(el llamado ldquohidroacutegeno verderdquo1) Sin embargo aunque la atencioacuten de la Estrategia del
Hidroacutegeno de la UE [20] se centra en el hidroacutegeno verde tambieacuten reconoce el papel de
otros hidroacutegenos bajos en carbono en la fase de transicioacuten a corto y medio plazo Hay
que tener presente el alcance del Reglamento 8522020 [41] sobre inversiones
sostenibles y la reduccioacuten de exigencia en la taxonomiacutea para la clasificacioacuten del
concepto sostenible asimilable no en valor absoluto sino relativo
El informe preveacute una inversioacuten acumulada de entre 3000 y 18000 Meuro para el
hidroacutegeno de baja emisioacuten de carbono de origen foacutesil frente a los 180000 y 470000
Meuro para el hidroacutegeno renovable (producido principalmente con energiacutea solar y eoacutelica)
El camino marcado por la Estrategia del Hidroacutegeno de la UE se divide en tres fases
Cada una establece un objetivo especiacutefico que debe alcanzarse dentro de la fase
correspondiente La UE resume los objetivos de cada fase de la siguiente manera
bull Fase 1 (2020-24) el objetivo es descarbonizar la produccioacuten de hidroacutegeno
existente para los usos actuales como el sector quiacutemico y promoverla para
nuevas aplicaciones Esta fase se basa en la instalacioacuten de al menos 6 GW de
electrolizadores de hidroacutegeno renovable en la UE para 2024 y en la produccioacuten
1 La Estrategia del Hidroacutegeno de la UE ofrece la siguiente definicioacuten de hidroacutegeno verde hidroacutegeno producido mediante la electroacutelisis del agua (en un electrolizador alimentado por electricidad) y con la electricidad procedente de fuentes renovables Las emisiones de gases de efecto invernadero durante todo el ciclo de vida de la produccioacuten de hidroacutegeno renovable son casi nulas El hidroacutegeno renovable tambieacuten puede producirse mediante el reformado de biogaacutes (en lugar de gas natural) o la conversioacuten bioquiacutemica de la biomasa si se cumplen los requisitos de sostenibilidad
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de hasta un milloacuten de toneladas de hidroacutegeno renovable al antildeo que
supondriacutean el 001 del H2 total consumido anualmente en Europa2
Esta situacioacuten a priori parece complicada por el diferencial existente en
cuanto a los costes de produccioacuten lo que supondriacutea el traslado de estos
incrementos al producto final en el que interviene el hidroacutegeno o la
subvencioacuten del este
bull Fase 2 (2024-30) el hidroacutegeno debe convertirse en parte intriacutenseca de un
sistema energeacutetico integrado con el objetivo estrateacutegico de instalar al menos
40 GW de electrolizadores de hidroacutegeno renovable para 2030 y la produccioacuten
de hasta 10 millones de toneladas de hidroacutegeno renovable en la UE El uso del
hidroacutegeno se extenderaacute gradualmente a nuevos sectores como la siderurgia
los camiones el ferrocarril y algunas aplicaciones de transporte mariacutetimo Se
seguiraacute produciendo principalmente cerca del usuario o de las fuentes de
energiacutea renovables en ecosistemas locales
bull Fase 3 (2030-50) las tecnologiacuteas de hidroacutegeno renovable deben alcanzar la
madurez y desplegarse a gran escala para llegar a todos los sectores difiacuteciles de
descarbonizar en los que otras alternativas podriacutean no ser viables o tener
costes maacutes elevados
En el informe realizado por Oxford Institute for Energy Studies e Institute of Energy
Economics at the University of Cologne ldquoContrasting European hydrogen pathways An
analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42] que revisa el tratamiento del
hidroacutegeno en los Planes Nacionales de Energiacutea y Clima de cada Estado miembro y del
Reino Unido se analizan escenarios bajos y altos para la produccioacuten de hidroacutegeno
renovable en 2030 asiacute como la demanda de hidroacutegeno y gas natural de cinco paiacuteses
europeos en 2018 como se puede observar en las siguientes figuras Los datos
muestran la gran diferencia entre el consumo de hidroacutegeno a fecha de 2018 y la
esperada en 2030 en un escenario alto
2 La produccioacuten anual total de hidroacutegeno en Europa se situacutea en torno a las 9756 Mt (hidroacutegeno comercial e hidroacutegeno producido a propoacutesito y no hidroacutegeno producido como subproducto) Steinberger-Wilckens R Truumlmper S C amp GbR P L A N E T ldquoEuropean Hydrogen Infrastructure Atlasrdquo and ldquoIndustrial Excess Hydrogen Analysisrdquo PART II Industrial surplus hydrogen and markets and production
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El objetivo maacutes importante de este plan es el aumento de la capacidad de produccioacuten
de hidroacutegeno (es decir la instalacioacuten de electrolizadores) La Estrategia del Hidroacutegeno
de la UE preveacute la creacioacuten de una Alianza Europea para el Hidroacutegeno Limpio con el
objetivo principal de identificar y crear una reserva clara de proyectos de inversioacuten
viables reuniendo a las partes interesadas puacuteblicas y privadas Tambieacuten se ponen a
disposicioacuten instrumentos financieros en particular el EU ETS Innovation Fund que
reuniraacute unos 10000 Meuro para apoyar las tecnologiacuteas de baja emisioacuten de carbono
durante el periacuteodo 2020-2030 y como parte del Plan de Recuperacioacuten de la Comisioacuten
la Ventana de Inversioacuten Estrateacutegica Europea de InvestEU
Figura 31 Demanda actual (2018) de gas natural (izquierda) y de hidroacutegeno (derecha) por paiacuteses Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42]
Figura 32 Escenarios bajos y altos de la Empresa Comuacuten FCH para la demanda de hidroacutegeno en 2030 por sector y paiacutes Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key
marketsrdquo [42]
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La UE tiene una Hoja de Ruta para el hidroacutegeno con vistas a 2050 que aspira a canalizar
500000 Meuro para desarrollar las infraestructuras que permitan cubrir un 14 de la
demanda energeacutetica europea con este gas desde electrolizadores que lo separen del
agua hasta plantas eleacutectricas renovables que los alimenten pasando por vehiacuteculos y
faacutebricas que lo consuman o las redes de distribucioacuten y almacenes Para ello tiene
prevista una bateriacutea de ayudas y subvenciones adicionales al
Fondo de Recuperacioacuten incluidas en distintos programas del Presupuesto comunitario
de 2021 a 2027 -y maacutes allaacute- que estaacuten orientados al fomento de la innovacioacuten y la
descarbonizacioacuten de la economiacutea al aumento de la resiliencia de la industria y el
transporte a la cooperacioacuten ligada a la energiacutea limpia etc
Los programas que se pueden utilizar para la financiacioacuten de la Estrategia del
Hidroacutegeno son
bull El Innovation Fund destinado a las tecnologiacuteas innovadoras bajas en carbono
contaraacute con una dotacioacuten de 10000 Meuro entre 2020 y 2030 dependiendo de los
precios del CO2 en el mercado europeo La segunda convocatoria se abrioacute en el
primer trimestre de 2021
bull El Programa Horizon cuenta con 75900 Meuro de 2021 a 2027 de los que el 35
estaacute destinado a abordar los desafiacuteos del cambio climaacutetico incluye la Clean
Hydrogen Alliance un instrumento especiacutefico para canalizar 2600 Meuro para
fomentar el gas priorizando las sinergias con la aviacioacuten y el transporte
ferroviario o la produccioacuten de acero Con remanentes del Horizon del anterior
Presupuesto la European Green Deal Call ofrece 1000 Meuro y estuvo abierta
desde mediados de septiembre de 2020 hasta enero de 2021
bull La Connecting Europe Facility para infraestructuras de energiacutea transporte y
servicios digitales que contempla 28396 Meuro de los que un 60 iraacuten destinados
a objetivos climaacuteticos 21384 Meuro a transporte 5180 Meuro a energiacutea y 1832 Meuro
a digitalizacioacuten
bull Y el Fondo de Transicioacuten Justa para apoyar a las regiones afectadas por el
abandono de los combustibles foacutesiles que estaraacute dotado con 7500 Meuro del
objetivo de crecimiento y el empleo a Espantildea le corresponderaacuten 800 Meuro
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Es importante por otro lado tener presente que la Estrategia de Hidroacutegeno de la UE
es consecuencia de la labor de lobby de la industria del gas cuyo primer logro ha sido
conseguir que el ldquohidroacutegeno azulrdquo forme parte de la Estrategia contando con apoyo
poliacutetico regulatorio y financiero (inversiones de 18000 Meuro) El lobby del gas al
apoyarse en el sistema CCSU reetiquetoacute el hidroacutegeno basado en gas foacutesil (gris) como
hidroacutegeno limpio y bajo en carbono (azul) Como ya se comentoacute al inicio de este
documento el hidroacutegeno azul se estaacute intentando vender como combustible de
transicioacuten como una solucioacuten limpia de la industria con un respaldo tecnoloacutegico
ficticio para enmascarar las emisiones de los procesos industriales mientras continuacutean
con sus actividades y modelos de negocio habituales basados en combustibles foacutesiles
El eacutexito de este hidroacutegeno supone darle una nueva vida al gas natural un combustible
foacutesil que no es ldquolimpiordquo ni en la extraccioacuten ni en el transporte ni en su uso y en este
proceso el Reglamento 8522020 UE va a ser fundamental para clasificar como
sostenible aquellas iniciativas que en sentido estricto no lo son
Esta estrategia del hidroacutegeno depende de la importacioacuten masiva de hidroacutegeno verde
o de electricidad renovable fuera de la UE una accioacuten que perpetuacutea la misma
relacioacuten de dependencia y de no corresponsabilidad con el problema
medioambiental bajo un claro posicionamiento NIMBY que ya existe con los
combustibles foacutesiles y por la estructura de lobbies del actual modelo centralizado que
bloquea la transicioacuten hacia un sistema energeacutetico maacutes democraacutetico y sostenible
Hoja de ruta para el hidroacutegeno con vistas a 2050
bull500000
bullMillones
Connecting Europe Facility
bull1703760
bullMillones
Innovation Fund
bull10000
bullMillones
Clean Hydrogen Alliance del Programa Horizon
bull2600
bullMillones
European Green Deal Call
bull1000
bullMillones
Fondo de Transicioacuten Justa destinado a Espantildea
bull800
bullMillones
Figura 33 Programas destinados a financiar energiacuteas bajas en carbono de la Unioacuten Europea y Espantildea Elaboracioacuten propia
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Esta gran apuesta de la UE por el H2 y el desarrollo de su tecnologiacutea (especialmente en
electrolizadores) estaacute tambieacuten relacionada con su ambicioacuten de liderar esta carrera
pues en la de las bateriacuteas ya se encuentra muy por detraacutes de la actual capacidad de
produccioacuten asiaacutetica casi 15 veces menos con una previsioacuten de reducir esta brecha
hasta un poco maacutes de 4 en 2025 como se puede apreciar en la siguiente figura
Espantildea
Tras la aprobacioacuten de la Hoja de Ruta para la tecnologiacutea del hidroacutegeno de la UE en julio
de 2020 Espantildea aproboacute su propia Hoja de Ruta en octubre del mismo antildeo
El objetivo principal es la implantacioacuten del hidroacutegeno renovable posicionando a
Espantildea como referente en cuanto a su produccioacuten y aprovechamiento mediante la
adopcioacuten de un enfoque estrateacutegico para lograr que este sea competitivo tal y como
se indica en la Estrategia de la Unioacuten Europea sobre el Hidroacutegeno
En esta Hoja de Ruta se marcan 60 medidas en las siguientes 4 liacuteneas de accioacuten
1 Instrumentos regulatorios se recogen medidas de caraacutecter regulatorio como
la introduccioacuten de un sistema de garantiacuteas de origen para asegurar que el
hidroacutegeno es 100 renovable
2 Instrumentos sectoriales estas medidas buscan incentivar el uso de hidroacutegeno
renovable y la puesta en marcha de proyectos en aacutembitos como el industrial el
energeacutetico o el de la movilidad
Figura 34 Capacidad de fabricacioacuten de bateriacuteas (GWh) por continentes en funcioacuten de la ubicacioacuten de la faacutebrica Fuente BloombergNEF[43]
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3 Instrumentos transversales incluyen medidas para fomentar el conocimiento
del potencial del hidroacutegeno renovable en el conjunto de la sociedad
4 Impulso a la I+D+i se contemplan medidas para fomentar la investigacioacuten el
desarrollo y la innovacioacuten en el aacutembito del hidroacutegeno renovable
Los principales objetivos que se plantean para 2030 y que son coherentes con la
Estrategia del Hidroacutegeno de la UE son los siguientes
bull Instalar 4000 MW de potencia en electrolizadores lo que supone un 10 del
objetivo europeo de 40000 MW para 2030 Como hito intermedio se estima
que para el antildeo 2024 seriacutea posible contar con una potencia instalada de
electrolizadores de entre 300 y 600 MW
bull Que el 25 del consumo de hidroacutegeno industrial seraacute de origen renovable en
2030 en sustitucioacuten del hidroacutegeno de origen foacutesil (o hidroacutegeno gris que
emplea gas natural como materia prima en su elaboracioacuten)
bull Disponer de una flota de al menos 150 autobuses 5000 vehiacuteculos ligeros y
pesados y 2 liacuteneas de trenes comerciales propulsadas con hidroacutegeno renovable
bull Disponer de una red con un miacutenimo de 100 hidrogeneras y de maquinaria de
handling propulsada con hidroacutegeno en los 5 primeros puertos y aeropuertos
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Asimismo en la Hoja de Ruta se recogen algunas de las oportunidades o beneficios que
el hidroacutegeno puede aportar a Espantildea como los siguientes
bull Eliminar las emisiones de contaminantes y de GEI al medioambiente en
sectores o procesos difiacutecilmente descarbonizables
bull Desarrollar las cadenas de valor de la economiacutea del hidroacutegeno y posicionar a
Espantildea como referente tecnoloacutegico generar riqueza y crear puestos de trabajo
altamente cualificados
bull Disminuir la dependencia energeacutetica nacional y del entorno europeo menos
dependiente de importaciones de productos energeacuteticos foacutesiles de otros paiacuteses
y proporcionando la seguridad de suministro de la energiacutea eleacutectrica
bull Convertir a Espantildea en una de las potencias europeas de generacioacuten de
energiacutea renovable
bull Favorecer la descarbonizacioacuten de los sistemas energeacuteticos aislados pues
dadas las restricciones fiacutesicas y de acceso a la energiacutea en estos territorios el
hidroacutegeno renovable tendraacute una funcioacuten relevante tanto en el almacenamiento
temporal de energiacutea eleacutectrica como en los usos relativos a la movilidad
Figura 35 Objetivos de Espantildea respecto al hidroacutegeno para 2030 Fuente Hoja de ruta del hidroacutegeno renovable [18]
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Dentro del objetivo global de cero emisiones para 2050 y en liacutenea con la Hoja de Ruta
del Hidroacutegeno el Componente 9 del Plan de Recuperacioacuten Transicioacuten y Resiliencia
denominado Hoja de ruta del hidroacutegeno renovable y su integracioacuten sectorial [44]
pretende posicionar a Espantildea como referente tecnoloacutegico en produccioacuten y
aprovechamiento del hidroacutegeno renovable creando cadenas de valor innovadoras
basadas en PYMEs y centros tecnoloacutegicos asiacute como construir sobre la misma un cluacutester
de produccioacuten e integracioacuten sectorial de hidroacutegeno renovable a gran escala y
vertebrarlo territorialmente con proyectos pioneros
Este componente representa el 224 de la financiacioacuten total de Plan y se distribuye
de la siguiente manera
Inversioacuten
Inversioacuten estimada TOTAL (M euro) incluyendo otras fuentes de financiacioacuten distintas al Mecanismo de Recuperacioacuten y
Resiliencia
1555000000 euro de fondos puacuteblicos
Inversioacuten del componente (M euro) BAJO EL MECANISMO DE RECUPERACIOacuteN Y RESILIENCIA
1555000000 euro de fondos puacuteblicos
Periodificacioacuten 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026
Plan de financiacioacuten
- 400 555 600 - - -
En el Anexo pueden analizarse los diferentes proyectos e iniciativas del sector
energeacutetico espantildeol y como las diferentes empresas estaacuten apostando por jugar un
papel preponderante en la estrategia espantildeola del hidroacutegeno Desgraciadamente
muchas de las iniciativas mantienen un caraacutecter puntual maacutes interesadas en la
captacioacuten de los Next Generation UE que en participar de una estrategia comuacuten
A modo de resumen en los siguientes cuadros se reflejan cuaacuteles son los principales
objetivos que han fijado Europa y Espantildea para los antildeos 2024 2030 y 2050 en cuanto a
los meacutetodos de produccioacuten de los diferentes tipos de hidroacutegeno y las estrategias de
uso del hidroacutegeno como vector energeacutetico y materia prima
Tabla 9 Inversioacuten y plan de financiacioacuten del componente 9
Fuente Plan de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia [44]
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Colores Posicioacuten Europa Posicioacuten Espantildea
Objetivo 2024 Objetivo 2030 Objetivo 2050 Objetivo 2024 Objetivo 2030 Objetivo 2050
Verde
Instalar 6 GW en electrolizadores Produccioacuten de 1 milloacuten de toneladas de
hidroacutegeno
Instalar 40 GW de electrolizadores y producir 10 millones de toneladas
de hidroacutegeno
Hidroacutegeno verde a gran escala en sectores poco
descarbonizados
Instalar entre 300 y 600 MW en
electrolizadores
Instalar 4 GW en electrolizadores El
hidroacutegeno renovable seriacutea el 25 del consumo de hidroacutegeno industrial
Ser un referente tecnoloacutegico en produccioacuten y
aprovechamiento del hidroacutegeno
Azul
Se apuesta por el hidroacutegeno azul principalmente para reducir raacutepidamente las emisiones de la produccioacuten actual de hidroacutegeno y apoyar la utilizacioacuten paralela y
futura del hidroacutegeno renovable No utilizar otro hidroacutegeno que no sea de origen renovable
Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en 46 millones de toneladas equivalentes de CO2
(CO2eq)
No utilizar otro hidroacutegeno que no sea de origen renovable Turquesa
Como vector para reducir las emisiones de GEI
Como vector para reducir las emisiones de GEI Gris
Marroacuten
Tabla 10 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y de Espantildea asociados a diferentes tipos de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Actividad Posicioacuten UE Posicioacuten Espantildea
Uso del H2 renovable en general Utilizacioacuten del H2 en sectores difiacutecilmente electrificables
Uso como electrocombustible derivado del H2
Uacuteltimo recurso para complementar al H2 Consideran el CCS como recurso de carbono para la produccioacuten de combustibles sinteacuteticos neutros en carbono
Apoyo a la generacioacuten de electricidad renovable
Hidroacutegeno como meacutetodo almacenamiento de excedentes de energiacutea eleacutectrica producida por las plantas renovables para la mejora de la gestioacuten y flexibilidad de la demanda
Energiacutea base del transporte
Terrestre ligero Relegado a usos cautivos y flotas comerciales de vehiacuteculos
ligeros Para 2030 se preveacute una flota de 5000-7500 vehiacuteculos ligeros y 150-200 autobuses con pilas de combustible
100-150 hidrogeneras se implantaraacuten para que puedan realizar el repostaje Terrestre pesado
Relegado a usos cautivos y flotas comerciales de vehiacuteculos pesados
Ferrocarril Apuesta por trenes de pilas de combustible para algunas
rutas comerciales de ferrocarril no electrificadas Al menos dos liacuteneas comerciales de media y larga distancia no electrificadas
Mariacutetimo Entre 2030 y 2050 se espera que el H2 y los combustibles sinteacuteticos derivados del mismo puedan penetrar en los sectores de aviacioacuten y navegacioacuten
Aviacioacuten
MMPP en la industria Sustitucioacuten por H2 renovable en las refineriacuteas en la
produccioacuten de NH3 o en la fabricacioacuten de acero Para 2030 el H2 renovable contribuiraacute en un 25 al total de H2 consumido
como materia en la industria del refino quiacutemica y metalurgia
Tabla 11 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y Espantildea de los diferentes usos y aplicaciones del
hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Posicioacuten de la Fundacioacuten Renovables
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7 Conclusiones
Consideraciones sobre la uacutenica poliacutetica energeacutetica posible
En todos los documentos y manifestaciones de la Fundacioacuten Renovables hemos
mantenido que la uacutenica poliacutetica energeacutetica posible es la que se lleve a cabo a partir de
una oferta de energiacutea basada en fuentes de energiacutea renovables desarrollada de
forma sostenible y de una poliacutetica de cobertura de nuestras necesidades energeacuteticas a
partir de la consideracioacuten de la energiacutea como un bien de primera necesidad y como
un servicio puacuteblico asumiendo que tiene que ser gestionable a traveacutes del ahorro y de
la eficiencia energeacutetica e incorporando de forma ineludible los conceptos de
inclusioacuten racionalidad sostenibilidad y de respeto con la biodiversidad
La poliacutetica energeacutetica por el desarrollo alcanzado por las distintas tecnologiacuteas de
aprovechamiento de las fuentes de energiacutea renovables debe centrar sus objetivos
como ya hemos mencionado con anterioridad en la electrificacioacuten de la demanda
Obviamente la electricidad como vector energeacutetico que no como fuente primaria de
energiacutea tiene limitaciones teacutecnicas para determinados usos finales como la de que no
es almacenable y por lo tanto necesita de otros vectores energeacuteticos que permitan
superar esas limitaciones tanto en lo que respecta a un desarrollo del sistema
eleacutectrico eficiente y no sobredimensionado en la oferta como a la cobertura de
demandas de energiacutea en las que la electricidad no es el vector maacutes indicado aunque siacute
lo sea para otros vectores que cubran las necesidades con mayor idoneidad
El intereacutes por el hidroacutegeno nace de la posibilidad de complementar y poner en
marcha un sistema cada vez maacutes electrificado tanto en su faceta de almacenamiento
y mejora de la gestionabilidad como en la cobertura de demandas de energiacutea no
idoacuteneas para la electricidad mencionada anteriormente
Es importante no perder la caracteriacutestica de complementariedad porque si
analizamos muchos de los planes presentados parece que el hidroacutegeno debiera ser el
centro del modelo energeacutetico situacioacuten que nunca seraacute asumible por rendimientos
costes e idoneidad La exigencia de un cambio en el modelo de la oferta hace que el
hidroacutegeno no pueda ser la coartada de la continuidad del modelo actual validaacutendolo a
partir de incorporar un grado maacutes de complejidad
En los capiacutetulos anteriores ha quedado clara la dificultad e ineficiencia de transportar y
almacenar el hidroacutegeno lo que pone en duda un modelo de produccioacuten centralizada y
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uso distribuido manteniendo el concesional de infraestructuras como el actual que
deberiacutea estar maacutes dirigido a anteponer el transporte de la electricidad al del
hidroacutegeno fomentando que su produccioacuten y uso sea en el mismo emplazamiento
La poliacutetica propuesta para apoyar al hidroacutegeno pretende que este asuma la misma
configuracioacuten que han tenido los combustibles foacutesiles produccioacuten centralizada
transformacioacuten para almacenamiento y transporte dentro de un modelo de lobby
econoacutemico que ni se sostiene con los combustibles foacutesiles ni con el hidroacutegeno
No podemos perder de vista el estado actual y las proyecciones del desarrollo
tecnoloacutegico de cada uno de los elementos que configuran la cadena de produccioacuten de
hidroacutegeno ni los diferentes escenarios previstos para que alcance el papel de
complemento anteriormente mencionado Somos conscientes de las expectativas que
se han generado pero no debemos olvidar que instituciones como IRENA o la AIE
establecen su horizonte de madurez en el largo plazo lo que implica por un lado
reclamar prudencia para los objetivos a corto plazo y por otro exigencia en el
esfuerzo tecnoloacutegico de desarrollo
Consideracioacuten sobre el hidroacutegeno
Para la Fundacioacuten Renovables el uacutenico H2 que se considera sostenible para la senda
de la descarbonizacioacuten de la economiacutea es el hidroacutegeno producido a partir de la
electroacutelisis del agua empleando electricidad de origen 100 renovable Todas las
alternativas propuestas como transicioacuten hacia el hidroacutegeno renovable basadas en
combustibles foacutesiles son un parche y un engantildeo que no solo no soluciona el problema
de emisiones de GEI ni de la dependencia de los combustibles foacutesiles sino que
ralentiza el paso hacia una economiacutea sostenible y libre de emisiones
La produccioacuten de gases sinteacuteticos para el aprovechamiento de la produccioacuten de H2
mediante gasificacioacuten debe ser analizada bajo el prisma de la consideracioacuten de la
biomasa como recurso local y para ser utilizadas por su capacidad de gestionabilidad
en otros procesos antes que en la produccioacuten de H2
Para la Fundacioacuten Renovables el hidroacutegeno debe ser producido siempre que se pueda
en el sitio de uso mediante electrolizadores abastecidos por electricidad de origen
renovable bien producida in situ o trasportada desde su lugar de origen Siempre es
maacutes interesante transportar electricidad que hidroacutegeno
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El hidroacutegeno como materia prima
El H2 como materia prima (MMPP) tiene experiencia y recorrido de uso en aquellos
sectores industriales que lo demandan hoy en diacutea Sin embargo se requiere la
sustitucioacuten del hidroacutegeno basado en combustibles foacutesiles por el de electroacutelisis con
electricidad renovable en aquellos procesos industriales que realmente resulten
interesantes descarbonizar a largo plazo
La demanda de H2 para el refino de petroacuteleo estaacute destinada a su desaparicioacuten tanto
maacutes cuanto se reduzcan aquellas tecnologiacuteas o usos que dependan de los combustibles
foacutesiles
El volumen de H2 empleado por los fabricantes de fertilizantes sinteacuteticos debe ser
reconsiderado y reducido bajo paraacutemetros de sostenibilidad antes de su sustitucioacuten
completa por hidroacutegeno renovable pues el uso final de estos fertilizantes es el
causante de numerosos impactos sobre los ecosistemas
Vector energeacutetico
La experiencia del H2 como vector energeacutetico en todos los usos finales es miacutenima
principalmente porque si procede de la electrolisis del agua no puede convertirse en
el objetivo y ser consecuencia de un ciclo de regeneracioacuten perverso electricidad-
hidroacutegeno-transportetransformacioacuten-electricidad situacioacuten reforzada si se tiene en
cuenta su caraacutecter emergente al que contribuyen la falta de desarrollo tecnoloacutegico y
un diferencial de coste con respecto a otros combustibles para las mismas aplicaciones
finales
Al ser un electrocombustible derivado de la electricidad (otro vector energeacutetico) el
H2 es para la Fundacioacuten Renovables un recurso para la transicioacuten energeacutetica
complementario a la electrificacioacuten El primer objetivo que se debe perseguir es ser
eficiente con el uso del recurso y el segundo la electrificacioacuten directa de la demanda
con energiacuteas renovables herramientas clave para llevar a cabo la transicioacuten de forma
competitiva y sin incrementar las emisiones locales
Por tanto la razoacuten de apostar en primer lugar por la electricidad y no por el
hidroacutegeno no es otra que por eficiencia por la mejora de la calidad del aire y por la
incorporacioacuten del consumidor como agente activo Antes de sustituir nuestros
consumos por vectores energeacuteticos sostenibles debemos analizar cada uso final de la
energiacutea y prescindir de este consumo siempre que sea posible pues un cambio de
modelo energeacutetico no soacutelo se basa en sustituir los combustibles foacutesiles debemos
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cambiar la forma en la que nos relacionamos con la energiacutea No podemos simplemente
sustituir los consumos finales por vectores que nos permitan seguir haciendo un uso
ineficiente de la energiacutea y acabar dependiendo de tecnologiacuteas y vectores energeacuteticos
aunque sean maacutes sostenibles
Apostar por la electricidad como vector principal para la sustitucioacuten de los
combustibles foacutesiles y como elemento para producir hidroacutegeno exige que su precio no
dependa por regulacioacuten de aquellos combustibles que quiere sustituir razoacuten por la
que desde la Fundacioacuten Renovables consideramos que es urgente la reforma del
sistema de fijacioacuten de precios y el abandono del marginalismo como praacutectica de
mercado para el cierre del precio mayorista de la electricidad
El hidroacutegeno como elemento de valor en la generacioacuten de electricidad de
origen renovable
La optimizacioacuten de la capacidad de evacuacioacuten mediante la maximizacioacuten del factor de
capacidad en centrales de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica con fuentes renovables y la
necesidad de disponer de generacioacuten maacutes gestionable pueden abrir la posibilidad de
utilizar el hidroacutegeno como sistema de almacenamiento de excedentes aunque las
simulaciones realizadas reflejan la necesidad de un cambio de paradigma en las
relaciones de intercambio entre vectores energeacuteticos para que sea viable
En la actualidad los sistemas de almacenamiento con bateriacuteas de ion-litio son la
alternativa maacutes real y competitiva como se ha podido ratificar en las conclusiones
desarrolladas en el apartado El hidroacutegeno como respaldo de la generacioacuten de
electricidad renovable
La implantacioacuten de sistemas hiacutebridos principalmente entre la eoacutelica y la fotovoltaica
han demostrado que es la liacutenea que seguir para la optimizacioacuten del factor de capacidad
y de la rentabilidad de las inversiones aunque se incremente la cuantiacutea de los
vertidos vertidos cuyo coste de oportunidad cero pueden ser el origen para producir
hidroacutegeno o para almacenarse en bateriacuteas ion-litio originando un valor antildeadido al
mejorar la gestioacuten de la energiacutea producida y adecuarse al deseado equilibrio que se
quiere alcanzar entre la oferta y la demanda de la red eleacutectrica La realidad es que el
hidroacutegeno estaacute muy lejos de poder competir con los sistemas de bateriacuteas de ion-litio
El almacenamiento con hidroacutegeno y su posterior transformacioacuten en electricidad con
pilas PEM se configura como una alternativa aunque como ratifica IRENA sea a muy
largo plazo en base a los siguientes elementos
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bull Utilizacioacuten de vertidos por su coste de oportunidad cero
bull Produccioacuten de hidroacutegeno y su utilizacioacuten para generar la energiacutea eleacutectrica in
situ
bull Necesidad de generar mercados en los que la capacidad de flexibilizar la
inyeccioacuten de electricidad en la red esteacute valorada
bull Mejorar y adatar el funcionamiento de electrolizadores en funcionamiento
discontinuo y con alta variabilidad de carga
La unioacuten de la generacioacuten de electricidad renovable para la produccioacuten de hidroacutegeno
como PPA (Power Purchase Agreement) con precios de generacioacuten bajos es una
alternativa todaviacutea lejana para la produccioacuten de hidroacutegeno de menor coste al disponer
de precios de electricidad mucho maacutes bajos que los que el mercado ofrece Pero esta
produccioacuten debe ser lo maacutes cercana posible al punto de uso con el fin de minimizar el
transporte y por lo tanto ser maacutes eficiente Volvemos a recordar que es maacutes idoacuteneo
transportar electricidad que hidroacutegeno
A pesar de los potenciales beneficios del hidroacutegeno mencionados con anterioridad en
base a los caacutelculos realizados por la Fundacioacuten Renovables en el apartado El hidroacutegeno
como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable todaviacutea queda mucho
camino por recorrer para poder aprovechar las ventajas que nos ofrece en este
aacutembito pues auacuten nos encontramos en la fase de crecimiento de la curva de desarrollo
de las tecnologiacuteas asociadas a la produccioacuten almacenamiento y reconversioacuten del H2
En cuanto a la utilizacioacuten de hidroacutegeno para producir energiacutea eleacutectrica en procesos de
cogeneracioacuten debe ser entendida como viable siempre y cuando estemos hablando del
aprovechamiento de calores residuales del proceso industrial que ha utilizado el
hidroacutegeno como vector energeacutetico para cubrir sus necesidades
Como cobertura de necesidades energeacuteticas especificas
Transporte
Transporte terrestre
El H2 solo deberiacutea ser utilizado en los usos en los que por limitaciones de
autonomiacutea asociadas a sus ciclos de trabajo o por peso en relacioacuten con su
capacidad no sea posible llevarlo a cabo mediante vehiacuteculos eleacutectricos con
bateriacuteas en la actualidad de ion-litio Solamente se deberiacutea considerar el
uso del hidroacutegeno en pilas de combustible en aquellos vehiacuteculos de largo
recorrido o de alta tasa de utilizacioacuten como camiones autobuses taxis
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carretillas elevadoras o flotas cautivas Es importante reiterar la necesidad
de tener presente el filtro de la eficiencia
Con respecto a los vehiacuteculos ligeros salvo casos excepcionales deberaacuten
ser vehiacuteculos eleacutectricos de bateriacutea Hay que destacar la utilidad de los
vehiacuteculos eleacutectricos como elemento de almacenamiento para mejorar la
flexibilidad del sistema eleacutectrico La recarga inteligente y el Vehicle to Grid
(V2G) deben ser elementos baacutesicos para la gestionabilidad del sistema
El transporte pesado (autobuses camiones y maquinaria pesada) debe ser
atendido con la combinacioacuten de vehiacuteculos a base de pilas de combustible y
la electrificacioacuten directa (por ejemplo en el caso de los autobuses con el
trolebuacutes) o indirecta mediante bateriacuteas dependiendo de la carga
autonomiacutea y ciclos de trabajo porque el hidroacutegeno siacute puede ser
competitivo en la descarbonizacioacuten de autobuses y camiones de largo
recorrido
La propuesta de disponibilidad de infraestructuras de recarga debe estar
disentildea pensando exclusivamente en estos segmentos de vehiacuteculos y usos y
en la posibilidad de sistemas de abastecimiento alrededor de los puntos de
consigna de uso profesionalizado nunca bajo el mismo criterio que marca
la necesidad de puntos de recarga eleacutectricos
En relacioacuten con el transporte por ferrocarril este deberiacutea ser 100
eleacutectrico pues se trata de una tecnologiacutea sobradamente conocida y
electrificable Por ello consideramos que se deberaacute apostar por la
electrificacioacuten de aquellos tramos que todaviacutea no disponen de tendido
eleacutectrico antes que por la implantacioacuten de trenes impulsados con
hidroacutegeno
El fomento del uso del ferrocarril tambieacuten como transporte de mercanciacuteas
ademaacutes de solventar parcialmente el dilema de la electrificacioacuten de los
vehiacuteculos por bateriacuteas o pilas de combustible reduciriacutea el traacutefico por
carretera y aumentariacutea el volumen de carga transportada en comparacioacuten
con el transporte pesado No compartimos el uso del hidroacutegeno en el
ferrocarril atendiendo a su no idoneidad ni econoacutemica ni teacutecnica frente
a un sistema 100 electrificado
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Transporte mariacutetimo
Para el transporte mariacutetimo de larga distancia el amoniacuteaco renovable
destaca como una solucioacuten para sustituir a los combustibles ya que las
opciones de utilizar directamente el hidroacutegeno en estado gas o liacutequido no
presenta en teacuterminos de eficiencia ratios que recomienden su uso en los
casos en los que conlleven un consumo elevado de combustible En esta
liacutenea de actuacioacuten no puede olvidarse el riesgo asociado a las fugas de
amoniacuteaco en el mar ademaacutes de las emisiones de oacutexido de nitroacutegeno si la
combustioacuten no estaacute perfectamente optimizada al margen de la necesidad
de seguir avanzando en el perfeccionamiento tecnoloacutegico del proceso de
Haber-Bosch para reducir su consumo intensivo en energiacutea
Transporte aeacutereo
Al margen de la consideracioacuten del transporte aeacutereo como una praacutectica que
debe ser minimizada o sustituida por otras alternativas terrestres como el
ferrocarril salvo que se produzca una disrupcioacuten tecnoloacutegica la versioacuten
sinteacutetica del queroseno foacutesil es la mejor alternativa a corto y medio plazo
para la descarbonizacioacuten del sector Es necesaria una actualizacioacuten del
proceso de Fischer-Tropsch para sintetizar el queroseno de la forma maacutes
eficiente y sostenible posible
Materia prima en la industria
Dado que el hidroacutegeno no es una fuente de energiacutea primaria sino un vector energeacutetico
que requiere de una conversioacuten que implica importantes peacuterdidas de energiacutea es
necesario hacer una reflexioacuten sobre la escala y velocidad necesaria para su
desarrollo uso y capacidad de suministro Sus aplicaciones deben centrarse en
aquellos sectores en los que la electricidad no pueda tener cabida
El uso del hidroacutegeno en la industria debe ser modificado atendiendo a
1 El cambio de la produccioacuten de hidroacutegeno desde el reformado de gas a la
produccioacuten mediante electroacutelisis del agua con electricidad de origen renovable
En buena loacutegica esta consideracioacuten dada la todaviacutea inmadurez tecnoloacutegica e
industrial de la produccioacuten de hidroacutegeno mediante electroacutelisis debe llevar
consigo amortiguar el crecimiento de la demanda de hidroacutegeno porque si no lo
que haremos es fomentar el uso del gas natural para cubrir las demandas
creadas o la aportacioacuten de fondos para cubrir el diferencial econoacutemico hoy diacutea
existente entre ambas formas de produccioacuten de hidroacutegeno
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2 La sustitucioacuten de procesos teacutermicos de los combustibles foacutesiles por hidroacutegeno
siempre que se cumpla que no puedan ser abastecidos por electricidad
Los usos actuales del hidroacutegeno en refineriacuteas e incluso en la produccioacuten de fertilizantes
deben considerarse en liacutenea con las exigencias que la lucha contra el cambio climaacutetico
implica Es claro que debemos apostar por la erradicacioacuten de los combustibles foacutesiles
pero tambieacuten por hacer maacutes sostenible la industria de los fertilizantes
La industria del amoniacuteaco debe emprender en consecuencia un proceso de evolucioacuten
y transformacioacuten acorde con los compromisos asumidos tanto para la minimizacioacuten de
emisiones como de los riesgos que algunos componentes llevan de forma inherente a
su produccioacuten y uso
Electrocombustibles derivados del hidroacutegeno
Los electrocombustibles derivados del H2 renovable deben considerarse como el
uacuteltimo recurso por principios de eficiencia pues estos combustibles precisan de dos
procesos de transformacioacuten a partir de la electricidad con el consumo de energiacutea y las
peacuterdidas en los procesos de transformacioacuten que conllevan Peacuterdidas asociadas no soacutelo
al proceso de transformacioacuten para su produccioacuten sino tambieacuten a su uso final que
generalmente es en motores teacutermicos mucho menos eficientes que los eleacutectricos o
que la pila de combustible
No menos importante es el haacutendicap del requerimiento de carbono (a excepcioacuten del
amoniacuteaco) como materia prima para su siacutentesis que hace que el uso final de estos
electrocombustibles basados en carbono no suponga ninguna mejora en cuanto a
reduccioacuten de emisiones en el proceso de combustioacuten comparado con los combustibles
foacutesiles tradicionales
Desde la Fundacioacuten Renovables en teacuterminos generales no consideramos la utilidad
de los electrocombustibles del H2 tanto por la ya mencionada baja eficiencia como
por la contribucioacuten al mantenimiento del sistema energeacutetico tradicional en lugar de
contribuir a un nuevo modelo en consonancia con las exigencias climaacuteticas
Este seriacutea el caso de la produccioacuten de metano sinteacutetico para incorporar a la
infraestructura actual del gas una actividad totalmente contraria a los principios de la
Fundacioacuten Renovables pues el hidroacutegeno en ninguacuten caso puede servir de excusa
para continuar con la quema de combustibles (foacutesiles o sinteacuteticos) contaminantes
como el metano Otro ejemplo similar seriacutea la produccioacuten de gasolina y gasoacuteleo
sinteacutetico para los actuales motores de combustioacuten interna
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De los electrocombustibles el que resulta maacutes interesante para eliminar los
combustibles foacutesiles de aquellos procesos maacutes difiacuteciles de descarbonizar es el
amoniacuteaco (NH3) al ser un gas faacutecilmente licuable con una densidad energeacutetica
moderada que dada la ausencia de carbono en su moleacutecula se elimina la posible
formacioacuten de gases de CO2 y CO en su combustioacuten Sin embargo las principales
consecuencias negativas de su uso son la posible formacioacuten de NO2 y su alta toxicidad
para los seres humanos y los ecosistemas en los que haya una posible fuga de NH3
(especialmente las masas de agua)
En cuanto a los electrocombustibles citados en este documento que contengan
carbono en su composicioacuten molecular soacutelo se consideraraacute de utilidad para su uso
como vector energeacutetico el queroseno sinteacutetico de origen renovable (H2 producido por
electroacutelisis del agua con electricidad de origen 100 renovable y carbono procedente
de la biomasa aprovechada de manera sostenible) al ser la uacutenica alternativa al
combustible actual empleado por los aviones de largo recorrido
Por ello el uso de combustibles liacutequidos sinteacuteticos quedaraacute relegado a aquellos
subsectores en los que se demuestre que la electrificacioacuten no es la opcioacuten maacutes
eficiente ni existe una alternativa sostenible o de uso directo del hidroacutegeno Este es
el caso del transporte aeacutereo que junto con el mariacutetimo son los medios de transporte
maacutes difiacuteciles de descarbonizar aunque en este uacuteltimo la posibilidad del uso de
hidroacutegeno sin transformar es maacutes factible pero maacutes compleja
Transporte de hidroacutegeno
El objetivo debe ser minimizar las necesidades de transportar hidroacutegeno
Por otro lado el hidroacutegeno no puede servir de excusa para continuar apostando por
los combustibles foacutesiles y su inyeccioacuten en la red de gas (blending) ya que supondriacutea
una modificacioacuten de la composicioacuten del producto transportado y entregado al cliente
ademaacutes de que la red de transporte podriacutea dantildearse a largo plazo y tener efectos no
deseados en los equipos que utilicen esta mezcla de gases
La praacutectica del blending supone la degradacioacuten en teacuterminos de valor de un vector
energeacutetico como el hidroacutegeno como componente minoritario de la mezcla con un
elemento con menor capacidad exergeacutetica y que ademaacutes no es sostenible como es el
gas natural
Por consiguiente el hidroacutegeno debe ser producido in situ lo maacutes proacuteximo a los puntos
de consumo para reducir asiacute al maacuteximo las necesidades de transporte pues el uacutenico
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vector energeacutetico eficientemente transportable es la electricidad y por ello se debe
transportar la electricidad alliacute doacutende se encuentren los electrolizadores cercanos al
punto de consumo
El hidroacutegeno no puede convertirse en una coartada
El hidroacutegeno renovable tiene futuro en la senda de la descarbonizacioacuten pero no
podemos confundir su proyeccioacuten futura con la euforia de las empresas energeacuteticas ni
con la expectacioacuten mediaacutetica
Desde la Fundacioacuten Renovables hemos intentado poner un punto de reflexioacuten al boom
del H2 detraacutes del que se encuentran las mismas empresas energeacuteticas que hace diez
antildeos renegaban de las renovables por inmaduras y caras y hoy se entregan a ellas para
producir hidroacutegeno renovable una tecnologiacutea auacuten cara e inmadura Su intereacutes por el
H2 no estaacute relacionado con abordar la emergencia climaacutetica sino con preservar su
actual modelo de negocio para mantener la relevancia y rentabilidad del modelo
energeacutetico centralizado basado en combustibles foacutesiles cuya propiedad y control estaacute
en un pequentildeo grupo de grandes empresas energeacuteticas y en la posibilidad de captar
recursos puacuteblicos como son los Next Generation UE
La creacioacuten de estas expectativas del hidroacutegeno con carteras de proyectos y
estrategias tanto a nivel nacional como mundial se ajusta directamente a los
intereses del sector energeacutetico maacutes tradicional actuando como lobby del hidroacutegeno en
una propuesta de dar continuidad a la industria del gas Su principal objetivo es el de
conseguir un esquema regulatorio y financiero a gran escala para crear una
economiacutea del hidroacutegeno y liderar este ldquonuevo amanecerrdquo del gas Si toda la
economiacutea demanda hidroacutegeno seriacutea casi imposible satisfacer esa demanda soacutelo con
hidroacutegeno renovable (incluso si es importado) lo que se traduciriacutea en seguir
produciendo H2 a base de gas foacutesil (con y sin eliminacioacuten de carbono) o blending de H2
renovable en la red de gas lo que podriacutea propiciar un mayor consumo de gas foacutesil bajo
el pretexto de un gas ldquomaacutes natural y sosteniblerdquo No es de extrantildear que la actual
apuesta por el hidroacutegeno renovable esteacute siendo utilizada por el lobby del gas como un
intento de satisfacer la economiacutea del hidroacutegeno de Europa mediante hidroacutegeno
producido a partir de combustibles foacutesiles pues una economiacutea de hidroacutegeno renovable
podriacutea poner a la industria del gas fuera de juego
En Espantildea y en Europa en general ya se cuenta con una red sobredimensionada de
gas que o bien se convertiraacute en activos varados (peacuterdida de valor de las
infraestructuras a medida que se eliminan los combustibles foacutesiles) que requeriraacuten de
un costoso desmantelamiento o nos encerraraacute con su reutilizacioacuten en maacutes deacutecadas
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de quema de combustibles foacutesiles Ademaacutes no soacutelo pretenden mantener sus
gaseoductos en uso sino ampliarlos sustancialmente como demuestra el proyecto
European Hydrogen Backbone en el que participan los 11 principales gestores de la red
de transporte de gas de Europa
Por otro lado nunca debemos olvidar la volatilidad de los precios del gas natural y las
consecuencias de su consideracioacuten como el vector principal de apoyo a la transicioacuten
energeacutetica Estamos viendo como los movimientos geoestrateacutegicos ponen en riesgo la
poliacutetica de electrificacioacuten de la demanda
Es claro que el modelo marginalista no se disentildeoacute para el mix energeacutetico actual y su
perpetuacioacuten es darle al gas natural la oportunidad aunque su aporte sea pequentildeo de
tener la uacuteltima palabra para fijar precios y cercenar todo el esfuerzo que la evolucioacuten
de las renovables ha tenido Fomentando la causa del problema nunca encontraremos
la solucioacuten Cuando el precio de la electricidad en el modelo marginalista actual lo fija
el gas la apuesta por electrificar la demanda pasa a ser una quimera
El objetivo de este tipo de proyectos relacionados con el hidroacutegeno es captar los
recursos de financiacioacuten nuevos yo existentes de la UE para mantener el peso del gas
recursos financieros como los del Plan de Inversiones Sostenibles (Sustainable
Investment Plan) del Fondo para la Recuperacioacuten y Resiliencia (Recovery and
Resilience Facility) del Fondo para Conectar Europa (Connecting Europe Facility) y a
traveacutes de las normas revisadas de ayuda estatal como Proyectos Importantes de
Intereacutes Comuacuten Europeo (Important Projects of Common European Interest (IPCEI))
Posicionamiento frente a la estrategia espantildeola del hidroacutegeno
Estamos de acuerdo en que Espantildea debe apostar por el hidroacutegeno para no perder su
posicioacuten en la senda trazada por la UE pero esta apuesta nunca puede olvidar la
realidad a la que se enfrenta el hidroacutegeno definida por sus costes y sus ineficiencias
como vector energeacutetico
La apuesta no puede ser fomentar la demanda de hidroacutegeno porque su cadena de
valor no estaacute madura y lo uacutenico que se conseguiraacute es arrastrar el diferencial de costes
hacia el futuro hipotecando las sentildeales de precio y su propio desarrollo
El establecimiento de objetivos concretos de penetracioacuten de H2 puede ser peligroso y
maacutes auacuten si se establece en un sector en concreto Si se restringen las opciones
tecnoloacutegicas con las que se debe llegar a un objetivo se puede estar excluyendo otras
alternativas renovables como la electricidad generando por tanto un sobrecoste para
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el conjunto de la economiacutea ademaacutes de poner en riesgo alcanzar los objetivos de
descarbonizacioacuten establecidos por haber implementado una poliacutetica ineficiente maacutes
centrada en mostrar la grandeza del empentildeo que los criterios de eficiencia en su maacutes
amplio sentido
La intencioacuten de convertir a Espantildea en uno de los principales exportadores de H2 es un
error entre otras razones por la ineficiencia de los procesos de transformacioacuten para el
transporte al margen de que puede suponer perpetuar el esquema actual centralizado
de zonas de recursosgeneracioacuten y consumo en lugar de dotar a cada territorio de
energiacutea que es la mejor forma de empoderamiento El caraacutecter distribuido de las
fuentes de energiacuteas renovables permite generar cerca de los puntos de consumo
(generacioacuten distribuida) reduciendo el transporte aumentando la eficiencia y
fomentando la autosuficiencia energeacutetica en lugar de desembocar en sumideros
energeacuteticos
No entendemos el volumen econoacutemico destinado a fomentar iniciativas de inversioacuten
en proyectos de hidroacutegeno en la mayoriacutea de los casos como iniciativas piloto alejadas
de la apuesta para mejorar las condiciones baacutesicas de su produccioacuten No podemos
volver a caer en los errores del pasado y apostar por monumentos funerarios con
tecnologiacuteas inmaduras para cubrir necesidades no reales impulsadas con el uacutenico
objetivo de obtener reacuteditos financieros a inversiones al amparo de regulaciones
creadas ad hoc con una dependencia eterna de los fondos puacuteblicos Experiencias
como el depoacutesito Castor la central de Elcogaacutes el sobredimensionamiento de las
infraestructuras gasistas o incluso el desarrollo fuera de los objetivos fijados para las
energiacuteas renovables han sido apuestas que pagamos los consumidores aunque en su
inicio contaran con subvenciones al capital
Fomentar la demanda para que se desarrolle la oferta no es buena solucioacuten si esta no
va acompantildeada de una apuesta por el desarrollo tecnoloacutegico e industrial de
electrolizadores y de equipamiento auxiliar de tamantildeos no centralizados que
puedan generar una industria utilizable frente a la promocioacuten de proyectos piloto
megaliacuteticos que acabaraacuten como siempre convirtieacutendose en monumentos funerarios
de las liacuteneas de financiacioacuten ad hoc disponibles
Se debe priorizar la adaptacioacuten al marco regulatorio existente de los sistemas de
Garantiacuteas de Origen del hidroacutegeno para antes de 2022 puesto que hoy en diacutea con
este vaciacuteo administrativo no podriacutea asegurarse la procedencia del hidroacutegeno
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Debemos tener una poliacutetica fiscal que introduzca criterios de homogeneidad Es
verdad que por ahora el precio del H2 producido a partir de gas natural es de
alrededor de 1-15 eurokg mientras que el hidroacutegeno producido mediante la electroacutelisis
de agua utilizando electricidad de origen renovable tiene un coste de entre 5-7 eurokg
pero tambieacuten es verdad que los combustibles foacutesiles siguen gozando de bonificaciones
fiscales sin internalizar los costes de los dantildeos causados al medio ambiente y a las
personas derivados de las externalidades negativas por las emisiones de GEI
La apuesta de Espantildea como siempre ha defendido la Fundacion Renovables debe ser
hacia la electrificacioacuten de la demanda y en base a la generacioacuten de electricidad 100
con fuentes renovables y en este objetivo el hidroacutegeno puede tener un papel pero
seraacute de forma puntual y no determinante No podemos apostar por un hidroacutegeno que
a traveacutes del blending sea la coartada del modelo energeacutetico foacutesil actual
Como recordatorio debemos apostar por la produccioacuten de hidroacutegeno a traveacutes de la
hidroacutelisis del agua con electricidad de origen renovable en emplazamientos en los
que se minimice su transporte porque siempre es maacutes interesante transportar
electricidad que hidroacutegeno
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Anexo
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Anexo
En este Anexo se recogen los principales proyectos de las energeacuteticas espantildeolas para
obtener parte de estos fondos
Proyectos de hidroacutegeno en Espantildea y estrategia de las principales
energeacuteticas espantildeolas
La fuerte apuesta por esta fuente de energiacutea y su consideracioacuten como inversioacuten elegible
para los Next Generation UE ha supuesto que las energeacuteticas espantildeolas hayan asumido
el reto de liderar la industria del hidroacutegeno Las razones de este intereacutes al margen de la
captacioacuten de fondos europeos hay que buscarlas en la posibilidad que les da de
transformacioacuten y proteccioacuten de su core business hacia un vector energeacutetico de futuro
bull Sector petroacuteleo y gas Supone no solo la continuidad de la utilizacioacuten del gas y
de sus infraestructuras con el blending sino sobre todo un incremento del
consumo de gas natural como fuente de energiacutea maacutes barata en los teacuterminos del
mercado actual para producir hidroacutegeno Por otro lado permite una conexioacuten
perfecta entre su migracioacuten hacia los mercados relacionados con la electricidad
y las renovables aunque su intereacutes estaacute maacutes en el mantenimiento del hidroacutegeno
gris y azul que el del verde
bull Sector eleacutectrico Es una oportunidad no solo de incrementar la produccioacuten de
electricidad y de las inversiones en generacioacuten con renovables sino tambieacuten de
introducir como propio un vector crucial para la gestionabilidad del sistema
eleacutectrico el aprovechamiento de los vertidos en centrales de generacioacuten y la
optimizacioacuten de procesos como la hibridacioacuten de tecnologiacuteas o el
sobredimensionamiento de potencia instalada
La siguiente figura muestra coacutemo el ecosistema espantildeol cuenta con representacioacuten en
toda la cadena de valor de esta tecnologiacutea
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 116
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Estas empresas se encuentran inmersas en muchos proyectos para reducir costes en la
produccioacuten almacenaje y transporte del combustible asiacute como para convertir en
realidad su utilizacioacuten diaria para movilidad generacioacuten de energiacutea eleacutectrica en
industrias etc
Espantildea
Espantildea ha presentado como objetivo liderar el desarrollo de la economiacutea del H2
buscando crear una nueva industria a su alrededor (fabricacioacuten de pilas de combustible
y de electrolizadores entre otros) y eso se ve reflejado en su Hoja de Ruta en la que se
establece como objetivo principal para la proacutexima deacutecada instalar 4 GW de potencia
de electroacutelisis (el 10 del objetivo establecido por la UE para 2030)
Para alcanzar los objetivos fijados en La Hoja de Ruta del Hidroacutegeno se estima una
inversioacuten necesaria hasta 2030 en torno a 8900 Meuro que movilizar por el sector
privado con el apoyo eficiente del sector puacuteblico Ademaacutes en el marco del Fondo
Europeo de Recuperacioacuten el Gobierno preveacute destinar maacutes de 1500 Meuro al desarrollo
del hidroacutegeno renovable Consecuentemente las grandes energeacuteticas han disparado
sus inversiones hacia el H2 mediante proyectos para aprovechar los fondos europeos e
invertir en nuevos activos convirtieacutendose en una de las principales apuestas incluso
en las compantildeiacuteas eleacutectricas
Figura 36 Representacioacuten del ecosistema espantildeol en la cadena de valor del hidroacutegeno Fuente The conversation [45]
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 117
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Fondos Next Generation EU
Posicionamiento de las empresas energeacuteticas en Espantildea
A continuacioacuten se presenta un cuadro resumen de proyectos de hidroacutegeno de algunas
de las principales empresas energeacuteticas del paiacutes que han solicitado financiacioacuten de
fondos europeos o espantildeoles
Proyecto Descripcioacuten
Endesa
Hasta 23 proyectos relacionados con el hidroacutegeno renovable en las distintas fases de la cadena de valor de este gas por valor de maacutes de 2900 millones de
euros (Meuro) para poner en marcha 340 megavatios (MW) de potencia en electrolizadores alimentados con 2000 MW de potencia renovable
Tambieacuten planea proyectos extrapeninsulares que absorben otros 900 millones de inversioacuten y que van desde la produccioacuten de hidroacutegeno verde en plantas de
generacioacuten al paso de plantas operativas a su funcionamiento con bicombustible y la sustitucioacuten de potencia de otras plantas operativas por
hidroacutegenogas
Del carboacuten de La Robla al hidroacutegeno solar
Apertura de una faacutebrica de hidroacutegeno limpio en La Robla (Leoacuten) que produciraacute aproximadamente 9000 toneladas de H2 verde al antildeo mediante un
electrolizador de hasta 60 MW y un parque solar fotovoltaico de cuatrocientos megas (400 MW)
Produccioacuten destinada el consumo local la inyeccioacuten a la red gasista y posibilitar una futura exportacioacuten hacia el noroeste de Europa
Mallorca
El proyecto industrial Power to Green Hydrogen Mallorca (proyecto de produccioacuten a escala industrial de hidroacutegeno renovable hasta 75 MW de
electroacutelisis) es el nuacutecleo de Green Hysland una iniciativa europea a traveacutes de la cual la UE ha comprometido 10 millones de euros
Produccioacuten destinada como combustible en autobuses y vehiacuteculos de alquiler que podraacuten repostar en una estacioacuten de servicio -hidrogenera- construida a tal
efecto Asiacute mismo seraacute empleado para la generacioacuten de calor y energiacutea para edificios comerciales y puacuteblicos o como energiacutea auxiliar en ferris y operaciones portuarias Ademaacutes parte de ese hidroacutegeno verde se inyectaraacute en la red de gas
de la isla con el apoyo de Redexis y a traveacutes de un Sistema de Garantiacuteas de Origen desarrollado por Acciona Enagaacutes y Acciona lideran el proyecto
Puertollano
Integracioacuten de una instalacioacuten solar fotovoltaica de cien megavatios (100 MW) un sistema de bateriacuteas de ion-litio con una capacidad de almacenamiento de veinte megavatios hora (20 MWh) y un sistema de produccioacuten de hidroacutegeno
mediante electroacutelisis de 20 MW (que funcionaraacute con energiacutea 100 renovable) inversioacuten de 150 millones de euros Produccioacuten destinada seraacute empleado en la faacutebrica de amoniaco de Fertiberia en Puertollano que tiene una capacidad de
produccioacuten superior a las 200000 toneladas antildeo
Ingeteam
El fabricante noruego de electrolizadores Nel (a traveacutes de su filial Nel Hydrogen Electrolyser) y la compantildeiacutea eleacutectrica Iberdrola han firmado un acuerdo para desarrollar electrolizadores de gran tamantildeo y promover la
cadena de valor de esta tecnologiacutea en Espantildea Para materializar el proyecto Iberdrola junto a la empresa vasca Ingeteam han constituido la compantildeiacutea Iberlyzer con el fin de convertirla en el primer
fabricante de electrolizadores a gran escala de Espantildea Iberdrola asegura que Iberlyzer suministraraacute maacutes de 200 MW de electrolizadores en 2023 con una
inversioacuten inicial cercana a los 100 millones de euros
Medios de transporte mariacutetimo
El proyecto Bahiacutea H2 Offshore impulsado por el cluacutester de energiacuteas marinas de Cantabria tiene como objetivo el disentildeo construccioacuten instalacioacuten y
seguimiento de un prototipo marino de produccioacuten de hidroacutegeno y amoniaco verde alimentado por plataformas solares flotantes
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 118
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Proyecto Descripcioacuten
Bahiacutea H2 Offshore estaacute incluido en la propuesta Cantabria re-Activa y se desarrollaraacute en un espacio de dominio puacuteblico de la Autoridad Portuaria de
Santander El combustible verde obtenido se destinaraacute a buques y equipamientos de liacuteneas y operadoras del Puerto de Santander
Asturias
Duro Felguera ha firmado un acuerdo con la empresa puacuteblica Hunosa y con el distribuidor Nortegas para desarrollar proyectos de hidroacutegeno verde en la zona
central de Asturias Los proyectos se centraraacuten en la produccioacuten almacenamiento transporte inyeccioacuten en la red de gas natural y uso en
movilidad de hidroacutegeno
Repsol
Produccioacuten en sus nuevas instalaciones de Bilbao hidroacutegeno a partir de agua (H2O)
Ademaacutes la petrolera asegura que estaacute desarrollando una tecnologiacutea propia de fotoelectrocataacutelisis para producir hidroacutegeno a partir de energiacutea solar (proyecto
Sun2Hy) Este desarrollo lo realiza junto con Enagaacutes En la iniciativa tambieacuten participan varios centros de investigacioacuten
Talgo
Desarrollo de un tren hiacutebrido que permite una operacioacuten flexible hidroacutegeno-eleacutectrico disentildeada para la plataforma de Cercaniacuteas Regional Vittal de Talgo
En el proyecto de Talgo el principal colaborador es el Centro Nacional del Hidroacutegeno
Hydrogen In Gas GridS
Estudio para la descarbonizacioacuten de la red de gas y su utilizacioacuten cubriendo las lagunas de conocimiento del impacto que los altos niveles de hidroacutegeno
podriacutean tener en la infraestructura de gas sus componentes y su gestioacuten El proyecto se desarrolla en varias actividades entre ellas la cartografiacutea de los
obstaacuteculos y facilitadores teacutecnicos juriacutedicos y normativos el ensayo y la validacioacuten de sistemas y la innovacioacuten la elaboracioacuten de modelos
tecnoeconoacutemicos y la preparacioacuten de un conjunto de conclusiones como viacutea para permitir la inyeccioacuten de hidroacutegeno en las redes de gas de alta presioacuten
Empresas asociadas Coordinacioacuten por Fundacioacuten Hidroacutegeno de Aragoacuten (FHa) con la participacioacuten de Redexis Tecnalia DVGW (Asociacioacuten alemana de gas y
agua) HSR (Universidad de Ciencias Aplicadas de Rapperswil Suiza) y ERIG (Instituto de Investigacioacuten Europeo para el gas y la innovacioacuten energeacutetica
Beacutelgica) Presupuesto 2 millones (procedentes de Fuel Cells and Hydrogen Joint
undertaking (FCHJU))
SeaFuel
Objetivo del proyecto Demostrar la viabilidad de alimentar redes locales de transporte utilizando combustibles producidos a traveacutes de fuentes renovables y
del agua del mar Descripcioacuten El proyecto contiene una instalacioacuten de energiacuteas renovables (51
MW) asociada a una hidrogenera (25 kg H2diacutea a 350 bar) que estaraacute conectada directamente a los aerogeneradores y seraacute abastecida por agua de mar
produciendo el hidroacutegeno a partir de los recursos naturales disponibles El hidroacutegeno generado se destinaraacute a la sustitucioacuten de parte de la flota de
vehiacuteculos dieacutesel por coches de hidroacutegeno Las plantas fotovoltaicas abasteceraacuten la estacioacuten de servicio y la planta desaladora (125 m3 diacutea (24 kWm3))
Empresas asociadas 9 socios y 6 miembros asociados incluyendo empresas de todas las aacutereas Enagaacutes miembro asociado Duracioacuten 2017-2020
Localizacioacuten Tenerife
H2Ports
Objetivo del proyecto Realizacioacuten de estudios de viabilidad para el desarrollo de una cadena de suministro de hidroacutegeno sostenible en el puerto para reducir
el impacto ambiental de sus operaciones Descripcioacuten Proyecto piloto a escala europea localizado en el Puerto de
Valencia que desarrolla y valida la transformacioacuten a H2 de dos maacutequinas (gruacutea telescoacutepica y cabeza de camioacuten) en condiciones reales de
operacioacuten El proyecto incluye el desarrollo de una hidrogenera a 350 bares asiacute como el estudio y desarrollo de la logiacutestica de suministro de H2 en el Puerto
Empresas asociadas Autoridad Portuaria de Valencia la Fundacioacuten Valenciaport (coordinador) el Centro Nacional del Hidroacutegeno y las empresas
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Proyecto Descripcioacuten
privadas MSC Terminal Valencia Grupo Grimaldi Hyster-Yale Atena Ballard Power Systems Europa y Enagaacutes
Duracioacuten 2019-2023 Localizacioacuten Puerto de Valencia
Presupuesto 4 millones de euros (39999475 euro procedentes de Fuel Cells and Hydrogen Joint undertaking (FCHJU))
Tabla 12 Proyectos de hidroacutegeno que han solicitado financiacioacuten de fondos europeos o espantildeoles Elaboracioacuten propia
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 120
Iacutendice de figuras y tablas
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Iacutend
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Iacutendice de figuras y tablas
Iacutendice de figuras
Figura 1 Densidad relativa de los combustibles con respecto el aire
Fuente Pubchem[3]Elaboracioacuten propia 22
Figura 2 Temperatura de autoignicioacuten en el aire para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 22
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad Fuente Bizcaia-Diputacioacuten
Foral [4] Elaboracioacuten propia 23
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad Fuente Bizcaia-Diputacioacuten
Foral [4] Elaboracioacuten propia 23
Figura 4 Liacutemites de inflamabilidad en aire para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 23
Figura 5 Punto de inflamacioacuten para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 24
Figura 6 Poder caloriacutefico Inferior de varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 25
Figura 7 Densidad volumeacutetrica para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 25
Figura 8 Procesos de produccioacuten de hidroacutegeno en funcioacuten de la fuente de energiacutea
utilizada Fuente Hidroacutegeno Website [6] 28
Figura 9 Perspectivas de costes de la produccioacuten de hidroacutegeno
Fuente Informe ldquoPerspectivas de una economiacutea de hidroacutegenordquo de BloombergNEF [10]
39
Figura 10 Consumo final de energiacutea por vector energeacutetico para los antildeos 2018 y 2050
seguacuten el escenario de 15 ordmC proyectado en el World Energy Transitions Outlook 15ordmC
Pathway [11] Fuente IRENA 40
Figura 11 Meacutetodos para almacenar hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 44
Figura 12 Liacutemites legales de la concentracioacuten volumeacutetrica del hidroacutegeno en la red de
gas en diferentes paiacuteses Fuente Naturgy [15] Elaboracioacuten propia 50
Figura 13 Costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen y la distancia
recorrida ($kg) Fuente Bloomberg NEF Hydrogen Economy Outlook [10] 52
Figura 14 Implantacioacuten del H2 con sistemas de cogeneracioacuten Fuente Estudio
Hidroacutegeno y Cogeneracioacuten ACOGEN [22] 57
Figura 15 Esquema resumen de eficiencias en el proceso de transformacioacuten
almacenamiento y reconversioacuten de la energiacutea primaria en electricidad de las principales
tecnologiacuteas renovables despreciando las peacuterdidas asociadas al transporte de los
vectores energeacuteticos Fuentes Rendimientos (120636) Ag Media de aerogeneradores
(Center for Sustainable Systems) [24] FV Media de paneles solares (GreenMatch) [25]
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 122
Iacutend
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CH Central Hidroeleacutectrica (Bureau of Reclamation) [26] CS Campo Solar
(Protermosolar) [27] Elec electrolizador tipo PEM (Libro Naturgy) [15] Al
almacenamiento H2 (TampE) [28] PC=Pila de Combustible tipo PEM (Libro Naturgy) BE=
Bateriacutea electroquiacutemica de ion-litio en ciclo de carga y descarga (MDPI) [29] At=
Almacenamiento teacutermico en sales fundidas (Protermosolar) Elaboracioacuten propia 60
Figura 16 Distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica vendida y de los excedentes del parque en
estudio Elaboracioacuten propia 61
Figura 17 Excedentes del parque de estudio distribuidos por estaciones de un antildeo
Elaboracioacuten propia 63
Figura 18 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de
H2 como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable Elaboracioacuten propia 65
Figura 19 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de
bateriacuteas como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable Elaboracioacuten propia
65
Figura 20 Reduccioacuten de los costes de electricidad seguacuten Fuente Technology Roadmap
Hydrogen and Fuel Cells (aeh2org) [30] Elaboracioacuten propia 67
Figura 21 Diagrama explicativo de la produccioacuten de electrocombustibles
Fuente European Technology and Innovation Platform [31] Traduccioacuten al espantildeol del
original 68
Figura 22 Coste de la reduccioacuten de CO2 con hidroacutegeno Fuente BloombergBNEF
Hydrogen Economy Outlook [10] 74
Figura 23 Datos de eficiencia de coches eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport
and Environment [34] 76
Figura 24 Datos de eficiencia de camiones eleacutectricos transporte ligero Fuente
Transport and Environment [34] 77
Figura 25 Resumen de la flota de camiones de la UE (2019) y de los vehiacuteculos-kiloacutemetro
(2019) por paiacutes Fuente ACEA 2021 Eurostat 2020 Elaboracioacuten propia 79
Figura 26 Flota de camiones con combustibles alternativos de la UE totales y
porcentajes por paiacutes en 2020 Fuente EAFO 2021 Elaboracioacuten propia 79
Figura 27 Emisiones del pozo a la rueda del camioacuten-traacuteiler de 40t GVW por tipo de
energiacutea Fuente CE DELFT amp TNO 2020 Elaboracioacuten propia 80
Figura 28 Costes de produccioacuten de hidroacutegeno por sectores y regiones Fuente
McKinsey DoE IEA [39] 81
Figura 29 Esquema resumen de las diferentes formas en las que se utiliza el hidroacutegeno
como materia prima y vector energeacutetico Elaboracioacuten propia 86
Figura 30 Demanda actual (2018) de gas natural (izquierda) y de hidroacutegeno (derecha)
por paiacuteses Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing
approaches in key marketsrdquo [42] 91
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 123
Iacutend
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Figura 31 Escenarios bajos y altos de la Empresa Comuacuten FCH para la demanda de
hidroacutegeno en 2030 por sector y paiacutes Fuente ldquoContrasting European hydrogen
pathways An analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42] 91
Figura 32 Programas destinados a financiar energiacuteas bajas en carbono de la Unioacuten
Europea y Espantildea Elaboracioacuten propia 93
Figura 33 Capacidad de fabricacioacuten de bateriacuteas (GWh) por continentes en funcioacuten de la
ubicacioacuten de la faacutebrica Fuente BloombergNEF[43] 94
Figura 34 Objetivos de Espantildea respecto al hidroacutegeno para 2030 Fuente Hoja de ruta
del hidroacutegeno renovable [18] 96
Figura 35 Representacioacuten del ecosistema espantildeol en la cadena de valor del hidroacutegeno
Fuente The conversation [45] 116
Iacutendice de tablas
Tabla 1 Cuadro resumen de las diferentes caracteriacutesticas de los combustibles
atendiendo a las figuras anteriores Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 26
Tabla 2 Ventajas inconvenientes costes y eficiencia energeacutetica de los principales
meacutetodos de produccioacuten de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 41
Tabla 3 Madurez tecnoloacutegica y de procesos de almacenamiento de hidroacutegeno
Fuente IEA The future of the Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia 47
Tabla 4 Tolerancia general de hidroacutegeno en la red de gas Fuente Marcogaz[16]
Elaboracioacuten propia 51
Tabla 5 Tolerancia actual de diferentes elementos a mezclas de hidroacutegeno Fuente
IEA The future of Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia 51
Tabla 6 Evolucioacuten del factor de capacidad por tecnologiacuteas de aprovechamiento de
fuentes de energiacutea renovables Fuente IRENA [23] Elaboracioacuten propia 59
Tabla 7 Comparativa entre electrolizadores PEM y bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio
Elaboracioacuten propia 66
Tabla 8 Cuadro resumen de ventajas e inconvenientes de los diferentes usos y
aplicaciones del hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 87
Tabla 9 Inversioacuten y plan de financiacioacuten del componente 9 Fuente Plan de
Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia [44] 97
Tabla 10 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y de Espantildea asociados a
diferentes tipos de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 98
Tabla 11 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y Espantildea de los diferentes usos y
aplicaciones del hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 99
Tabla 12 Proyectos de hidroacutegeno que han solicitado financiacioacuten de fondos europeos o
espantildeoles Elaboracioacuten propia 119
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 124
Bibliografiacutea
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 125
Bib
liogr
afiacutea
Bibliografiacutea
[1] X Yu et al laquoChanges in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcingraquo 2018 doi 1020892jissn2095-394120170150
[2] Hydrogen Tools laquoHydrogen Compared with Other Fuelsraquo httpsh2toolsorgbestpracticeshydrogen-compared-other-fuels (accedido sep 17 2021)
[3] National Center for Biotechnology Information laquoPubChemraquo httpspubchemncbinlmnihgov (accedido sep 17 2021)
[4] Bizkaia-Diputacioacuten Foral laquoTutoriales Propiedades de los combustiblesraquo httpswwwbizkaiaeushome2TemasDetalleTemaaspTem_Codigo=3756ampidioma=CAampdpto_biz=7ampcodpath_biz=77C1537C18797C37337C37347C3756 (accedido oct 04 2021)
[5] T Guumll y D Turk laquoThe Future of Hydrogen Seizing todayrsquos opportunitiesraquo IEA no June 2019 doi 1017871e0514c4-en
[6] Centro de Ingenieriacutea y Tecnologiacutea laquoProcesos de produccioacuten de hidroacutegenoraquo 2014 httpshidrogeno18wixsitecomhidrogenoblank-cjg9 (accedido sep 17 2021)
[7] S Shiva Kumar y V Himabindu laquoHydrogen production by PEM water electrolysis ndash A reviewraquo Mater Sci Energy Technol vol 2 no 3 pp 442-454 dic 2019 doi 101016JMSET201903002
[8] J Sureda Bonnin laquoProyecto baacutesico de actividad Power to Green Hydrogen Planta de electroacutelisis integrada con un parque fotovoltaicoraquo 2019
[9] BNEF laquoNew Energy Outlook 2020raquo Neo2020 no October 2020 [En liacutenea] Disponible en httpsbnefturtlcostoryneo2018teaser=true
[10] Bloomberg New Energy Finance laquoHydrogen Economy Outlookraquo p 12 2020
[11] IRENA World energy transitions outlook 15degC Pathway 2021
[12] B Sundeacuten laquoHydrogenraquo Hydrog Batter Fuel Cells pp 37-55 ene 2019 doi 101016B978-0-12-816950-600003-8
[13] J A Roca laquoGEV desarrollaraacute un barco de hidroacutegeno comprimido para exportar el H2 verde de Australia a los mercados asiaacuteticos ndash raquo El Perioacutedico de la Energiacutea 2020
[14] IRENA Hydrogen a Renewable Energy Perspective no September 2019
[15] J Ramoacuten M Teresa A Gotzon G J Guilera A Tarancoacuten y M Torrell laquoHidroacutegeno Vector energeacutetico de una economiacutea descarbonizada Fundacioacuten Naturgyraquo
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 126
Bib
liogr
afiacutea
[16] Marcogaz laquoOverview of available test results and regulatory lmits for hydrogen admission into existing natural gas infrastructure and end useraquo pp 1-8 2019
[17] H21 laquoH21 Leeds City Gateraquo httpsh21greenprojectsh21-leeds-city-gate (accedido sep 17 2021)
[18] Ministerio para la Transicioacuten Ecoloacutegica y el Reto Demograacutefico (MITERD) laquoHoja de ruta del hidroacutegeno una apuesta renovableraquo oct 2020 httpswwwmitecogobesimageseshojarutahidrogenorenovable_tcm30-525000PDF
[19] laquoHydrogen 2020 Engaging with Innovation | Cleantech Groupraquo httpswwwcleantechcomhydrogen-2020-engaging-with-innovation (accedido sep 17 2021)
[20] European Comission laquoA hydrogen strategy for a climate-neutral Europeraquo Eur Comm p 24 2020
[21] Hiacutebridos y Eleacutectricos laquoToyota apuesta por el hidroacutegeno en Europa maacutes allaacute de los coches eleacutectricosraquo httpswwwhibridosyelectricoscomarticuloactualidadtoyota-apuesta-hidrogeno-europa-mas-alla-coches-electricos20201209132451040669html (accedido sep 17 2021)
[22] ACOGEN laquoEntendimiento del Mercado del Hidroacutegeno y sus oportunidades para la Cogeneracioacutenraquo 2021
[23] International Renewable Energy Agency (IRENA) laquoRENEWABLE CAPACITY STATISTICS 2020raquo 2020
[24] Center for Sustainable Systems laquoWind Energy Factsheetraquo 2020 [En liacutenea] Disponible en httpcssumichedufactsheetswind-energy-factsheet
[25] A Vourvoulias laquoHow Efficient Solar Panels Are in 2021raquo GreenMatch 2021 httpswwwgreenmatchcoukblog201411how-efficient-are-solar-panels (accedido sep 27 2021)
[26] US Department of the Interior Bureau of Reclamation Power Resources Office laquoHydroelectric Powerraquo 2005
[27] laquoPROTERMOSOLAR Asociacioacuten Espantildeola para la Promocioacuten de la Industria Termosolarraquo httpswwwprotermosolarcom (accedido sep 27 2021)
[28] Transport amp Environment laquoCampaigning for cleaner transport in Europeraquo httpswwwtransportenvironmentorg (accedido sep 27 2021)
[29] H C Hesse M Schimpe D Kucevic y A Jossen Lithium-ion battery storage for the grid - A review of stationary battery storage system design tailored for applications in modern power grids vol 10 no 12 2017
[30] IEA laquoTechnology Roadmap Hydrogen and Fuel Cellsraquo [En liacutenea] Disponible en wwwieaorgtampc
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 127
Bib
liogr
afiacutea
[31] ETIP Bionergy laquoOverview on electrofuelsraquo httpswwwetipbioenergyeuvalue-chainsconversion-technologieselectrofuels (accedido sep 17 2021)
[32] International Renewable Energy Agency (IRENA) Innovation Outlook Renewable Methanol 2021
[33] S Brynolf M Taljegard M Grahn y J Hansson laquoElectrofuels for the transport sector A review of production costsraquo Renew Sustain Energy Rev vol 81 pp 1887-1905 ene 2018 doi 101016JRSER201705288
[34] Transport amp Environment laquoElectric cars - Campaigning for cleaner transport in Europeraquo httpswwwtransportenvironmentorgchallengescarselectric-cars (accedido sep 17 2021)
[35] European Automobile Manufacturers Association laquoACEA report 2021 Vehicles in use Europeraquo Acea no January 2021 p 21 2021 [En liacutenea] Disponible en httpswwwaceaautofilesreport-vehicles-in-use-europe-january-2021-1pdf
[36] Eurostat laquoAnnual road freight transport by distance classraquo 2021 httpsappssoeurostateceuropaeunuishowdodataset=road_go_ta_dcamplang=en (accedido oct 04 2021)
[37] EAFO laquoVehicles and fleet (n2-n2)raquo 2020 httpseafoeuvehicles-and-fleetn2-n3 (accedido oct 04 2021)
[38] H Wagter P Van De Lande Berg R H V Essen J A van Rijn y J S Spreen laquoOutlook Hinterland and Continental Freightraquo pp 1-83 2018 [En liacutenea] Disponible en httpswwwnarcisnlpublicationRecordIDoaitudelftnluuid3A282d5146-c5a4-45f1-9c17-db673a2fd3ed
[39] Hydrogen Council laquoPath to hydrogen competitiveness a cost perspectiveraquo no January p 88 2020 [En liacutenea] Disponible en wwwhydrogencouncilcom
[40] MARPOL laquoConvenio internacional para prevenir la contaminacioacuten por los buquesraquo httpswwwimoorgesAboutConventionsPagesInternational-Convention-for-the-Prevention-of-Pollution-from-Ships-(MARPOL)aspx (accedido sep 17 2021)
[41] C de la U E Parlamento Europeo laquoReglamento (UE) 2020852 del Parlamento Europeo y del Consejoraquo D Of la Unioacuten Eur vol 2018 no 2 pp 210-230 2020
[42] M Lambert y S Schulte Contrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key markets no March 2021
[43] Bloomberg laquoAre Batteries the Trade War Chinarsquos Already Wonraquo httpswwwbloombergcomnewsarticles2020-09-16are-batteries-the-trade-war-china-s-already-won (accedido sep 17 2021)
[44] Gobierno de Espantildea laquoHoja de ruta del Hidroacutegeno y su integracion sectorial (plan de recuperacion transformacio y resiliencia)raquo Espantildea Puede 2021
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 128
Bib
liogr
afiacutea
[45] laquoLa hoja de ruta del hidroacutegeno en Espantildea iquestpodemos cumplir los objetivosraquo httpstheconversationcomla-hoja-de-ruta-del-hidrogeno-en-espana-podemos-cumplir-los-objetivos-150469 (accedido sep 17 2021)
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 129
Pedro Heredia 8 2deg Derecha
28028 Madrid
wwwfundacionrenovablesorg
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 3
Hidroacutegeno como gas comprimido 45
Hidroacutegeno licuado 45
Hidroacutegeno antildeadido a otros compuestos 46
Transporte y distribucioacuten 47
Mariacutetimo 48
Terrestre 48
Inyeccioacuten en la red actual de gas natural 49
5 Utilizacioacuten del hidroacutegeno como vector energeacutetico y como materia prima 54
Usos del H2 para produccioacuten de calor y generacioacuten eleacutectrica 54
Combustioacuten directa 54
Pilas de combustible 55
El hidroacutegeno como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable 58
Produccioacuten de combustibles a partir del hidroacutegeno 67
Aplicaciones del hidroacutegeno en la industria 72
El hidroacutegeno en el transporte 74
Transporte ligero 75
Transporte pesado 78
Transporte ferroviario 82
Transporte mariacutetimo 83
Transporte aeacutereo 85
6 Estrategias del hidroacutegeno 89
Unioacuten Europea 89
Espantildea 94
7 Conclusiones 101
Consideraciones sobre la uacutenica poliacutetica energeacutetica posible 101
Consideracioacuten sobre el hidroacutegeno 102
El hidroacutegeno como materia prima 103
Vector energeacutetico 103
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 4
El hidroacutegeno como elemento de valor en la generacioacuten de electricidad de origen
renovable 104
Como cobertura de necesidades energeacuteticas especificas 105
Transporte 105
Materia prima en la industria 107
Electrocombustibles derivados del hidroacutegeno 108
Transporte de hidroacutegeno 109
El hidroacutegeno no puede convertirse en una coartada 110
Posicionamiento frente a la estrategia espantildeola del hidroacutegeno 111
Anexo 115
Proyectos de hidroacutegeno en Espantildea y estrategia de las principales energeacuteticas
espantildeolas 115
Espantildea 116
Fondos Next Generation EU 117
Posicionamiento de las empresas energeacuteticas en Espantildea 117
Iacutendice de figuras y tablas 121
Iacutendice de figuras 121
Iacutendice de tablas 123
Bibliografiacutea 125
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 5
Justificacioacuten Necesidad de la investigacioacuten
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Justificacioacuten Necesidad de la investigacioacuten
En este uacuteltimo antildeo el hidroacutegeno se ha posicionado con fuerza dentro del sector
energeacutetico lo que ha supuesto una gran expectacioacuten mediaacutetica asiacute como cierta
revolucioacuten en el sector En un antildeo hemos pasado a tener una Estrategia europea una
Hoja de Ruta nacional y cientos de proyectos que se deben analizar no en vano el 95
del hidroacutegeno que se produce en la actualidad procede de fuentes de energiacuteas foacutesiles
lo que se traduce en que el hidroacutegeno tiene por delante una importante curva de
desarrollo por realizar para conseguir ser un vector energeacutetico sostenible y renovable
Es innegable que el hidroacutegeno juega un papel en la transicioacuten energeacutetica sobre todo
para aquellas demandas maacutes difiacuteciles de descarbonizar en las que la electrificacioacuten es
inviable yo poco eficiente asiacute como para minimizar el uso de los recursos naturales
mediante su generacioacuten renovable
Estamos en la antesala de esta tecnologiacutea el hidroacutegeno se ha puesto en la casilla de
salida y por ello es el momento de analizar sus propiedades como vector energeacutetico
sostenible y renovable analizando la tecnologiacutea existente los distintos procesos usos
aplicaciones y productos derivados sin olvidar tambieacuten el anaacutelisis de la logiacutestica
Entre los distintos hechos que han motivado la realizacioacuten de este proyecto de
investigacioacuten destacan
bull La publicacioacuten en julio de 2020 de la Estrategia Europea del Hidroacutegeno
bull La publicacioacuten en octubre de 2020 de la Hoja de Ruta del Hidroacutegeno espantildeola
en la que se recogen 60 medidas encaminadas al desarrollo de una economiacutea
espantildeola del hidroacutegeno con una inversioacuten puacuteblico-privada prevista de 8900
Meuro
bull El Plan de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia que recoge un apartado
especiacutefico para el hidroacutegeno el componente nuacutemero 9 Este componente
representa el 224 de la financiacioacuten total del Plan con 1555 Meuro
bull Hydrogen Council y McKinsey estiman que en el mundo hay 228 proyectos a
gran escala anunciados de los cuales cerca de la mitad (106) pertenecen a
empresas espantildeolas
bull El hidroacutegeno ha sido la tecnologiacutea con maacutes proyectos presentados a los fondos
de recuperacioacuten europeos y nacionales
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Nos preocupa la forma en coacutemo se estaacute llevando a cabo el desarrollo del hidroacutegeno
Las expectativas que se han creado en torno a eacutel junto con la poca transparencia por
parte de las instituciones y de los agentes energeacuteticos podriacutean en muchos casos
acabar validando modelos de negocio continuistas que hasta ahora se ha demostrado
que no son sostenibles ni inclusivos Sin ir maacutes lejos la reserva econoacutemica de ayudas
recogidas en los Next Generation UE para proyectos megaliacuteticos presentados por el
sector energeacutetico tradicional recuerdan a experiencias pasadas como Castor Elcogaacutes o
las diferentes plantas de regasificacioacuten que se han proyectado entre otras y que
finalmente hemos acabado pagando los consumidores
Por supuesto apostamos por el hidroacutegeno tanto en su desarrollo temporal como en
el de las diferentes iniciativas pero siempre bajo criterios de eficiencia y de
compromiso sostenible
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 8
Objetivos del proyecto
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Ob
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Objetivos del proyecto
Nos encontramos en el momento idoacuteneo para indagar en el papel real que puede
tener el hidroacutegeno en la transicioacuten ecoloacutegica El hidroacutegeno producido a traveacutes de la
electroacutelisis del agua con electricidad 100 renovable (comuacutenmente conocido como
verde) es una tecnologiacutea con potenciales aplicaciones y puede convertirse en el
vector energeacutetico complementario a la electricidad pero la apuesta por este nunca
puede olvidar la realidad a la que se enfrenta definida por sus costes y sus
ineficiencias como vector energeacutetico derivado de otro vector la electricidad
Por tanto el objetivo del presente proyecto es desde un anaacutelisis fiacutesico y teacutecnico de las
propiedades del hidroacutegeno estudiar cuaacuteles son esas aplicaciones y su viabilidad
teacutecnica y econoacutemica identificando aquellas en las que el hidroacutegeno sea la mejor
opcioacuten De esta manera estableceremos su aportacioacuten energeacutetica con el fin de hacer
maacutes clara la hoja de ruta a seguir en la senda por la descarbonizacioacuten evitando caer en
ciclos de inversioacuten-deuda-sobrecapacidad-deacuteficit en los antildeos venideros
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 10
Fases del proyecto
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Fase
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Fases del proyecto
1 Buacutesqueda de informacioacuten conocer el pasado para comprender el
presente
Una vez definido el objetivo la primera fase del proyecto consistioacute en recoger
informacioacuten sobre el estado del arte de la tecnologiacutea implicada en la cadena de valor
del hidroacutegeno a diacutea de hoy asiacute como de las estrategias europea y espantildeola de
diferentes informes de consultoras energeacuteticas internacionales y de los proyectos
publicados a nivel nacional hasta la fecha
2 Anaacutelisis de la informacioacuten recopilada
Establecido el repositorio de documentos se procedioacute a analizar toda la informacioacuten
teacutecnica legislativa y propositiva con el fin de dilucidar el papel que juega el hidroacutegeno
verde en la descarbonizacioacuten
Se realizoacute un anaacutelisis detallado de sus posibles aplicaciones como vector energeacutetico
comparaacutendolo en teacuterminos de eficiencia con otros vectores especialmente con la
electricidad
3 Conclusiones y propuestas del uso del hidroacutegeno para la
minimizacioacuten de los recursos naturales
Una vez realizado el anaacutelisis el uacuteltimo paso consistioacute en la elaboracioacuten de las
diferentes propuestas para los usos del hidroacutegeno como vector energeacutetico siempre
bajo criterios de eficiencia y equidad con el fin de lograr la sostenibilidad gracias a la
minimizacioacuten del uso de los recursos naturales y a una transicioacuten ecoloacutegica maacutes
beneficiosa para toda la sociedad
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Introduccioacuten
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1 Introduccioacuten
La energiacutea es el motor fundamental para el funcionamiento de las cosas y para el
desarrollo de la vida Si algo conocemos o hemos escuchado muchas veces sobre este
concepto tan abstracto son los principios de la termodinaacutemica el primero que afirma
que la energiacutea ni se crea ni se destruye sino que se transforma mantenieacutendose
constante en el universo y el segundo que nos habla de la calidad de la energiacutea y de la
cantidad maacutexima de trabajo que puede obtenerse en cualquier transformacioacuten
energeacutetica Es su capacidad de transformacioacuten la que nos lleva a poder hablar de varias
fuentes de energiacutea solar teacutermica quiacutemica eoacutelica nuclear eleacutectricahellip
A aquellos elementos de la naturaleza de los que se puede aprovechar su energiacutea se
los denomina fuentes de energiacutea y se pueden clasificar en dos tipos fuentes de
energiacutea renovables (sol agua viento mareomotriz geoteacutermica y biomasa) y no
renovables (petroacuteleo gas natural carboacuten y uranio) Son consideradas fuentes
renovables aquellas que se pueden regenerar por procesos naturales a una velocidad
superior a la que es transformada por los seres humanos De forma contraria las
fuentes no renovables son aquellas cuyas reservas son limitadas y por tanto
disminuyen a un ritmo superior al que las consumimos De igual forma las fuentes
renovables podriacutean dejar de serlo si no se hace un uso responsable de ellas teniendo
en cuenta la regeneracioacuten natural del recurso como podriacutea ser el caso del uso excesivo
e incontrolado de la biomasa como fuente de energiacutea
La energiacutea del sol es la principal fuente de energiacutea para la vida la que origina los flujos
de viento (energiacutea eoacutelica) el ciclo del agua (energiacutea hidraacuteulica) y la precursora de la
formacioacuten de energiacutea quiacutemica mediante la fotosiacutentesis de las plantas lo que
constituye el motor fundamental de las fuentes de energiacutea renovables
La energiacutea quiacutemica es aquella contenida en los enlaces quiacutemicos que componen las
moleacuteculas de un compuesto Dicha energiacutea es aprovechada mediante reacciones
quiacutemicas en las cuales el compuesto (llamado reactante o reactivo) se transforma
cambiando su estructura molecular y sus enlaces quiacutemicos en otras sustancias
llamadas productos (o subproductos si no son el objetivo del proceso) liberando
energiacutea teacutermica en forma de calor en aquellas reacciones en las que se rompan los
enlaces
Dependiendo de la composicioacuten del reactivo y de las condiciones de presioacuten y
temperatura bajo las que se da la reaccioacuten quiacutemica se produciraacuten determinados
productos en diferentes estados de agregacioacuten (soacutelido liacutequido o gas) En una reaccioacuten
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de combustioacuten tiacutepica en presencia de aire (cuya composicioacuten en volumen es un 21
oxiacutegeno (O2) y un 79 nitroacutegeno (N2)) los combustibles foacutesiles y la biomasa en su
transformacioacuten dan lugar a emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI)
tiacutepicamente dioacutexido de carbono (CO2) oacutexido de nitroacutegeno (NOx) y oacutexido de azufre
(SOx) entre otros como consecuencia del contenido de carbono de su moleacutecula el O2
y el N2 del aire y en menor medida del contenido de azufre (S) y otros elementos que
estaacuten presentes en muchos de los combustibles anteriormente citados Esta
denominacioacuten sirve para traducir los efectos que otros gases tienen y poder realizar
comparativas y una contabilizacioacuten de otros elementos contaminantes que pueden
aparecer
Los procesos de transformacioacuten de energiacutea son maacutes comunes de lo que pensamos por
ejemplo cuando utilizamos un vehiacuteculo de motor de combustioacuten interna estamos
transformando la energiacutea quiacutemica de la gasolina o el gasoacuteleo en energiacutea teacutermica para
producir la energiacutea mecaacutenica que hace mover el coche En nuestras casas estamos
siendo partiacutecipes de la transformacioacuten a diario de la electricidad (energiacutea eleacutectrica)
para realizar determinadas acciones (iluminar cargar aparatos electroacutenicos poner en
marcha electrodomeacutesticos hellip) Incluso dentro de nosotros pues la energiacutea tambieacuten es
el combustible indispensable para el buen funcionamiento de nuestro organismo
Por tanto se distingue entre la fuente de energiacutea en siacute misma y la transformacioacuten a la
que se la somete para su aprovechamiento en los puntos de consumo (electricidad
calor friohellip) lo que se conoce como energiacutea primaria y energiacutea final
La energiacutea se transforma y se conserva pero el problema reside en que en cada
proceso de transformacioacuten esta energiacutea se va degradando Si el primer principio trata
de la cantidad de energiacutea afirmando que esta siempre se conserva el segundo
introduce el concepto de calidad de la energiacutea La exergiacutea es la propiedad que refleja
la cantidad de la energiacutea transformada que realmente nos es uacutetil pues solo una parte
de esta es empleada para un fin uacuteltimo mientras que el resto se pierde
principalmente en forma de calor
Ademaacutes de esta peacuterdida de energiacutea uacutetil como consecuencia del rendimiento exergeacutetico
en la transformacioacuten de la energiacutea se producen externalidades o impactos como las
emisiones mencionadas anteriormente en la transformacioacuten de la energiacutea quiacutemica
mediante la reaccioacuten de combustioacuten
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Por esta razoacuten y porque la energiacutea es un recurso limitado es necesaria una reflexioacuten
sobre las consecuencias de su uso sobre las diferentes fuentes y tecnologiacuteas de
transformacioacuten a energiacutea uacutetil y sobre su disponibilidad y capacidad de suministro
Es sumamente importante conocer las consecuencias pues si queremos ser eficientes
en el uso de la energiacutea y reducir el impacto ambiental asociado debemos tener en
cuenta estos dos factores a la hora de decidir como cubrir nuestras necesidades
energeacuteticas
La necesidad de apostar por la electricidad
La lucha contra el cambio climaacutetico y los compromisos asumidos por la mayoriacutea de los
paiacuteses para reducir la emisioacuten de GEI pasa por la apuesta ya asumida de considerar las
energiacuteas renovables como fuentes de energiacutea primaria baacutesicas dentro de la oferta de
energiacutea y el criterio de eficiencia en todas las transformaciones asiacute como por
desempantildear un papel maacutes activo y racional en la cobertura de nuestras necesidades
energeacuteticas
El uacutenico vector de energiacutea final que reuacutene todos los elementos anteriormente
mencionados es la electricidad y las razones por las que debemos cubrir con ella
nuestras necesidades energeacuteticas de forma mayoritaria podriacutean resumirse en
bull La forma maacutes barata de generar electricidad es hoy diacutea con fuentes de energiacutea
renovables lo que supone reducir su coste y que sea el vector de energiacutea final
maacutes importante para que la oferta sea renovable
bull Es la forma maacutes eficiente de cubrir nuestras necesidades energeacuteticas por
ejemplo en movilidad o en climatizacioacuten que suponen dos tercios de la
demanda
bull Las emisiones en uso son cero y apostar por la electricidad supone mejorar la
calidad del aire de nuestras ciudades Obviamente esta consecuencia debe ser
correspondida con una generacioacuten en origen sin emisiones por el uso de
fuentes de energiacutea primaria renovables
bull Aun cuando no es una fuente de energiacutea primaria y no estaacute disponible de forma
natural su produccioacuten puede realizarse de forma distribuida y cercana al
consumidor introduciendo una mejora en la eficiencia de la transformacioacuten y
sobre todo convirtiendo al consumidor en parte activa del modelo energeacutetico
bull La generacioacuten con renovables garantiza estrateacutegicamente su disponibilidad la
no dependencia del exterior y asegurar el suministro sin la volatilidad y
dependencia geoestrateacutegica que el resto de las fuentes de energiacutea tienen
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Dado que la madurez tecnoloacutegica de las energiacuteas renovables se ha alcanzado
principalmente en tecnologiacuteas de generacioacuten de electricidad se apuesta por ellas
como principales protagonistas para la electrificacioacuten de la demanda de energiacutea y para
transformar el actual modelo energeacutetico El caraacutecter distribuido de las renovables y el
estado actual de la tecnologiacutea renovable nos permite generar nuestra propia energiacutea y
por tanto cubrir nuestra demanda de una forma maacutes autosuficiente y eficiente
abriendo la posibilidad a la ciudadaniacutea a participar en el sistema eleacutectrico como
agentes activos y no solo como consumidores pasivos
La electricidad es un vector energeacutetico eficiente tanto en su transporte como en su
uso pero presenta una limitacioacuten importante al no ser una energiacutea almacenable pues
la electricidad que se produce debe ser consumida instantaacuteneamente o en su defecto
transformada en otras formas de energiacutea para su almacenamiento como en energiacutea
quiacutemica (bateriacuteas hidroacutegeno combustibles sinteacuteticoshellip) teacutermica (sales fundidas)
mecaacutenica (volantes de inercia aire comprimido) y potencial (centrales de bombeo) De
aquiacute la necesidad de que la produccioacuten siga en cada momento la curva de la demanda
de energiacutea eleacutectrica de forma que si aumenta la potencia demandada se incremente
la suministrada y de forma contraria se disminuye
Exigir siempre disponibilidad y flexibilidad de la oferta no solo limita el uso de fuentes
renovables por su disponibilidad no continua sino que implica que el consumo no se
comporte de forma responsable y proactiva sobredimensionando la oferta de
electricidad y las infraestructuras del sistema Electrificar la demanda no es solo
sustituir combustibles por electricidad sino sobre todo conseguir que esta sea
flexible y se adapte a la oferta disponible
Cubriendo nuestras necesidades energeacuteticas con electricidad disminuimos la
dependencia energeacutetica del exterior dado que las fuentes renovables son autoacutectonas
a la vez que eliminamos las emisiones asociadas al uso de los combustibles foacutesiles y
reducimos el coste de la cobertura de nuestras demandas ya que hoy la forma maacutes
barata de generar electricidad es con fuentes renovables como son la eoacutelica y la
fotovoltaica Pero no es suficiente sustituir necesitamos reducir Como medida
prioritaria antes de proceder a la electrificacioacuten se deben analizar los consumos y ser
coherentes con la utilizacioacuten de la energiacutea bajo paraacutemetros de eficiencia pues no hay
mejor energiacutea que la que no se consume
La aparicioacuten del hidroacutegeno
Si bien como comentaacutebamos anteriormente en la actualidad la electricidad es el
vector energeacutetico maacutes eficiente (por su eficiencia en el proceso de transformacioacuten) y
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sostenible (cero emisiones en origen y uso en caso de ser de origen renovable) la
descarbonizacioacuten de la economiacutea en general no implicaraacute uacutenicamente a este vector
sino a un conjunto de compuestos y tecnologiacuteas capaces de ser vectores energeacuteticos
sostenibles que hagan posible mediante su uso descarbonizar todos aquellos
procesos econoacutemicos consumidores de energiacutea pues una buena integracioacuten de los
distintos vectores energeacuteticos contribuiraacute a complementar algunas de las limitaciones
fundamentales de otros vectores sostenibles
El almacenamiento de energiacutea eleacutectrica en bateriacuteas presenta limitaciones con relacioacuten
al pesocapacidad de estas por lo que deben existir alternativas que resulten
interesantes para cubrir estas limitaciones Es el caso del hidroacutegeno su potencial uso
en el transporte pesado terrestre aeacutereo y mariacutetimo para el que se requiere un
combustible con una densidad energeacutetica elevada que permita transportar mayor
cantidad de energiacutea por unidad de volumen y poder asiacute aumentar su autonomiacutea y
cubrir rutas de grandes recorridos asiacute como para la cobertura de necesidades en la
industria que la electricidad no puede realizar
El hidroacutegeno es un portador (o vector) energeacutetico porque es necesario un aporte de
energiacutea para obtenerlo Al ser un vector energeacutetico que necesita ser producido y no
una fuente de energiacutea primaria requiere de una transformacioacuten que lleva impliacutecito un
factor de conversioacuten bajo entre energiacutea primaria utilizada y energiacutea uacutetil es decir un
proceso poco eficiente aunque su capacidad exergeacutetica sea muy alta Es por tanto un
recurso limitado que requiere de una reflexioacuten sobre el uso y la escala y progresioacuten
de su capacidad de suministro para planificar su impulso y desarrollo
La capacidad del hidroacutegeno tanto exergeacutetica como de almacenamiento y de rapidez de
transformacioacuten convierten al hidroacutegeno en un vector ideal para cubrir algunas
necesidades que otros sistemas de almacenamiento no pueden realizar por la baja
densidad energeacutetica en relacioacuten con su peso Aunque quedan muchos interrogantes de
caraacutecter econoacutemico y teacutecnico que resolver la simplicidad de su produccioacuten mediante
hidroacutelisis del agua puede permitir que la produccioacuten de hidroacutegeno con los vertidos sea
una solucioacuten para poder aumentar el factor de capacidad y la gestionabilidad de las
centrales de generacioacuten de electricidad con renovables Como se analiza en el Capiacutetulo
5 esta opcioacuten por el momento en teacuterminos econoacutemicos y de eficiencia en uso de las
instalaciones dista mucho en comparacioacuten con otras opciones ya disponibles
La buena integracioacuten de este vector energeacutetico contribuiriacutea a complementar algunas
de las limitaciones fundamentales de otros vectores sostenibles como son la
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intermitencia y el eventual desfase entre produccioacuten y demanda yo las actuales
limitaciones de almacenamiento
Obviamente el hidroacutegeno puede ser un elemento importante en el modelo
energeacutetico del futuro pero sin perder de vista los condicionantes intriacutensecos que
tiene como vector energeacutetico secundario Su disponibilidad seguacuten los diferentes
modelos de produccioacuten y sus caracteriacutesticas econoacutemicas o de eficiencia en la
transformacioacuten nunca lo deben convertir en un elemento baacutesico sino maacutes bien en
uno especiacutefico para resolver la necesidad de almacenar energiacutea en sistemas
autoacutenomos de mejorar la flexibilizacioacuten del sistema o de cubrir necesidades
energeacuteticas de caracteriacutesticas muy especiacuteficas
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Conociendo al hidroacutegeno
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2 Conociendo al hidroacutegeno
El hidroacutegeno es incoloro inodoro insiacutepido e imperceptible por los sentidos humanos
Es el elemento maacutes ligero simple y pequentildeo de la tabla perioacutedica que en Condiciones
Normales (CN temperatura de 0 degC y presioacuten de 1 atm) se encuentra en estado
gaseoso y en forma molecular Este gas es el elemento maacutes abundante del universo y
el deacutecimo de la corteza terrestre pero no en estado libre ya que siempre estaacute adherido
a otros elementos formando compuestos quiacutemicos como con el carbono en el caso de
los hidrocarburos o la materia orgaacutenica (CyHx) con el oxiacutegeno en el caso del agua
(H2O) o con el nitroacutegeno en el amoniaco (NH3) entre otros muchos maacutes Para poder
obtenerlo es necesario por tanto una materia prima que lo contenga y una fuente de
energiacutea para poder disociarlo (separarlo) El hidroacutegeno es por tanto un vector
energeacutetico porque necesita de un aporte de energiacutea inicial para poder obtenerlo en
estado puro
La razoacuten por la que es poco abundante en la atmoacutesfera terrestre es debido a que su
pequentildea masa hace muy difiacutecil su retencioacuten en el campo gravitatorio terrestre ademaacutes
de que reacciona con otros compuestos quiacutemicos El H2 no es un GEI sin embargo es
capaz de cambiar las proporciones de GEI en las distintas capas de la atmoacutesfera Seguacuten
el informe Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing del IPCC [1]
la presencia de hidroacutegeno en la estratosfera aumenta las concentraciones de vapor de
agua y afecta a las concentraciones de ozono (O3) En la troposfera da lugar a la
produccioacuten de O3 y al aumento del CH4 extendiendo los efectos de vida de estos GEI
El hidroacutegeno posee un alto contenido energeacutetico en peso pero no en volumen Por
regla general los liacutequidos ocupan hasta 1000 veces menos espacio que los gases no
comprimidos En el caso concreto del hidroacutegeno la relacioacuten de volumen entre sus
estados liacutequido y gaseoso es de aproximadamente 1850 es decir un litro de
hidroacutegeno liacutequido en forma de gas sin comprimir ocupariacutea unos 850 litros Por esta
razoacuten se comprime y almacena a altas presiones para obtener una mayor densidad
energeacutetica (cantidad de energiacutea acumulada en forma de H2 por unidad de volumen)
Sin embargo al ser una moleacutecula muy pequentildea de baja viscosidad y gran facilidad de
difusioacuten en el medio es propenso a las fugas En un entorno abierto se elevaraacute y
dispersaraacute raacutepidamente ya que el hidroacutegeno es 14 veces maacutes ligero que el aire lo que
supone una ventaja de seguridad Sin embargo en un espacio cerrado las fugas de
hidroacutegeno pueden acumularse lo que sumado a su alta velocidad de inflamacioacuten y a
sus amplios liacutemites de inflamabilidad en el aire podriacutean hacer que la acumulacioacuten
alcanzase una concentracioacuten inflamable siendo un riesgo a tener en cuenta sobre
todo en mezclas de hidroacutegeno en espacios como tuberiacuteas o conductos Ademaacutes de
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estos peligros como cualquier gas distinto al oxiacutegeno a partir de determinadas
concentraciones es asfixiante Por ello es necesaria una ventilacioacuten adecuada y el uso
de sensores de deteccioacuten pues el hidroacutegeno es imperceptible por los sentidos
humanos
El hidroacutegeno a presioacuten atmosfeacuterica licuacutea a -253 degC y solidifica a -262 degC temperaturas
muy proacuteximas al liacutemite del cero absoluto (0 K= -27315 degC) por lo que si entra en
contacto con la piel humana puede causar quemaduras criogeacutenicas o dantildeos
pulmonares en caso de inhalacioacuten El almacenaje del H2 liacutequido suele realizarse a
presiones de hasta 102 atm y en recipientes criogeacutenicos para mantener estas
temperaturas extremadamente friacuteas Si se produce una fuga de hidroacutegeno liacutequido y se
derrama sobre una superficie a temperatura ambiente este herviraacute y sus vapores se
expandiraacuten con rapidez debido a la rapidez del cambio de fase liacutequida a gaseosa que
experimenta el hidroacutegeno En este proceso de cambio de estado el hidroacutegeno liacutequido
aumentaraacute 850 veces su volumen (y su presioacuten si estaacute confinado) al calentarse hasta la
temperatura ambiente Por ello si el hidroacutegeno liacutequido estaacute confinado y se calienta sin
que exista alivio de presioacuten es posible que se alcancen presiones muy elevadas que
puedan hacer explotar el recipiente aumentando en tales circunstancias la
posibilidad de una ignicioacuten del H2 Por tanto los sistemas de hidroacutegeno deben llevar
incorporados dispositivos de ventilacioacuten y alivio de presioacuten para garantizar la
seguridad
Caracteriacutesticas del hidroacutegeno frente a otros combustibles
La combustioacuten de hidroacutegeno se caracteriza por ser maacutes raacutepida que la de otros
combustibles resultando una raacutepida liberacioacuten de calor por su buena conductividad
teacutermica y por producir vapor de agua como subproducto de la combustioacuten Seguacuten
Hydrogen Tools[2] el hidroacutegeno arde con una llama azul paacutelido que es casi invisible a la
luz del diacutea aunque perceptible por la noche por lo que es casi imposible de detectar
por los sentidos humanos salvo por las impurezas u otros materiales en combustioacuten
que introduciraacuten color en la llama Ademaacutes las llamas de hidroacutegeno irradian poco calor
infrarrojo (IR) pero una importante radiacioacuten ultravioleta (UV) Esto significa que
cuando alguien estaacute muy cerca de una llama de hidroacutegeno la sensacioacuten de calor es
escasa lo que hace que el contacto involuntario con la llama sea una causa de
accidente no perceptible La sobreexposicioacuten a los rayos UV tambieacuten es preocupante
ya que puede provocar efectos similares a los de las quemaduras solares Por ello casi
siempre en los sistemas de hidroacutegeno se instalan sensores de deteccioacuten para
identificar raacutepidamente cualquier fuga y minimizar la posibilidad de que se produzcan
llamas no detectadas
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El hidroacutegeno es aproximadamente 14 veces maacutes ligero que el aire 8 veces maacutes que el
gas natural 22 que el propano 30 que el butano 50 que la gasolina 57 que el gasoacuteleo
y 86 que el queroseno Con respecto a otros combustibles alternativos derivados del
H2 es 9 veces maacutes ligero que el amoniacuteaco 16 que el metanol y 23 que el etanol
La temperatura de autoignicioacuten del hidroacutegeno temperatura miacutenima a presioacuten
atmosfeacuterica a la que un combustible en contacto con el aire inicia la reaccioacuten de
combustioacuten espontaacuteneamente sin necesidad de una fuente de energiacutea externa es
similar a la del gas natural 585 degC y 540 degC respectivamente
007056
155210
350400
600
060110
160
000
100
200
300
400
500
600
700
585540
490
365
480
96
210
630
464
363
0
100
200
300
400
500
600
700
T (deg C
)
Figura 1 Densidad relativa de los combustibles con respecto el aire Fuente Pubchem[3]Elaboracioacuten propia
Figura 2 Temperatura de autoignicioacuten en el aire para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Figura 4 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad
Fuente Bizkaia-Diputacioacuten Foral [4] Elaboracioacuten propia
El rango de inflamabilidad definido como las concentraciones miacutenimas y maacuteximas del
gas en mezcla con el aire del hidroacutegeno (entre el 4 y el 75 en el aire) es muy amplio
en comparacioacuten con otros combustibles como se puede apreciar en la figura 4 por lo
que la energiacutea miacutenima necesaria para iniciar la combustioacuten del hidroacutegeno en
condiciones oacuteptimas de combustioacuten (relacioacuten volumen hidroacutegeno-aire del 29) es
mucho menor que la requerida para otros combustibles Aunque a bajas
concentraciones de hidroacutegeno en el aire la energiacutea necesaria para iniciar la
combustioacuten es similar a la de otros combustibles foacutesiles
Co
nce
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acioacute
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de
com
bu
stib
le
Rango de
inflamabilidad
Liacutemite superior de
inflamabilidad
Liacutemite inferior de
inflamabilidad
Temperatura Temperaturas miacutenima y
maacutexima de inflamacioacuten
4 52 2 1 1
1
15
6 3
75
1510 8 8 10
5
3436
19
0
10
20
30
40
50
60
70
80
(vo
l)
Rojo Liacutemite Inferior Azul Liacutemite Superior
Figura 5 Liacutemites de inflamabilidad en aire para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad
Fuente Bizkaia-Diputacioacuten Foral [4] Elaboracioacuten propia
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El metano como combustible gaseoso es el que mayor rango de inflamabilidad tiene a
bajas concentraciones en aire Con respecto a los combustibles sinteacuteticos derivados del
H2 podemos apreciar que poseen un rango de inflamabilidad mayor que los foacutesiles
aunque no tan amplio como el del H2
Con respecto al punto o temperatura de inflamacioacuten temperatura miacutenima a la que un
combustible mezclado con un comburente da lugar a que se produzca la combustioacuten
aplicando energiacutea (por ejemplo una chispa) podemos apreciar como para el
queroseno el metanol y el etanol se alcanza a una temperatura en condiciones
ambientales tiacutepicas pudiendo producirse con mayor probabilidad una inflamacioacuten de
estos siempre que la proporcioacuten de comburente sea alta
La cantidad de energiacutea contenida en 1 kg de H2 es como miacutenimo 25 veces la
contenida en 1 kg de cualquier combustible foacutesil Concretamente 1 kg de H2 equivale a
la energiacutea contenida en 25 kg de GN 28 kg de gasolina 28 kg de dieacutesel 65 kg de
amoniacuteaco 60 kg de metanol y 45 kg de etanol
-253
-188
-104
-60-43
96
38
132
97 128
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
T (deg C
)
Figura 6 Punto de inflamacioacuten para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Para poder comparar la densidad volumeacutetrica del hidroacutegeno respecto a los demaacutes
combustibles estudiados se ha realizado la siguiente graacutefica
La densidad del hidroacutegeno es de 008 kgm3 la menor en comparacioacuten con los demaacutes
combustibles Por ejemplo entre los diferentes gases el butano tiene una densidad 30
veces mayor que el hidroacutegeno Si hablamos de combustibles liacutequidos el gasoacuteleo tiene
una densidad 10000 veces mayor y el amoniacuteaco 8000 veces mayor
La siguiente tabla recoge un resumen comparativo de las propiedades de los diferentes
gases y combustibles que en un determinado momento pueden ser sustitutivos unos
con otros
1202
482 462 448 424 426 441
186 199268
00
200
400
600
800
1000
1200
1400M
Jkg
008 067 187 252
680
850805
696
792
648
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
kgm
3
Figura 7 Poder caloriacutefico Inferior de varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
Figura 8 Densidad volumeacutetrica para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Propiedades en CE Hidroacutegeno Metano Propano Butano Gasolina Gasoacuteleo Queroseno Amoniacuteaco Metanol Etanol
Formula quiacutemica H2 CH4 C3H8 C4H10 CxHy (x=4-12) C12H26 C10-C16 NH3 CH3OH C2H6O
Peso molecular (gmol) 202 1604 4410 5812 100 - 105 21170 17000 1703 3204 4607
Densidad (kgm3) 008 067 187 252 680 850 790-820 073 792 648
Densidad relativa del aire 007 056 155 210 30 - 40 400 600 060 110 160
Punto de ebullicioacuten normal (degC) -25280 -16150 -4210 -100 27 - 225 180 - 360 150-280 -3341 6470 7829
Poder caloriacutefico Inferior (MJkg) 1202 482 462 448 424 426 441 186 199 268
Punto de inflamacioacuten (degC) lt -253 -18800 -10400 -6000 -4300 52 - 96 3800 13200 970 1280
Liacutemite de inflamabilidad en aire (vol )
Miacuten 400 500 210 180 140 100 070 1500 600 330
Maacutex 7500 1500 1010 840 760 1000 500 3360 3600 1900
Temperatura de autoignicioacuten en el aire (degC)
585 540 490 365 230 - 480 52 - 96 210 630 464 363
Tabla 1 Cuadro resumen de las diferentes caracteriacutesticas de los combustibles atendiendo a las figuras
anteriores Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Origen y tecnologiacuteas de produccioacuten del hidroacutegeno
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3 Origen y tecnologiacuteas de produccioacuten del hidroacutegeno
Como se ha comentado anteriormente el hidroacutegeno es un vector energeacutetico porque
su obtencioacuten necesita de un aporte de energiacutea Por lo tanto seraacute un vector sostenible
o no dependiendo de si lo son las fuentes de energiacutea primarias y los procedimientos
de produccioacuten utilizados Actualmente se etiquetan las distintas formas de obtener el
hidroacutegeno identificaacutendolas por colores un procedimiento que tiende a aligerar las
diferencias entre las opciones y que se estaacute convirtiendo en uno de los instrumentos
maacutes claros de greenwashing
Alrededor del 95 de la produccioacuten mundial actual de hidroacutegeno se realiza en base a
combustibles foacutesiles y por ejemplo seguacuten el informe The Future of Hydrogen [5] de la
Agencia Internacional de la Energiacutea (IEA en sus siglas en ingleacutes) en 2018 esa
produccioacuten provocoacute la emisioacuten de 830 millones de toneladas de CO2 La produccioacuten de
hidroacutegeno a partir del agua utilizando electricidad y biomasa es soacutelo de un 4 y de un
1 respectivamente En Espantildea el 99 del hidroacutegeno producido tiene su origen en el
gas natural
Respecto a los meacutetodos de produccioacuten encontramos tecnologiacuteas muy diferentes y con
grados de madurez dispares incluso dentro de un mismo principio proceso disciplina
o meacutetodo En la figura 8 se indican los distintos procesos de produccioacuten de hidroacutegeno
seguacuten el tipo de reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar
Figura 9 Procesos de produccioacuten de hidroacutegeno en funcioacuten de la fuente de energiacutea utilizada Fuente Hidroacutegeno Website [6]
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Los procesos maacutes utilizados para la produccioacuten de hidroacutegeno son
Procesos termoquiacutemicos
Los procesos de produccioacuten de hidroacutegeno maacutes habituales son termoquiacutemicos como la
gasificacioacuten y el reformado En cuanto al combustible se procura utilizar el que tenga la
relacioacuten atoacutemica HC (relacioacuten entre los aacutetomos de hidroacutegeno (H) y los de carbono (C))
maacutes elevada para conseguir una mayor produccioacuten de H2 por combustible consumido
Su relativo bajo coste en comparacioacuten con el resto de los procedimientos y su
composicioacuten quiacutemica hacen que el gas natural sea la principal fuente de energiacutea a
nivel mundial con la que se produce hidroacutegeno El gas natural estaacute formado
principalmente por metano (CH4) cuyas moleacuteculas constan de 4 aacutetomos de hidroacutegeno
(H) por cada aacutetomo de carbono (C) por lo que en la extraccioacuten del H2 de su estructura
quiacutemica se genera una mayor cantidad en comparacioacuten con otros hidrocarburos de
cadena maacutes larga y mucho maacutes que con el carboacuten o la biomasa en los que el H2
proviene principalmente de utilizar agua como agente oxidante
Reformado de gas natural
El reformado es el proceso quiacutemico por el cual se extrae hidroacutegeno de un combustible
gaseoso (generalmente gas natural) Existen tres meacutetodos dependiendo del agente
oxidante utilizado en la reaccioacuten y el maacutes utilizado en Espantildea es el vapor de agua
conocido como reformado de metano con vapor de agua (Steam Methane Reforming
SMR en ingleacutes) Se trata de una tecnologiacutea de produccioacuten madura que requiere de
altas temperaturas (700-1100 degC) en presencia de un catalizador para acelerar la
reaccioacuten y de agua como agente oxidante
Las altas temperaturas requeridas en el reformador se consiguen mediante la quema
de combustible externo (gas natural u otros hidrocarburos) y son necesarias para llevar
a cabo la reaccioacuten quiacutemica altamente endoteacutermica de descomposicioacuten parcial del gas
natural (CH4) en CO y H2O una reaccioacuten que consume gran cantidad de energiacutea Para
aumentar la cantidad de H2 formado este gas de siacutentesis debe someterse a la reaccioacuten
de desplazamiento con vapor de agua (Water Gas Shift WGS) Mediante esta reaccioacuten
quiacutemica ligeramente exoteacutermica se permite ajustar la relacioacuten H2CO haciendo
reaccionar el CO del gas de siacutentesis con vapor de agua formando CO2 e H2 De esta
forma el hidroacutegeno con un alto grado de pureza puede obtenerse a partir del WGS
tras la posterior eliminacioacuten del CO2 formado en la reaccioacuten del gas de siacutentesis con el
vapor de agua El reformado de gas natural puede alcanzar eficiencias de entre un 74
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y un 85 seguacuten un estudio publicado en la revista cientiacutefica Materials Science for
Energy Technologies [7]
Al igual que el proceso de gasificacioacuten es un meacutetodo de produccioacuten que libera CO2
ademaacutes de otros GEI con el impacto medioambiental que ello implica Se estima que
por cada tonelada de hidroacutegeno se emiten entre 9 y 11 toneladas de CO2 teniendo en
cuenta uacutenicamente el uso de energiacutea y las emisiones del proceso de reformado
despreciando las posibles fugas de metano Alrededor del 33 de las emisiones finales
se debe a la quema de combustibles foacutesiles para la produccioacuten del calor necesario en el
proceso de reformacioacuten A nivel mundial la generacioacuten de hidroacutegeno por reformado
de GN supone unas emisiones de 630 Mt anuales
Al proceso de produccioacuten de H2 por gasificacioacuten y reformado se le puede incorporar un
sistema de captura de carbono y almacenamiento (CCS por sus siglas en ingleacutes) yo
utilizacioacuten (CCSU y CCU) para reducir su impacto medioambiental asociado Si el CO2
es capturado de la emisioacuten de fuentes de biomasa se conoce como bioenergiacutea con
captura y almacenamiento de carbono (BECCS por sus siglas en ingleacutes) y si es con
captura directa de aire se conoce como DAC por sus siglas en ingleacutes (Direct Air
Capture)
Estos sistemas utilizan una tecnologiacutea costosa inmadura y no probada a gran escala
Ademaacutes sus tasas de captura de CO2 han sido reducidas presentan filtraciones de
gases a la atmoacutesfera y consumen grandes cantidades de energiacutea eleacutectrica para
capturar y almacenar CO2 Muchos de los proyectos CCS financiados por la Unioacuten
Europea (UE) han sido descartados y catalogados como fallidos Los proyectos actuales
maacutes avanzados de sistemas CCS soacutelo logran alrededor de un 33 de captura de los
gases de combustioacuten a pesar de que las predicciones sentildealan un objetivo de entre el
85 y 95 para el futuro por lo que en caso de lograrlo entre el 5 y 15 de todo el
CO2 hipoteacuteticamente capturado se filtraraacute y se escaparaacute de nuevo a la atmoacutesfera En
el proceso de combustioacuten tambieacuten se emiten otros gases y material particulado del
que muchas veces nos olvidamos y que merecen especial atencioacuten pues el objetivo
final es la reduccioacuten general de los GEI y la mejora de la calidad del aire
Este sistema implica la captura de CO2 pero tambieacuten el transporte y almacenamiento
por eso es tan importante el sistema de captura de carbono como la eficiencia del
almacenamiento yo uso del CO2 capturado Por ejemplo para poder inyectar CO2 en
determinadas formaciones geoloacutegicas (yacimientos de gas acuiacuteferos agotados o
cavernas de sal) se requiere de una compresioacuten del gas para alcanzar tales
profundidades lo que supone un consumo elevado de energiacutea Estudios llevados a
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cabo para la determinacioacuten del impacto ambiental de esta alternativa suelen
establecer un periacuteodo de almacenamiento de al menos 100 antildeos una consideracioacuten de
base peligrosa porque puede poner en peligro todos los esfuerzos destinados a la
descarbonizacioacuten de la economiacutea
Alternativamente al sistema CCS de almacenamiento las principales aplicaciones que
se proponen mediante CCU son almacenar el dioacutexido de carbono capturado en viejos
pozos de petroacuteleo para mejorar la recuperacioacuten del petroacuteleo o emplearlo para producir
combustibles sinteacuteticos lo que iroacutenicamente supone aumentar la disponibilidad de
combustibles contaminantes
Al hidroacutegeno obtenido a partir del reformado de gas natural se le ha asignado el
color gris y si dicho proceso incluye el sistema CCSU se le asigna el color azul o la
etiqueta de bajas emisiones Esta baja eficiencia no es razoacuten suficiente para que el
hidroacutegeno limpie su procedencia al alcanzar un color azul maacutes bien encierra el inicio
de su blanqueo como energiacutea sostenible Su precio en la actualidad alrededor de 1-
15 eurokg sin incluir la captura de carbono dificulta aunque sea desde una base de
caacutelculo no homogeacutenea la migracioacuten hacia modelos maacutes sostenibles de produccioacuten no
dependientes de combustibles foacutesiles y por tanto libres de emisiones Sin embargo
poco a poco se iraacuten equiparando a medida que aumente su precio mediante la
incorporacioacuten de los impactos ambientales asociados y se vayan reduciendo los costes
de las alternativas renovables mediante el desarrollo de la tecnologiacutea Por otro lado
los precios de la electricidad deben reflejar la realidad de la generacioacuten con renovables
y no el marginalismo de la generacioacuten con gas natural proceso que enmascara esa
realidad por el papel de juez y parte del proceso del gas natural
Gasificacioacuten
La gasificacioacuten es un proceso por el cual los combustibles liacutequidos o soacutelidos ricos en
carbono (biomasa carboacuten derivados del petroacuteleohellip) se convierten en gas denominado
gas de siacutentesis El gas de siacutentesis (o syngas en ingleacutes) es un gas cuya composicioacuten
principal es una mezcla variable de cantidades de monoacutexido de carbono (CO) y H2
estando presentes a menudo y en menor proporcioacuten otros gases como CO2 CH4 vapor
de agua
Durante este proceso de gasificacioacuten se realiza una oxidacioacuten parcial para una
combustioacuten incompleta a muy altas temperaturas (entre 800 y 1800 degC seguacuten el
proceso y la materia prima) mediante el control de la cantidad del agente oxidante
(oxiacutegeno yo vapor) empleado en la reaccioacuten Por lo general el vapor de agua (H2O)
por la presencia de H2 en su moleacutecula suele antildeadirse como agente oxidante para
incrementar la composicioacuten de hidroacutegeno del gas de siacutentesis producido tras la
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gasificacioacuten Dicha reaccioacuten se realiza en presencia de un catalizador para aumentar la
velocidad de reaccioacuten de gasificacioacuten y disminuir el tiempo requerido Dependiendo
del tipo de catalizador se requiere una menor o mayor presioacuten y temperatura para
llevar a cabo el proceso
Por otro lado dependiendo de la composicioacuten y calidad de la materia prima asiacute como
del tipo de gasificador el gas de siacutentesis resultante contendraacute bajos niveles de
hidrocarburos y trazas de diversos componentes procedentes de la materia prima o
formados durante la gasificacioacuten (especialmente en el caso de la biomasa)
Son preocupantes los intentos de considerar este gas de siacutentesis aunque sea
procedente de biocombustibles como un gas renovable sin tener en cuenta que la
consideracioacuten de renovable estaacute relacionada con que el consumo sea inferior a la
reposicioacuten y una maacutes que discutible sostenibilidad en la produccioacuten de combustibles
de primera generacioacuten que lleva impliacutecita la desforestacioacuten y el desviacuteo de la
produccioacuten agraria alimentaria a la industrial o energeacutetica
En esta liacutenea el sector petroacuteleo ha promovido un maacutes que discutible apoyo a este tipo
de combustibles en base a una estrategia definida como de neutralidad tecnoloacutegica sin
que esta se circunscriba a todo el proceso y por lo tanto pueda validarse
La presencia de moleacuteculas inertes afecta a la pureza del H2 sintetizado y deben ser
eliminadas mediante un pretratamiento de la materia prima antes de su gasificacioacuten y
con el posterior acondicionamiento del gas de siacutentesis producido para la separacioacuten de
los componentes no deseados
Debido a la baja relacioacuten hidroacutegenocarbono (HC) del carboacuten y la biomasa el gas de
siacutentesis obtenido es rico en oacutexidos de carbono (CO y CO2) y deficiente en hidroacutegeno
Por lo tanto al igual que tras el proceso de reformado de metano este debe
someterse al proceso de WGS para hacer reaccionar con vapor de agua los
componentes principales del gas de siacutentesis producido y aumentar asiacute la cantidad de
hidroacutegeno formado
La eficiencia del proceso de sintetizacioacuten de H2 es mayor para la gasificacioacuten del carboacuten
que para la de la biomasa De forma general y en base al poder caloriacutefico inferior de
los combustibles la gasificacioacuten puede alcanzar eficiencias del orden del 30 al 40
Al hidroacutegeno obtenido a partir de la gasificacioacuten del carboacuten se le han asignado los
colores negro o marroacuten y en su produccioacuten se generan 19 tCO2tH2 Por lo tanto una
opcioacuten que presenta este proceso es la posibilidad de poder capturar y almacenar este
CO2 y asiacute conseguir reducir las emisiones a la atmoacutesfera
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Piroacutelisis
Alternativamente a los procesos convencionales de sintetizacioacuten del H2 a base de
procesos termoquiacutemicos existe una tecnologiacutea novedosa por la cual el metano o
diversos combustibles como la biomasa o diferentes hidrocarburos se someten a
piroacutelisis (proceso a altas temperaturas entre 800 degC y 1200 degC en ausencia de
oxiacutegeno) dando lugar como subproducto a carbono en forma soacutelida La eficiencia en
el proceso de conversioacuten del combustible empleado a hidroacutegeno estaacute entre el 35 y el
50 similar a la del proceso de gasificacioacuten
A diferencia del reformado de metano al no utilizar un agente oxidante (y por tanto
ninguacuten compuesto quiacutemico que contenga oxiacutegeno en su moleacutecula) en la
descomposicioacuten del metano se reduce la posibilidad de produccioacuten de oacutexidos de
carbono (CO2 o CO) y como el carbono se encuentra en estado soacutelido no es necesario
ni separarlo del H2 gaseoso ni el proceso de reaccioacuten quiacutemica WGS
Mediante este meacutetodo se producen tres toneladas de residuo de carbono puro en
estado soacutelido por cada tonelada de hidroacutegeno subproducto que podriacutea ser empleado
en diferentes procesos industriales como la produccioacuten de pigmentos o poliacutemeros
entre otros
Al hidroacutegeno obtenido a partir de la piroacutelisis del gas natural se le ha asignado el color
turquesa y en la literatura tambieacuten aparece con la etiqueta de H2 de bajas emisiones
Termoacutelisis
La termoacutelisis es un proceso que se basa en la divisioacuten de la moleacutecula del agua mediante
una reaccioacuten quiacutemica exoteacutermica denominada hidroacutelisis por la cual la moleacutecula del
agua (H2O) se disocia (separa) en sus elementos constituyentes H2 (recurso) y O2 (como
subproducto de la reaccioacuten quiacutemica) La termoacutelisis es una forma de producir la
hidroacutelisis del agua por la que la energiacutea requerida para llevar a cabo esta reaccioacuten se
entrega uacutenicamente como energiacutea teacutermica lo que requiere de temperaturas muy
elevadas de aproximadamente 2500 degC La eficiencia global del proceso estaacute entre un
20 y un 45
Procesos electroquiacutemicos
Los procesos electroquiacutemicos se basan en la hidroacutelisis del agua una reaccioacuten en la que
se utiliza energiacutea eleacutectrica conocido como electroacutelisis del agua principio por el cual
una corriente eleacutectrica continua pasa por el electrodo cargado positivamente (aacutenodo)
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al electrodo cargado negativamente (caacutetodo) sumergidos en el agua mezclada con una
sustancia (electrolito) encargada de mejorar la conductividad eleacutectrica del agua al
reducir la resistencia al paso de la corriente a traveacutes del agua Al igual que en las
reacciones termoquiacutemicas en las electroquiacutemicas tambieacuten pueden antildeadirse
catalizadores (electrocatalizadores) a las superficies del electrodo que se encargan de
incrementar la velocidad de las reacciones quiacutemicas mejorando la transferencia de
electrones entre los electrodos y los reactivos
Mediante la corriente eleacutectrica se separa (disocia) la moleacutecula del agua (H2O) en sus
elementos constituyentes H2 (recurso) y O2 (como subproducto de la reaccioacuten
quiacutemica) que se liberan en la superficie de los electrodos (el hidroacutegeno se produce en
la superficie del caacutetodo mientras que el oxiacutegeno apareceraacute en el aacutenodo) en estado
gaseoso Tras la suma de las reacciones quiacutemicas que tienen lugar en ambos electrodos
(caacutetodo y aacutenodo) el nuacutemero de moleacuteculas de H2 producidas duplica el nuacutemero de
moleacuteculas de O2 Ademaacutes el nuacutemero de electrones transportados a traveacutes de los
electrodos es el doble del nuacutemero de moleacuteculas de H2 producidas y el cuaacutedruple del
nuacutemero de moleacuteculas de O2 obtenidas
En la electroacutelisis del agua la energiacutea eleacutectrica es la fuente principal para realizar las
reacciones electroquiacutemicas endoteacutermicas Dada la estabilidad de la moleacutecula del agua
se necesita un consumo elevado de electricidad Por ello los electrolizadores no
siempre se proponen para que funcionen con agua a temperatura ambiente
Termodinaacutemicamente las altas temperaturas de operacioacuten son beneficiosas ya que
reducen la corriente eleacutectrica necesaria para llevar a cabo la electroacutelisis aumentando
la cineacutetica (velocidad) de la reaccioacuten de hidroacutelisis y disminuyendo las peacuterdidas
eleacutectricas en la ceacutelula Por tanto la termoelectroacutelisis permite que una fraccioacuten
significativa de la energiacutea requerida para llevar a cabo la reaccioacuten se entregue como
energiacutea teacutermica de modo que la demanda de energiacutea eleacutectrica se reduce
considerablemente y por lo tanto el coste de produccioacuten de hidroacutegeno en
comparacioacuten con la electroacutelisis de baja temperatura
Asiacute pues para llevar a cabo el proceso de electroacutelisis se requiere de agua
desmineralizada (para evitar la deposicioacuten de minerales y en consecuencia de
reacciones electroquiacutemicas indeseadas) como materia prima de electricidad yo de
una fuente de energiacutea teacutermica
El proceso de electroacutelisis se lleva a cabo en los electrolizadores de los que
principalmente existen dos grandes categoriacuteas seguacuten su temperatura de
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funcionamiento los denominados de alta temperatura (700-1000 degC) al trabajar con
vapor de agua y los de baja temperatura (70-80 degC) que emplean agua en estado
liacutequido Los de esta uacuteltima categoriacutea a su vez se dividen en dos tipos los
electrolizadores de baja temperatura que funcionan en medio aacutecido y los que lo hacen
en medio baacutesico Estos uacuteltimos son los maacutes abundantes ya que no necesitan metales
preciosos como el platino o el iridio que son imprescindibles para los primeros Los
principales modelos son los alcalinos (AEC por sus siglas en ingleacutes Alkaline Electrolysis
Cell) de membrana de intercambio protoacutenico (PEM por sus siglas en ingleacutes Proton
Exchange Membrane) y los de oacutexido soacutelido (SOEC por sus siglas en ingleacutes Solid Oxide
Electrolyser Cell) La principal diferencia entre ellos se debe al material empleado como
electrolito
La tecnologiacutea de electrolizadores maacutes desarrollada actualmente y con menor coste
de inversioacuten es la de los sistemas AEC Sin embargo como consecuencia de las
caracteriacutesticas del electrolito empleado en dicho electrolizador se consiguen bajas
producciones de H2 en comparacioacuten con otras tecnologiacuteas de electroacutelisis
La industria se estaacute decantando cada vez maacutes por la tecnologiacutea PEM a pesar de que
actualmente su vida uacutetil sea la mitad y su precio maacutes elevado que el de la alcalina Esto
se debe a que poseen unos rendimientos similares pero con una mayor flexibilidad de
operacioacuten y menor tiempo de respuesta ademaacutes de una mayor capacidad de producir
H2 ya comprimido (alrededor de 30 bar) Pero sobre todo es la flexibilidad de
operacioacuten pensando en el uso de los vertidos de la electricidad generada con
renovables en sistemas hiacutebridos sobre potenciados y las aplicaciones en las que se
requiera de H2 a altas presiones (como por ejemplo en la movilidad) lo que favorece
su aplicacioacuten en aquellos casos en los que se compense el mayor coste de capital
asociado principalmente a los componentes maacutes costosos que se emplean en su
produccioacuten
Por uacuteltimo los electrolizadores tipo SOEC son la tecnologiacutea menos madura de las tres
y la que requiere de una inversioacuten inicial superior pero es la que presenta un mayor
potencial de mejora de la eficiencia energeacutetica entre las configuraciones comerciales
debido a que en contraposicioacuten a los dos electrolizadores anteriores estos sistemas
funcionan a muy altas temperaturas de operacioacuten (650-1000 degC) Una de las ventajas
adicionales es su posibilidad de funcionar de forma reversible (RSOC) tanto en modo
de electroacutelisis (SOEC) como en modo pila de combustible (SOFC) produciendo
electricidad a partir del hidroacutegeno
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El elevado consumo de electricidad de un electrolizador hace que aumenten los costes
de produccioacuten de hidroacutegeno Este coste podriacutea minimizarse y seriacutea competitivo soacutelo si
la energiacutea de entrada necesaria se suministrara a partir de fuentes de energiacutea
renovables de bajo coste A este H2 obtenido a partir de la electroacutelisis del agua con
electricidad de origen 100 renovable se le ha asignado el color verde o la etiqueta
de renovable al no generar ninguna emisioacuten de CO2 en toda su cadena de produccioacuten
El hidroacutegeno ldquoverderdquo tiene margen de mejora incrementando la capacidad y diversidad
de los electrolizadores reduciendo los costes de sus componentes todaviacutea elevados y
solventando su baja eficiencia energeacutetica medida como los kg de hidroacutegeno producido
por kWh de electricidad consumida
Actualmente se requiere de grandes cantidades de energiacutea eleacutectrica dada las bajas
eficiencias de los electrolizadores y la estabilidad de la moleacutecula del agua y de agua
desmineralizada Los electrolizadores que funcionen a temperaturas muy por encima
de las ambientales requeriraacuten ademaacutes de una fuente de energiacutea teacutermica Para
asegurar que la energiacutea teacutermica suministrada al electrolizador sea de origen renovable
es necesaria la proximidad a fuentes de calor renovables como la energiacutea termosolar
de concentracioacuten la geotermia de alta temperatura o mediante sinergias con otros
procesos de los que poder aprovechar el calor residual Pero este requisito podriacutea
suponer una limitacioacuten a la viabilidad econoacutemica
Por regla general se suele asignar un consumo eleacutectrico del electrolizador de unos 50
kWh por cada kg de H2 producido y una eficiencia en torno a un 60 - 80 Con
respecto al consumo de agua por ejemplo para un electrolizador tipo PEM de 10 MW
de capacidad como el que se instalaraacute en el proyecto P2GHM [8] es de unos 167 litros
de agua por cada kg de H2 producido
El hidroacutegeno renovable producido mediante la electroacutelisis de agua utilizando
electricidad de origen renovable tiene un coste de entre 5-7 eurokg Actualmente el
coste de la electricidad representa la mayor parte del coste de la produccioacuten de H2 en
torno al 55 - 60 y el resto corresponde a los costes relacionados con el
electrolizador
Procesos fotoquiacutemicos
En lugar de aplicar energiacutea eleacutectrica para proporcionar la energiacutea necesaria para llevar
a cabo la hidroacutelisis se estaacute estudiando utilizar la irradiacioacuten solar directamente (en
lugar de aprovechar los fotones para producir electricidad mediante el efecto
fotoeleacutectrico sobre el que se basan las placas fotovoltaicas y alimentar asiacute al
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electrolizador) para romper la moleacutecula del agua Es lo que se conoce como fotoacutelisis
intentando imitar el proceso de la fotosiacutentesis (fotosiacutentesis artificial) La fotocataacutelisis la
fotoelectroacutelisis o la descomposicioacuten fotocataliacutetica entre otros son procesos basados
en la irradiacioacuten del sol como fuente de energiacutea para sintetizar el H2 a partir del agua
aunque todaviacutea estaacuten en una fase inicial de desarrollo con bastante rango de mejora
en su eficiencia de conversioacuten
Procesos bioquiacutemicos
El proceso bioloacutegico es otra alternativa para la produccioacuten de hidroacutegeno neutro en
carbono Los meacutetodos principales son la biofotoacutelisis directa e indirecta la
fotofermentacioacuten la fermentacioacuten oscura y el procesamiento metaboacutelico Sin
embargo son teacutecnicas poco desarrolladas en proceso de investigacioacuten y por lo
general con bajas eficiencias ademaacutes de que los voluacutemenes de produccioacuten de H2 son
menores en comparacioacuten con otros meacutetodos de produccioacuten
Comparativa entre procesos
Los hidrocarburos son actualmente las materias primas maacutes utilizadas y el reformado
de hidrocarburos el meacutetodo maacutes usado y econoacutemico para la produccioacuten industrial de
hidroacutegeno pero se producen grandes cantidades de emisiones de CO2 como
consecuencia de emplear materias primas y fuentes de energiacutea basadas en carbono Es
por ello que la generacioacuten de hidroacutegeno a partir de fuentes renovables seraacute una de
las principales prioridades en el futuro por sus caracteriacutesticas limpias y sostenibles
para el medio ambiente
Excluyendo los procesos de conversioacuten de la biomasa por gasificacioacuten y piroacutelisis la
disociacioacuten del agua es el meacutetodo maacutes prometedor para la generacioacuten de hidroacutegeno a
partir de fuentes renovables pues todos los procesos teacutermicos de produccioacuten de H2
son susceptibles de ser integrados con fuentes de energiacutea renovables teacutermicas como
la energiacutea solar teacutermica Pero como la madurez tecnoloacutegica y econoacutemica de las
energiacuteas renovables se ha alcanzado principalmente en tecnologiacuteas de generacioacuten de
electricidad apostamos por los procesos de disociacioacuten del agua basados en el uso de
la electricidad (electroacutelisis)
Se abre la posibilidad de utilizar la potencia eleacutectrica generada por encima de la de
evacuacioacuten en centrales con hibridacioacuten de tecnologiacuteas o con sobre instalacioacuten de
potencia con el fin de aumentar el factor de capacidad para producir hidroacutegeno con el
fin de almacenarlo para generar en horas de menor produccioacuten o como subproducto
para otros usos En este sentido aunque el coste de oportunidad de la electricidad
utilizada es praacutecticamente cero y se abre una nueva liacutenea para utilizar la produccioacuten de
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hidroacutegeno mediante electroacutelisis como un vector de aprovechamiento de vertidos
como un elemento de cobertura de ciertas necesidades no idoacuteneas para la electricidad
o como produccioacuten necesaria para mejorar la gestionabilidad del sistema los
resultados obtenidos de diferentes simulaciones estaacuten muy lejos de ser una opcioacuten
viable econoacutemicamente
La rentabilidad de una planta de hidroacutegeno (eurokg) depende del precio de la electricidad
y de las horas de funcionamiento del electrolizador (factor de capacidad) por lo que si
soacutelo funciona en los periacuteodos con excedentes de electricidad se encarece
notablemente el precio del H2
La produccioacuten de H2 renovable mediante electroacutelisis es auacuten una tecnologiacutea no
competitiva aunque la comparacioacuten no se realice de forma homogeacutenea en todos los
procesos al no considerar las externalidades Seguacuten el informe New Energy Outlook
2020 de BloombergNEF [9] se estima que el hidroacutegeno renovable podriacutea suministrar
una cuarta parte de la energiacutea final mundial en 2050 en un escenario de poliacuteticas
soacutelidas (legislacioacuten de cero emisiones tarificacioacuten del carbono y subvenciones al H2)
Para ello se requeririacutea un 38 maacutes de electricidad de la que se produce hoy en diacutea en
el mundo Seguacuten estas previsiones el coste del hidroacutegeno renovable obtenido por
electroacutelisis podraacute ser menor que el hidroacutegeno obtenido por SMR con CCS para 2050
gracias al descenso de precios de las renovables y por tanto de la electricidad
empleada El objetivo se fija en costes inferiores a 1 eurokg un 85 menor que el de hoy
en diacutea En la siguiente figura se puede observar la proyeccioacuten de ese descenso de
costes entre 07 y 16 $kg para 2050 en la mayor parte del mundo lo que supondriacutea
que fuera maacutes barato que el hidroacutegeno gris y competitivo con el gas natural porque el
coste de produccioacuten del primero apenas bajaraacute entre los 25 y los 34 $kg mientras
que el segundo praacutecticamente se mantendraacute en los 14 y los 29 $kg
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Seguacuten el escenario de 15degC recogido en el informe World Energy Transitions Outlook
15 ordmC Pathway realizado por IRENA [11] para limitar el calentamiento global en 2050
a 15 ordmC la demanda de hidroacutegeno deberaacute aumentar en cinco veces con respecto al
consumo actual (de 120 Mt (14 EJ) en 2020 a 614 Mt (74 EJ) en 2050) Para que el
hidroacutegeno y sus derivados (principalmente el e-amoniaco el e-metanol y el e-
queroseno) representen el 12 del consumo final de energiacutea en 2050 (7 corresponde
a usos energeacuteticos y el 5 restante a no energeacuteticos) dos tercios se cubririacutean con
hidroacutegeno producido con electricidad renovable y el tercio restante con hidroacutegeno
producido por gas natural con CCS (ver Figura 10) Para ello se necesitaraacute un
crecimiento anual medio de 160 GW de electrolizadores a partir de los 03 GW de
capacidad instalada en 2020 y alcanzar asiacute una capacidad instalada de 5000 GW de
electrolizadores Para alimentar esos electrolizadores se necesitariacutean ademaacutes unos
20770 TWh de electricidad (casi el nivel actual de consumo mundial de electricidad)
que junto con la necesaria para producir los portadores derivados del mismo
supondriacutea el 30 del consumo de electricidad en 2050
Figura 10 Perspectivas de costes de la produccioacuten de hidroacutegeno Fuente Informe ldquoPerspectivas de una economiacutea de hidroacutegenordquo de BloombergNEF [10]
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Con respecto a la brecha de costes entre el hidroacutegeno producido con electricidad
renovable y el hidroacutegeno producido por gas natural con CCS dicho informe menciona
que esta podriacutea desaparecer entre los proacuteximos 5 a 15 antildeos en muchos paiacuteses a
medida que los costes de los electrolizadores vayan reducieacutendose en paralelo a los de
la electricidad renovable
Es necesario escalar la produccioacuten de electrolizadores para reducir sus costes a medida
que se adquiere conocimiento tecnoloacutegico experiencia en la produccioacuten en serie y en
la utilizacioacuten de estos Tambieacuten se requiere del despliegue de la infraestructura y de la
tecnologiacutea necesaria para su integracioacuten sectorial en aquellos subsectores que no se
puedan electrificar de forma eficiente pues en la actualidad el uso del H2 como vector
energeacutetico es miacutenimo tanto por su falta de desarrollo tecnoloacutegico y experiencia en los
usos finales como por su diferencial de coste con respecto a otros combustibles El
desarrollo teacutecnico y normativo seraacute necesario para poder aprovechar el potencial del
H2 como vector energeacutetico
La generacioacuten de hidroacutegeno verde debe estar ligada biuniacutevocamente a la generacioacuten
de electricidad con fuentes de energiacutea renovables La utilizacioacuten de electricidad de la
Figura 11 Consumo final de energiacutea por vector energeacutetico para los antildeos 2018 y 2050 seguacuten el escenario de
15 ordmC proyectado en el World Energy Transitions Outlook 15ordmC Pathway [11]
Fuente IRENA
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red sin la trazabilidad aquiacute exigida supone al tener un mix de generacioacuten no 100
renovable que su denominacioacuten responda a los colores de las energiacuteas que componen
en cada momento el mix de generacioacuten utilizado
En la siguiente tabla se reflejan a modo de resumen las ventajas y las desventajas de
los distintos tipos de hidroacutegenos asiacute como sus costes de produccioacuten y eficiencias
Colores Proceso Ventajas Inconvenientes Coste
eurokg H2 Eficiencia
energeacutetica
Verde Electroacutelisis del
agua con fuentes renovables
Sostenibilidad e hidroacutegeno maacutes
puro Mayor coste 35-5 50-70
Azul
Reformado de gas natural con captura de
carbono
Reduce emisiones de CO2 respecto al
Gris
Proceso maacutes caro que el del hidroacutegeno gris por la
captura y almacenamiento No
sostenible
2 74-85
Turquesa A partir de piroacutelisis de hidrocarburos
No emite CO2 ni CO no requiere oxiacutegeno ni agua
Se forma carboacuten y se necesitan altas
temperaturas de operacioacuten No sostenible
19- 20 35-50
Gris Reformado de gas natural sin captura
Proceso a menor temperatura
mayor eficiencia No sostenible 15 74-85
Marroacuten Gasificacioacuten del
carboacuten Menores costes de
material
Alta demanda de carboacuten Alta produccioacuten de CO2H2 No sostenible
16 30-40
Tabla 2 Ventajas inconvenientes costes y eficiencia energeacutetica de los principales meacutetodos de produccioacuten de
hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Almacenamiento transporte y distribucioacuten
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4 Almacenamiento transporte y distribucioacuten
El uso del hidroacutegeno como combustible requiere que se pueda almacenar transportar
y utilizar de una manera segura alliacute donde se necesita y para las aplicaciones que lo
demandan El almacenamiento y la distribucioacuten presenta dificultades asociadas a la
baja densidad y temperatura de ebullicioacuten del hidroacutegeno lo que supone un verdadero
reto en comparacioacuten con otros combustibles foacutesiles Partiendo de la base de que el
hidroacutegeno si queremos que sea sostenible debe producirse mediante electroacutelisis del
agua la conclusioacuten debe ser siempre que es preferible transportar electricidad y
producir el hidroacutegeno donde se vaya a usar que producirlo de forma remota para su
transporte hasta el lugar de uso
La posibilidad de que sirva como elemento de gestionabilidad del sistema permitiendo
un mayor factor de capacidad de las centrales de generacioacuten de electricidad con
fuentes renovables elimina la necesidad de transporte al ser producido y consumido
en el mismo emplazamiento aunque su bajo nivel de utilizacioacuten y sus costes ponen en
duda por el momento esta aplicacioacuten En el caso opuesto estariacutea el desarrollo de
centrales de generacioacuten de electricidad con fuentes renovables exclusivamente para
producir hidroacutegeno y transportarlo a los lugares en los que se vaya a utilizar
En cuanto al almacenamiento existen dos tipos el basado en propiedades fiacutesicas (gas a
presioacuten gas a presioacuten enfriado y liacutequido) con el inconveniente de manejar sistemas a
alta presioacuten y bajas temperaturas y los fundamentados en la formacioacuten de
compuestos con gran cantidad de moleacuteculas de hidroacutegeno lo que supone la necesidad
de obtener un compuesto que posteriormente se descomponga liberando hidroacutegeno
con la consecuente menor eficiencia global del proceso Una alternativa a este
segundo meacutetodo es usar como combustible el compuesto obtenido cuyo caso maacutes
exitoso es el amoniaco (NH3) que se puede emplear en motores de combustioacuten
Para el transporte de hidroacutegeno se barajan soluciones de tipo fiacutesico similares a las
comentadas en relacioacuten con el almacenamiento Ademaacutes se contempla la
construccioacuten de redes de transporte por tuberiacuteas especiales o mezclar hidroacutegeno con
gas natural (blending) y utilizar gasoductos para el transporte y separar la mezcla en
destino Esta praacutectica es la que el sector gasista estaacute apoyando porque implica como
elemento de valor la continuidad de las infraestructuras existentes y del gas natural
en un mercado de oferta altamente concentrado y no liberalizado
El hidroacutegeno mezclado con el gas natural no puede acabar convirtieacutendose en la
coartada para el mantenimiento de la infraestructura gasista y del uso del gas
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natural teniendo en cuenta que la produccioacuten de hidroacutegeno no tiene un punto de
origen extractivo sino que puede producirse en el lugar de consumo
Formas de almacenamiento
Como ya se ha comentado actualmente hay varios sistemas para almacenar hidroacutegeno
con la dificultad que ocasiona la baja densidad por unidad de volumen de este gas ya
que aunque tenga una mayor energiacutea por unidad de masa en el almacenamiento de
un gas se atiende principalmente al volumen que ocupa y no a la masa
Se pueden utilizar distintos meacutetodos para conseguir aumentar esta densidad
volumeacutetrica como por ejemplo comprimieacutendolo licuaacutendolo o incluyeacutendolo en el
interior de otros compuestos quiacutemicos
Otro de los inconvenientes de su almacenamiento es que no siempre se puede generar
y almacenar hidroacutegeno in situ Por ejemplo para almacenar una gran cantidad
volumeacutetrica de hidroacutegeno seriacutean necesarias formaciones geoloacutegicas concretas con la
consecuente necesidad de tener que transportar el gas desde la zona en la que se
produce hasta el lugar en el que se almacena
En la siguiente figura se recogen las distintas formas de almacenamiento de hidroacutegeno
En forma de hidroacutegeno
Gas comprimido
Crio-comprimido
Hidroacutegeno liacutequido criogeacutenico
Antildeadido a otros compuestos
Absorbentes
Liacutequidos orgaacutenicos
Hidruros intersticiales
Hidruros complejos
Hidroacutegeno quiacutemico
Figura 12 Meacutetodos para almacenar hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Hidroacutegeno como gas comprimido
El almacenamiento de hidroacutegeno comprimido o presurizado requiere trabajar con
presiones de entre 350 y 700 bares Pero aunque se trabaje a presiones muy elevadas
este tipo de dispositivos pueden llegar a albergar en teacuterminos de masa hasta tres
veces maacutes energiacutea que la gasolina (120 MJkg frente a 44 MJkg respectivamente) El
hidroacutegeno liacutequido por su parte tiene una densidad volumeacutetrica de 8 MJl frente a los
32 MJl de la gasolina lo que significa que es necesario un volumen mucho maacutes grande
de hidroacutegeno para poder almacenar el mismo contenido energeacutetico que el de la
gasolina
El proceso de compresioacuten del hidroacutegeno requiere un aporte energeacutetico alto que oscila
entre un 12 y un 16 de la energiacutea quiacutemica contenida en el hidroacutegeno (Bengt
Sundeacuten) [12]
Los tanques de almacenamiento de hidroacutegeno comprimido tienen distintas
caracteriacutesticas de disentildeo y materiales Hay cuatro tipos de tanques (tipo I II III IV) y
los maacutes utilizados son los de tipo IV fabricados en fibra de carbono a partir de
poliacrilonitrilo Para que estos sistemas de almacenamiento tengan futuro deben
cumplir ciertos requisitos como tener un peso no muy elevado un coste bajo y ser
capaces de controlar las presiones para una seguridad oacuteptima Ademaacutes tienen que ser
altamente conductivos y manejar el calor de forma exoteacutermica en el momento de
llenado del tanque
Hidroacutegeno licuado
Para almacenar hidroacutegeno liacutequido se tiene que trabajar a temperaturas criogeacutenicas
(-253 degC) Una ventaja del hidroacutegeno licuado respecto al hidroacutegeno gaseoso es que la
densidad energeacutetica por unidad de volumen es superior incluso a bajas presiones
Almacenar hidroacutegeno en fase liacutequida requiere mucha energiacutea en el proceso de
licuefaccioacuten entre el 25 y el 35 del contenido energeacutetico del hidroacutegeno debido al
punto de ebullicioacuten del hidroacutegeno y al hecho de que el gas hidroacutegeno no se enfriacutea
durante los procesos de estrangulamiento para temperaturas superiores a 73 K
No obstante esta tecnologiacutea estaacute razonablemente bien establecida constituye la base
de la red de infraestructura industrial y de distribucioacuten que existe ademaacutes de que el
hidroacutegeno liacutequido se suele transportar en grandes cantidades
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Los tanques de hidroacutegeno liacutequido deben estar bien aislados para evitar la transferencia
de calor al miacutenimo Si la presioacuten interna aumenta a causa de una transferencia de calor
del exterior podriacutea ocasionar peacuterdidas de hidroacutegeno a traveacutes de la vaacutelvula de alivio
Por lo tanto estos tanques no se podriacutean utilizar para almacenar de manera
estacionaria y por un largo periacuteodo de tiempo en ambientes caacutelidos ya que podriacutea
acabar agotaacutendose
Hidroacutegeno antildeadido a otros compuestos
Este almacenamiento estaacute referido a la unioacuten covalente ya sea en forma soacutelida o
liacutequida en compuestos que contienen gran densidad de hidroacutegeno Puede dar lugar a
sustancias liacutequidas que se pueden transportar faacutecilmente empleando las redes actuales
de suministro
Dentro de estos compuestos destacan el amoniacuteaco los liacutequidos orgaacutenicos portadores
de hidroacutegeno (LOHC) el metanol o el octano Entre estos compuestos el amoniacuteaco es
el maacutes influyente ya que no contiene carbono en su moleacutecula y existe una
infraestructura propia desarrollada
La conversioacuten del hidroacutegeno en amoniacuteaco requiere una energiacutea equivalente de entre
el 7 y el 18 de la energiacutea contenida en el hidroacutegeno dependiendo del tamantildeo y de
la ubicacioacuten del sistema Si este amoniacuteaco necesita ser reconvertido en hidroacutegeno de
alta pureza se pierde un nivel similar de energiacutea Sin embargo el amoniacuteaco se licua a
-33 degC una temperatura mucho maacutes alta que la del hidroacutegeno y contiene 17 veces maacutes
hidroacutegeno por metro cuacutebico que el hidroacutegeno licuado lo que significa que es mucho
maacutes barato de transportar que el hidroacutegeno
En la actualidad se dispone de infraestructura con una red internacional de transporte
y distribucioacuten pero es un producto quiacutemico toacutexico lo que puede limitar su uso final en
algunos sectores Existe tambieacuten el riesgo de fuga de la parte del amoniacuteaco no
quemado lo que puede provocar la formacioacuten de partiacuteculas y acidificacioacuten
Los LOHC tienen propiedades parecidas a las del petroacuteleo crudo y los productos
petroliacuteferos Su principal ventaja es que pueden transportarse como liacutequidos sin
necesidad de refrigeracioacuten Sin embargo como ocurre con el amoniacuteaco los procesos
de conversioacuten y reconversioacuten conllevan costes elevados
Tanto en el caso del amoniacuteaco como en el de los LOHC la utilizacioacuten eficaz del calor
liberado en el proceso de conversioacuten podriacutea aumentar la eficiencia de la cadena de
valor y reducir los costes globales
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Hidrogeno comprimido
Hidroacutegeno liacutequido
Amoniacuteaco LOHC
Madurez de los procesos
y de la tecnologiacutea
Conversioacuten Baja Pequentildea escala
Alta Gran escala Baja
Alta Media
Almacenamiento en tanque
Alta Alta Alta Alta
Transporte Barco Baja
Tuberiacuteas Media Camioacuten Alta
Barco Baja Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Barco Alta Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Barco Alta Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Reconversioacuten Baja Alta Media Media
Integracioacuten en la cadena de valor
Mediaalta Mediaalta Alta Media
Energiacutea consumida
12-16 25-35 7-18 35-40
En la tabla anterior madurez alta indica que es una tecnologiacutea probada y que se
comercializa madurez media significa que ya hay un prototipo demostrado y por
uacuteltimo madurez baja que es una tecnologiacutea validada o en desarrollo Por otro lado
pequentildea escala hace referencia a menos de 5 tdiacutea y gran escala a una cantidad mayor
o igual a 100 tdiacutea
Las conclusiones que podemos obtener de la tabla son que el hidroacutegeno liacutequido es una
tecnologiacutea madura siempre que sea a pequentildea escala y que el amoniacuteaco es una de las
formas de almacenamiento maacutes maduras y con tecnologiacutea avanzada
Transporte y distribucioacuten
Una vez que se produce el hidroacutegeno este debe ser transportado hasta el usuario
final Hay tres formas de transportarlo viacutea mariacutetima por tierra (camiones cisterna o
cilindros para distancias maacutes cortas) y mediante tuberiacuteas siendo esta uacuteltima opcioacuten la
maacutes econoacutemica porque ya existe una infraestructura aunque tiene limitaciones en
cuanto al porcentaje de hidroacutegeno que se puede inyectar en relacioacuten con el gas
soporte
Tabla 3 Madurez tecnoloacutegica y de procesos de almacenamiento de hidroacutegeno Fuente IEA The future of the Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia
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Mariacutetimo
En teoriacutea su principal ventaja es que permitiriacutea cubrir grandes distancias aunque la
realidad es que hoy en diacutea no hay flota de barcos que transporten hidroacutegeno puro A
modo de ejemplo sentildealar que el primer buque que transporta hidroacutegeno liacutequido
comprimido entroacute en funcionamiento en 2020 Su objetivo es transportar hidroacutegeno
desde la costa sur de Australia hasta Japoacuten En Europa la empresa noruega Moss ha
disentildeado un barco para transportar 9000 m3 de hidroacutegeno licuado Estos barcos son
parecidos a los de GNL (gas natural licuado) y requieren la licuefaccioacuten del hidroacutegeno
antes de su transporte Tanto los barcos como el proceso de licuefaccioacuten supondriacutean
costes considerables pero aun asiacute hay varios proyectos activos para desarrollar
barcos adecuados [13]
En este tipo de transporte se producen peacuterdidas significativas en la cadena logiacutestica
(como por ejemplo en la presurizacioacuten y licuefaccioacuten) lo que puede multiplicar la
demanda de energiacutea para el suministro de hidroacutegeno
En cuanto a los portadores de hidroacutegeno el amoniacuteaco es el maacutes desarrollado en
teacuterminos de transmisioacuten intercontinental apoyaacutendose en buques cisterna para
productos quiacutemicos y gas licuado de petroacuteleo semi refrigerados
Terrestre
El hidroacutegeno se distribuye en camiones siempre que sean distancias pequentildeas (lt300
km) y en algunos casos tambieacuten se utiliza el ferrocarril El principal problema es que en
la actualidad no existe una estructura que preparada para el uso generalizado del
hidroacutegeno como vector energeacutetico del futuro
Uno de los aspectos negativos de transportar el hidroacutegeno viacutea terrestre es su
ineficiencia energeacutetica debido a que es necesaria una cantidad muy superior de
material asociado por cada unidad maacutesica de hidroacutegeno transportado lo que conlleva
consumir mucha energiacutea en su transporte
El hidroacutegeno liacutequido se distribuye en cilindros con camiones cisterna criogeacutenicos que
pueden llegar a transportar hasta 4000 kg de hidroacutegeno licuado pero solo se utilizan
actualmente para viajes de hasta 4000 km La razoacuten de esta limitacioacuten de distancia se
debe a que el hidroacutegeno en distancias maacutes largas se calienta y puede provocar un
aumento de presioacuten
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Por estos motivos una economiacutea basada en el hidroacutegeno no seraacute rentable tanto por la
ineficiencia econoacutemica como energeacutetica de la utilizacioacuten de camiones como medio de
distribucioacuten normal
Si se transportara amoniacuteaco o LOHC en estos camiones cisterna seguacuten el informe The
Future of Hydrogen de la IEA [5] podriacutea llegar a distribuirse 5000 kg de hidroacutegeno en
forma de amoniacuteaco o 1700 kg en forma de LOHC
Seguacuten IRENA [14] utilizar el amoniacuteaco como portador de hidroacutegeno en camiones
supondriacutea unas peacuterdidas de energiacutea del 45 en la compresioacuten del hidroacutegeno (19) en
los electrolizadores (16) y en el convertidor de potencia (10)
Inyeccioacuten en la red actual de gas natural
La forma maacutes sencilla para transportar hidroacutegeno es utilizar la red de distribucioacuten de
gas natural introduciendo un porcentaje de hidroacutegeno mezclado con el gas natural ya
que una red propia de distribucioacuten de hidroacutegeno mediante una red de tuberiacuteas que
conecte al productor con el consumidor requiere una inversioacuten inicial muy elevada y
solo puede ser viable si se transporta gran cantidad y de forma ininterrumpida en el
tiempo
En Espantildea hay una infraestructura de gasoductos muy extensa que transportan gas
natural en la que podriacutea transportarse hidroacutegeno La opcioacuten maacutes faacutecil a corto plazo es
inyectar hidroacutegeno en dicha infraestructura hasta el usuario final introduciendo un
determinado porcentaje de hidroacutegeno en la tuberiacutea de gas natural que estaacute
compuesto en gran medida por metano y una pequentildea parte de etano
A maacutes largo plazo para 2050 se preveacute que los gases renovables sustituyan al gas
natural de origen foacutesil pero por ahora no se estaacute introduciendo hidroacutegeno en la red de
gaseoductos aunque siacute biometano que en su composicioacuten contiene entre un 95 y un
99 de metano
Introducir hidroacutegeno en la red de gaseoductos supone una modificacioacuten de la
composicioacuten del producto transportado y entregado al cliente y los porcentajes de
hidroacutegeno estaacuten regulados por el Estado asiacute como la infrautilizacioacuten de un elemento
de mayores prestaciones que el gas natural
Existen contraindicaciones debido a que a largo plazo el hidroacutegeno podriacutea dantildear la red
de transporte y tener efectos no deseados en equipos que utilicen este gas Los liacutemites
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variacutean seguacuten cada paiacutes y en Espantildea es de un 5 volumen el liacutemite de mezcla de
hidroacutegeno
En circunstancias excepcionales paiacuteses como Alemania Francia y Reino Unido podriacutean
aumentar estos liacutemites hasta un 20 en el caso de Francia y Reino Unido y un 15 en
Alemania
Los diferentes liacutemites legales que cada paiacutes considera dependen de que las redes que
han sido disentildeadas para gas natural puedan soportar otras aplicaciones porque las
propiedades quiacutemicas del hidroacutegeno son diferentes a las del gas natural sobre todo en
densidad reactividad y poder caloriacutefico por lo que para poder transportar hidroacutegeno
seriacutean necesarias ciertas modificaciones teacutecnicas
Seguacuten Marcogaz (la asociacioacuten teacutecnica de la industria europea del gas natural) [16]se
consideran diferentes tolerancias para la introduccioacuten del hidroacutegeno en los
gaseoductos que se exponen en la Tabla 4 Actualmente los componentes principales
de almacenamiento transmisioacuten y distribucioacuten de gas pueden llegar a admitir el 10
de hidroacutegeno sin modificaciones En el aacutembito domeacutestico ya hay aplicaciones que
pueden llegar a soportar el 20 de hidroacutegeno pero para un porcentaje mayor es
necesario seguir investigando En el caso de los usos industriales estos componentes
tienen una aceptabilidad menor con un 5 la tolerancia general (incluso en el caso de
las turbinas hay una admisibilidad menor) Si el gas natural se usa para producir calor
0 1 2 3 4 5 6 7
Alemania
Austria
Espantildea
Estados Unidos
Francia
Italia
Japoacuten
Lituania
Reino Unido
Suiza
Liacutemite de mezcla de H2 ( en volumen)
Figura 13 Liacutemites legales de la concentracioacuten volumeacutetrica del hidroacutegeno en la red de gas en diferentes paiacuteses Fuente Naturgy [15] Elaboracioacuten propia
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por ejemplo en quemadores u hornos se puede llegar a obtener una tolerancia del
15 sin modificaciones y es susceptible de poder aumentarse en un futuro
Sin modificaciones Con modificaciones I+D
Estructura gasista 10 20 gt20
Usos domeacutesticos 10-20 20 gt20
Usos industriales 0-15 15 gt15
Dentro de la estructura gasista hay algunos componentes a lo largo de la cadena de
valor del gas natural con una alta tolerancia a la mezcla de hidroacutegeno Por ejemplo las
tuberiacuteas de distribucioacuten de polietileno pueden soportar hasta el 100 de hidroacutegeno
Hay proyectos como el H21 Leeds City Gate en Reino Unido [17] con el que se quiere
demostrar la viabilidad de esta opcioacuten para proporcionar calor a hogares y empresas
Infraestructura del gas Uso final
Tuberiacuteas 50 (100 en
algunas condiciones) Caldera 30
Medidores de gas 50 Cocina 30
Transmisioacuten 20 Motor 5
Compresores 10 Turbinas 2-3
Almacenamiento 2 Tanques CNG 2 (30 en algunas
condiciones)
En todo caso y a modo de resumen el blending no es una solucioacuten econoacutemicamente
eficiente para voluacutemenes grandes debido a que se pierde valor intriacutenseco del
hidroacutegeno en la mezcla y a que hay dificultades teacutecnicas para poder separar los gases
Tabla 4 Tolerancia general de hidroacutegeno en la red de gas
Fuente Marcogaz[16] Elaboracioacuten propia
Tabla 5 Tolerancia actual de diferentes elementos a mezclas de hidroacutegeno
Fuente IEA The future of Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia
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en el punto de consumo como indica la Hoja de Ruta del Hidroacutegeno de Espantildea [18]
sin dejar de considerar que vamos hacia una economiacutea que tiene que prescindir del
gas natural como combustible foacutesil lo que implica tambieacuten un ldquodeadlinerdquo para el uso
conjunto de las infraestructuras con el hidroacutegeno
En relacioacuten con el transporte hay que preguntarse si es maacutes apropiado transportar el
hidroacutegeno renovable en estado gas liacutequido o mediante LOHC En funcioacuten de la
distancia y el volumen a tratar podriacutea tenerse en cuenta el siguiente cuadro en el que
figuran los costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen diario (eje
vertical) y de la distancia recorrida (eje horizontal)
Seguacuten los datos reflejados en la figura para distancias maacutes largas (a nivel
intercontinental) y con un volumen pequentildeo se transportariacutea en portadores de
hidroacutegeno orgaacutenico liacutequido para voluacutemenes maacutes grandes todo se transportariacutea en
hidroacutegeno comprimido en tuberiacuteas de transmisioacuten o distribucioacuten siendo esta la
opcioacuten maacutes econoacutemica en funcioacuten de los costes de transporte y se transportariacutea como
amoniaco en el caso de largas distancias con un volumen elevado
En teacuterminos generales los gastos de transporte y almacenamiento suponen una
parte importante de los costes del proceso de uso del hidroacutegeno por lo que la
poliacutetica de su introduccioacuten debe estar encaminada a su produccioacuten en demanda y al
transporte de electricidad antes que de hidroacutegeno
Figura 14 Costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen y la distancia recorrida ($kg) Fuente Bloomberg NEF Hydrogen Economy Outlook [10]
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Utilizacioacuten del hidroacutegeno como vector energeacutetico y como materia prima
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5 Utilizacioacuten del hidroacutegeno como vector energeacutetico y como
materia prima
En el presente capiacutetulo se describen y analizan las distintas formas de utilizar el
hidroacutegeno como vector energeacutetico y como materia prima para procesos industriales o
en procesos de regeneracioacuten de combustibles con el objetivo de que al proceder de
fuentes de energiacutea renovables y ser sostenible pueda ser utilizado como un vector
para la transicioacuten energeacutetica y sustituir a las fuentes de energiacutea de origen foacutesil
manteniendo cuando sea posible los procedimientos de uso
Usos del H2 para produccioacuten de calor y generacioacuten eleacutectrica
Las opciones del hidroacutegeno para la produccioacuten de calor y electricidad son mediante su
combustioacuten (sin emisiones) a altas temperaturas en presencia de aire como fuente de
calor o empleaacutendolo como reactivo junto con el oxiacutegeno en pilas de combustible
producieacutendose la reaccioacuten de oxidacioacuten del hidroacutegeno con la obtencioacuten directa de
electricidad y agua
Combustioacuten directa
El H₂ cuando se combina con el oxiacutegeno del aire en una reaccioacuten de combustioacuten libera
la energiacutea quiacutemica almacenada en el enlace H-H generando solamente vapor de agua
como subproducto de la reaccioacuten Dadas las diferencias entre las propiedades
fisicoquiacutemicas del gas natural y del hidroacutegeno este presenta ciertos cambios a la hora
de utilizarse de forma directa sin mezclar en los dispositivos que estaban utilizando gas
natural (quemadores turbinas motores de combustioacuten internahellip)
El sector industrial y concretamente las aplicaciones a altas temperaturas en el sector
de la metalurgia o en el quiacutemico es fuertemente dependiente de los combustibles
foacutesiles para la obtencioacuten de energiacutea caloriacutefica Como posible solucioacuten se plantea
utilizar el hidroacutegeno para la produccioacuten de calor a nivel industrial mediante su
combustioacuten en calderas en motores de combustioacuten interna (MCI) o como sustituto de
otros gases combustibles
Actualmente no se produce calor a partir de hidroacutegeno puro pero hay alternativas ya
testeadas de combustioacuten mixta de gas natural e hidroacutegeno en las que el gas natural
tiene un porcentaje entre un 15 y un 20 y el hidroacutegeno es el combustible
mayoritario En comparacioacuten con la combustioacuten de hidroacutegeno el gas natural mejora la
deteccioacuten de llama y aumenta el poder caloriacutefico de la mezcla
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Aun asiacute se siguen estudiando mejoras en la combustioacuten del hidroacutegeno 100 puro e
investigando tecnologiacuteas maacutes eficientes Ya hay proyectos a escala real en los que se
quieren electrificar aplicaciones de la industria de alta temperatura como la
produccioacuten de ceraacutemica en un horno industrial ya que el hidroacutegeno se considera
como la mejor opcioacuten para los procesos teacutermicos de alta demanda caloriacutefica
Pilas de combustible
La pila de combustible (Fuel Cell) es un dispositivo capaz de generar electricidad a
partir de la reaccioacuten quiacutemica entre el H₂ introducido en la pila y el O₂ del aire
formando vapor de agua como subproducto Es decir hacen el proceso inverso al
llevado a cabo por los electrolizadores
Al igual que una pila se basa en varias celdas individuales conectadas en serie cada
una formada por dos electrodos (aacutenodo y caacutetodo) separados por un electrolito El H₂ se
incorpora al aacutenodo donde tiene lugar la reaccioacuten de oxidacioacuten del H₂ mientras que el
oxiacutegeno del aire se suministra al caacutetodo donde ocurre la reaccioacuten de reduccioacuten De
esta forma se produce la reaccioacuten electroquiacutemica de reduccioacuten-oxidacioacuten generando
un flujo de electrones que va desde los liberados en el aacutenodo a los colectados en el
caacutetodo y que son colectados por un circuito externo produciendo asiacute una corriente
eleacutectrica
Su principal ventaja con respecto a la combustioacuten directa de H2 es que presenta
eficiencias mucho maacutes elevadas al eliminarse los pasos de la transformacioacuten (y por
tanto las peacuterdidas de eficiencia asociadas a dichas transformaciones) de la energiacutea
quiacutemica contenida en el H2 en energiacutea teacutermica de la energiacutea teacutermica a mecaacutenica
mediante una turbina y de la transformacioacuten electromecaacutenica
Estas celdas pueden adaptarse para producir energiacutea ya sea en forma de electricidad o
calor en diferentes cantidades y su uso permitiriacutea una amplia implementacioacuten de la
utilizacioacuten del H2 en muchos sectores como la movilidad o en sistemas de generacioacuten
o cogeneracioacuten de electricidad y calor tanto a nivel domeacutestico como industrial
La eficiencia actual de las pilas de combustible tipo PEM (pilas de combustible con
membrana de intercambio de protones o simplemente pilas polimeacutericas) es de un
50 lo que significa que la mitad de la energiacutea contenida en el H2 introducido en la
pila de combustible no es transformada en energiacutea uacutetil (electricidad) Para
contextualizar una turbina de gas pequentildea tiene una eficiencia del 21 y un motor de
combustioacuten interna de ciclo dieacutesel alrededor del 40 Obviamente estos valores de
eficiencia deben ser considerados de forma integral incluyendo todos los procesos de
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transformacioacuten situacioacuten en la que los vectores intermedios bajo criterios de
eficiencia que no de sostenibilidad presenta valores inferiores
Los avances en I+D son esperanzadores Seguacuten un estudio de Cleantech Group [19] la
mitad del total de patentes actuales se destinan al hidroacutegeno y a las pilas de
combustible Teniendo en cuenta las empresas que las patentan podemos hacernos
una idea ldquodel mercado que vienerdquo para estas tecnologiacuteas vehiacuteculos de hidroacutegeno
(Honda General Motors o Toyota publican 100 patentes al antildeo) electroacutenica de
consumo o aplicaciones estacionarias Espantildea no estaacute en liacutenea con este esfuerzo
investigador de otros paiacuteses avanzados
Seguacuten el informe Hydrogen_Strategy de la Comisioacuten Europea [20] las pilas de
combustible de hidroacutegeno deberiacutean fomentarse maacutes en los vehiacuteculos pesados de
carretera junto con la electrificacioacuten incluidos los automoacuteviles los vehiacuteculos
especiales y el transporte de mercanciacuteas por carretera de larga distancia dadas sus
emisiones de CO2
Toyota es una de las empresas automoviliacutesticas que maacutes estaacute apostando por estas
tecnologiacuteas En el mercado ya estaacuten disponibles vehiacuteculos con pilas de combustible de
hidroacutegeno como el Toyota Mirai [21] Ademaacutes lanzaraacute durante este antildeo un camioacuten
eleacutectrico alimentado por hidroacutegeno a traveacutes de su asociacioacuten Hino Trucks y utiliza esta
tecnologiacutea en montacargas autobuses urbanos y generadores
En cuanto a la utilizacioacuten del hidroacutegeno hay que destacar tambieacuten la produccioacuten
conjunta de electricidad y calor a traveacutes de la cogeneracioacuten La combustioacuten de hidroacutegeno
en una caldera cubre las necesidades del proceso industrial con la posibilidad de utilizar
la energiacutea residual en un ciclo Rankine (un ciclo termodinaacutemico que tiene como objetivo
la conversioacuten de calor en trabajo constituyendo lo que se denomina un ciclo de
potencia) con una turbina de vapor para la generacioacuten de electricidad formando asiacute el
sistema de cogeneracioacuten
Como siempre el hidroacutegeno utilizado en el proceso de cogeneracioacuten debe ser
producido a partir de fuentes renovables eliminando asiacute el uso de combustibles
foacutesiles para su obtencioacuten
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Hoy en diacutea la cogeneracioacuten plantea un sistema hiacutebrido con la sustitucioacuten parcial o total
del gas natural por hidroacutegeno con el objetivo de disentildear un sistema a largo plazo
basado exclusivamente en hidroacutegeno Esto supondriacutea una serie de ventajas ya que en
comparacioacuten con los sistemas de combustioacuten tradicionales tendriacutea una alta eficiencia
en el proceso ademaacutes de evitar la emisioacuten de gases contaminantes a la atmoacutesfera A
pesar de ello tambieacuten cuenta con un gran haacutendicap su alto precio aunque se espera
alcanzar costes maacutes competitivos (15-2eurokg lo que supondriacutea una reduccioacuten
significativa teniendo en cuenta que el coste actual estaacute entre los 35-5eurokg) por la
continua evolucioacuten y desarrollo de su tecnologiacutea
Para el antildeo 2050 se estima que entre el 13 y el 16 de la produccioacuten eleacutectrica total
generada provendraacute de sistemas de cogeneracioacuten altamente eficientes con el
hidroacutegeno de origen renovable como principal protagonista Ademaacutes seguacuten el estudio
Entendimiento del Mercado del Hidroacutegeno y sus oportunidades para la Cogeneracioacuten
[22] presentado recientemente este tipo de sistemas tambieacuten cubriraacuten entre un 19 y
un 27 de la demanda caloriacutefica de los diferentes sectores
Paiacuteses como Francia Espantildea o Alemania ya estaacuten desarrollando proyectos europeos
basados en parques de cogeneracioacuten hiacutebridos (hidroacutegeno y gas natural) y en parques
que pueden funcionar con hidroacutegeno sin un combustible foacutesil adicional
Tambieacuten se ha planteado la introduccioacuten del hidroacutegeno como combustible en centrales
de generacioacuten de electricidad de ciclo combinado pero obviamente el proceso
propuesto carece de loacutegica porque si un requisito previo es que el hidroacutegeno sea
producido por electroacutelisis del agua con electricidad renovable no parece racional
producir electricidad renovable para producir hidroacutegeno y que este tenga que
transformarse en combustible para producir electricidad de nuevo en un lugar donde su
generacioacuten no presenta elementos de valor en relacioacuten con el consumo Lo uacutenico que se
conseguiriacutea es mantener el sistema con procesos de mezcla de hidroacutegeno y gas natural
y estirar la vida uacutetil de este tipo de centrales
Figura 15 Implantacioacuten del H2 con sistemas de cogeneracioacuten Fuente Estudio Hidroacutegeno y Cogeneracioacuten ACOGEN [22]
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La utilizacioacuten de hidroacutegeno como combustible en las centrales de ciclo combinado no
es eficiente porque al proceso de combustioacuten para la generacioacuten de electricidad hay
que antildeadir el proceso de electroacutelisis y el transporte de H2 aunque sea mediante
blending
El hidroacutegeno como respaldo de la generacioacuten de electricidad
renovable
Uno de los potenciales usos del hidroacutegeno y al que maacutes importancia se le ha dado en
los medios es el de sistema de almacenamiento de energiacutea Almacenar energiacutea es
primordial para proporcionar flexibilidad a la hora de distribuir la electricidad y para la
integracioacuten de las energiacuteas renovables dentro del sistema energeacutetico
La opcioacuten de poder almacenar esta energiacutea durante un periacuteodo de sobreproduccioacuten y
reutilizarla en eacutepocas de deacuteficit de energiacutea eliminariacutea la necesidad de la generacioacuten a
partir de energiacuteas foacutesiles y las emisiones de carbono correspondientes Seguacuten IRENA el
almacenamiento estacional de la electricidad renovable seraacute un mercado en
crecimiento despueacutes del 2030 y el hidroacutegeno puede desempentildear un papel importante
La implantacioacuten de renovables exige aprovechar al maacuteximo la capacidad de evacuacioacuten
y el uso de las infraestructuras porque
bull Las renovables como la eoacutelica y la solar sin almacenamiento tienen de forma
individual un factor de capacidad pequentildeo lo que unido a la reduccioacuten de
costes aconseja sobredimensionar la potencia instalada en relacioacuten con la
maacutexima evacuable a poder ser hibridando tecnologiacuteas por la
complementariedad entre el viento y la radiacioacuten solar tanto a nivel de
disponibilidad estacional como horaria En la siguiente tabla se puede ver el
factor de capacidad y su evolucioacuten en el tiempo de las diferentes tecnologiacuteas de
aprovechamiento de fuentes de energiacutea renovables
Factor de capacidad
()
2010 2020 Porcentaje
de cambio
Bioenergiacutea 72 70 -2
Geoteacutermica 87 83 -5
Hidroeleacutectrica 44 46 4
Solar FV 14 16 17
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Factor de capacidad
()
2010 2020 Porcentaje
de cambio
Termosolar de
concentracioacuten 30 42
40
Eoacutelica terrestre 27 36 31
Eoacutelica marina 38 40 6
bull Por otro lado la variabilidad en las fuentes de energiacutea renovables y la no
posibilidad de gestionar una subida de potencia dado que la loacutegica es no
limitar su produccioacuten requiere con el fin de ganar en su componente de
potencia firme utilizar sistemas de almacenamiento de muy corto plazo
bull En sistemas cercanos al consumo en periodos en los que la generacioacuten es
mayor a la demanda hacer un uso efectivo de la energiacutea sobrante producida
mediante la implantacioacuten de almacenamiento estacionario es una de las
propuestas oacuteptimas
El hidroacutegeno por su capacidad energeacutetica y su idoneidad de produccioacuten mediante
electroacutelisis del agua es en teoriacutea un elemento baacutesico no solo para aprovechar las
infraestructuras sino para ganar en gestionabilidad de un sistema basado en fuentes
renovables como el viento y el sol
A continuacioacuten se presenta un esquema resumen de las eficiencias de transformacioacuten
almacenamiento y reconversioacuten de la energiacutea primaria en electricidad
Tabla 6 Evolucioacuten del factor de capacidad por tecnologiacuteas de aprovechamiento de fuentes de energiacutea
renovables Fuente IRENA [23] Elaboracioacuten propia
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Aunque a corto plazo no se preveacute que haya unas necesidades significativas de
almacenamiento estacional la poliacutetica energeacutetica debe considerar esta posibilidad
como una oportunidad real que antildeadir a los sistemas de almacenamiento de bateriacuteas
Se estima que en 2050 creceraacuten significativamente las necesidades de
almacenamiento de hidroacutegeno para integrar grandes cuotas de energiacutea solar y eoacutelica
ya que se va a producir cada vez maacutes una mayor electrificacioacuten de la demanda en los
diferentes sectores que se va a abastecer a partir de energiacuteas renovables Esto puede
ser una solucioacuten al problema que se plantea del aumento en la generacioacuten ya que
puede producir saturacioacuten en los nodos de interconexioacuten eleacutectrica
El horizonte proyectado por IRENA deberiacutea hacernos repensar el desarrollo actual
respecto a muchas de las iniciativas presentadas cuya replicabilidad no estaacute en
consonancia con la madurez del proceso
Por lo tanto habraacute que seguir analizando cuaacutel es el sistema o sistemas de
almacenamiento energeacutetico oacuteptimos de los desarrollados hasta la fecha y los maacutes
innovadores en los proacuteximos antildeos considerando tambieacuten la hibridacioacuten con
120636119912119944 = 120787120782
120636119927119914 = 120787120782 120636119916119949119942119940 = 120789120782
120636119913119916 = 120790120782
120636119912119957 = 120786120782
120636119912119949 = 120789120790
120636119914119930 = 120788120782
120636119914119919 = 120791120782
120636119917119933 = 120783120791
Figura 16 Esquema resumen de eficiencias en el proceso de transformacioacuten almacenamiento y reconversioacuten
de la energiacutea primaria en electricidad de las principales tecnologiacuteas renovables despreciando las peacuterdidas
asociadas al transporte de los vectores energeacuteticos
Fuentes Rendimientos (120636) Ag Media de aerogeneradores (Center for Sustainable Systems) [24] FV Media
de paneles solares (GreenMatch) [25] CH Central Hidroeleacutectrica (Bureau of Reclamation) [26] CS Campo
Solar (Protermosolar) [27] Elec electrolizador tipo PEM (Libro Naturgy) [15] Al almacenamiento H2 (TampE)
[28] PC=Pila de Combustible tipo PEM (Libro Naturgy) BE= Bateriacutea electroquiacutemica de ion-litio en ciclo de
carga y descarga (MDPI) [29] At= Almacenamiento teacutermico en sales fundidas (Protermosolar) Elaboracioacuten
propia
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almacenamiento (las ya existentes bateriacuteas de ion-litio volantes de inercia bombeo
etc)
La hibridacioacuten de la eoacutelica con la fotovoltaica supone un hito que deberiacutea ser la base
del desarrollo de la generacion de electricidad de forma centralizada con el fin de
aprovechar la capacidad de evacuacioacuten y de dar firmeza a la generacioacuten renovable
situacioacuten para la que es interesante analizar la utilizacion del hidroacutegeno como sistema
de almacenamiento y generacioacuten posterior de energiacutea eleacutectrica
En la Fundacioacuten Renovables hemos simulado mediante un modelo basado en datos
reales la hibridacioacuten de un parque eoacutelico de 15 MW con otro solar de 15 MWp
sumando una potencia instalada de 30 MW para un nudo de evacuacioacuten de red de 15
MW con el fin de analizar los vertidos disponibles por una generacioacuten superior a la
potencia de evacuacioacuten
En base a los datos de energiacutea eleacutectrica vendida a la red se ha calculado la energiacutea
eleacutectrica excedentaria que no puede ser aprovechada por las limitaciones impuestas
por el nudo de evacuacioacuten
De acuerdo al desarrollo horario en las siguientes figuras podemos ver como la eoacutelica
y la fotovoltaica tienen elementos de complementariedad (figura 16) pero donde
realmente se complementan es en el desarrollo estacional (figura 17)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ene
rgiacutea
(M
Wh
)
Horas
Energiacutea eoacutelica vendida (MWh) Energiacutea solar vendida (MWh) Excedentes (MWh)
Figura 17 Distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica vendida y de los excedentes del parque en estudio Elaboracioacuten propia
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Los excedentes distribuidos en nuestro caso de forma anual en 24 horas se calculan
por el promedio de las horas en las que si existen excedentes (principalmente de 600h
a 1900h coincidente con la distribucioacuten gaussiana caracteriacutestica de la curva de
generacioacuten solar fotovoltaica) para dimensionar la capacidad del electrolizador Una
vez calculado nos permitiraacute obtener los excedentes de energiacutea eleacutectrica que seraacuten
aprovechados por el electrolizador su produccioacuten de H2 teniendo en cuenta el
consumo de electricidad y la eficiencia en funcioacuten de la carga a la que es sometido
calculada de forma proporcional a la desviacioacuten respecto al punto de funcionamiento
oacuteptimo del electrolizador De forma anaacuteloga se determina la capacidad de la pila de
combustible en base al promedio de las horas en las que se produce H2 (coincidentes
con las que se producen excedentes de electricidad) y su reconversioacuten en electricidad
teniendo en cuenta su consumo y su factor de carga
Hay que matizar que se ha escogido un electrolizador y una pila de combustible tipo
PEM para los caacutelculos realizados por sus ventajas de flexibilidad de operacioacuten y tiempo
de respuesta lo que los hacen adecuados para su hibridacioacuten con tecnologiacuteas de
generacioacuten renovables como se ha mencionado con anterioridad
El escenario proyectado es el almacenamiento estacional del H2 para su reconversioacuten e
inyeccioacuten en la red cuando la remuneracioacuten por MWh de electricidad vertida es mayor
Por ello en base a los excedentes del parque distribuidos de forma estacional se
calcula la produccioacuten de H2 en funcioacuten de la capacidad del electrolizador calculada
anteriormente Tomando la estacioacuten con mayor produccioacuten de H2 calculamos su
volumen a una presioacuten de 200 bar y por tanto la capacidad del sistema de
almacenamiento La razoacuten de optar por un sistema estacional sobredimensionado se
basa en poder aprovechar las ventajas de almacenamiento temporal que aporta en
contraposicioacuten con otros vectores energeacuteticos
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Se ha realizado un anaacutelisis de sensibilidad con el coste de la electricidad utilizada en el
electrolizador partiendo de un coste cero pues de otra manera la electricidad
excedentaria generada seriacutea desperdiciada
Por otro lado los resultados de un escenario definido a partir de la utilizacioacuten de
electricidad procedente de la red en horas de bajo precio para producir y almacenar
hidroacutegeno con el fin de incrementar el factor de uso de los electrolizadores al margen
de la no sostenibilidad de un mix que no es 100 renovable no suponen una ventaja
econoacutemica tanto por el factor de capacidad de la planta hibridada como por los
costes de oportunidad y de generacioacuten de la electricidad de la red y de la planta
respectivamente
En base al procedimiento de caacutelculo utilizando al descuento de los flujos de caja y los
datos del parque eoacutelico y solar empleados el resultado obtenido dista mucho de ser
competitivo principalmente por el peso de las inversiones a llevar a cabo La todaviacutea
poca madurez de la tecnologiacutea de los electrolizadores y de las pilas de combustible
introducen un alto coste unitario de los equipos (1200 eurokW y una vida uacutetil de unas
42200 horas para los electrolizadores y 1000 eurokW para la pila de combustible)
representando entre ambos el 92 del Capex
Ante tal magnitud cabe pensar que la hibridacioacuten de un parque de generacioacuten
renovable con un electrolizador tendriacutea que ser fuertemente subvencionada en torno
a un 80 con parte de los Fondos Next Generation EU recogidos en Espantildea en el Plan
de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia (PRTR) concretamente en los asignados
0
500
1000
1500
2000
2500
Primavera Verano Otontildeo Invierno
Ene
rgiacutea
(M
Wh
antilde
o)
Estaciones
Excedentes (MWh)
Figura 18 Excedentes del parque de estudio distribuidos por estaciones de un antildeo Elaboracioacuten propia
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al Componente 9 destinados al hidroacutegeno dado el beneficio medioambiental positivo
que implicariacutea su integracioacuten en la red eleacutectrica
La combinacioacuten entre subvenciones y precios de venta de electricidad mayores por su
gestionabilidad es otra de las variables que se ha analizado lo que supone encontrar
puntos de rentabilidad en un modelo eleacutectrico en el que la generacioacuten firme tenga un
plus de precio al fijado por el pool actual Esta consideracioacuten deberiacutea limitar la
realizacioacuten de plantas a las necesidades exigidas para un adecuado desarrollo
tecnoloacutegico del proceso ya que un mayor ritmo supone un sobrecoste anticipado que
acaba siendo contraproducente
En el estado del arte de la tecnologiacutea el aumento de la capacidad de produccioacuten del
electrolizador y por tanto del H2 producido tampoco arroja mejoras significativas
dado que el iacutendice de progreso del Capex en relacioacuten con el tamantildeo en la actualidad no
es significativo
La comparacioacuten tambieacuten se llevoacute a cabo en un modelo con hibridacioacuten basada en
bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio y en condiciones de disentildeo operativo similares el
resultado es diametralmente opuesto al obtenerse un resultado econoacutemico positivo
Este resultado estaacute generado no solo por un menor Capex sino sobre todo por una
mayor utilizacioacuten porque la bateriacutea consigue reconvertir casi un 350 maacutes los
excedentes en energiacutea eleacutectrica final que el electrolizador como puede observarse en
las siguientes figuras
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)
Horas
Excedentes noaprovechadosPeacuterdidas de energiacutea en elproceso de transformacioacutenH2 no aprovechado parareconvertir en electricidadPeacuterdidas en el proceso dereconversioacutenH2 reconvertido en energiacuteaeleacutectrica
Figura 19 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de H2 como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable
Elaboracioacuten propia
Figura 20 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de bateriacuteas como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable
Elaboracioacuten propia
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Ene
rgiacutea
(M
Wh
)
Horas
Excedentes noaprovechados
Peacuterdidas en la bateriacutea
Peacuterdidas en el inversor
Energiacutea eleacutectricareconvertida por la bateriacutea
Excedentes
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A raiacutez de los resultados obtenidos queda de manifiesto que debemos seguir
avanzando en la mejora de la tecnologiacutea relacionada con el hidroacutegeno Sin embargo si
se constata la idoneidad no solo de la hibridacioacuten sino del uso de bateriacuteas de
almacenamiento de ion litio la unioacuten del parque eoacutelico con un parque solar
fotovoltaico del mismo tamantildeo incrementa las horas de funcionamiento en un 161
A continuacioacuten se muestran las diferencias tecnoloacutegicas y econoacutemicas maacutes
significativas entre los electrolizadores PEM y las bateriacuteas electroquiacutemicas de ion litio
Electrolizador PEM Bateriacuteas electroquiacutemica ion litio
Eficiencia () 70 80
Vida uacutetil (antildeos) 48 10
Capex (eurokW y eurokWh) 1200 11645
Materia prima Agua y electricidad Electricidad
Emplazamiento Impuesto por la disponibilidad de
agua Versatilidad
Carga parcial miacutenima respecto a la potencia nominal
5 ~ 0
Elementos auxiliares
Sistema de tratamiento de agua compresor sistema de
almacenamiento y pila de combustible
Inversor DCAC y ACDC (salvo si la energiacutea eleacutectrica es DC)
Los resultados obtenidos corresponderiacutean a un proyecto de estas caracteriacutesticas
llevado a cabo en 2021 Sin embargo seguacuten estudios realizados para los antildeos 2030 y
2050 en referencia a sistemas de almacenamiento estacionales se puede observar
que con la utilizacioacuten del hidroacutegeno se produciraacute una reduccioacuten en el coste de la
electricidad
Tabla 7 Comparativa entre electrolizadores PEM y bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio
Elaboracioacuten propia
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Por el contrario en las estimaciones realizadas para los antildeos 2030 y 2050 se preveacute que
el coste no disminuiriacutea en la electricidad producida en centrales de bombeo (PHS) o en
plantas con turbina a gas comprimido (CAES)
Nos queda mucho recorrido sobre todo atendiendo al funcionamiento no continuo de
los electrolizadores y a los efectos que tiene esta praacutectica tanto en el rendimiento y la
vida uacutetil de los equipos como en el coste antildeadido por un menor nuacutemero de horas de
utilizacioacuten
Produccioacuten de combustibles a partir del hidroacutegeno
El H2 puede ser empleado como materia prima para producir otros combustibles
sinteacuteticos derivados lo que supone almacenar hidroacutegeno de una forma maacutes versaacutetil
aprovechando las ventajas que ofrecen los distintos combustibles para su integracioacuten
en las aplicaciones de uso final sin que se tengan que modificar los sistemas
actualmente existentes dada la naturaleza quiacutemica de sus propiedades
Los combustibles sinteacuteticos liacutequidos en condiciones ambientales poseen ventajas
frente a los gaseosos en cuanto a densidad energeacutetica se refiere que los hace
utilizables para aplicaciones de movilidad al poder transportar mayor cantidad de
combustible por volumen incrementando la autonomiacutea de los medios de transporte
en general
A partir del H2 se pueden obtener otros electrocombustibles tanto en estado liacutequido
(Power-to-Liquids P2L los productos Fischer-Tropsch (FT) (e-dieacutesel e-gasolina o e-
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
H2 PtPPEMPEM
H2 PtP H2 PtP H2 PtGPEM HENG
H2 PtGPEM
methan
PHS CAES
LCO
E (U
SDM
Wh
)
2030 2050
Figura 21 Reduccioacuten de los costes de electricidad seguacuten Fuente Technology Roadmap Hydrogen and Fuel Cells (aeh2org) [30] Elaboracioacuten propia
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queroseno) e-metanol (MeOH) y el hidroacutegeno transportado en compuestos liacutequidos
orgaacutenicos portadores de hidroacutegeno (LOHC)) como en estado gaseoso (Power-to-gas
P2G metano y amoniacuteaco)
Estos combustibles poseen propiedades fisicoquiacutemicas ideacutenticas a los productos
petroliacuteferos de origen foacutesil (o a las sustancias producidas a partir de combustibles
foacutesiles) y suponen una manera de producir combustibles sinteacuteticos y almacenar
hidroacutegeno (y en primer teacutermino electricidad renovable) capaz de integrarse
faacutecilmente en la infraestructura logiacutestica existente (gasoductos buques cisterna
infraestructura de reabastecimiento de combustiblehellip) Sin embargo aunque no
implican ninguna barrera teacutecnica en su uso final los principales inconvenientes son la
baja eficiencia energeacutetica global (tanto en el proceso de obtencioacuten como en la
tecnologiacutea final de uso en la combustioacuten) y el coste del proceso de produccioacuten al
margen de significar un apoyo a la continuidad de un modelo energeacutetico insostenible
Existen propuestas de almacenartransportarusar hidroacutegeno a traveacutes de estos
electrocombustibles si se utilizan directamente como es el caso del amoniacuteaco o del
metanol sin olvidar que en los procesos de combustioacuten (a excepcioacuten del H2 y el NH3)
contaminan exactamente igual que sus anaacutelogos de origen foacutesil
1 Metano Mediante el proceso de hidrogenacioacuten se produce la metanizacioacuten
del CO2 produciendo de esta forma metano sinteacutetico La propuesta de
produccioacuten del metano sinteacutetico a partir del H2 podriacutea distribuirse de forma
sencilla en la red de gas natural existente
Figura 22 Diagrama explicativo de la produccioacuten de electrocombustibles Fuente European Technology and Innovation Platform [31] Traduccioacuten al espantildeol del original
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2 Amoniaco El amoniacuteaco (NH3) es un gas incoloro con un olor muy caracteriacutestico
Es 16 veces maacutes ligero que el aire El NH3 es faacutecilmente licuable debido al
fuerte enlace de hidroacutegeno entre las moleacuteculas A una presioacuten de una
atmoacutesfera hierve por debajo de la temperatura ambiente a unos -333 degC por
lo que puede conservarse en estado liacutequido bajo presioacuten a temperaturas bajas
mediante su refrigeracioacuten o almacenado bajo presioacuten Esto hace que se
requiera de un equipo especial para su almacenaje y dispensado
Se trata del segundo quiacutemico industrial maacutes producido en el mundo y la
principal materia prima producida a partir del hidroacutegeno Seguacuten el informe
Hydrogen A renewable energy perspective publicado por IRENA [14] se
producen alrededor de 175 millones de toneladas al antildeo de las cuales casi el
90 se destinan como materia prima para la fabricacioacuten de fertilizantes
sinteacuteticos nitrogenados soacutelidos o gaseosos empleados en el sector agriacutecola
(urea nitrato de amonio sulfato de amonio) y para la produccioacuten de otros
productos quiacutemicos
El amoniacuteaco tiene una densidad energeacutetica de 186 MJkg aproximadamente la
mitad que la del petroacuteleo y comparable a la de la biomasa por lo que ademaacutes
de su uso como materia prima surge junto con el hidroacutegeno un intereacutes por su
utilizacioacuten como vector energeacutetico para desplazar el uso de combustibles foacutesiles
en aquellos sectores maacutes difiacuteciles de descarbonizar El amoniacuteaco resulta
interesante por ser el uacutenico portador de energiacutea derivado del H2 libre de
carbono durante su combustioacuten al igual que el hidroacutegeno puro
En su combustioacuten el amoniacuteaco no arde con facilidad ni mantiene la combustioacuten
debido a su bajo iacutendice de cetano y a la baja velocidad de la llama excepto para
mezclas estrechas de amoniacuteaco-aire del 15-25 en volumen de aire lo que
dificulta su aplicacioacuten en los motores de combustioacuten Cuando se mezcla con
oxiacutegeno arde con una llama de color verde amarillento paacutelido
Sin embargo el amoniacuteaco es un compuesto quiacutemico altamente toacutexico para los
seres humanos si se inhala ademaacutes de provocar graves quemaduras en la piel y
dantildeos en los ojos si se entra en contacto con eacutel El amoniacuteaco tiene la propiedad
de disolverse faacutecilmente en el agua siendo una sustancia muy toacutexica para la
vida acuaacutetica con efectos duraderos en el tiempo si se producen fugas en
masas de agua Se trata ademaacutes de un gas inflamable y si su combustioacuten no
estaacute perfectamente optimizada puede ser una fuente de emisiones de oacutexido
nitroso (NO2) un gas de efecto invernadero con 300 veces mayor potencial de
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calentamiento global que el CO2 ademaacutes de la posible emisioacuten de amoniacuteaco no
quemado tras su combustioacuten y su potencial efecto venenoso y contaminante
Mediante el proceso de Haber-Bosch (HB) se consigue sintetizar la moleacutecula
del amoniacuteaco (NH3) a partir del H2 y del nitroacutegeno (N2) Para que el amoniacuteaco se
considere un electrocombustible es necesario que el H2 proceda de electroacutelisis
con electricidad renovable Sin embargo el N2 actualmente se obtiene a partir
de la eliminacioacuten del oxiacutegeno del aire a traveacutes de la reaccioacuten de combustioacuten del
metano y todaviacutea no existe una alternativa clara de produccioacuten de N2 libre de
carbono que sustituya el meacutetodo de produccioacuten actual pues todas las
propuestas se encuentran en una fase prematura de investigacioacuten y desarrollo
A nivel mundial se genera un promedio de casi tres toneladas de CO2 por cada
tonelada de NH3 producido
3 Produccioacuten de hidrocarburos liacutequidos Se pueden producir hidrocarburos
liacutequidos a partir de un gas de siacutentesis mediante la combinacioacuten de moleacuteculas
simples de H2 y carbono (C) para dar lugar a moleacuteculas de cadena maacutes larga
con una composicioacuten similar a los productos liacutequidos derivados del petroacuteleo
(proceso quiacutemico de Fischer-Tropsch (FT)) Los hidrocarburos obtenidos son
combustibles con faacutecil salida en el mercado sobre todo porque no tienen
ninguna barrera teacutecnica en su uso final No obstante el principal inconveniente
es la baja eficiencia energeacutetica global y los altos costes Por ejemplo en la
actualidad el coste del queroseno sinteacutetico es entre 4 y6 veces superior sin
contar los impuestos sobre carbono
4 Metanol El metanol (CH3OH) es un compuesto quiacutemico cuyo estado de
agregacioacuten a temperatura y presioacuten ambiente es liacutequido con baja densidad
incoloro inflamable y altamente toacutexico para los seres humanos
El metanol se produce de forma tradicional a partir de fuentes de carbono
concentradas como el gas natural o el carboacuten Actualmente alrededor del 65
de la produccioacuten de metanol se basa en el proceso SMR mientras que el resto
(35) los hace en gran medida en la gasificacioacuten del carboacuten Para producir
metanol el gas natural y el carboacuten tienen que convertirse en gas de siacutentesis La
eficiencia global de la conversioacuten energeacutetica de una planta SMR se situacutea en
torno al 70 mientras que en el caso de la conversioacuten de carboacuten en metanol
la eficiencia es del orden del 50-60
El metanol puede producirse utilizando energiacutea renovable y materias primas
renovables pero dando lugar a emisiones de GEI significativamente menores
durante todo su ciclo de vida (unos 05 kg de dioacutexido de carbono equivalente
(CO2-eq) por kg de metanol en el caso del gas natural frente a 26-38 kg de
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CO2-eq kg de metanol para el carboacuten) En la actualidad tan soacutelo un 02 del
metanol producido a nivel mundial proviene de fuentes renovables
Para producir una tonelada de metanol se necesitan aproximadamente unas
138 t de CO2 y 019 t de H2 (aproximadamente 17 t de agua) Para producir
una tonelada de e-metanol se necesitan unos 10-11 MWh de electricidad la
mayor parte para la electroacutelisis del agua
El metanol es un producto clave en la industria quiacutemica utilizaacutendose
principalmente como materia prima para la produccioacuten de otros productos
quiacutemicos como el formaldehiacutedo el aacutecido aceacutetico y los plaacutesticos Actualmente
se producen alrededor de 98 millones de toneladas al antildeo casi todo a partir de
combustibles foacutesiles (gas natural o carboacuten) Las emisiones del ciclo de vida de la
produccioacuten y del uso actuales del metanol son de alrededor de 03
gigatoneladas de CO2 al antildeo (aproximadamente el 10 de las emisiones totales
del sector quiacutemico) La produccioacuten de CH3OH casi se ha duplicado en la uacuteltima
deacutecada y seguacuten el informe Innovation Outlook Renewable Methanol de IRENA
[32] la produccioacuten podriacutea aumentar a 500 millones de toneladas al antildeo 2050
De la misma forma que el H2 y el NH3 adicionalmente a su utilidad como
materia prima el metanol puede ser empleado como combustible en el
transporte Sin embargo cuando se quema se producen emisiones de GEI y de
partiacuteculas contaminantes Por otro lado la energiacutea quiacutemica del metanol puede
convertirse en energiacutea eleacutectrica a temperatura ambiente mediante pilas de
combustible de metanol (DMFC) sin embargo este proceso de transformacioacuten
tampoco estaacute libre de emisiones
En la actualidad al igual que con el H2 el principal obstaacuteculo para la produccioacuten
de metanol renovable es su mayor coste en comparacioacuten con las alternativas
basadas en combustibles foacutesiles Seguacuten el informe anteriormente citado el
coste de la produccioacuten de metanol a partir de combustibles foacutesiles se situacutea
entre 84 y 210 eurot mientras que los costes de produccioacuten de bioetanol y e-
metanol se estiman actualmente entre 269 y 647 eurot y 1008 y2016 eurot
pudiendo llegar a reducirse en 2050 hasta los 185-470 eurot y 210-529 eurot
respectivamente
5 Compuestos liacutequidos orgaacutenicos portadores de hidroacutegeno (LOHC Liquid
Organic Hydrogen Carriers) Son compuestos orgaacutenicos cuyo estado de
agregacioacuten a presioacuten y temperatura atmosfeacuterica es liacutequido (ademaacutes de no ser
volaacutetil en estas condiciones) capaces de absorber H2 mediante reacciones
quiacutemicas de hidrogenacioacuten y liberar hidroacutegeno mediante reacciones de
deshidrogenacioacuten Estas cualidades les permiten ser empleados como medios
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de almacenamiento de hidroacutegeno que puede ser transportado en estado
liacutequido en condiciones ambientales
Necesitamos avanzar en procesos de investigacioacuten para conseguir meacutetodos de
produccioacuten menos intensivos en energiacutea y sin emisiones que necesariamente deben
pasar por una mejor integracioacuten de fuentes de energiacutea renovables para la produccioacuten
de estos electrocombustibles Actualmente se basan principalmente en procesos
termoquiacutemicos cuyos requerimientos energeacuteticos son elevados dadas las altas
presiones y temperaturas de operacioacuten necesarias para llevar a cabo las reacciones
quiacutemicas Estos requerimientos sumados a las necesidades energeacuteticas para producir
hidroacutegeno nos muestran la realidad de que detraacutes de cada electrocombustible existe
una multitud de procesos de transformacioacuten de energiacutea (y por tanto de peacuterdidas) que
hacen cuestionarse algunas aplicaciones propuestas para el uso de estos Debemos ser
eficientes en el uso de la energiacutea e intentar cubrir nuestras necesidades con el
menor consumo y transformacioacuten de energiacutea posible
Con respecto a los costes si el hidroacutegeno renovable todaviacutea es caro estos
electrocombustibles lo son maacutes auacuten El estudio publicado en la revista cientiacutefica
Renewable and Sustainable Energy Reviews [33] concluye que las producciones
estaraacuten en el rango de 200-280 euroMWhcombustible en 2015 y 160-210 euroMWhcombustible en
2030
Aplicaciones del hidroacutegeno en la industria
Dado que el hidroacutegeno no es una fuente de energiacutea primaria sino un vector energeacutetico
que requiere de una conversioacuten que implica importantes peacuterdidas de energiacutea requiere
una reflexioacuten sobre la escala y velocidad necesaria para su desarrollo uso y capacidad
de suministro
Sus aplicaciones deben centrarse en aquellos sectores en los que la electricidad no
pueda tener cabida bien por el proceso del que se trate por su utilizacioacuten como
elemento quiacutemico o por la necesidad de funcionamiento no conectado a la red
eleacutectrica lo que exige la existencia de sistemas de almacenamiento Obviamente salvo
por razones de eficiencia y sus requisitos de operacioacuten el hidroacutegeno no deberiacutea ser un
vector energeacutetico utilizable de forma amplia
En Espantildea se consumen 500000 toneladas de hidroacutegeno al antildeo El 99 de ese
hidroacutegeno es producido a base de gas natural sin captura de CO2 (gris) El 6 del
consumo total de gas natural en Espantildea se destina a la produccioacuten de hidroacutegeno La
praacutectica totalidad de este consumo se produce en las plantas de fabricacioacuten de
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productos industriales y en las refineriacuteas siendo Repsol el mayor productor y
consumidor de hidroacutegeno del paiacutes con el 72 del total Por sectores el consumo se
reparte en un 70 como materia prima principalmente en refineriacuteas
(mayoritariamente las situadas en Huelva Cartagena Puertollano y Tarragona) un
25 en faacutebricas de productos quiacutemicos de uso industrial (amoniacuteaco) y el 5 restante
en sectores como el metaluacutergico
Obviamente la electrificacioacuten de la demanda y la menor necesidad de combustibles
foacutesiles en el futuro van a reducir la utilizacioacuten del hidroacutegeno al descender la produccioacuten
de las refineriacuteas
En la industria del refino el H2 se emplea en el proceso de hidrotratamiento del
petroacuteleo para eliminar el azufre el nitroacutegeno y otras impurezas Como ejemplo en el
proceso de hidrotratamiento del dieacutesel se utiliza una relacioacuten hidroacutegenodieacutesel que se
situacutea en el rango de los 200-700 Nm3m3
En las refineriacuteas tambieacuten se emplea el hidroacutegeno en el hidrocraqueo para mejorar los
crudos maacutes pesados rompiendo sus moleacuteculas de cadena larga y convirtieacutendolos en
crudos maacutes ligeros proceso en el que se rompe el enlace carbono-carbono
Por uacuteltimo en la industria del refino se destaca la hidrodesulfuracioacuten que tiene el fin
de reducir el contenido de azufre que se encuentra en las fracciones de petroacuteleo
rompiendo los enlaces carbono-azufre En un proceso en el que se realiza la
hidrodesulfuracioacuten de un caudal de dieacutesel se necesitan aproximadamente 0050 kgh
de hidroacutegeno por cada kgh del combustible foacutesil Conforme los requisitos de las
emisiones de oacutexidos de azufre (Sox) se han ido haciendo maacutes estrictos se ha dado
lugar a un progresivo aumento de la demanda de hidroacutegeno en las refineriacuteas para la
desulfuracioacuten de los combustibles foacutesiles
En la industria quiacutemica se emplea la composicioacuten molecular del H2 para la elaboracioacuten
de productos quiacutemicos como el amoniacuteaco y el metanol para su uso en fertilizantes
productos quiacutemicos en general para la produccioacuten de biocombustibles resinas
poliacutemeros plaacutesticos etc
En la industria metaluacutergica el hidroacutegeno se emplea en la manufactura de hierro acero
y aleaciones Una de las etapas en las que se requiere su uso es en el proceso de
recocido para restaurar la ductilidad del metal ademaacutes de en otras aplicaciones como
agente reductor
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La descarbonizacioacuten de la produccioacuten de acero y cemento con hidroacutegeno tendriacutea un
coste de 60 doacutelares por tonelada de CO2 seguacuten BloombergNEF siendo este precio
superior al actual del reacutegimen de comercio de derechos de emisioacuten de la UE pero
inferior al precio global del carbono de 75 doacutelares por tonelada para el 2030
recomendado por el Fondo Monetario Internacional (FMI) La siguiente figura muestra
la variacioacuten del coste por sectores
Otros procesos industriales con un menor peso en el consumo final de H2 son la
fabricacioacuten de vidrio (se burbujea para evitar la oxidacioacuten de algunos elementos) de
alimentos (hidrogenacioacuten de grasas) de productos quiacutemicos especializados y a granel
semiconductores y refrigeracioacuten de los generadores eleacutectricos Su participacioacuten
conjunta representa solamente el 1 de la demanda mundial de hidroacutegeno
El hidroacutegeno en el transporte
El modelo de transporte futuro debe estar basado en la utilizacioacuten de la electricidad
los biocombustibles o el hidroacutegeno en sustitucioacuten de los combustibles foacutesiles
actualmente utilizados de forma generalizada
El hidroacutegeno se integra de forma directa en el transporte a traveacutes del uso de pilas de
combustible para la produccioacuten de electricidad (FCEV) del gas natural y los
biocombustibles utilizados en motores de combustioacuten interna y de la electricidad con
el uso de los coches eleacutectricos con almacenamiento en bateriacuteas (VEB)
La utilizacioacuten del hidroacutegeno en pilas de combustible presenta como ventajas una
mayor autonomiacutea y menores tiempos de recarga asiacute como una reduccioacuten de la tara lo
Figura 23 Coste de la reduccioacuten de CO2 con hidroacutegeno Fuente BloombergBNEF Hydrogen Economy Outlook [10]
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que lo hace especialmente interesante para aquellas necesidades en las que la
distancia y el peso de la carga a transportar es factor diferencial como puede ser el
transporte pesado por carretera y la navegacioacuten naval o aeacuterea
El objetivo principal es que se produzca la electrificacioacuten de los vehiacuteculos con
motores de combustioacuten interna que son los que utilizan mayoritariamente
combustibles foacutesiles con la utilizacioacuten de hidroacutegeno en pilas de combustible o
directamente en vehiacuteculos eleacutectricos con almacenamiento en bateriacuteas
El punto de debate es la identificacioacuten de en queacute usos se debe utilizar el hidroacutegeno
siendo conscientes de que el proceso de obtencioacutenutilizacioacuten es doblemente ciacuteclico
generacioacuten de electricidad-produccioacuten de hidroacutegeno mediante electroacutelisis-uso en pilas
de combustible para producir la electricidad necesaria para la movilidad del vehiacuteculo
Al fin y al cabo tienen el mismo uso y en los procesos de transformacioacuten se producen
peacuterdidas de energiacutea que ocasionan una disminucioacuten de la eficiencia de los procesos
razoacuten por la que los usos deben ser aquellos en los que el modelo eleacutectrico no cumple
alguno de los requisitos de autonomiacuteapeso
El sector transporte es uno de los primeros sectores que ha incorporado la tecnologiacutea
del hidroacutegeno en sus diferentes modalidades transporte por carretera ligero y pesado
mariacutetimo ferroviario y aeacutereo
Transporte ligero
En este apartado se incluyen los vehiacuteculos automoacuteviles los de transporte de
mercanciacuteas de menor volumen o de hasta 35 toneladas como maacuteximo o los que
realicen distancias cortas
En la siguiente figura se pueden observar maacutes detalladamente los valores de eficiencia
de cada uno de los procesos resaltando aquellos en los que se producen las mayores
peacuterdidas
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La eficiencia de los coches eleacutectricos es de un 77 es decir de 100 unidades de
energiacutea de electricidad soacutelo 23 se pierden y el resto se transforma en energiacutea
mecaacutenica para accionar las ruedas del coche En un coche convencional con motor de
combustioacuten interna de 100 unidades de energiacutea contenida en el combustible soacutelo 30
son transformadas para el fin uacuteltimo de accionar las ruedas mientras que el resto se
pierde (principalmente en energiacutea teacutermica en forma de calor) debido a la eficiencia de
los motores teacutermicos comparados con los eleacutectricos (30 frente a un 90-94
aproximadamente)
En cuanto a los vehiacuteculos que funcionan con pilas de combustible con hidroacutegeno
procedente de fuentes renovables la eficiencia global es del 33 Esto quiere decir
que de 100 unidades de energiacutea contenida se pierden un total de 67 unidades
principalmente en el proceso de transformacioacuten del hidroacutegeno a electricidad y en
menor medida aunque tambieacuten se debe considerar en el proceso de electroacutelisis en el
que se disocia la moleacutecula de agua razoacuten por la que siacute se debe avanzar hacia un
modelo eleacutectrico y abandonarse la idea del de celdas de combustible
Respecto a las eficiencias que presentan los combustibles sinteacuteticos son mucho
menores si se comparan con las de los vehiacuteculos eleacutectricos ya que tienen unos valores
del 20 y del 16 para dieacutesel y la gasolina respectivamente
Figura 24 Datos de eficiencia de coches eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport and Environment [34]
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En 2050 se espera alcanzar una eficiencia del 81 en la electrificacioacuten directa de
automoacuteviles desarrollando mejoras en la eficiencia de carga de las bateriacuteas en la
conversioacuten DCAC y en la eficiencia del motor eleacutectrico En cuanto a los vehiacuteculos de
uso particular con pilas de combustible se estima que se podraacute alcanzar una eficiencia
del 42 al incrementar la eficiencia en el proceso de conversioacuten de hidroacutegeno a
electricidad en el proceso de electroacutelisis y reduciendo las peacuterdidas en el transporte
almacenamiento y distribucioacuten principalmente
En referencia a los combustibles sinteacuteticos en este caso en estado liacutequido como el
dieacutesel y la gasolina se estima que alcanzaraacuten una eficiencia del 22 y del 18
(suponiendo esto un incremento de un 2 con respecto al antildeo 2020) producieacutendose
mejoras en el proceso de electroacutelisis para la obtencioacuten de hidroacutegeno en la captura de
CO2 y en el proceso de siacutentesis Fischer-Tropsch
Los camiones eleacutectricos de transporte ligero y los que utilizan pilas de combustible
presentan datos con los mismos valores de eficiencias tanto en sus procesos de
transformacioacuten como en sus peacuterdidas energeacuteticas
Las expectativas para 2050 al igual que con los vehiacuteculos de uso personal preveacuten que
los camiones eleacutectricos incrementaraacuten su eficiencia alcanzando un valor del 81
desarrollando mejoras en la eficiencia de carga de las bateriacuteas en la conversioacuten DCAC
Figura 25 Datos de eficiencia de camiones eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport and Environment [34]
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y en la eficiencia del motor eleacutectrico En los camiones con pilas de combustible se
estima que se podraacute alcanzar una eficiencia del 42 al incrementar la eficiencia en el
proceso de conversioacuten de hidroacutegeno a electricidad en el proceso de electroacutelisis y
reduciendo las peacuterdidas en el transporte almacenamiento y distribucioacuten
principalmente
Respecto a los combustibles sinteacuteticos o electrocombustibles se calcula que se
alcanzaraacute una eficiencia del 29 para los hidrocarburos sinteacuteticos liacutequidos y del 28
para los hidrocarburos sinteacuteticos gaseosos como el metano Esto se debe a mejoras en
la eficiencia del proceso de electroacutelisis en la captura de CO2 y en los procesos de
siacutentesis de Fischer-Tropsch y metanizacioacuten o digestioacuten anaerobia asiacute como en el
incremento de la eficiencia de los motores de combustioacuten Cabe destacar tambieacuten que
este aumento global en la eficiencia con la utilizacioacuten de metano se produce debido a
una disminucioacuten de las peacuterdidas en el transporte el almacenamiento y la distribucioacuten
Como en el caso de los automoacuteviles los camiones con electrificacioacuten directa son la
mejor opcioacuten para el transporte ligero por sus altos valores de eficiencia aunque por
el contrario al recorrer largas distancias necesitan de bateriacuteas con gran capacidad lo
que ocasionariacutea un alto coste por lo que no seriacutea rentable usar camiones eleacutectricos
con bateriacuteas
Como conclusioacuten en el transporte ligero es maacutes recomendable fomentar el uso de
vehiacuteculos eleacutectricos Obviamente estamos considerando que la autonomiacutea del
vehiacuteculo eleacutectrico y los sistemas de recarga estaacuten plenamente desarrollados para
cubrir las necesidades de largas distancias
Transporte pesado
En este caso nos referimos a vehiacuteculos destinados al transporte de mercanciacuteas por
carretera tanto a nivel nacional como internacional (en los que el peso de los
productos o bienes supera las 35 toneladas pero no supera las 6 toneladas maacuteximas
permitidas) tranviacuteas autobuses camiones de carga o vehiacuteculos ligeros con uso
intensivo responsables de la gran parte de emisiones equivalentes de CO2 o que
recorren largas distancias
A diacutea de hoy en la flota de vehiacuteculos pesados de la Unioacuten Europea estaacuten registrados
62 millones de camiones [35] En la siguiente figura se observa que Espantildea tiene solo
un 10 de esta flota de camiones a nivel europeo mientras que es uno de los paiacuteses
que tiene una mayor presencia en el transporte a larga distancia representando el
13 de los 140 billones de vehiacuteculos por kiloacutemetro en el antildeo 2019 [36]
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Debido a que el dieacutesel sigue siendo el combustible que usan aproximadamente el 98
de los camiones cada vez maacutes se estaacute impulsando el uso de camiones con
combustibles alternativos buscando mejorar el rendimiento medioambiental del
transporte con estos vehiacuteculos
Por ello en Europa se estaacute comenzando a introducir en la flota de camiones vehiacuteculos
hiacutebridos enchufables vehiacuteculos eleacutectricos de bateriacutea y vehiacuteculos de pilas de
combustible teniendo una mayor presencia los vehiacuteculos de gas natural licuado o gas
natural comprimido
6480
21317
11
28
1014
0 5000 10000 15000 20000 25000
GNL
GNC
H2 FCEV
PHEV
BEV
Flota de camiones de combustible alternativo
0 50 100
GNL
GNC
H2 FCEV
PHEV
BEV
Porcentaje de camiones con combustibles alternativos en los
paiacuteses de la UE
Beacutelgica
Francia
Alemania
Italia
Luxemburgo
Espantildea
Suecia
Paiacuteses Bajos
Polonia18
Alemania17
Italia8
Espantildea13
Francia11
Rumania 3
Grecia 1
Repuacuteblica Checa 3
Paiacuteses Bajos 7
Otros EU27 paiacuteses19
140000 millones km de vehiacuteculos
Polonia 18
Alemania 16
Italia 15
Espantildea 10
Francia 10
Rumania 5
Grecia 4
Repuacuteblica Checa 3
Paiacuteses Bajos 3
Otros EU 27 16
62 millones de vehiacuteculos pesados (HDV)
Figura 26 Resumen de la flota de camiones de la UE (2019) y de los vehiacuteculos-kiloacutemetro (2019) por paiacutes
Fuente ACEA 2021 Eurostat 2020 Elaboracioacuten propia
Figura 27 Flota de camiones con combustibles alternativos de la UE totales y porcentajes por paiacutes en 2020 Fuente EAFO 2021 Elaboracioacuten propia
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Seguacuten datos del antildeo 2020 y que se pueden ver en la figura anterior a nivel europeo
se registraron 1014 vehiacuteculos de bateriacutea mientras que los de pilas de combustible
fueron 28 [37] Espantildea todaviacutea tiene un largo camino que recorrer para el impulso de
este tipo de combustibles alternativos en comparacioacuten con otros paiacuteses de la UE
Para el transporte pesado la principal aplicacioacuten y uso del hidroacutegeno es en el vehiacuteculo
eleacutectrico con pila de combustible debido a que estos vehiacuteculos tienen un mayor
consumo de combustible y necesitan de maacutes autonomiacutea y velocidad de carga que la
que puede prestar el coche eleacutectrico de bateriacuteas Actualmente se estaacuten produciendo
mejoras en la autonomiacutea del coche y del camioacuten eleacutectrico de bateriacuteas de hecho a nivel
comercial se estaacuten fabricando camiones eleacutectricos de bateriacutea (BET) con una autonomiacutea
de hasta 400 km utilizaacutendose principalmente para la logiacutestica urbana
El uso del hidroacutegeno en el vehiacuteculo eleacutectrico con pila de combustible se aplica sobre
todo para transporte pesado o camiones de carga en los que se utiliza el hidroacutegeno
como sustituto directo de los combustibles foacutesiles tradicionales producieacutendose asiacute su
descarbonizacioacuten En el caso concreto de un camioacuten pesado convencional se evitariacutean
unas emisiones de entre 30-35 gCO2t-km
En la siguiente figura se pueden observar las emisiones equivalentes de CO2 por
kiloacutemetro correspondientes a un camioacuten remolque de 40 t que se evitariacutean si se
utilizasen nuevas tecnologiacuteas yo combustibles alternativos como es el caso del
hidroacutegeno
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
DIESEL
VGN
GNL
FCET-H2 de GN
FCET-H2 de mix elec
FCET-H2 de eoacutelica
BET- mix energiacutea
BET- eoacutelica
BIODIESEL
BIOMETANO
BIOGNL
gCO2 equivalente por km
Tip
o d
e e
ne
rgiacutea
Figura 28 Emisiones del pozo a la rueda del camioacuten-traacuteiler de 40t GVW por tipo de energiacutea
Fuente CE DELFT amp TNO 2020 Elaboracioacuten propia
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De estos datos destaca que hay grandes diferencias en cuanto a la cantidad de
emisiones generadas en funcioacuten de cuaacuteles sean las fuentes de energiacutea utilizadas para
la produccioacuten de electricidad (para vehiacuteculos de bateriacutea) o para la produccioacuten de
hidroacutegeno (en vehiacuteculos de pilas de combustible) [38]
En el caso de FCET y BET en ambas situaciones se emite una menor cantidad de
emisiones cuando las fuentes de energiacutea son de origen renovable como es en este
caso la energiacutea eoacutelica Utilizando electricidad de origen renovable en un vehiacuteculo de
bateriacutea las emisiones disminuiriacutean en un 98 con respecto al gasoacuteleo y en un vehiacuteculo
de pilas de combustible estas emisiones se reduciriacutean en un 95
En cuanto a los costes para que las nuevas aplicaciones del hidroacutegeno sean
competitivas destaca que las relacionadas con la movilidad comercial como los
camiones para transporte de mercanciacuteas llegaraacuten a ser viables cuando se alcancen los
3 $kg Por otro lado de media los vehiacuteculos particulares llegaraacuten a ser viables
econoacutemicamente cuando logren los 2 $kg sin tener en cuenta los costes de
distribucioacuten
Se puede concluir que es en el transporte pesado con vehiacuteculos de pilas de
combustible donde el hidroacutegeno debe tener una mayor aplicacioacuten tanto por
economiacutea como por las caracteriacutesticas operativas del transporte el tamantildeo de la
carga y el recorrido medio de las rutas
En la figura siguiente se muestra la proyeccioacuten de precios del hidroacutegeno en funcioacuten de
la demanda del iacutendice de progreso y cuando seria competitivo para los diferentes
usos
Figura 29 Costes de produccioacuten de hidroacutegeno por sectores y regiones Fuente McKinsey DoE IEA [39]
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Transporte ferroviario
La apuesta por el ferrocarril como medio de transporte de pasajeros y de mercanciacuteas
es uno de los pilares de la poliacutetica energeacutetica y de la descarbonizacioacuten del transporte
por esta razoacuten la descarbonizacioacuten del ferrocarril es clave Las propuestas energeacuteticas
de impulso maacutes usuales son dos la tecnologiacutea basada en la electrificacioacuten y la
utilizacioacuten de pilas de combustible como sustitutos del anterior vector energeacutetico
utilizado hasta el momento el gasoacuteleo con el que se emiten grandes cantidades de
GEI
En mayo del antildeo 2019 el ferrocarril en Espantildea teniacutea una electrificacioacuten del 63 por lo
que el objetivo es alcanzar el 100 en 2025 como propone la Fundacioacuten Renovables
No compartimos la utilizacioacuten de las pilas de combustibles con hidroacutegeno como
sistema de traccioacuten de los ferrocarriles sobre todo si se considera que la produccioacuten
de hidroacutegeno se realiza con procesos electroacutelisis Estariacuteamos produciendo hidroacutegeno
con electricidad para posteriormente producir electricidad con este hidroacutegeno
La apuesta por las ceacutelulas de combustible solo tendriacutea sentido si la red ferroviaria no
estuviera electrificada
En Espantildea ya hay prototipos de trenes disentildeados para cercaniacuteas y medias distancias
que utilizan pilas de combustible de hidroacutegeno en sustitucioacuten del dieacutesel y que cuentan
con bateriacuteas intermedias que se recargan durante las frenadas y hacen de apoyo para
el arranque
El futuro del ferrocarril estaacute en la utilizacioacuten directa de electricidad en sustitucioacuten del
gasoacuteleo debido a que ya existen rutas totalmente electrificadas por lo que el uso de
pilas de combustible se destinaraacute para crear nuevas rutas que hoy en diacutea no se hayan
electrificado por no ser viables econoacutemicamente o en aquellas rutas en las que no
exista transporte ferroviario De esta forma tambieacuten se ahorran las peacuterdidas que se
producen en el proceso de electroacutelisis y sobre todo en el proceso de transformacioacuten
del hidroacutegeno en electricidad
Un ferrocarril de gasoacuteleo y uno eleacutectrico de 500 toneladas de carga tienen un consumo
unitario de 44 kWhkm y de 14 kWhkm respectivamente con la ventaja que presenta
el segundo al consumir electricidad directa de la red ahorraacutendose las peacuterdidas que se
produciriacutean en la combustioacuten del gasoacuteleo en un motor de combustioacuten interna
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Se estima que para el antildeo 2050 se produzca una reduccioacuten en las emisiones de CO2
equivalentes de entre el 35 y el 40 en el transporte por ferrocarril
A modo de resumen los esfuerzos se deberiacutean llevar a cabo para electrificar la red de
ferrocarriles y potenciar su uso tanto para viajeros como para mercanciacuteas tanto en
cercaniacuteas como en larga distancia Invertir en trenes que funcionen con hidroacutegeno y
no en electrificar el ferrocarril es un error tanto tecnoloacutegico como energeacutetico y de
gestioacuten de las inversiones en bienes y servicios puacuteblicos
Transporte mariacutetimo
Un objetivo claro en el desarrollo de un nuevo modelo energeacutetico es descarbonizar el
transporte mariacutetimo ya que el 3 de los GEI proceden de los barcos Histoacutericamente
los barcos siempre han utilizado combustibles foacutesiles de peor calidad los llamados
heavy fuel oiacutel con contenidos de azufre muy por encima de lo deseable Las razones
siempre tienen el mismo origen y son la economiacutea y la idea de que por donde se
mueven los grandes barcos no hay problemas de contaminacioacuten En 2020 se establecioacute
el liacutemite maacuteximo de 050 masamasa del azufre contenido en el combustible de los
barcos que se utilizan en el transporte de mercanciacuteas reducieacutendose asiacute el anterior que
estaba en un 350 masamasa
Esta situacioacuten es tema de discusioacuten por los problemas en los atraques en puertos
urbanos y la contaminacioacuten de estos barcos en un entorno que ya siacute importa porque
en muchos casos se trata de ciudades turiacutesticas y la contaminacioacuten no es buen
reclamo al margen de las protestas de la ciudadaniacutea
Se apuesta asiacute por los barcos sin fueloil en los que el stand by sea eleacutectrico y no esteacuten
con los motores en ralentiacute en plena ciudad con la consiguiente emisioacuten de gases
contaminantes a la atmoacutesfera Asiacute se reduciriacutean considerablemente las emisiones de
los buques atracados El objetivo seriacutea sustituir los motores auxiliares por la conexioacuten a
la red eleacutectrica (planteando tambieacuten que sea con origen en fuentes renovables como
por ejemplo con la utilizacioacuten de un generador eleacutectrico a partir de hidroacutegeno) durante
operaciones de escala en los puertos para cubrir la demanda de calefaccioacuten o
refrigeracioacuten para la iluminacioacuten y para el funcionamiento de los equipos informaacuteticos
y sistemas de mantenimiento Aunque respecto a la electrificacioacuten el gran haacutendicap
son las altas inversiones y la alimentacioacuten eleacutectrica que necesitan estos buques con
altos costes asociados A pesar de ello ya algunos puertos de Europa tienen las
instalaciones e infraestructuras para que sea posible el suministro de electricidad para
estas actividades auxiliares y para la propia navegacioacuten Debido a esto se opta por la
opcioacuten de cubrir los servicios miacutenimos con electricidad
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En el transporte mariacutetimo se debe cumplir el convenio Marpol [40] un convenio
internacional para prevenir y reducir al maacuteximo la contaminacioacuten del medio marino
por los buques tanto en su fase de funcionamiento como en situaciones ocasionadas
accidentalmente como el vertido o el derrame de hidrocarburos en alta mar
Pero hoy en diacutea en determinadas praacutecticas el cumplimiento de este convenio es
miacutenimo Uno de los problemas que ocurren con mayor frecuencia es el de los vertidos
procedentes del lavado de tanques en alta mar que suele llevarse a cabo durante la
noche para no tener que realizarlo en el puerto De igual forma ocurre con los vertidos
de residuos procedentes de la limpieza de las sentinas de los barcos Las sentinas son
el espacio o lugar que se encuentra en la parte inferior de los barcos en la que se
almacenan todos los desperdicios del barco mezcla de aguas y residuos aceites o
filtraciones generadas en el funcionamiento habitual Su limpieza perioacutedica se deberiacutea
realizar en tierra pero hay constancia de que se realiza en alta mar a pesar de que
esta praacutectica estaacute prohibida Algunos buques incluso llevan estos residuos a
incineracioacuten praacutectica que ocasiona grandes emisiones de GEI por lo que seriacutea
necesario establecer una normativa de emisiones tambieacuten en la navegacioacuten mariacutetima
Para reducir las emisiones contaminantes que provoca el uso de combustibles foacutesiles
una de las soluciones que se propone a mediolargo plazo es el uso de biocarburantes
como el biodieacutesel el bioetanol o los combustibles sinteacuteticos Una propuesta asumible
de forma global pero no local al margen del mantenimiento de modelos que ya se
han demostrado como no vaacutelidos
Otras opciones que se contemplan de cara al futuro son el uso directo de electricidad y
de hidroacutegeno en pilas de combustible para este tipo de transporte ya que se
conseguiriacutea una descarbonizacioacuten completa si se dispone de un mix de generacioacuten
100 renovable
Para el transporte pesado con el uso de hidroacutegeno en pilas de combustible seriacutea
posible electrificar el 99 o la mayor parte de los viajes que recorren la ruta del
Paciacutefico aunque todaviacutea no se ha implantado a nivel comercial sobre todo para
distancias largas ya que tiene un alto consumo y necesidades de almacenamiento
Sin embargo el hidroacutegeno de origen renovable es viable con almacenamiento en
bateriacuteas ademaacutes al haber aumentado en los uacuteltimos antildeos el rango de la potencia hasta
el MW es posible su utilizacioacuten en cruceros pequentildeos o transbordadores
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El amoniaco como vector energeacutetico complementario al hidroacutegeno es idoacuteneo para
cubrir trayectos maacutes largos en embarcaciones de mayor tamantildeo Al igual que el
hidroacutegeno se puede emplear en motores de combustioacuten interna y a su vez en pilas
de combustible para la produccioacuten de electricidad Al ser unos de los productos
quiacutemicos maacutes utilizados a nivel mundial no hay problemas de disponibilidad y si se
genera a partir de hidroacutegeno con origen en fuentes renovables se consigue una
reduccioacuten en las emisiones Algunos problemas que presenta es el de su
almacenamiento debido a que es fuertemente toacutexico el de su peso que es el doble
que el del fueloacuteleo con una menor densidad energeacutetica y que es corrosivo
La apuesta por el amoniacuteaco no estaacute respaldada por una realidad sino por una
propuesta de desarrollo tecnoloacutegico en base a las idoacuteneas condiciones de partida
situacioacuten que al igual que en otras aplicaciones debe ser tenida en cuenta con las
reservas propias de una iniciativa no madura y en desarrollo
El Instituto alemaacuten Fraunhofer estaacute trabajando en un proyecto para desarrollar la
primera celda de combustible (de alta temperatura) con amoniacuteaco para el transporte
mariacutetimo para el antildeo 2023
En la reaccioacuten de la pila de combustible se obtiene electricidad que acciona el motor
eleacutectrico y como productos finales se obtienen agua y nitroacutegeno desarrollando un
catalizador para evitar las emisiones de dioacutexido de carbono
Transporte aeacutereo
En cuanto al transporte aeacutereo se plantean alternativas a los ya conocidos
combustibles tradicionales para que se produzca su descarbonizacioacuten debido a que se
encuentra operativo de forma continua y necesita grandes cantidades de combustible
sin olvidar que la iniciativa maacutes interesante por sus efectos sobre el cambio climaacutetico
es minimizar su uso apostando tanto por medios de transporte terrestres como el
ferrocarril como por una economiacutea de desarrollo maacutes local
Como soluciones a mediolargo plazo se presentan diferentes biocombustibles o los
innovadores combustibles sinteacuteticos Algunos estudios proponen la utilizacioacuten de
hidroacutegeno y dioacutexido de carbono procedente de la atmoacutesfera para la produccioacuten de
estos nuevos tipos de hidrocarburos
Debido a que la mayoriacutea de los aviones y barcos no pueden utilizar bateriacuteas de gran
almacenamiento y a que por su peso no pueden funcionar eleacutectricamente se
deberiacutea priorizar para este tipo de transporte el uso de electrocombustibles
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Se plantea tambieacuten la introduccioacuten del hidroacutegeno como combustible en aviones ya
que en su combustioacuten se genera como componente mayoritario vapor de agua y su
utilizacioacuten para la produccioacuten de la electricidad necesaria para el correcto
funcionamiento de los componentes eleacutectricos y electroacutenicos a partir de pilas de
combustible
El problema que se presenta es coacutemo realizar su almacenamiento debido a las grandes
cantidades de combustible que son necesarias y al peligro que supone llevar gas a
presioacuten almacenado durante el vuelo ademaacutes de las limitaciones por las restricciones
de peso que tienen ya los propios aviones En este sentido hay alternativas como el
almacenamiento como hidroacutegeno licuado (en estado liacutequido o criogeacutenico) en tanques
situados en la parte trasera del avioacuten Aunque esto tambieacuten supondriacutea modificar la
aerodinaacutemica debido a que los aviones tradicionales llevan situados los depoacutesitos de
combustible en sus alas Ademaacutes hay que considerar que un avioacuten de hidroacutegeno
supone una inversioacuten adicional a la de uno eleacutectrico
Para finalizar este capiacutetulo se han elaborado el siguiente esquema resumen de las
diferentes formas en las que el hidroacutegeno interviene como materia prima y vector
energeacutetico y la tabla 8 en la que se pueden comparar las ventajas y las desventajas que
presentan los diferentes usos del hidroacutegeno como vector energeacutetico y materia prima
Figura 30 Esquema resumen de las diferentes formas en las que se utiliza el hidroacutegeno como materia prima y vector energeacutetico Elaboracioacuten propia
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Actividad Ventajas Inconvenientes
Uso del H2 renovable general
Reduccioacuten y eliminacioacuten de emisiones contaminantes
Mayor eficiencia que combustibles convencionales y sinteacuteticos
Menor eficiencia global que la electrificacioacuten directa
Poco desarrollo de la tecnologiacutea implicada
Electrocombustible derivado del H2
Permite adecuar el tipo de combustible a su uso final
Menor eficiencia que con el uso del H2
En la mayoriacutea se requiere carbono como MMPP y dependiendo de su
origen cambiaraacute su impacto medioambiental
Apoyo a la generacioacuten de electricidad renovable
Descarbonizacioacuten de la red eleacutectrica Flexibilizacioacuten y mejora de la
integracioacuten en la red de las energiacuteas renovables
Tramitacioacuten lenta y compleja Grandes peacuterdidas en el proceso de
obtencioacuten de electricidad con hidroacutegeno No rentabilidad
Energiacutea como base del
transporte
General Menor tiempo de recarga y mayor
autonomiacutea que con bateriacuteas
Problemas seguridad en colisiones Mayor inversioacuten y desarrollo en
infraestructura de recarga
Terrestre ligero Interesante para largos recorridos o
con alta tasa de utilizacioacuten
No mejoran la flexibilidad del sistema eleacutectrico (V2G) ni suponen un sistema
de almacenamiento para las viviendas (V2H)
Terrestre pesado
Menor peso y mayor autonomiacutea que electrificacioacuten por bateriacuteas
Grandes peacuterdidas en el proceso de obtencioacuten de electricidad con
hidroacutegeno
Ferrocarril Posibilidad de uso en rutas sin
electrificar Menor eficiencia que con
electrificacioacuten directa
Mariacutetimo
H2 Viable en transporte mariacutetimo ligero
NH3 Mayor densidad volumeacutetrica que con el H2
H2 En grandes buques no se encuentra implantado a nivel
comercial NH3 Poco desarrollo en la tecnologiacutea
asociada
Aviacioacuten H2 Posible alternativa al queroseno
E-queroseno propiedades ideacutenticas al convencional
H2 Baja densidad volumeacutetrica E-queroseno requiere carbono para
su produccioacuten
MMPP en la industria Erradicacioacuten del H2 de origen foacutesil
Fuente de energiacutea para ciertos procesos teacutermicos industriales
Mayor coste lo que dificulta la sustitucioacuten del hidrogeno de origen
foacutesil
Tabla 8 Cuadro resumen de ventajas e inconvenientes de los diferentes usos y aplicaciones del hidroacutegeno
Elaboracioacuten propia
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Estrategias del hidroacutegeno
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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6 Estrategias del hidroacutegeno
Unioacuten Europea
La UE aproboacute en julio de 2020 la Hoja de Ruta para la tecnologiacutea del hidroacutegeno en la
que se le identifica como un vector energeacutetico indispensable para poder cumplir con
los objetivos marcados en el Acuerdo de Pariacutes
El objetivo es descarbonizar la produccioacuten del hidroacutegeno y expandir su uso a sectores
en los que puede reemplazar a los combustibles foacutesiles Maacutes concretamente la
estrategia de la UE se centra en la produccioacuten de hidroacutegeno con energiacuteas renovables
(el llamado ldquohidroacutegeno verderdquo1) Sin embargo aunque la atencioacuten de la Estrategia del
Hidroacutegeno de la UE [20] se centra en el hidroacutegeno verde tambieacuten reconoce el papel de
otros hidroacutegenos bajos en carbono en la fase de transicioacuten a corto y medio plazo Hay
que tener presente el alcance del Reglamento 8522020 [41] sobre inversiones
sostenibles y la reduccioacuten de exigencia en la taxonomiacutea para la clasificacioacuten del
concepto sostenible asimilable no en valor absoluto sino relativo
El informe preveacute una inversioacuten acumulada de entre 3000 y 18000 Meuro para el
hidroacutegeno de baja emisioacuten de carbono de origen foacutesil frente a los 180000 y 470000
Meuro para el hidroacutegeno renovable (producido principalmente con energiacutea solar y eoacutelica)
El camino marcado por la Estrategia del Hidroacutegeno de la UE se divide en tres fases
Cada una establece un objetivo especiacutefico que debe alcanzarse dentro de la fase
correspondiente La UE resume los objetivos de cada fase de la siguiente manera
bull Fase 1 (2020-24) el objetivo es descarbonizar la produccioacuten de hidroacutegeno
existente para los usos actuales como el sector quiacutemico y promoverla para
nuevas aplicaciones Esta fase se basa en la instalacioacuten de al menos 6 GW de
electrolizadores de hidroacutegeno renovable en la UE para 2024 y en la produccioacuten
1 La Estrategia del Hidroacutegeno de la UE ofrece la siguiente definicioacuten de hidroacutegeno verde hidroacutegeno producido mediante la electroacutelisis del agua (en un electrolizador alimentado por electricidad) y con la electricidad procedente de fuentes renovables Las emisiones de gases de efecto invernadero durante todo el ciclo de vida de la produccioacuten de hidroacutegeno renovable son casi nulas El hidroacutegeno renovable tambieacuten puede producirse mediante el reformado de biogaacutes (en lugar de gas natural) o la conversioacuten bioquiacutemica de la biomasa si se cumplen los requisitos de sostenibilidad
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de hasta un milloacuten de toneladas de hidroacutegeno renovable al antildeo que
supondriacutean el 001 del H2 total consumido anualmente en Europa2
Esta situacioacuten a priori parece complicada por el diferencial existente en
cuanto a los costes de produccioacuten lo que supondriacutea el traslado de estos
incrementos al producto final en el que interviene el hidroacutegeno o la
subvencioacuten del este
bull Fase 2 (2024-30) el hidroacutegeno debe convertirse en parte intriacutenseca de un
sistema energeacutetico integrado con el objetivo estrateacutegico de instalar al menos
40 GW de electrolizadores de hidroacutegeno renovable para 2030 y la produccioacuten
de hasta 10 millones de toneladas de hidroacutegeno renovable en la UE El uso del
hidroacutegeno se extenderaacute gradualmente a nuevos sectores como la siderurgia
los camiones el ferrocarril y algunas aplicaciones de transporte mariacutetimo Se
seguiraacute produciendo principalmente cerca del usuario o de las fuentes de
energiacutea renovables en ecosistemas locales
bull Fase 3 (2030-50) las tecnologiacuteas de hidroacutegeno renovable deben alcanzar la
madurez y desplegarse a gran escala para llegar a todos los sectores difiacuteciles de
descarbonizar en los que otras alternativas podriacutean no ser viables o tener
costes maacutes elevados
En el informe realizado por Oxford Institute for Energy Studies e Institute of Energy
Economics at the University of Cologne ldquoContrasting European hydrogen pathways An
analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42] que revisa el tratamiento del
hidroacutegeno en los Planes Nacionales de Energiacutea y Clima de cada Estado miembro y del
Reino Unido se analizan escenarios bajos y altos para la produccioacuten de hidroacutegeno
renovable en 2030 asiacute como la demanda de hidroacutegeno y gas natural de cinco paiacuteses
europeos en 2018 como se puede observar en las siguientes figuras Los datos
muestran la gran diferencia entre el consumo de hidroacutegeno a fecha de 2018 y la
esperada en 2030 en un escenario alto
2 La produccioacuten anual total de hidroacutegeno en Europa se situacutea en torno a las 9756 Mt (hidroacutegeno comercial e hidroacutegeno producido a propoacutesito y no hidroacutegeno producido como subproducto) Steinberger-Wilckens R Truumlmper S C amp GbR P L A N E T ldquoEuropean Hydrogen Infrastructure Atlasrdquo and ldquoIndustrial Excess Hydrogen Analysisrdquo PART II Industrial surplus hydrogen and markets and production
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El objetivo maacutes importante de este plan es el aumento de la capacidad de produccioacuten
de hidroacutegeno (es decir la instalacioacuten de electrolizadores) La Estrategia del Hidroacutegeno
de la UE preveacute la creacioacuten de una Alianza Europea para el Hidroacutegeno Limpio con el
objetivo principal de identificar y crear una reserva clara de proyectos de inversioacuten
viables reuniendo a las partes interesadas puacuteblicas y privadas Tambieacuten se ponen a
disposicioacuten instrumentos financieros en particular el EU ETS Innovation Fund que
reuniraacute unos 10000 Meuro para apoyar las tecnologiacuteas de baja emisioacuten de carbono
durante el periacuteodo 2020-2030 y como parte del Plan de Recuperacioacuten de la Comisioacuten
la Ventana de Inversioacuten Estrateacutegica Europea de InvestEU
Figura 31 Demanda actual (2018) de gas natural (izquierda) y de hidroacutegeno (derecha) por paiacuteses Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42]
Figura 32 Escenarios bajos y altos de la Empresa Comuacuten FCH para la demanda de hidroacutegeno en 2030 por sector y paiacutes Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key
marketsrdquo [42]
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La UE tiene una Hoja de Ruta para el hidroacutegeno con vistas a 2050 que aspira a canalizar
500000 Meuro para desarrollar las infraestructuras que permitan cubrir un 14 de la
demanda energeacutetica europea con este gas desde electrolizadores que lo separen del
agua hasta plantas eleacutectricas renovables que los alimenten pasando por vehiacuteculos y
faacutebricas que lo consuman o las redes de distribucioacuten y almacenes Para ello tiene
prevista una bateriacutea de ayudas y subvenciones adicionales al
Fondo de Recuperacioacuten incluidas en distintos programas del Presupuesto comunitario
de 2021 a 2027 -y maacutes allaacute- que estaacuten orientados al fomento de la innovacioacuten y la
descarbonizacioacuten de la economiacutea al aumento de la resiliencia de la industria y el
transporte a la cooperacioacuten ligada a la energiacutea limpia etc
Los programas que se pueden utilizar para la financiacioacuten de la Estrategia del
Hidroacutegeno son
bull El Innovation Fund destinado a las tecnologiacuteas innovadoras bajas en carbono
contaraacute con una dotacioacuten de 10000 Meuro entre 2020 y 2030 dependiendo de los
precios del CO2 en el mercado europeo La segunda convocatoria se abrioacute en el
primer trimestre de 2021
bull El Programa Horizon cuenta con 75900 Meuro de 2021 a 2027 de los que el 35
estaacute destinado a abordar los desafiacuteos del cambio climaacutetico incluye la Clean
Hydrogen Alliance un instrumento especiacutefico para canalizar 2600 Meuro para
fomentar el gas priorizando las sinergias con la aviacioacuten y el transporte
ferroviario o la produccioacuten de acero Con remanentes del Horizon del anterior
Presupuesto la European Green Deal Call ofrece 1000 Meuro y estuvo abierta
desde mediados de septiembre de 2020 hasta enero de 2021
bull La Connecting Europe Facility para infraestructuras de energiacutea transporte y
servicios digitales que contempla 28396 Meuro de los que un 60 iraacuten destinados
a objetivos climaacuteticos 21384 Meuro a transporte 5180 Meuro a energiacutea y 1832 Meuro
a digitalizacioacuten
bull Y el Fondo de Transicioacuten Justa para apoyar a las regiones afectadas por el
abandono de los combustibles foacutesiles que estaraacute dotado con 7500 Meuro del
objetivo de crecimiento y el empleo a Espantildea le corresponderaacuten 800 Meuro
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Es importante por otro lado tener presente que la Estrategia de Hidroacutegeno de la UE
es consecuencia de la labor de lobby de la industria del gas cuyo primer logro ha sido
conseguir que el ldquohidroacutegeno azulrdquo forme parte de la Estrategia contando con apoyo
poliacutetico regulatorio y financiero (inversiones de 18000 Meuro) El lobby del gas al
apoyarse en el sistema CCSU reetiquetoacute el hidroacutegeno basado en gas foacutesil (gris) como
hidroacutegeno limpio y bajo en carbono (azul) Como ya se comentoacute al inicio de este
documento el hidroacutegeno azul se estaacute intentando vender como combustible de
transicioacuten como una solucioacuten limpia de la industria con un respaldo tecnoloacutegico
ficticio para enmascarar las emisiones de los procesos industriales mientras continuacutean
con sus actividades y modelos de negocio habituales basados en combustibles foacutesiles
El eacutexito de este hidroacutegeno supone darle una nueva vida al gas natural un combustible
foacutesil que no es ldquolimpiordquo ni en la extraccioacuten ni en el transporte ni en su uso y en este
proceso el Reglamento 8522020 UE va a ser fundamental para clasificar como
sostenible aquellas iniciativas que en sentido estricto no lo son
Esta estrategia del hidroacutegeno depende de la importacioacuten masiva de hidroacutegeno verde
o de electricidad renovable fuera de la UE una accioacuten que perpetuacutea la misma
relacioacuten de dependencia y de no corresponsabilidad con el problema
medioambiental bajo un claro posicionamiento NIMBY que ya existe con los
combustibles foacutesiles y por la estructura de lobbies del actual modelo centralizado que
bloquea la transicioacuten hacia un sistema energeacutetico maacutes democraacutetico y sostenible
Hoja de ruta para el hidroacutegeno con vistas a 2050
bull500000
bullMillones
Connecting Europe Facility
bull1703760
bullMillones
Innovation Fund
bull10000
bullMillones
Clean Hydrogen Alliance del Programa Horizon
bull2600
bullMillones
European Green Deal Call
bull1000
bullMillones
Fondo de Transicioacuten Justa destinado a Espantildea
bull800
bullMillones
Figura 33 Programas destinados a financiar energiacuteas bajas en carbono de la Unioacuten Europea y Espantildea Elaboracioacuten propia
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Esta gran apuesta de la UE por el H2 y el desarrollo de su tecnologiacutea (especialmente en
electrolizadores) estaacute tambieacuten relacionada con su ambicioacuten de liderar esta carrera
pues en la de las bateriacuteas ya se encuentra muy por detraacutes de la actual capacidad de
produccioacuten asiaacutetica casi 15 veces menos con una previsioacuten de reducir esta brecha
hasta un poco maacutes de 4 en 2025 como se puede apreciar en la siguiente figura
Espantildea
Tras la aprobacioacuten de la Hoja de Ruta para la tecnologiacutea del hidroacutegeno de la UE en julio
de 2020 Espantildea aproboacute su propia Hoja de Ruta en octubre del mismo antildeo
El objetivo principal es la implantacioacuten del hidroacutegeno renovable posicionando a
Espantildea como referente en cuanto a su produccioacuten y aprovechamiento mediante la
adopcioacuten de un enfoque estrateacutegico para lograr que este sea competitivo tal y como
se indica en la Estrategia de la Unioacuten Europea sobre el Hidroacutegeno
En esta Hoja de Ruta se marcan 60 medidas en las siguientes 4 liacuteneas de accioacuten
1 Instrumentos regulatorios se recogen medidas de caraacutecter regulatorio como
la introduccioacuten de un sistema de garantiacuteas de origen para asegurar que el
hidroacutegeno es 100 renovable
2 Instrumentos sectoriales estas medidas buscan incentivar el uso de hidroacutegeno
renovable y la puesta en marcha de proyectos en aacutembitos como el industrial el
energeacutetico o el de la movilidad
Figura 34 Capacidad de fabricacioacuten de bateriacuteas (GWh) por continentes en funcioacuten de la ubicacioacuten de la faacutebrica Fuente BloombergNEF[43]
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3 Instrumentos transversales incluyen medidas para fomentar el conocimiento
del potencial del hidroacutegeno renovable en el conjunto de la sociedad
4 Impulso a la I+D+i se contemplan medidas para fomentar la investigacioacuten el
desarrollo y la innovacioacuten en el aacutembito del hidroacutegeno renovable
Los principales objetivos que se plantean para 2030 y que son coherentes con la
Estrategia del Hidroacutegeno de la UE son los siguientes
bull Instalar 4000 MW de potencia en electrolizadores lo que supone un 10 del
objetivo europeo de 40000 MW para 2030 Como hito intermedio se estima
que para el antildeo 2024 seriacutea posible contar con una potencia instalada de
electrolizadores de entre 300 y 600 MW
bull Que el 25 del consumo de hidroacutegeno industrial seraacute de origen renovable en
2030 en sustitucioacuten del hidroacutegeno de origen foacutesil (o hidroacutegeno gris que
emplea gas natural como materia prima en su elaboracioacuten)
bull Disponer de una flota de al menos 150 autobuses 5000 vehiacuteculos ligeros y
pesados y 2 liacuteneas de trenes comerciales propulsadas con hidroacutegeno renovable
bull Disponer de una red con un miacutenimo de 100 hidrogeneras y de maquinaria de
handling propulsada con hidroacutegeno en los 5 primeros puertos y aeropuertos
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Asimismo en la Hoja de Ruta se recogen algunas de las oportunidades o beneficios que
el hidroacutegeno puede aportar a Espantildea como los siguientes
bull Eliminar las emisiones de contaminantes y de GEI al medioambiente en
sectores o procesos difiacutecilmente descarbonizables
bull Desarrollar las cadenas de valor de la economiacutea del hidroacutegeno y posicionar a
Espantildea como referente tecnoloacutegico generar riqueza y crear puestos de trabajo
altamente cualificados
bull Disminuir la dependencia energeacutetica nacional y del entorno europeo menos
dependiente de importaciones de productos energeacuteticos foacutesiles de otros paiacuteses
y proporcionando la seguridad de suministro de la energiacutea eleacutectrica
bull Convertir a Espantildea en una de las potencias europeas de generacioacuten de
energiacutea renovable
bull Favorecer la descarbonizacioacuten de los sistemas energeacuteticos aislados pues
dadas las restricciones fiacutesicas y de acceso a la energiacutea en estos territorios el
hidroacutegeno renovable tendraacute una funcioacuten relevante tanto en el almacenamiento
temporal de energiacutea eleacutectrica como en los usos relativos a la movilidad
Figura 35 Objetivos de Espantildea respecto al hidroacutegeno para 2030 Fuente Hoja de ruta del hidroacutegeno renovable [18]
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Dentro del objetivo global de cero emisiones para 2050 y en liacutenea con la Hoja de Ruta
del Hidroacutegeno el Componente 9 del Plan de Recuperacioacuten Transicioacuten y Resiliencia
denominado Hoja de ruta del hidroacutegeno renovable y su integracioacuten sectorial [44]
pretende posicionar a Espantildea como referente tecnoloacutegico en produccioacuten y
aprovechamiento del hidroacutegeno renovable creando cadenas de valor innovadoras
basadas en PYMEs y centros tecnoloacutegicos asiacute como construir sobre la misma un cluacutester
de produccioacuten e integracioacuten sectorial de hidroacutegeno renovable a gran escala y
vertebrarlo territorialmente con proyectos pioneros
Este componente representa el 224 de la financiacioacuten total de Plan y se distribuye
de la siguiente manera
Inversioacuten
Inversioacuten estimada TOTAL (M euro) incluyendo otras fuentes de financiacioacuten distintas al Mecanismo de Recuperacioacuten y
Resiliencia
1555000000 euro de fondos puacuteblicos
Inversioacuten del componente (M euro) BAJO EL MECANISMO DE RECUPERACIOacuteN Y RESILIENCIA
1555000000 euro de fondos puacuteblicos
Periodificacioacuten 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026
Plan de financiacioacuten
- 400 555 600 - - -
En el Anexo pueden analizarse los diferentes proyectos e iniciativas del sector
energeacutetico espantildeol y como las diferentes empresas estaacuten apostando por jugar un
papel preponderante en la estrategia espantildeola del hidroacutegeno Desgraciadamente
muchas de las iniciativas mantienen un caraacutecter puntual maacutes interesadas en la
captacioacuten de los Next Generation UE que en participar de una estrategia comuacuten
A modo de resumen en los siguientes cuadros se reflejan cuaacuteles son los principales
objetivos que han fijado Europa y Espantildea para los antildeos 2024 2030 y 2050 en cuanto a
los meacutetodos de produccioacuten de los diferentes tipos de hidroacutegeno y las estrategias de
uso del hidroacutegeno como vector energeacutetico y materia prima
Tabla 9 Inversioacuten y plan de financiacioacuten del componente 9
Fuente Plan de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia [44]
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Colores Posicioacuten Europa Posicioacuten Espantildea
Objetivo 2024 Objetivo 2030 Objetivo 2050 Objetivo 2024 Objetivo 2030 Objetivo 2050
Verde
Instalar 6 GW en electrolizadores Produccioacuten de 1 milloacuten de toneladas de
hidroacutegeno
Instalar 40 GW de electrolizadores y producir 10 millones de toneladas
de hidroacutegeno
Hidroacutegeno verde a gran escala en sectores poco
descarbonizados
Instalar entre 300 y 600 MW en
electrolizadores
Instalar 4 GW en electrolizadores El
hidroacutegeno renovable seriacutea el 25 del consumo de hidroacutegeno industrial
Ser un referente tecnoloacutegico en produccioacuten y
aprovechamiento del hidroacutegeno
Azul
Se apuesta por el hidroacutegeno azul principalmente para reducir raacutepidamente las emisiones de la produccioacuten actual de hidroacutegeno y apoyar la utilizacioacuten paralela y
futura del hidroacutegeno renovable No utilizar otro hidroacutegeno que no sea de origen renovable
Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en 46 millones de toneladas equivalentes de CO2
(CO2eq)
No utilizar otro hidroacutegeno que no sea de origen renovable Turquesa
Como vector para reducir las emisiones de GEI
Como vector para reducir las emisiones de GEI Gris
Marroacuten
Tabla 10 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y de Espantildea asociados a diferentes tipos de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Actividad Posicioacuten UE Posicioacuten Espantildea
Uso del H2 renovable en general Utilizacioacuten del H2 en sectores difiacutecilmente electrificables
Uso como electrocombustible derivado del H2
Uacuteltimo recurso para complementar al H2 Consideran el CCS como recurso de carbono para la produccioacuten de combustibles sinteacuteticos neutros en carbono
Apoyo a la generacioacuten de electricidad renovable
Hidroacutegeno como meacutetodo almacenamiento de excedentes de energiacutea eleacutectrica producida por las plantas renovables para la mejora de la gestioacuten y flexibilidad de la demanda
Energiacutea base del transporte
Terrestre ligero Relegado a usos cautivos y flotas comerciales de vehiacuteculos
ligeros Para 2030 se preveacute una flota de 5000-7500 vehiacuteculos ligeros y 150-200 autobuses con pilas de combustible
100-150 hidrogeneras se implantaraacuten para que puedan realizar el repostaje Terrestre pesado
Relegado a usos cautivos y flotas comerciales de vehiacuteculos pesados
Ferrocarril Apuesta por trenes de pilas de combustible para algunas
rutas comerciales de ferrocarril no electrificadas Al menos dos liacuteneas comerciales de media y larga distancia no electrificadas
Mariacutetimo Entre 2030 y 2050 se espera que el H2 y los combustibles sinteacuteticos derivados del mismo puedan penetrar en los sectores de aviacioacuten y navegacioacuten
Aviacioacuten
MMPP en la industria Sustitucioacuten por H2 renovable en las refineriacuteas en la
produccioacuten de NH3 o en la fabricacioacuten de acero Para 2030 el H2 renovable contribuiraacute en un 25 al total de H2 consumido
como materia en la industria del refino quiacutemica y metalurgia
Tabla 11 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y Espantildea de los diferentes usos y aplicaciones del
hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Posicioacuten de la Fundacioacuten Renovables
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7 Conclusiones
Consideraciones sobre la uacutenica poliacutetica energeacutetica posible
En todos los documentos y manifestaciones de la Fundacioacuten Renovables hemos
mantenido que la uacutenica poliacutetica energeacutetica posible es la que se lleve a cabo a partir de
una oferta de energiacutea basada en fuentes de energiacutea renovables desarrollada de
forma sostenible y de una poliacutetica de cobertura de nuestras necesidades energeacuteticas a
partir de la consideracioacuten de la energiacutea como un bien de primera necesidad y como
un servicio puacuteblico asumiendo que tiene que ser gestionable a traveacutes del ahorro y de
la eficiencia energeacutetica e incorporando de forma ineludible los conceptos de
inclusioacuten racionalidad sostenibilidad y de respeto con la biodiversidad
La poliacutetica energeacutetica por el desarrollo alcanzado por las distintas tecnologiacuteas de
aprovechamiento de las fuentes de energiacutea renovables debe centrar sus objetivos
como ya hemos mencionado con anterioridad en la electrificacioacuten de la demanda
Obviamente la electricidad como vector energeacutetico que no como fuente primaria de
energiacutea tiene limitaciones teacutecnicas para determinados usos finales como la de que no
es almacenable y por lo tanto necesita de otros vectores energeacuteticos que permitan
superar esas limitaciones tanto en lo que respecta a un desarrollo del sistema
eleacutectrico eficiente y no sobredimensionado en la oferta como a la cobertura de
demandas de energiacutea en las que la electricidad no es el vector maacutes indicado aunque siacute
lo sea para otros vectores que cubran las necesidades con mayor idoneidad
El intereacutes por el hidroacutegeno nace de la posibilidad de complementar y poner en
marcha un sistema cada vez maacutes electrificado tanto en su faceta de almacenamiento
y mejora de la gestionabilidad como en la cobertura de demandas de energiacutea no
idoacuteneas para la electricidad mencionada anteriormente
Es importante no perder la caracteriacutestica de complementariedad porque si
analizamos muchos de los planes presentados parece que el hidroacutegeno debiera ser el
centro del modelo energeacutetico situacioacuten que nunca seraacute asumible por rendimientos
costes e idoneidad La exigencia de un cambio en el modelo de la oferta hace que el
hidroacutegeno no pueda ser la coartada de la continuidad del modelo actual validaacutendolo a
partir de incorporar un grado maacutes de complejidad
En los capiacutetulos anteriores ha quedado clara la dificultad e ineficiencia de transportar y
almacenar el hidroacutegeno lo que pone en duda un modelo de produccioacuten centralizada y
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uso distribuido manteniendo el concesional de infraestructuras como el actual que
deberiacutea estar maacutes dirigido a anteponer el transporte de la electricidad al del
hidroacutegeno fomentando que su produccioacuten y uso sea en el mismo emplazamiento
La poliacutetica propuesta para apoyar al hidroacutegeno pretende que este asuma la misma
configuracioacuten que han tenido los combustibles foacutesiles produccioacuten centralizada
transformacioacuten para almacenamiento y transporte dentro de un modelo de lobby
econoacutemico que ni se sostiene con los combustibles foacutesiles ni con el hidroacutegeno
No podemos perder de vista el estado actual y las proyecciones del desarrollo
tecnoloacutegico de cada uno de los elementos que configuran la cadena de produccioacuten de
hidroacutegeno ni los diferentes escenarios previstos para que alcance el papel de
complemento anteriormente mencionado Somos conscientes de las expectativas que
se han generado pero no debemos olvidar que instituciones como IRENA o la AIE
establecen su horizonte de madurez en el largo plazo lo que implica por un lado
reclamar prudencia para los objetivos a corto plazo y por otro exigencia en el
esfuerzo tecnoloacutegico de desarrollo
Consideracioacuten sobre el hidroacutegeno
Para la Fundacioacuten Renovables el uacutenico H2 que se considera sostenible para la senda
de la descarbonizacioacuten de la economiacutea es el hidroacutegeno producido a partir de la
electroacutelisis del agua empleando electricidad de origen 100 renovable Todas las
alternativas propuestas como transicioacuten hacia el hidroacutegeno renovable basadas en
combustibles foacutesiles son un parche y un engantildeo que no solo no soluciona el problema
de emisiones de GEI ni de la dependencia de los combustibles foacutesiles sino que
ralentiza el paso hacia una economiacutea sostenible y libre de emisiones
La produccioacuten de gases sinteacuteticos para el aprovechamiento de la produccioacuten de H2
mediante gasificacioacuten debe ser analizada bajo el prisma de la consideracioacuten de la
biomasa como recurso local y para ser utilizadas por su capacidad de gestionabilidad
en otros procesos antes que en la produccioacuten de H2
Para la Fundacioacuten Renovables el hidroacutegeno debe ser producido siempre que se pueda
en el sitio de uso mediante electrolizadores abastecidos por electricidad de origen
renovable bien producida in situ o trasportada desde su lugar de origen Siempre es
maacutes interesante transportar electricidad que hidroacutegeno
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El hidroacutegeno como materia prima
El H2 como materia prima (MMPP) tiene experiencia y recorrido de uso en aquellos
sectores industriales que lo demandan hoy en diacutea Sin embargo se requiere la
sustitucioacuten del hidroacutegeno basado en combustibles foacutesiles por el de electroacutelisis con
electricidad renovable en aquellos procesos industriales que realmente resulten
interesantes descarbonizar a largo plazo
La demanda de H2 para el refino de petroacuteleo estaacute destinada a su desaparicioacuten tanto
maacutes cuanto se reduzcan aquellas tecnologiacuteas o usos que dependan de los combustibles
foacutesiles
El volumen de H2 empleado por los fabricantes de fertilizantes sinteacuteticos debe ser
reconsiderado y reducido bajo paraacutemetros de sostenibilidad antes de su sustitucioacuten
completa por hidroacutegeno renovable pues el uso final de estos fertilizantes es el
causante de numerosos impactos sobre los ecosistemas
Vector energeacutetico
La experiencia del H2 como vector energeacutetico en todos los usos finales es miacutenima
principalmente porque si procede de la electrolisis del agua no puede convertirse en
el objetivo y ser consecuencia de un ciclo de regeneracioacuten perverso electricidad-
hidroacutegeno-transportetransformacioacuten-electricidad situacioacuten reforzada si se tiene en
cuenta su caraacutecter emergente al que contribuyen la falta de desarrollo tecnoloacutegico y
un diferencial de coste con respecto a otros combustibles para las mismas aplicaciones
finales
Al ser un electrocombustible derivado de la electricidad (otro vector energeacutetico) el
H2 es para la Fundacioacuten Renovables un recurso para la transicioacuten energeacutetica
complementario a la electrificacioacuten El primer objetivo que se debe perseguir es ser
eficiente con el uso del recurso y el segundo la electrificacioacuten directa de la demanda
con energiacuteas renovables herramientas clave para llevar a cabo la transicioacuten de forma
competitiva y sin incrementar las emisiones locales
Por tanto la razoacuten de apostar en primer lugar por la electricidad y no por el
hidroacutegeno no es otra que por eficiencia por la mejora de la calidad del aire y por la
incorporacioacuten del consumidor como agente activo Antes de sustituir nuestros
consumos por vectores energeacuteticos sostenibles debemos analizar cada uso final de la
energiacutea y prescindir de este consumo siempre que sea posible pues un cambio de
modelo energeacutetico no soacutelo se basa en sustituir los combustibles foacutesiles debemos
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cambiar la forma en la que nos relacionamos con la energiacutea No podemos simplemente
sustituir los consumos finales por vectores que nos permitan seguir haciendo un uso
ineficiente de la energiacutea y acabar dependiendo de tecnologiacuteas y vectores energeacuteticos
aunque sean maacutes sostenibles
Apostar por la electricidad como vector principal para la sustitucioacuten de los
combustibles foacutesiles y como elemento para producir hidroacutegeno exige que su precio no
dependa por regulacioacuten de aquellos combustibles que quiere sustituir razoacuten por la
que desde la Fundacioacuten Renovables consideramos que es urgente la reforma del
sistema de fijacioacuten de precios y el abandono del marginalismo como praacutectica de
mercado para el cierre del precio mayorista de la electricidad
El hidroacutegeno como elemento de valor en la generacioacuten de electricidad de
origen renovable
La optimizacioacuten de la capacidad de evacuacioacuten mediante la maximizacioacuten del factor de
capacidad en centrales de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica con fuentes renovables y la
necesidad de disponer de generacioacuten maacutes gestionable pueden abrir la posibilidad de
utilizar el hidroacutegeno como sistema de almacenamiento de excedentes aunque las
simulaciones realizadas reflejan la necesidad de un cambio de paradigma en las
relaciones de intercambio entre vectores energeacuteticos para que sea viable
En la actualidad los sistemas de almacenamiento con bateriacuteas de ion-litio son la
alternativa maacutes real y competitiva como se ha podido ratificar en las conclusiones
desarrolladas en el apartado El hidroacutegeno como respaldo de la generacioacuten de
electricidad renovable
La implantacioacuten de sistemas hiacutebridos principalmente entre la eoacutelica y la fotovoltaica
han demostrado que es la liacutenea que seguir para la optimizacioacuten del factor de capacidad
y de la rentabilidad de las inversiones aunque se incremente la cuantiacutea de los
vertidos vertidos cuyo coste de oportunidad cero pueden ser el origen para producir
hidroacutegeno o para almacenarse en bateriacuteas ion-litio originando un valor antildeadido al
mejorar la gestioacuten de la energiacutea producida y adecuarse al deseado equilibrio que se
quiere alcanzar entre la oferta y la demanda de la red eleacutectrica La realidad es que el
hidroacutegeno estaacute muy lejos de poder competir con los sistemas de bateriacuteas de ion-litio
El almacenamiento con hidroacutegeno y su posterior transformacioacuten en electricidad con
pilas PEM se configura como una alternativa aunque como ratifica IRENA sea a muy
largo plazo en base a los siguientes elementos
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bull Utilizacioacuten de vertidos por su coste de oportunidad cero
bull Produccioacuten de hidroacutegeno y su utilizacioacuten para generar la energiacutea eleacutectrica in
situ
bull Necesidad de generar mercados en los que la capacidad de flexibilizar la
inyeccioacuten de electricidad en la red esteacute valorada
bull Mejorar y adatar el funcionamiento de electrolizadores en funcionamiento
discontinuo y con alta variabilidad de carga
La unioacuten de la generacioacuten de electricidad renovable para la produccioacuten de hidroacutegeno
como PPA (Power Purchase Agreement) con precios de generacioacuten bajos es una
alternativa todaviacutea lejana para la produccioacuten de hidroacutegeno de menor coste al disponer
de precios de electricidad mucho maacutes bajos que los que el mercado ofrece Pero esta
produccioacuten debe ser lo maacutes cercana posible al punto de uso con el fin de minimizar el
transporte y por lo tanto ser maacutes eficiente Volvemos a recordar que es maacutes idoacuteneo
transportar electricidad que hidroacutegeno
A pesar de los potenciales beneficios del hidroacutegeno mencionados con anterioridad en
base a los caacutelculos realizados por la Fundacioacuten Renovables en el apartado El hidroacutegeno
como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable todaviacutea queda mucho
camino por recorrer para poder aprovechar las ventajas que nos ofrece en este
aacutembito pues auacuten nos encontramos en la fase de crecimiento de la curva de desarrollo
de las tecnologiacuteas asociadas a la produccioacuten almacenamiento y reconversioacuten del H2
En cuanto a la utilizacioacuten de hidroacutegeno para producir energiacutea eleacutectrica en procesos de
cogeneracioacuten debe ser entendida como viable siempre y cuando estemos hablando del
aprovechamiento de calores residuales del proceso industrial que ha utilizado el
hidroacutegeno como vector energeacutetico para cubrir sus necesidades
Como cobertura de necesidades energeacuteticas especificas
Transporte
Transporte terrestre
El H2 solo deberiacutea ser utilizado en los usos en los que por limitaciones de
autonomiacutea asociadas a sus ciclos de trabajo o por peso en relacioacuten con su
capacidad no sea posible llevarlo a cabo mediante vehiacuteculos eleacutectricos con
bateriacuteas en la actualidad de ion-litio Solamente se deberiacutea considerar el
uso del hidroacutegeno en pilas de combustible en aquellos vehiacuteculos de largo
recorrido o de alta tasa de utilizacioacuten como camiones autobuses taxis
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carretillas elevadoras o flotas cautivas Es importante reiterar la necesidad
de tener presente el filtro de la eficiencia
Con respecto a los vehiacuteculos ligeros salvo casos excepcionales deberaacuten
ser vehiacuteculos eleacutectricos de bateriacutea Hay que destacar la utilidad de los
vehiacuteculos eleacutectricos como elemento de almacenamiento para mejorar la
flexibilidad del sistema eleacutectrico La recarga inteligente y el Vehicle to Grid
(V2G) deben ser elementos baacutesicos para la gestionabilidad del sistema
El transporte pesado (autobuses camiones y maquinaria pesada) debe ser
atendido con la combinacioacuten de vehiacuteculos a base de pilas de combustible y
la electrificacioacuten directa (por ejemplo en el caso de los autobuses con el
trolebuacutes) o indirecta mediante bateriacuteas dependiendo de la carga
autonomiacutea y ciclos de trabajo porque el hidroacutegeno siacute puede ser
competitivo en la descarbonizacioacuten de autobuses y camiones de largo
recorrido
La propuesta de disponibilidad de infraestructuras de recarga debe estar
disentildea pensando exclusivamente en estos segmentos de vehiacuteculos y usos y
en la posibilidad de sistemas de abastecimiento alrededor de los puntos de
consigna de uso profesionalizado nunca bajo el mismo criterio que marca
la necesidad de puntos de recarga eleacutectricos
En relacioacuten con el transporte por ferrocarril este deberiacutea ser 100
eleacutectrico pues se trata de una tecnologiacutea sobradamente conocida y
electrificable Por ello consideramos que se deberaacute apostar por la
electrificacioacuten de aquellos tramos que todaviacutea no disponen de tendido
eleacutectrico antes que por la implantacioacuten de trenes impulsados con
hidroacutegeno
El fomento del uso del ferrocarril tambieacuten como transporte de mercanciacuteas
ademaacutes de solventar parcialmente el dilema de la electrificacioacuten de los
vehiacuteculos por bateriacuteas o pilas de combustible reduciriacutea el traacutefico por
carretera y aumentariacutea el volumen de carga transportada en comparacioacuten
con el transporte pesado No compartimos el uso del hidroacutegeno en el
ferrocarril atendiendo a su no idoneidad ni econoacutemica ni teacutecnica frente
a un sistema 100 electrificado
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Transporte mariacutetimo
Para el transporte mariacutetimo de larga distancia el amoniacuteaco renovable
destaca como una solucioacuten para sustituir a los combustibles ya que las
opciones de utilizar directamente el hidroacutegeno en estado gas o liacutequido no
presenta en teacuterminos de eficiencia ratios que recomienden su uso en los
casos en los que conlleven un consumo elevado de combustible En esta
liacutenea de actuacioacuten no puede olvidarse el riesgo asociado a las fugas de
amoniacuteaco en el mar ademaacutes de las emisiones de oacutexido de nitroacutegeno si la
combustioacuten no estaacute perfectamente optimizada al margen de la necesidad
de seguir avanzando en el perfeccionamiento tecnoloacutegico del proceso de
Haber-Bosch para reducir su consumo intensivo en energiacutea
Transporte aeacutereo
Al margen de la consideracioacuten del transporte aeacutereo como una praacutectica que
debe ser minimizada o sustituida por otras alternativas terrestres como el
ferrocarril salvo que se produzca una disrupcioacuten tecnoloacutegica la versioacuten
sinteacutetica del queroseno foacutesil es la mejor alternativa a corto y medio plazo
para la descarbonizacioacuten del sector Es necesaria una actualizacioacuten del
proceso de Fischer-Tropsch para sintetizar el queroseno de la forma maacutes
eficiente y sostenible posible
Materia prima en la industria
Dado que el hidroacutegeno no es una fuente de energiacutea primaria sino un vector energeacutetico
que requiere de una conversioacuten que implica importantes peacuterdidas de energiacutea es
necesario hacer una reflexioacuten sobre la escala y velocidad necesaria para su
desarrollo uso y capacidad de suministro Sus aplicaciones deben centrarse en
aquellos sectores en los que la electricidad no pueda tener cabida
El uso del hidroacutegeno en la industria debe ser modificado atendiendo a
1 El cambio de la produccioacuten de hidroacutegeno desde el reformado de gas a la
produccioacuten mediante electroacutelisis del agua con electricidad de origen renovable
En buena loacutegica esta consideracioacuten dada la todaviacutea inmadurez tecnoloacutegica e
industrial de la produccioacuten de hidroacutegeno mediante electroacutelisis debe llevar
consigo amortiguar el crecimiento de la demanda de hidroacutegeno porque si no lo
que haremos es fomentar el uso del gas natural para cubrir las demandas
creadas o la aportacioacuten de fondos para cubrir el diferencial econoacutemico hoy diacutea
existente entre ambas formas de produccioacuten de hidroacutegeno
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2 La sustitucioacuten de procesos teacutermicos de los combustibles foacutesiles por hidroacutegeno
siempre que se cumpla que no puedan ser abastecidos por electricidad
Los usos actuales del hidroacutegeno en refineriacuteas e incluso en la produccioacuten de fertilizantes
deben considerarse en liacutenea con las exigencias que la lucha contra el cambio climaacutetico
implica Es claro que debemos apostar por la erradicacioacuten de los combustibles foacutesiles
pero tambieacuten por hacer maacutes sostenible la industria de los fertilizantes
La industria del amoniacuteaco debe emprender en consecuencia un proceso de evolucioacuten
y transformacioacuten acorde con los compromisos asumidos tanto para la minimizacioacuten de
emisiones como de los riesgos que algunos componentes llevan de forma inherente a
su produccioacuten y uso
Electrocombustibles derivados del hidroacutegeno
Los electrocombustibles derivados del H2 renovable deben considerarse como el
uacuteltimo recurso por principios de eficiencia pues estos combustibles precisan de dos
procesos de transformacioacuten a partir de la electricidad con el consumo de energiacutea y las
peacuterdidas en los procesos de transformacioacuten que conllevan Peacuterdidas asociadas no soacutelo
al proceso de transformacioacuten para su produccioacuten sino tambieacuten a su uso final que
generalmente es en motores teacutermicos mucho menos eficientes que los eleacutectricos o
que la pila de combustible
No menos importante es el haacutendicap del requerimiento de carbono (a excepcioacuten del
amoniacuteaco) como materia prima para su siacutentesis que hace que el uso final de estos
electrocombustibles basados en carbono no suponga ninguna mejora en cuanto a
reduccioacuten de emisiones en el proceso de combustioacuten comparado con los combustibles
foacutesiles tradicionales
Desde la Fundacioacuten Renovables en teacuterminos generales no consideramos la utilidad
de los electrocombustibles del H2 tanto por la ya mencionada baja eficiencia como
por la contribucioacuten al mantenimiento del sistema energeacutetico tradicional en lugar de
contribuir a un nuevo modelo en consonancia con las exigencias climaacuteticas
Este seriacutea el caso de la produccioacuten de metano sinteacutetico para incorporar a la
infraestructura actual del gas una actividad totalmente contraria a los principios de la
Fundacioacuten Renovables pues el hidroacutegeno en ninguacuten caso puede servir de excusa
para continuar con la quema de combustibles (foacutesiles o sinteacuteticos) contaminantes
como el metano Otro ejemplo similar seriacutea la produccioacuten de gasolina y gasoacuteleo
sinteacutetico para los actuales motores de combustioacuten interna
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De los electrocombustibles el que resulta maacutes interesante para eliminar los
combustibles foacutesiles de aquellos procesos maacutes difiacuteciles de descarbonizar es el
amoniacuteaco (NH3) al ser un gas faacutecilmente licuable con una densidad energeacutetica
moderada que dada la ausencia de carbono en su moleacutecula se elimina la posible
formacioacuten de gases de CO2 y CO en su combustioacuten Sin embargo las principales
consecuencias negativas de su uso son la posible formacioacuten de NO2 y su alta toxicidad
para los seres humanos y los ecosistemas en los que haya una posible fuga de NH3
(especialmente las masas de agua)
En cuanto a los electrocombustibles citados en este documento que contengan
carbono en su composicioacuten molecular soacutelo se consideraraacute de utilidad para su uso
como vector energeacutetico el queroseno sinteacutetico de origen renovable (H2 producido por
electroacutelisis del agua con electricidad de origen 100 renovable y carbono procedente
de la biomasa aprovechada de manera sostenible) al ser la uacutenica alternativa al
combustible actual empleado por los aviones de largo recorrido
Por ello el uso de combustibles liacutequidos sinteacuteticos quedaraacute relegado a aquellos
subsectores en los que se demuestre que la electrificacioacuten no es la opcioacuten maacutes
eficiente ni existe una alternativa sostenible o de uso directo del hidroacutegeno Este es
el caso del transporte aeacutereo que junto con el mariacutetimo son los medios de transporte
maacutes difiacuteciles de descarbonizar aunque en este uacuteltimo la posibilidad del uso de
hidroacutegeno sin transformar es maacutes factible pero maacutes compleja
Transporte de hidroacutegeno
El objetivo debe ser minimizar las necesidades de transportar hidroacutegeno
Por otro lado el hidroacutegeno no puede servir de excusa para continuar apostando por
los combustibles foacutesiles y su inyeccioacuten en la red de gas (blending) ya que supondriacutea
una modificacioacuten de la composicioacuten del producto transportado y entregado al cliente
ademaacutes de que la red de transporte podriacutea dantildearse a largo plazo y tener efectos no
deseados en los equipos que utilicen esta mezcla de gases
La praacutectica del blending supone la degradacioacuten en teacuterminos de valor de un vector
energeacutetico como el hidroacutegeno como componente minoritario de la mezcla con un
elemento con menor capacidad exergeacutetica y que ademaacutes no es sostenible como es el
gas natural
Por consiguiente el hidroacutegeno debe ser producido in situ lo maacutes proacuteximo a los puntos
de consumo para reducir asiacute al maacuteximo las necesidades de transporte pues el uacutenico
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vector energeacutetico eficientemente transportable es la electricidad y por ello se debe
transportar la electricidad alliacute doacutende se encuentren los electrolizadores cercanos al
punto de consumo
El hidroacutegeno no puede convertirse en una coartada
El hidroacutegeno renovable tiene futuro en la senda de la descarbonizacioacuten pero no
podemos confundir su proyeccioacuten futura con la euforia de las empresas energeacuteticas ni
con la expectacioacuten mediaacutetica
Desde la Fundacioacuten Renovables hemos intentado poner un punto de reflexioacuten al boom
del H2 detraacutes del que se encuentran las mismas empresas energeacuteticas que hace diez
antildeos renegaban de las renovables por inmaduras y caras y hoy se entregan a ellas para
producir hidroacutegeno renovable una tecnologiacutea auacuten cara e inmadura Su intereacutes por el
H2 no estaacute relacionado con abordar la emergencia climaacutetica sino con preservar su
actual modelo de negocio para mantener la relevancia y rentabilidad del modelo
energeacutetico centralizado basado en combustibles foacutesiles cuya propiedad y control estaacute
en un pequentildeo grupo de grandes empresas energeacuteticas y en la posibilidad de captar
recursos puacuteblicos como son los Next Generation UE
La creacioacuten de estas expectativas del hidroacutegeno con carteras de proyectos y
estrategias tanto a nivel nacional como mundial se ajusta directamente a los
intereses del sector energeacutetico maacutes tradicional actuando como lobby del hidroacutegeno en
una propuesta de dar continuidad a la industria del gas Su principal objetivo es el de
conseguir un esquema regulatorio y financiero a gran escala para crear una
economiacutea del hidroacutegeno y liderar este ldquonuevo amanecerrdquo del gas Si toda la
economiacutea demanda hidroacutegeno seriacutea casi imposible satisfacer esa demanda soacutelo con
hidroacutegeno renovable (incluso si es importado) lo que se traduciriacutea en seguir
produciendo H2 a base de gas foacutesil (con y sin eliminacioacuten de carbono) o blending de H2
renovable en la red de gas lo que podriacutea propiciar un mayor consumo de gas foacutesil bajo
el pretexto de un gas ldquomaacutes natural y sosteniblerdquo No es de extrantildear que la actual
apuesta por el hidroacutegeno renovable esteacute siendo utilizada por el lobby del gas como un
intento de satisfacer la economiacutea del hidroacutegeno de Europa mediante hidroacutegeno
producido a partir de combustibles foacutesiles pues una economiacutea de hidroacutegeno renovable
podriacutea poner a la industria del gas fuera de juego
En Espantildea y en Europa en general ya se cuenta con una red sobredimensionada de
gas que o bien se convertiraacute en activos varados (peacuterdida de valor de las
infraestructuras a medida que se eliminan los combustibles foacutesiles) que requeriraacuten de
un costoso desmantelamiento o nos encerraraacute con su reutilizacioacuten en maacutes deacutecadas
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de quema de combustibles foacutesiles Ademaacutes no soacutelo pretenden mantener sus
gaseoductos en uso sino ampliarlos sustancialmente como demuestra el proyecto
European Hydrogen Backbone en el que participan los 11 principales gestores de la red
de transporte de gas de Europa
Por otro lado nunca debemos olvidar la volatilidad de los precios del gas natural y las
consecuencias de su consideracioacuten como el vector principal de apoyo a la transicioacuten
energeacutetica Estamos viendo como los movimientos geoestrateacutegicos ponen en riesgo la
poliacutetica de electrificacioacuten de la demanda
Es claro que el modelo marginalista no se disentildeoacute para el mix energeacutetico actual y su
perpetuacioacuten es darle al gas natural la oportunidad aunque su aporte sea pequentildeo de
tener la uacuteltima palabra para fijar precios y cercenar todo el esfuerzo que la evolucioacuten
de las renovables ha tenido Fomentando la causa del problema nunca encontraremos
la solucioacuten Cuando el precio de la electricidad en el modelo marginalista actual lo fija
el gas la apuesta por electrificar la demanda pasa a ser una quimera
El objetivo de este tipo de proyectos relacionados con el hidroacutegeno es captar los
recursos de financiacioacuten nuevos yo existentes de la UE para mantener el peso del gas
recursos financieros como los del Plan de Inversiones Sostenibles (Sustainable
Investment Plan) del Fondo para la Recuperacioacuten y Resiliencia (Recovery and
Resilience Facility) del Fondo para Conectar Europa (Connecting Europe Facility) y a
traveacutes de las normas revisadas de ayuda estatal como Proyectos Importantes de
Intereacutes Comuacuten Europeo (Important Projects of Common European Interest (IPCEI))
Posicionamiento frente a la estrategia espantildeola del hidroacutegeno
Estamos de acuerdo en que Espantildea debe apostar por el hidroacutegeno para no perder su
posicioacuten en la senda trazada por la UE pero esta apuesta nunca puede olvidar la
realidad a la que se enfrenta el hidroacutegeno definida por sus costes y sus ineficiencias
como vector energeacutetico
La apuesta no puede ser fomentar la demanda de hidroacutegeno porque su cadena de
valor no estaacute madura y lo uacutenico que se conseguiraacute es arrastrar el diferencial de costes
hacia el futuro hipotecando las sentildeales de precio y su propio desarrollo
El establecimiento de objetivos concretos de penetracioacuten de H2 puede ser peligroso y
maacutes auacuten si se establece en un sector en concreto Si se restringen las opciones
tecnoloacutegicas con las que se debe llegar a un objetivo se puede estar excluyendo otras
alternativas renovables como la electricidad generando por tanto un sobrecoste para
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el conjunto de la economiacutea ademaacutes de poner en riesgo alcanzar los objetivos de
descarbonizacioacuten establecidos por haber implementado una poliacutetica ineficiente maacutes
centrada en mostrar la grandeza del empentildeo que los criterios de eficiencia en su maacutes
amplio sentido
La intencioacuten de convertir a Espantildea en uno de los principales exportadores de H2 es un
error entre otras razones por la ineficiencia de los procesos de transformacioacuten para el
transporte al margen de que puede suponer perpetuar el esquema actual centralizado
de zonas de recursosgeneracioacuten y consumo en lugar de dotar a cada territorio de
energiacutea que es la mejor forma de empoderamiento El caraacutecter distribuido de las
fuentes de energiacuteas renovables permite generar cerca de los puntos de consumo
(generacioacuten distribuida) reduciendo el transporte aumentando la eficiencia y
fomentando la autosuficiencia energeacutetica en lugar de desembocar en sumideros
energeacuteticos
No entendemos el volumen econoacutemico destinado a fomentar iniciativas de inversioacuten
en proyectos de hidroacutegeno en la mayoriacutea de los casos como iniciativas piloto alejadas
de la apuesta para mejorar las condiciones baacutesicas de su produccioacuten No podemos
volver a caer en los errores del pasado y apostar por monumentos funerarios con
tecnologiacuteas inmaduras para cubrir necesidades no reales impulsadas con el uacutenico
objetivo de obtener reacuteditos financieros a inversiones al amparo de regulaciones
creadas ad hoc con una dependencia eterna de los fondos puacuteblicos Experiencias
como el depoacutesito Castor la central de Elcogaacutes el sobredimensionamiento de las
infraestructuras gasistas o incluso el desarrollo fuera de los objetivos fijados para las
energiacuteas renovables han sido apuestas que pagamos los consumidores aunque en su
inicio contaran con subvenciones al capital
Fomentar la demanda para que se desarrolle la oferta no es buena solucioacuten si esta no
va acompantildeada de una apuesta por el desarrollo tecnoloacutegico e industrial de
electrolizadores y de equipamiento auxiliar de tamantildeos no centralizados que
puedan generar una industria utilizable frente a la promocioacuten de proyectos piloto
megaliacuteticos que acabaraacuten como siempre convirtieacutendose en monumentos funerarios
de las liacuteneas de financiacioacuten ad hoc disponibles
Se debe priorizar la adaptacioacuten al marco regulatorio existente de los sistemas de
Garantiacuteas de Origen del hidroacutegeno para antes de 2022 puesto que hoy en diacutea con
este vaciacuteo administrativo no podriacutea asegurarse la procedencia del hidroacutegeno
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Debemos tener una poliacutetica fiscal que introduzca criterios de homogeneidad Es
verdad que por ahora el precio del H2 producido a partir de gas natural es de
alrededor de 1-15 eurokg mientras que el hidroacutegeno producido mediante la electroacutelisis
de agua utilizando electricidad de origen renovable tiene un coste de entre 5-7 eurokg
pero tambieacuten es verdad que los combustibles foacutesiles siguen gozando de bonificaciones
fiscales sin internalizar los costes de los dantildeos causados al medio ambiente y a las
personas derivados de las externalidades negativas por las emisiones de GEI
La apuesta de Espantildea como siempre ha defendido la Fundacion Renovables debe ser
hacia la electrificacioacuten de la demanda y en base a la generacioacuten de electricidad 100
con fuentes renovables y en este objetivo el hidroacutegeno puede tener un papel pero
seraacute de forma puntual y no determinante No podemos apostar por un hidroacutegeno que
a traveacutes del blending sea la coartada del modelo energeacutetico foacutesil actual
Como recordatorio debemos apostar por la produccioacuten de hidroacutegeno a traveacutes de la
hidroacutelisis del agua con electricidad de origen renovable en emplazamientos en los
que se minimice su transporte porque siempre es maacutes interesante transportar
electricidad que hidroacutegeno
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Anexo
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Anexo
En este Anexo se recogen los principales proyectos de las energeacuteticas espantildeolas para
obtener parte de estos fondos
Proyectos de hidroacutegeno en Espantildea y estrategia de las principales
energeacuteticas espantildeolas
La fuerte apuesta por esta fuente de energiacutea y su consideracioacuten como inversioacuten elegible
para los Next Generation UE ha supuesto que las energeacuteticas espantildeolas hayan asumido
el reto de liderar la industria del hidroacutegeno Las razones de este intereacutes al margen de la
captacioacuten de fondos europeos hay que buscarlas en la posibilidad que les da de
transformacioacuten y proteccioacuten de su core business hacia un vector energeacutetico de futuro
bull Sector petroacuteleo y gas Supone no solo la continuidad de la utilizacioacuten del gas y
de sus infraestructuras con el blending sino sobre todo un incremento del
consumo de gas natural como fuente de energiacutea maacutes barata en los teacuterminos del
mercado actual para producir hidroacutegeno Por otro lado permite una conexioacuten
perfecta entre su migracioacuten hacia los mercados relacionados con la electricidad
y las renovables aunque su intereacutes estaacute maacutes en el mantenimiento del hidroacutegeno
gris y azul que el del verde
bull Sector eleacutectrico Es una oportunidad no solo de incrementar la produccioacuten de
electricidad y de las inversiones en generacioacuten con renovables sino tambieacuten de
introducir como propio un vector crucial para la gestionabilidad del sistema
eleacutectrico el aprovechamiento de los vertidos en centrales de generacioacuten y la
optimizacioacuten de procesos como la hibridacioacuten de tecnologiacuteas o el
sobredimensionamiento de potencia instalada
La siguiente figura muestra coacutemo el ecosistema espantildeol cuenta con representacioacuten en
toda la cadena de valor de esta tecnologiacutea
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 116
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Estas empresas se encuentran inmersas en muchos proyectos para reducir costes en la
produccioacuten almacenaje y transporte del combustible asiacute como para convertir en
realidad su utilizacioacuten diaria para movilidad generacioacuten de energiacutea eleacutectrica en
industrias etc
Espantildea
Espantildea ha presentado como objetivo liderar el desarrollo de la economiacutea del H2
buscando crear una nueva industria a su alrededor (fabricacioacuten de pilas de combustible
y de electrolizadores entre otros) y eso se ve reflejado en su Hoja de Ruta en la que se
establece como objetivo principal para la proacutexima deacutecada instalar 4 GW de potencia
de electroacutelisis (el 10 del objetivo establecido por la UE para 2030)
Para alcanzar los objetivos fijados en La Hoja de Ruta del Hidroacutegeno se estima una
inversioacuten necesaria hasta 2030 en torno a 8900 Meuro que movilizar por el sector
privado con el apoyo eficiente del sector puacuteblico Ademaacutes en el marco del Fondo
Europeo de Recuperacioacuten el Gobierno preveacute destinar maacutes de 1500 Meuro al desarrollo
del hidroacutegeno renovable Consecuentemente las grandes energeacuteticas han disparado
sus inversiones hacia el H2 mediante proyectos para aprovechar los fondos europeos e
invertir en nuevos activos convirtieacutendose en una de las principales apuestas incluso
en las compantildeiacuteas eleacutectricas
Figura 36 Representacioacuten del ecosistema espantildeol en la cadena de valor del hidroacutegeno Fuente The conversation [45]
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Fondos Next Generation EU
Posicionamiento de las empresas energeacuteticas en Espantildea
A continuacioacuten se presenta un cuadro resumen de proyectos de hidroacutegeno de algunas
de las principales empresas energeacuteticas del paiacutes que han solicitado financiacioacuten de
fondos europeos o espantildeoles
Proyecto Descripcioacuten
Endesa
Hasta 23 proyectos relacionados con el hidroacutegeno renovable en las distintas fases de la cadena de valor de este gas por valor de maacutes de 2900 millones de
euros (Meuro) para poner en marcha 340 megavatios (MW) de potencia en electrolizadores alimentados con 2000 MW de potencia renovable
Tambieacuten planea proyectos extrapeninsulares que absorben otros 900 millones de inversioacuten y que van desde la produccioacuten de hidroacutegeno verde en plantas de
generacioacuten al paso de plantas operativas a su funcionamiento con bicombustible y la sustitucioacuten de potencia de otras plantas operativas por
hidroacutegenogas
Del carboacuten de La Robla al hidroacutegeno solar
Apertura de una faacutebrica de hidroacutegeno limpio en La Robla (Leoacuten) que produciraacute aproximadamente 9000 toneladas de H2 verde al antildeo mediante un
electrolizador de hasta 60 MW y un parque solar fotovoltaico de cuatrocientos megas (400 MW)
Produccioacuten destinada el consumo local la inyeccioacuten a la red gasista y posibilitar una futura exportacioacuten hacia el noroeste de Europa
Mallorca
El proyecto industrial Power to Green Hydrogen Mallorca (proyecto de produccioacuten a escala industrial de hidroacutegeno renovable hasta 75 MW de
electroacutelisis) es el nuacutecleo de Green Hysland una iniciativa europea a traveacutes de la cual la UE ha comprometido 10 millones de euros
Produccioacuten destinada como combustible en autobuses y vehiacuteculos de alquiler que podraacuten repostar en una estacioacuten de servicio -hidrogenera- construida a tal
efecto Asiacute mismo seraacute empleado para la generacioacuten de calor y energiacutea para edificios comerciales y puacuteblicos o como energiacutea auxiliar en ferris y operaciones portuarias Ademaacutes parte de ese hidroacutegeno verde se inyectaraacute en la red de gas
de la isla con el apoyo de Redexis y a traveacutes de un Sistema de Garantiacuteas de Origen desarrollado por Acciona Enagaacutes y Acciona lideran el proyecto
Puertollano
Integracioacuten de una instalacioacuten solar fotovoltaica de cien megavatios (100 MW) un sistema de bateriacuteas de ion-litio con una capacidad de almacenamiento de veinte megavatios hora (20 MWh) y un sistema de produccioacuten de hidroacutegeno
mediante electroacutelisis de 20 MW (que funcionaraacute con energiacutea 100 renovable) inversioacuten de 150 millones de euros Produccioacuten destinada seraacute empleado en la faacutebrica de amoniaco de Fertiberia en Puertollano que tiene una capacidad de
produccioacuten superior a las 200000 toneladas antildeo
Ingeteam
El fabricante noruego de electrolizadores Nel (a traveacutes de su filial Nel Hydrogen Electrolyser) y la compantildeiacutea eleacutectrica Iberdrola han firmado un acuerdo para desarrollar electrolizadores de gran tamantildeo y promover la
cadena de valor de esta tecnologiacutea en Espantildea Para materializar el proyecto Iberdrola junto a la empresa vasca Ingeteam han constituido la compantildeiacutea Iberlyzer con el fin de convertirla en el primer
fabricante de electrolizadores a gran escala de Espantildea Iberdrola asegura que Iberlyzer suministraraacute maacutes de 200 MW de electrolizadores en 2023 con una
inversioacuten inicial cercana a los 100 millones de euros
Medios de transporte mariacutetimo
El proyecto Bahiacutea H2 Offshore impulsado por el cluacutester de energiacuteas marinas de Cantabria tiene como objetivo el disentildeo construccioacuten instalacioacuten y
seguimiento de un prototipo marino de produccioacuten de hidroacutegeno y amoniaco verde alimentado por plataformas solares flotantes
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 118
An
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Proyecto Descripcioacuten
Bahiacutea H2 Offshore estaacute incluido en la propuesta Cantabria re-Activa y se desarrollaraacute en un espacio de dominio puacuteblico de la Autoridad Portuaria de
Santander El combustible verde obtenido se destinaraacute a buques y equipamientos de liacuteneas y operadoras del Puerto de Santander
Asturias
Duro Felguera ha firmado un acuerdo con la empresa puacuteblica Hunosa y con el distribuidor Nortegas para desarrollar proyectos de hidroacutegeno verde en la zona
central de Asturias Los proyectos se centraraacuten en la produccioacuten almacenamiento transporte inyeccioacuten en la red de gas natural y uso en
movilidad de hidroacutegeno
Repsol
Produccioacuten en sus nuevas instalaciones de Bilbao hidroacutegeno a partir de agua (H2O)
Ademaacutes la petrolera asegura que estaacute desarrollando una tecnologiacutea propia de fotoelectrocataacutelisis para producir hidroacutegeno a partir de energiacutea solar (proyecto
Sun2Hy) Este desarrollo lo realiza junto con Enagaacutes En la iniciativa tambieacuten participan varios centros de investigacioacuten
Talgo
Desarrollo de un tren hiacutebrido que permite una operacioacuten flexible hidroacutegeno-eleacutectrico disentildeada para la plataforma de Cercaniacuteas Regional Vittal de Talgo
En el proyecto de Talgo el principal colaborador es el Centro Nacional del Hidroacutegeno
Hydrogen In Gas GridS
Estudio para la descarbonizacioacuten de la red de gas y su utilizacioacuten cubriendo las lagunas de conocimiento del impacto que los altos niveles de hidroacutegeno
podriacutean tener en la infraestructura de gas sus componentes y su gestioacuten El proyecto se desarrolla en varias actividades entre ellas la cartografiacutea de los
obstaacuteculos y facilitadores teacutecnicos juriacutedicos y normativos el ensayo y la validacioacuten de sistemas y la innovacioacuten la elaboracioacuten de modelos
tecnoeconoacutemicos y la preparacioacuten de un conjunto de conclusiones como viacutea para permitir la inyeccioacuten de hidroacutegeno en las redes de gas de alta presioacuten
Empresas asociadas Coordinacioacuten por Fundacioacuten Hidroacutegeno de Aragoacuten (FHa) con la participacioacuten de Redexis Tecnalia DVGW (Asociacioacuten alemana de gas y
agua) HSR (Universidad de Ciencias Aplicadas de Rapperswil Suiza) y ERIG (Instituto de Investigacioacuten Europeo para el gas y la innovacioacuten energeacutetica
Beacutelgica) Presupuesto 2 millones (procedentes de Fuel Cells and Hydrogen Joint
undertaking (FCHJU))
SeaFuel
Objetivo del proyecto Demostrar la viabilidad de alimentar redes locales de transporte utilizando combustibles producidos a traveacutes de fuentes renovables y
del agua del mar Descripcioacuten El proyecto contiene una instalacioacuten de energiacuteas renovables (51
MW) asociada a una hidrogenera (25 kg H2diacutea a 350 bar) que estaraacute conectada directamente a los aerogeneradores y seraacute abastecida por agua de mar
produciendo el hidroacutegeno a partir de los recursos naturales disponibles El hidroacutegeno generado se destinaraacute a la sustitucioacuten de parte de la flota de
vehiacuteculos dieacutesel por coches de hidroacutegeno Las plantas fotovoltaicas abasteceraacuten la estacioacuten de servicio y la planta desaladora (125 m3 diacutea (24 kWm3))
Empresas asociadas 9 socios y 6 miembros asociados incluyendo empresas de todas las aacutereas Enagaacutes miembro asociado Duracioacuten 2017-2020
Localizacioacuten Tenerife
H2Ports
Objetivo del proyecto Realizacioacuten de estudios de viabilidad para el desarrollo de una cadena de suministro de hidroacutegeno sostenible en el puerto para reducir
el impacto ambiental de sus operaciones Descripcioacuten Proyecto piloto a escala europea localizado en el Puerto de
Valencia que desarrolla y valida la transformacioacuten a H2 de dos maacutequinas (gruacutea telescoacutepica y cabeza de camioacuten) en condiciones reales de
operacioacuten El proyecto incluye el desarrollo de una hidrogenera a 350 bares asiacute como el estudio y desarrollo de la logiacutestica de suministro de H2 en el Puerto
Empresas asociadas Autoridad Portuaria de Valencia la Fundacioacuten Valenciaport (coordinador) el Centro Nacional del Hidroacutegeno y las empresas
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 119
An
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Proyecto Descripcioacuten
privadas MSC Terminal Valencia Grupo Grimaldi Hyster-Yale Atena Ballard Power Systems Europa y Enagaacutes
Duracioacuten 2019-2023 Localizacioacuten Puerto de Valencia
Presupuesto 4 millones de euros (39999475 euro procedentes de Fuel Cells and Hydrogen Joint undertaking (FCHJU))
Tabla 12 Proyectos de hidroacutegeno que han solicitado financiacioacuten de fondos europeos o espantildeoles Elaboracioacuten propia
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 120
Iacutendice de figuras y tablas
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 121
Iacutend
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Iacutendice de figuras y tablas
Iacutendice de figuras
Figura 1 Densidad relativa de los combustibles con respecto el aire
Fuente Pubchem[3]Elaboracioacuten propia 22
Figura 2 Temperatura de autoignicioacuten en el aire para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 22
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad Fuente Bizcaia-Diputacioacuten
Foral [4] Elaboracioacuten propia 23
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad Fuente Bizcaia-Diputacioacuten
Foral [4] Elaboracioacuten propia 23
Figura 4 Liacutemites de inflamabilidad en aire para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 23
Figura 5 Punto de inflamacioacuten para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 24
Figura 6 Poder caloriacutefico Inferior de varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 25
Figura 7 Densidad volumeacutetrica para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 25
Figura 8 Procesos de produccioacuten de hidroacutegeno en funcioacuten de la fuente de energiacutea
utilizada Fuente Hidroacutegeno Website [6] 28
Figura 9 Perspectivas de costes de la produccioacuten de hidroacutegeno
Fuente Informe ldquoPerspectivas de una economiacutea de hidroacutegenordquo de BloombergNEF [10]
39
Figura 10 Consumo final de energiacutea por vector energeacutetico para los antildeos 2018 y 2050
seguacuten el escenario de 15 ordmC proyectado en el World Energy Transitions Outlook 15ordmC
Pathway [11] Fuente IRENA 40
Figura 11 Meacutetodos para almacenar hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 44
Figura 12 Liacutemites legales de la concentracioacuten volumeacutetrica del hidroacutegeno en la red de
gas en diferentes paiacuteses Fuente Naturgy [15] Elaboracioacuten propia 50
Figura 13 Costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen y la distancia
recorrida ($kg) Fuente Bloomberg NEF Hydrogen Economy Outlook [10] 52
Figura 14 Implantacioacuten del H2 con sistemas de cogeneracioacuten Fuente Estudio
Hidroacutegeno y Cogeneracioacuten ACOGEN [22] 57
Figura 15 Esquema resumen de eficiencias en el proceso de transformacioacuten
almacenamiento y reconversioacuten de la energiacutea primaria en electricidad de las principales
tecnologiacuteas renovables despreciando las peacuterdidas asociadas al transporte de los
vectores energeacuteticos Fuentes Rendimientos (120636) Ag Media de aerogeneradores
(Center for Sustainable Systems) [24] FV Media de paneles solares (GreenMatch) [25]
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 122
Iacutend
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CH Central Hidroeleacutectrica (Bureau of Reclamation) [26] CS Campo Solar
(Protermosolar) [27] Elec electrolizador tipo PEM (Libro Naturgy) [15] Al
almacenamiento H2 (TampE) [28] PC=Pila de Combustible tipo PEM (Libro Naturgy) BE=
Bateriacutea electroquiacutemica de ion-litio en ciclo de carga y descarga (MDPI) [29] At=
Almacenamiento teacutermico en sales fundidas (Protermosolar) Elaboracioacuten propia 60
Figura 16 Distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica vendida y de los excedentes del parque en
estudio Elaboracioacuten propia 61
Figura 17 Excedentes del parque de estudio distribuidos por estaciones de un antildeo
Elaboracioacuten propia 63
Figura 18 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de
H2 como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable Elaboracioacuten propia 65
Figura 19 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de
bateriacuteas como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable Elaboracioacuten propia
65
Figura 20 Reduccioacuten de los costes de electricidad seguacuten Fuente Technology Roadmap
Hydrogen and Fuel Cells (aeh2org) [30] Elaboracioacuten propia 67
Figura 21 Diagrama explicativo de la produccioacuten de electrocombustibles
Fuente European Technology and Innovation Platform [31] Traduccioacuten al espantildeol del
original 68
Figura 22 Coste de la reduccioacuten de CO2 con hidroacutegeno Fuente BloombergBNEF
Hydrogen Economy Outlook [10] 74
Figura 23 Datos de eficiencia de coches eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport
and Environment [34] 76
Figura 24 Datos de eficiencia de camiones eleacutectricos transporte ligero Fuente
Transport and Environment [34] 77
Figura 25 Resumen de la flota de camiones de la UE (2019) y de los vehiacuteculos-kiloacutemetro
(2019) por paiacutes Fuente ACEA 2021 Eurostat 2020 Elaboracioacuten propia 79
Figura 26 Flota de camiones con combustibles alternativos de la UE totales y
porcentajes por paiacutes en 2020 Fuente EAFO 2021 Elaboracioacuten propia 79
Figura 27 Emisiones del pozo a la rueda del camioacuten-traacuteiler de 40t GVW por tipo de
energiacutea Fuente CE DELFT amp TNO 2020 Elaboracioacuten propia 80
Figura 28 Costes de produccioacuten de hidroacutegeno por sectores y regiones Fuente
McKinsey DoE IEA [39] 81
Figura 29 Esquema resumen de las diferentes formas en las que se utiliza el hidroacutegeno
como materia prima y vector energeacutetico Elaboracioacuten propia 86
Figura 30 Demanda actual (2018) de gas natural (izquierda) y de hidroacutegeno (derecha)
por paiacuteses Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing
approaches in key marketsrdquo [42] 91
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 123
Iacutend
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Figura 31 Escenarios bajos y altos de la Empresa Comuacuten FCH para la demanda de
hidroacutegeno en 2030 por sector y paiacutes Fuente ldquoContrasting European hydrogen
pathways An analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42] 91
Figura 32 Programas destinados a financiar energiacuteas bajas en carbono de la Unioacuten
Europea y Espantildea Elaboracioacuten propia 93
Figura 33 Capacidad de fabricacioacuten de bateriacuteas (GWh) por continentes en funcioacuten de la
ubicacioacuten de la faacutebrica Fuente BloombergNEF[43] 94
Figura 34 Objetivos de Espantildea respecto al hidroacutegeno para 2030 Fuente Hoja de ruta
del hidroacutegeno renovable [18] 96
Figura 35 Representacioacuten del ecosistema espantildeol en la cadena de valor del hidroacutegeno
Fuente The conversation [45] 116
Iacutendice de tablas
Tabla 1 Cuadro resumen de las diferentes caracteriacutesticas de los combustibles
atendiendo a las figuras anteriores Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 26
Tabla 2 Ventajas inconvenientes costes y eficiencia energeacutetica de los principales
meacutetodos de produccioacuten de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 41
Tabla 3 Madurez tecnoloacutegica y de procesos de almacenamiento de hidroacutegeno
Fuente IEA The future of the Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia 47
Tabla 4 Tolerancia general de hidroacutegeno en la red de gas Fuente Marcogaz[16]
Elaboracioacuten propia 51
Tabla 5 Tolerancia actual de diferentes elementos a mezclas de hidroacutegeno Fuente
IEA The future of Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia 51
Tabla 6 Evolucioacuten del factor de capacidad por tecnologiacuteas de aprovechamiento de
fuentes de energiacutea renovables Fuente IRENA [23] Elaboracioacuten propia 59
Tabla 7 Comparativa entre electrolizadores PEM y bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio
Elaboracioacuten propia 66
Tabla 8 Cuadro resumen de ventajas e inconvenientes de los diferentes usos y
aplicaciones del hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 87
Tabla 9 Inversioacuten y plan de financiacioacuten del componente 9 Fuente Plan de
Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia [44] 97
Tabla 10 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y de Espantildea asociados a
diferentes tipos de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 98
Tabla 11 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y Espantildea de los diferentes usos y
aplicaciones del hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 99
Tabla 12 Proyectos de hidroacutegeno que han solicitado financiacioacuten de fondos europeos o
espantildeoles Elaboracioacuten propia 119
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 124
Bibliografiacutea
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 125
Bib
liogr
afiacutea
Bibliografiacutea
[1] X Yu et al laquoChanges in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcingraquo 2018 doi 1020892jissn2095-394120170150
[2] Hydrogen Tools laquoHydrogen Compared with Other Fuelsraquo httpsh2toolsorgbestpracticeshydrogen-compared-other-fuels (accedido sep 17 2021)
[3] National Center for Biotechnology Information laquoPubChemraquo httpspubchemncbinlmnihgov (accedido sep 17 2021)
[4] Bizkaia-Diputacioacuten Foral laquoTutoriales Propiedades de los combustiblesraquo httpswwwbizkaiaeushome2TemasDetalleTemaaspTem_Codigo=3756ampidioma=CAampdpto_biz=7ampcodpath_biz=77C1537C18797C37337C37347C3756 (accedido oct 04 2021)
[5] T Guumll y D Turk laquoThe Future of Hydrogen Seizing todayrsquos opportunitiesraquo IEA no June 2019 doi 1017871e0514c4-en
[6] Centro de Ingenieriacutea y Tecnologiacutea laquoProcesos de produccioacuten de hidroacutegenoraquo 2014 httpshidrogeno18wixsitecomhidrogenoblank-cjg9 (accedido sep 17 2021)
[7] S Shiva Kumar y V Himabindu laquoHydrogen production by PEM water electrolysis ndash A reviewraquo Mater Sci Energy Technol vol 2 no 3 pp 442-454 dic 2019 doi 101016JMSET201903002
[8] J Sureda Bonnin laquoProyecto baacutesico de actividad Power to Green Hydrogen Planta de electroacutelisis integrada con un parque fotovoltaicoraquo 2019
[9] BNEF laquoNew Energy Outlook 2020raquo Neo2020 no October 2020 [En liacutenea] Disponible en httpsbnefturtlcostoryneo2018teaser=true
[10] Bloomberg New Energy Finance laquoHydrogen Economy Outlookraquo p 12 2020
[11] IRENA World energy transitions outlook 15degC Pathway 2021
[12] B Sundeacuten laquoHydrogenraquo Hydrog Batter Fuel Cells pp 37-55 ene 2019 doi 101016B978-0-12-816950-600003-8
[13] J A Roca laquoGEV desarrollaraacute un barco de hidroacutegeno comprimido para exportar el H2 verde de Australia a los mercados asiaacuteticos ndash raquo El Perioacutedico de la Energiacutea 2020
[14] IRENA Hydrogen a Renewable Energy Perspective no September 2019
[15] J Ramoacuten M Teresa A Gotzon G J Guilera A Tarancoacuten y M Torrell laquoHidroacutegeno Vector energeacutetico de una economiacutea descarbonizada Fundacioacuten Naturgyraquo
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 126
Bib
liogr
afiacutea
[16] Marcogaz laquoOverview of available test results and regulatory lmits for hydrogen admission into existing natural gas infrastructure and end useraquo pp 1-8 2019
[17] H21 laquoH21 Leeds City Gateraquo httpsh21greenprojectsh21-leeds-city-gate (accedido sep 17 2021)
[18] Ministerio para la Transicioacuten Ecoloacutegica y el Reto Demograacutefico (MITERD) laquoHoja de ruta del hidroacutegeno una apuesta renovableraquo oct 2020 httpswwwmitecogobesimageseshojarutahidrogenorenovable_tcm30-525000PDF
[19] laquoHydrogen 2020 Engaging with Innovation | Cleantech Groupraquo httpswwwcleantechcomhydrogen-2020-engaging-with-innovation (accedido sep 17 2021)
[20] European Comission laquoA hydrogen strategy for a climate-neutral Europeraquo Eur Comm p 24 2020
[21] Hiacutebridos y Eleacutectricos laquoToyota apuesta por el hidroacutegeno en Europa maacutes allaacute de los coches eleacutectricosraquo httpswwwhibridosyelectricoscomarticuloactualidadtoyota-apuesta-hidrogeno-europa-mas-alla-coches-electricos20201209132451040669html (accedido sep 17 2021)
[22] ACOGEN laquoEntendimiento del Mercado del Hidroacutegeno y sus oportunidades para la Cogeneracioacutenraquo 2021
[23] International Renewable Energy Agency (IRENA) laquoRENEWABLE CAPACITY STATISTICS 2020raquo 2020
[24] Center for Sustainable Systems laquoWind Energy Factsheetraquo 2020 [En liacutenea] Disponible en httpcssumichedufactsheetswind-energy-factsheet
[25] A Vourvoulias laquoHow Efficient Solar Panels Are in 2021raquo GreenMatch 2021 httpswwwgreenmatchcoukblog201411how-efficient-are-solar-panels (accedido sep 27 2021)
[26] US Department of the Interior Bureau of Reclamation Power Resources Office laquoHydroelectric Powerraquo 2005
[27] laquoPROTERMOSOLAR Asociacioacuten Espantildeola para la Promocioacuten de la Industria Termosolarraquo httpswwwprotermosolarcom (accedido sep 27 2021)
[28] Transport amp Environment laquoCampaigning for cleaner transport in Europeraquo httpswwwtransportenvironmentorg (accedido sep 27 2021)
[29] H C Hesse M Schimpe D Kucevic y A Jossen Lithium-ion battery storage for the grid - A review of stationary battery storage system design tailored for applications in modern power grids vol 10 no 12 2017
[30] IEA laquoTechnology Roadmap Hydrogen and Fuel Cellsraquo [En liacutenea] Disponible en wwwieaorgtampc
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 127
Bib
liogr
afiacutea
[31] ETIP Bionergy laquoOverview on electrofuelsraquo httpswwwetipbioenergyeuvalue-chainsconversion-technologieselectrofuels (accedido sep 17 2021)
[32] International Renewable Energy Agency (IRENA) Innovation Outlook Renewable Methanol 2021
[33] S Brynolf M Taljegard M Grahn y J Hansson laquoElectrofuels for the transport sector A review of production costsraquo Renew Sustain Energy Rev vol 81 pp 1887-1905 ene 2018 doi 101016JRSER201705288
[34] Transport amp Environment laquoElectric cars - Campaigning for cleaner transport in Europeraquo httpswwwtransportenvironmentorgchallengescarselectric-cars (accedido sep 17 2021)
[35] European Automobile Manufacturers Association laquoACEA report 2021 Vehicles in use Europeraquo Acea no January 2021 p 21 2021 [En liacutenea] Disponible en httpswwwaceaautofilesreport-vehicles-in-use-europe-january-2021-1pdf
[36] Eurostat laquoAnnual road freight transport by distance classraquo 2021 httpsappssoeurostateceuropaeunuishowdodataset=road_go_ta_dcamplang=en (accedido oct 04 2021)
[37] EAFO laquoVehicles and fleet (n2-n2)raquo 2020 httpseafoeuvehicles-and-fleetn2-n3 (accedido oct 04 2021)
[38] H Wagter P Van De Lande Berg R H V Essen J A van Rijn y J S Spreen laquoOutlook Hinterland and Continental Freightraquo pp 1-83 2018 [En liacutenea] Disponible en httpswwwnarcisnlpublicationRecordIDoaitudelftnluuid3A282d5146-c5a4-45f1-9c17-db673a2fd3ed
[39] Hydrogen Council laquoPath to hydrogen competitiveness a cost perspectiveraquo no January p 88 2020 [En liacutenea] Disponible en wwwhydrogencouncilcom
[40] MARPOL laquoConvenio internacional para prevenir la contaminacioacuten por los buquesraquo httpswwwimoorgesAboutConventionsPagesInternational-Convention-for-the-Prevention-of-Pollution-from-Ships-(MARPOL)aspx (accedido sep 17 2021)
[41] C de la U E Parlamento Europeo laquoReglamento (UE) 2020852 del Parlamento Europeo y del Consejoraquo D Of la Unioacuten Eur vol 2018 no 2 pp 210-230 2020
[42] M Lambert y S Schulte Contrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key markets no March 2021
[43] Bloomberg laquoAre Batteries the Trade War Chinarsquos Already Wonraquo httpswwwbloombergcomnewsarticles2020-09-16are-batteries-the-trade-war-china-s-already-won (accedido sep 17 2021)
[44] Gobierno de Espantildea laquoHoja de ruta del Hidroacutegeno y su integracion sectorial (plan de recuperacion transformacio y resiliencia)raquo Espantildea Puede 2021
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 128
Bib
liogr
afiacutea
[45] laquoLa hoja de ruta del hidroacutegeno en Espantildea iquestpodemos cumplir los objetivosraquo httpstheconversationcomla-hoja-de-ruta-del-hidrogeno-en-espana-podemos-cumplir-los-objetivos-150469 (accedido sep 17 2021)
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 129
Pedro Heredia 8 2deg Derecha
28028 Madrid
wwwfundacionrenovablesorg
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 4
El hidroacutegeno como elemento de valor en la generacioacuten de electricidad de origen
renovable 104
Como cobertura de necesidades energeacuteticas especificas 105
Transporte 105
Materia prima en la industria 107
Electrocombustibles derivados del hidroacutegeno 108
Transporte de hidroacutegeno 109
El hidroacutegeno no puede convertirse en una coartada 110
Posicionamiento frente a la estrategia espantildeola del hidroacutegeno 111
Anexo 115
Proyectos de hidroacutegeno en Espantildea y estrategia de las principales energeacuteticas
espantildeolas 115
Espantildea 116
Fondos Next Generation EU 117
Posicionamiento de las empresas energeacuteticas en Espantildea 117
Iacutendice de figuras y tablas 121
Iacutendice de figuras 121
Iacutendice de tablas 123
Bibliografiacutea 125
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 5
Justificacioacuten Necesidad de la investigacioacuten
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Justificacioacuten Necesidad de la investigacioacuten
En este uacuteltimo antildeo el hidroacutegeno se ha posicionado con fuerza dentro del sector
energeacutetico lo que ha supuesto una gran expectacioacuten mediaacutetica asiacute como cierta
revolucioacuten en el sector En un antildeo hemos pasado a tener una Estrategia europea una
Hoja de Ruta nacional y cientos de proyectos que se deben analizar no en vano el 95
del hidroacutegeno que se produce en la actualidad procede de fuentes de energiacuteas foacutesiles
lo que se traduce en que el hidroacutegeno tiene por delante una importante curva de
desarrollo por realizar para conseguir ser un vector energeacutetico sostenible y renovable
Es innegable que el hidroacutegeno juega un papel en la transicioacuten energeacutetica sobre todo
para aquellas demandas maacutes difiacuteciles de descarbonizar en las que la electrificacioacuten es
inviable yo poco eficiente asiacute como para minimizar el uso de los recursos naturales
mediante su generacioacuten renovable
Estamos en la antesala de esta tecnologiacutea el hidroacutegeno se ha puesto en la casilla de
salida y por ello es el momento de analizar sus propiedades como vector energeacutetico
sostenible y renovable analizando la tecnologiacutea existente los distintos procesos usos
aplicaciones y productos derivados sin olvidar tambieacuten el anaacutelisis de la logiacutestica
Entre los distintos hechos que han motivado la realizacioacuten de este proyecto de
investigacioacuten destacan
bull La publicacioacuten en julio de 2020 de la Estrategia Europea del Hidroacutegeno
bull La publicacioacuten en octubre de 2020 de la Hoja de Ruta del Hidroacutegeno espantildeola
en la que se recogen 60 medidas encaminadas al desarrollo de una economiacutea
espantildeola del hidroacutegeno con una inversioacuten puacuteblico-privada prevista de 8900
Meuro
bull El Plan de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia que recoge un apartado
especiacutefico para el hidroacutegeno el componente nuacutemero 9 Este componente
representa el 224 de la financiacioacuten total del Plan con 1555 Meuro
bull Hydrogen Council y McKinsey estiman que en el mundo hay 228 proyectos a
gran escala anunciados de los cuales cerca de la mitad (106) pertenecen a
empresas espantildeolas
bull El hidroacutegeno ha sido la tecnologiacutea con maacutes proyectos presentados a los fondos
de recuperacioacuten europeos y nacionales
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Nos preocupa la forma en coacutemo se estaacute llevando a cabo el desarrollo del hidroacutegeno
Las expectativas que se han creado en torno a eacutel junto con la poca transparencia por
parte de las instituciones y de los agentes energeacuteticos podriacutean en muchos casos
acabar validando modelos de negocio continuistas que hasta ahora se ha demostrado
que no son sostenibles ni inclusivos Sin ir maacutes lejos la reserva econoacutemica de ayudas
recogidas en los Next Generation UE para proyectos megaliacuteticos presentados por el
sector energeacutetico tradicional recuerdan a experiencias pasadas como Castor Elcogaacutes o
las diferentes plantas de regasificacioacuten que se han proyectado entre otras y que
finalmente hemos acabado pagando los consumidores
Por supuesto apostamos por el hidroacutegeno tanto en su desarrollo temporal como en
el de las diferentes iniciativas pero siempre bajo criterios de eficiencia y de
compromiso sostenible
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Objetivos del proyecto
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Ob
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Objetivos del proyecto
Nos encontramos en el momento idoacuteneo para indagar en el papel real que puede
tener el hidroacutegeno en la transicioacuten ecoloacutegica El hidroacutegeno producido a traveacutes de la
electroacutelisis del agua con electricidad 100 renovable (comuacutenmente conocido como
verde) es una tecnologiacutea con potenciales aplicaciones y puede convertirse en el
vector energeacutetico complementario a la electricidad pero la apuesta por este nunca
puede olvidar la realidad a la que se enfrenta definida por sus costes y sus
ineficiencias como vector energeacutetico derivado de otro vector la electricidad
Por tanto el objetivo del presente proyecto es desde un anaacutelisis fiacutesico y teacutecnico de las
propiedades del hidroacutegeno estudiar cuaacuteles son esas aplicaciones y su viabilidad
teacutecnica y econoacutemica identificando aquellas en las que el hidroacutegeno sea la mejor
opcioacuten De esta manera estableceremos su aportacioacuten energeacutetica con el fin de hacer
maacutes clara la hoja de ruta a seguir en la senda por la descarbonizacioacuten evitando caer en
ciclos de inversioacuten-deuda-sobrecapacidad-deacuteficit en los antildeos venideros
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Fases del proyecto
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Fase
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el p
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cto
Fases del proyecto
1 Buacutesqueda de informacioacuten conocer el pasado para comprender el
presente
Una vez definido el objetivo la primera fase del proyecto consistioacute en recoger
informacioacuten sobre el estado del arte de la tecnologiacutea implicada en la cadena de valor
del hidroacutegeno a diacutea de hoy asiacute como de las estrategias europea y espantildeola de
diferentes informes de consultoras energeacuteticas internacionales y de los proyectos
publicados a nivel nacional hasta la fecha
2 Anaacutelisis de la informacioacuten recopilada
Establecido el repositorio de documentos se procedioacute a analizar toda la informacioacuten
teacutecnica legislativa y propositiva con el fin de dilucidar el papel que juega el hidroacutegeno
verde en la descarbonizacioacuten
Se realizoacute un anaacutelisis detallado de sus posibles aplicaciones como vector energeacutetico
comparaacutendolo en teacuterminos de eficiencia con otros vectores especialmente con la
electricidad
3 Conclusiones y propuestas del uso del hidroacutegeno para la
minimizacioacuten de los recursos naturales
Una vez realizado el anaacutelisis el uacuteltimo paso consistioacute en la elaboracioacuten de las
diferentes propuestas para los usos del hidroacutegeno como vector energeacutetico siempre
bajo criterios de eficiencia y equidad con el fin de lograr la sostenibilidad gracias a la
minimizacioacuten del uso de los recursos naturales y a una transicioacuten ecoloacutegica maacutes
beneficiosa para toda la sociedad
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Introduccioacuten
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Intr
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1 Introduccioacuten
La energiacutea es el motor fundamental para el funcionamiento de las cosas y para el
desarrollo de la vida Si algo conocemos o hemos escuchado muchas veces sobre este
concepto tan abstracto son los principios de la termodinaacutemica el primero que afirma
que la energiacutea ni se crea ni se destruye sino que se transforma mantenieacutendose
constante en el universo y el segundo que nos habla de la calidad de la energiacutea y de la
cantidad maacutexima de trabajo que puede obtenerse en cualquier transformacioacuten
energeacutetica Es su capacidad de transformacioacuten la que nos lleva a poder hablar de varias
fuentes de energiacutea solar teacutermica quiacutemica eoacutelica nuclear eleacutectricahellip
A aquellos elementos de la naturaleza de los que se puede aprovechar su energiacutea se
los denomina fuentes de energiacutea y se pueden clasificar en dos tipos fuentes de
energiacutea renovables (sol agua viento mareomotriz geoteacutermica y biomasa) y no
renovables (petroacuteleo gas natural carboacuten y uranio) Son consideradas fuentes
renovables aquellas que se pueden regenerar por procesos naturales a una velocidad
superior a la que es transformada por los seres humanos De forma contraria las
fuentes no renovables son aquellas cuyas reservas son limitadas y por tanto
disminuyen a un ritmo superior al que las consumimos De igual forma las fuentes
renovables podriacutean dejar de serlo si no se hace un uso responsable de ellas teniendo
en cuenta la regeneracioacuten natural del recurso como podriacutea ser el caso del uso excesivo
e incontrolado de la biomasa como fuente de energiacutea
La energiacutea del sol es la principal fuente de energiacutea para la vida la que origina los flujos
de viento (energiacutea eoacutelica) el ciclo del agua (energiacutea hidraacuteulica) y la precursora de la
formacioacuten de energiacutea quiacutemica mediante la fotosiacutentesis de las plantas lo que
constituye el motor fundamental de las fuentes de energiacutea renovables
La energiacutea quiacutemica es aquella contenida en los enlaces quiacutemicos que componen las
moleacuteculas de un compuesto Dicha energiacutea es aprovechada mediante reacciones
quiacutemicas en las cuales el compuesto (llamado reactante o reactivo) se transforma
cambiando su estructura molecular y sus enlaces quiacutemicos en otras sustancias
llamadas productos (o subproductos si no son el objetivo del proceso) liberando
energiacutea teacutermica en forma de calor en aquellas reacciones en las que se rompan los
enlaces
Dependiendo de la composicioacuten del reactivo y de las condiciones de presioacuten y
temperatura bajo las que se da la reaccioacuten quiacutemica se produciraacuten determinados
productos en diferentes estados de agregacioacuten (soacutelido liacutequido o gas) En una reaccioacuten
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de combustioacuten tiacutepica en presencia de aire (cuya composicioacuten en volumen es un 21
oxiacutegeno (O2) y un 79 nitroacutegeno (N2)) los combustibles foacutesiles y la biomasa en su
transformacioacuten dan lugar a emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI)
tiacutepicamente dioacutexido de carbono (CO2) oacutexido de nitroacutegeno (NOx) y oacutexido de azufre
(SOx) entre otros como consecuencia del contenido de carbono de su moleacutecula el O2
y el N2 del aire y en menor medida del contenido de azufre (S) y otros elementos que
estaacuten presentes en muchos de los combustibles anteriormente citados Esta
denominacioacuten sirve para traducir los efectos que otros gases tienen y poder realizar
comparativas y una contabilizacioacuten de otros elementos contaminantes que pueden
aparecer
Los procesos de transformacioacuten de energiacutea son maacutes comunes de lo que pensamos por
ejemplo cuando utilizamos un vehiacuteculo de motor de combustioacuten interna estamos
transformando la energiacutea quiacutemica de la gasolina o el gasoacuteleo en energiacutea teacutermica para
producir la energiacutea mecaacutenica que hace mover el coche En nuestras casas estamos
siendo partiacutecipes de la transformacioacuten a diario de la electricidad (energiacutea eleacutectrica)
para realizar determinadas acciones (iluminar cargar aparatos electroacutenicos poner en
marcha electrodomeacutesticos hellip) Incluso dentro de nosotros pues la energiacutea tambieacuten es
el combustible indispensable para el buen funcionamiento de nuestro organismo
Por tanto se distingue entre la fuente de energiacutea en siacute misma y la transformacioacuten a la
que se la somete para su aprovechamiento en los puntos de consumo (electricidad
calor friohellip) lo que se conoce como energiacutea primaria y energiacutea final
La energiacutea se transforma y se conserva pero el problema reside en que en cada
proceso de transformacioacuten esta energiacutea se va degradando Si el primer principio trata
de la cantidad de energiacutea afirmando que esta siempre se conserva el segundo
introduce el concepto de calidad de la energiacutea La exergiacutea es la propiedad que refleja
la cantidad de la energiacutea transformada que realmente nos es uacutetil pues solo una parte
de esta es empleada para un fin uacuteltimo mientras que el resto se pierde
principalmente en forma de calor
Ademaacutes de esta peacuterdida de energiacutea uacutetil como consecuencia del rendimiento exergeacutetico
en la transformacioacuten de la energiacutea se producen externalidades o impactos como las
emisiones mencionadas anteriormente en la transformacioacuten de la energiacutea quiacutemica
mediante la reaccioacuten de combustioacuten
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Por esta razoacuten y porque la energiacutea es un recurso limitado es necesaria una reflexioacuten
sobre las consecuencias de su uso sobre las diferentes fuentes y tecnologiacuteas de
transformacioacuten a energiacutea uacutetil y sobre su disponibilidad y capacidad de suministro
Es sumamente importante conocer las consecuencias pues si queremos ser eficientes
en el uso de la energiacutea y reducir el impacto ambiental asociado debemos tener en
cuenta estos dos factores a la hora de decidir como cubrir nuestras necesidades
energeacuteticas
La necesidad de apostar por la electricidad
La lucha contra el cambio climaacutetico y los compromisos asumidos por la mayoriacutea de los
paiacuteses para reducir la emisioacuten de GEI pasa por la apuesta ya asumida de considerar las
energiacuteas renovables como fuentes de energiacutea primaria baacutesicas dentro de la oferta de
energiacutea y el criterio de eficiencia en todas las transformaciones asiacute como por
desempantildear un papel maacutes activo y racional en la cobertura de nuestras necesidades
energeacuteticas
El uacutenico vector de energiacutea final que reuacutene todos los elementos anteriormente
mencionados es la electricidad y las razones por las que debemos cubrir con ella
nuestras necesidades energeacuteticas de forma mayoritaria podriacutean resumirse en
bull La forma maacutes barata de generar electricidad es hoy diacutea con fuentes de energiacutea
renovables lo que supone reducir su coste y que sea el vector de energiacutea final
maacutes importante para que la oferta sea renovable
bull Es la forma maacutes eficiente de cubrir nuestras necesidades energeacuteticas por
ejemplo en movilidad o en climatizacioacuten que suponen dos tercios de la
demanda
bull Las emisiones en uso son cero y apostar por la electricidad supone mejorar la
calidad del aire de nuestras ciudades Obviamente esta consecuencia debe ser
correspondida con una generacioacuten en origen sin emisiones por el uso de
fuentes de energiacutea primaria renovables
bull Aun cuando no es una fuente de energiacutea primaria y no estaacute disponible de forma
natural su produccioacuten puede realizarse de forma distribuida y cercana al
consumidor introduciendo una mejora en la eficiencia de la transformacioacuten y
sobre todo convirtiendo al consumidor en parte activa del modelo energeacutetico
bull La generacioacuten con renovables garantiza estrateacutegicamente su disponibilidad la
no dependencia del exterior y asegurar el suministro sin la volatilidad y
dependencia geoestrateacutegica que el resto de las fuentes de energiacutea tienen
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Dado que la madurez tecnoloacutegica de las energiacuteas renovables se ha alcanzado
principalmente en tecnologiacuteas de generacioacuten de electricidad se apuesta por ellas
como principales protagonistas para la electrificacioacuten de la demanda de energiacutea y para
transformar el actual modelo energeacutetico El caraacutecter distribuido de las renovables y el
estado actual de la tecnologiacutea renovable nos permite generar nuestra propia energiacutea y
por tanto cubrir nuestra demanda de una forma maacutes autosuficiente y eficiente
abriendo la posibilidad a la ciudadaniacutea a participar en el sistema eleacutectrico como
agentes activos y no solo como consumidores pasivos
La electricidad es un vector energeacutetico eficiente tanto en su transporte como en su
uso pero presenta una limitacioacuten importante al no ser una energiacutea almacenable pues
la electricidad que se produce debe ser consumida instantaacuteneamente o en su defecto
transformada en otras formas de energiacutea para su almacenamiento como en energiacutea
quiacutemica (bateriacuteas hidroacutegeno combustibles sinteacuteticoshellip) teacutermica (sales fundidas)
mecaacutenica (volantes de inercia aire comprimido) y potencial (centrales de bombeo) De
aquiacute la necesidad de que la produccioacuten siga en cada momento la curva de la demanda
de energiacutea eleacutectrica de forma que si aumenta la potencia demandada se incremente
la suministrada y de forma contraria se disminuye
Exigir siempre disponibilidad y flexibilidad de la oferta no solo limita el uso de fuentes
renovables por su disponibilidad no continua sino que implica que el consumo no se
comporte de forma responsable y proactiva sobredimensionando la oferta de
electricidad y las infraestructuras del sistema Electrificar la demanda no es solo
sustituir combustibles por electricidad sino sobre todo conseguir que esta sea
flexible y se adapte a la oferta disponible
Cubriendo nuestras necesidades energeacuteticas con electricidad disminuimos la
dependencia energeacutetica del exterior dado que las fuentes renovables son autoacutectonas
a la vez que eliminamos las emisiones asociadas al uso de los combustibles foacutesiles y
reducimos el coste de la cobertura de nuestras demandas ya que hoy la forma maacutes
barata de generar electricidad es con fuentes renovables como son la eoacutelica y la
fotovoltaica Pero no es suficiente sustituir necesitamos reducir Como medida
prioritaria antes de proceder a la electrificacioacuten se deben analizar los consumos y ser
coherentes con la utilizacioacuten de la energiacutea bajo paraacutemetros de eficiencia pues no hay
mejor energiacutea que la que no se consume
La aparicioacuten del hidroacutegeno
Si bien como comentaacutebamos anteriormente en la actualidad la electricidad es el
vector energeacutetico maacutes eficiente (por su eficiencia en el proceso de transformacioacuten) y
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sostenible (cero emisiones en origen y uso en caso de ser de origen renovable) la
descarbonizacioacuten de la economiacutea en general no implicaraacute uacutenicamente a este vector
sino a un conjunto de compuestos y tecnologiacuteas capaces de ser vectores energeacuteticos
sostenibles que hagan posible mediante su uso descarbonizar todos aquellos
procesos econoacutemicos consumidores de energiacutea pues una buena integracioacuten de los
distintos vectores energeacuteticos contribuiraacute a complementar algunas de las limitaciones
fundamentales de otros vectores sostenibles
El almacenamiento de energiacutea eleacutectrica en bateriacuteas presenta limitaciones con relacioacuten
al pesocapacidad de estas por lo que deben existir alternativas que resulten
interesantes para cubrir estas limitaciones Es el caso del hidroacutegeno su potencial uso
en el transporte pesado terrestre aeacutereo y mariacutetimo para el que se requiere un
combustible con una densidad energeacutetica elevada que permita transportar mayor
cantidad de energiacutea por unidad de volumen y poder asiacute aumentar su autonomiacutea y
cubrir rutas de grandes recorridos asiacute como para la cobertura de necesidades en la
industria que la electricidad no puede realizar
El hidroacutegeno es un portador (o vector) energeacutetico porque es necesario un aporte de
energiacutea para obtenerlo Al ser un vector energeacutetico que necesita ser producido y no
una fuente de energiacutea primaria requiere de una transformacioacuten que lleva impliacutecito un
factor de conversioacuten bajo entre energiacutea primaria utilizada y energiacutea uacutetil es decir un
proceso poco eficiente aunque su capacidad exergeacutetica sea muy alta Es por tanto un
recurso limitado que requiere de una reflexioacuten sobre el uso y la escala y progresioacuten
de su capacidad de suministro para planificar su impulso y desarrollo
La capacidad del hidroacutegeno tanto exergeacutetica como de almacenamiento y de rapidez de
transformacioacuten convierten al hidroacutegeno en un vector ideal para cubrir algunas
necesidades que otros sistemas de almacenamiento no pueden realizar por la baja
densidad energeacutetica en relacioacuten con su peso Aunque quedan muchos interrogantes de
caraacutecter econoacutemico y teacutecnico que resolver la simplicidad de su produccioacuten mediante
hidroacutelisis del agua puede permitir que la produccioacuten de hidroacutegeno con los vertidos sea
una solucioacuten para poder aumentar el factor de capacidad y la gestionabilidad de las
centrales de generacioacuten de electricidad con renovables Como se analiza en el Capiacutetulo
5 esta opcioacuten por el momento en teacuterminos econoacutemicos y de eficiencia en uso de las
instalaciones dista mucho en comparacioacuten con otras opciones ya disponibles
La buena integracioacuten de este vector energeacutetico contribuiriacutea a complementar algunas
de las limitaciones fundamentales de otros vectores sostenibles como son la
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intermitencia y el eventual desfase entre produccioacuten y demanda yo las actuales
limitaciones de almacenamiento
Obviamente el hidroacutegeno puede ser un elemento importante en el modelo
energeacutetico del futuro pero sin perder de vista los condicionantes intriacutensecos que
tiene como vector energeacutetico secundario Su disponibilidad seguacuten los diferentes
modelos de produccioacuten y sus caracteriacutesticas econoacutemicas o de eficiencia en la
transformacioacuten nunca lo deben convertir en un elemento baacutesico sino maacutes bien en
uno especiacutefico para resolver la necesidad de almacenar energiacutea en sistemas
autoacutenomos de mejorar la flexibilizacioacuten del sistema o de cubrir necesidades
energeacuteticas de caracteriacutesticas muy especiacuteficas
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Conociendo al hidroacutegeno
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2 Conociendo al hidroacutegeno
El hidroacutegeno es incoloro inodoro insiacutepido e imperceptible por los sentidos humanos
Es el elemento maacutes ligero simple y pequentildeo de la tabla perioacutedica que en Condiciones
Normales (CN temperatura de 0 degC y presioacuten de 1 atm) se encuentra en estado
gaseoso y en forma molecular Este gas es el elemento maacutes abundante del universo y
el deacutecimo de la corteza terrestre pero no en estado libre ya que siempre estaacute adherido
a otros elementos formando compuestos quiacutemicos como con el carbono en el caso de
los hidrocarburos o la materia orgaacutenica (CyHx) con el oxiacutegeno en el caso del agua
(H2O) o con el nitroacutegeno en el amoniaco (NH3) entre otros muchos maacutes Para poder
obtenerlo es necesario por tanto una materia prima que lo contenga y una fuente de
energiacutea para poder disociarlo (separarlo) El hidroacutegeno es por tanto un vector
energeacutetico porque necesita de un aporte de energiacutea inicial para poder obtenerlo en
estado puro
La razoacuten por la que es poco abundante en la atmoacutesfera terrestre es debido a que su
pequentildea masa hace muy difiacutecil su retencioacuten en el campo gravitatorio terrestre ademaacutes
de que reacciona con otros compuestos quiacutemicos El H2 no es un GEI sin embargo es
capaz de cambiar las proporciones de GEI en las distintas capas de la atmoacutesfera Seguacuten
el informe Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing del IPCC [1]
la presencia de hidroacutegeno en la estratosfera aumenta las concentraciones de vapor de
agua y afecta a las concentraciones de ozono (O3) En la troposfera da lugar a la
produccioacuten de O3 y al aumento del CH4 extendiendo los efectos de vida de estos GEI
El hidroacutegeno posee un alto contenido energeacutetico en peso pero no en volumen Por
regla general los liacutequidos ocupan hasta 1000 veces menos espacio que los gases no
comprimidos En el caso concreto del hidroacutegeno la relacioacuten de volumen entre sus
estados liacutequido y gaseoso es de aproximadamente 1850 es decir un litro de
hidroacutegeno liacutequido en forma de gas sin comprimir ocupariacutea unos 850 litros Por esta
razoacuten se comprime y almacena a altas presiones para obtener una mayor densidad
energeacutetica (cantidad de energiacutea acumulada en forma de H2 por unidad de volumen)
Sin embargo al ser una moleacutecula muy pequentildea de baja viscosidad y gran facilidad de
difusioacuten en el medio es propenso a las fugas En un entorno abierto se elevaraacute y
dispersaraacute raacutepidamente ya que el hidroacutegeno es 14 veces maacutes ligero que el aire lo que
supone una ventaja de seguridad Sin embargo en un espacio cerrado las fugas de
hidroacutegeno pueden acumularse lo que sumado a su alta velocidad de inflamacioacuten y a
sus amplios liacutemites de inflamabilidad en el aire podriacutean hacer que la acumulacioacuten
alcanzase una concentracioacuten inflamable siendo un riesgo a tener en cuenta sobre
todo en mezclas de hidroacutegeno en espacios como tuberiacuteas o conductos Ademaacutes de
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estos peligros como cualquier gas distinto al oxiacutegeno a partir de determinadas
concentraciones es asfixiante Por ello es necesaria una ventilacioacuten adecuada y el uso
de sensores de deteccioacuten pues el hidroacutegeno es imperceptible por los sentidos
humanos
El hidroacutegeno a presioacuten atmosfeacuterica licuacutea a -253 degC y solidifica a -262 degC temperaturas
muy proacuteximas al liacutemite del cero absoluto (0 K= -27315 degC) por lo que si entra en
contacto con la piel humana puede causar quemaduras criogeacutenicas o dantildeos
pulmonares en caso de inhalacioacuten El almacenaje del H2 liacutequido suele realizarse a
presiones de hasta 102 atm y en recipientes criogeacutenicos para mantener estas
temperaturas extremadamente friacuteas Si se produce una fuga de hidroacutegeno liacutequido y se
derrama sobre una superficie a temperatura ambiente este herviraacute y sus vapores se
expandiraacuten con rapidez debido a la rapidez del cambio de fase liacutequida a gaseosa que
experimenta el hidroacutegeno En este proceso de cambio de estado el hidroacutegeno liacutequido
aumentaraacute 850 veces su volumen (y su presioacuten si estaacute confinado) al calentarse hasta la
temperatura ambiente Por ello si el hidroacutegeno liacutequido estaacute confinado y se calienta sin
que exista alivio de presioacuten es posible que se alcancen presiones muy elevadas que
puedan hacer explotar el recipiente aumentando en tales circunstancias la
posibilidad de una ignicioacuten del H2 Por tanto los sistemas de hidroacutegeno deben llevar
incorporados dispositivos de ventilacioacuten y alivio de presioacuten para garantizar la
seguridad
Caracteriacutesticas del hidroacutegeno frente a otros combustibles
La combustioacuten de hidroacutegeno se caracteriza por ser maacutes raacutepida que la de otros
combustibles resultando una raacutepida liberacioacuten de calor por su buena conductividad
teacutermica y por producir vapor de agua como subproducto de la combustioacuten Seguacuten
Hydrogen Tools[2] el hidroacutegeno arde con una llama azul paacutelido que es casi invisible a la
luz del diacutea aunque perceptible por la noche por lo que es casi imposible de detectar
por los sentidos humanos salvo por las impurezas u otros materiales en combustioacuten
que introduciraacuten color en la llama Ademaacutes las llamas de hidroacutegeno irradian poco calor
infrarrojo (IR) pero una importante radiacioacuten ultravioleta (UV) Esto significa que
cuando alguien estaacute muy cerca de una llama de hidroacutegeno la sensacioacuten de calor es
escasa lo que hace que el contacto involuntario con la llama sea una causa de
accidente no perceptible La sobreexposicioacuten a los rayos UV tambieacuten es preocupante
ya que puede provocar efectos similares a los de las quemaduras solares Por ello casi
siempre en los sistemas de hidroacutegeno se instalan sensores de deteccioacuten para
identificar raacutepidamente cualquier fuga y minimizar la posibilidad de que se produzcan
llamas no detectadas
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El hidroacutegeno es aproximadamente 14 veces maacutes ligero que el aire 8 veces maacutes que el
gas natural 22 que el propano 30 que el butano 50 que la gasolina 57 que el gasoacuteleo
y 86 que el queroseno Con respecto a otros combustibles alternativos derivados del
H2 es 9 veces maacutes ligero que el amoniacuteaco 16 que el metanol y 23 que el etanol
La temperatura de autoignicioacuten del hidroacutegeno temperatura miacutenima a presioacuten
atmosfeacuterica a la que un combustible en contacto con el aire inicia la reaccioacuten de
combustioacuten espontaacuteneamente sin necesidad de una fuente de energiacutea externa es
similar a la del gas natural 585 degC y 540 degC respectivamente
007056
155210
350400
600
060110
160
000
100
200
300
400
500
600
700
585540
490
365
480
96
210
630
464
363
0
100
200
300
400
500
600
700
T (deg C
)
Figura 1 Densidad relativa de los combustibles con respecto el aire Fuente Pubchem[3]Elaboracioacuten propia
Figura 2 Temperatura de autoignicioacuten en el aire para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Figura 4 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad
Fuente Bizkaia-Diputacioacuten Foral [4] Elaboracioacuten propia
El rango de inflamabilidad definido como las concentraciones miacutenimas y maacuteximas del
gas en mezcla con el aire del hidroacutegeno (entre el 4 y el 75 en el aire) es muy amplio
en comparacioacuten con otros combustibles como se puede apreciar en la figura 4 por lo
que la energiacutea miacutenima necesaria para iniciar la combustioacuten del hidroacutegeno en
condiciones oacuteptimas de combustioacuten (relacioacuten volumen hidroacutegeno-aire del 29) es
mucho menor que la requerida para otros combustibles Aunque a bajas
concentraciones de hidroacutegeno en el aire la energiacutea necesaria para iniciar la
combustioacuten es similar a la de otros combustibles foacutesiles
Co
nce
ntr
acioacute
n
de
com
bu
stib
le
Rango de
inflamabilidad
Liacutemite superior de
inflamabilidad
Liacutemite inferior de
inflamabilidad
Temperatura Temperaturas miacutenima y
maacutexima de inflamacioacuten
4 52 2 1 1
1
15
6 3
75
1510 8 8 10
5
3436
19
0
10
20
30
40
50
60
70
80
(vo
l)
Rojo Liacutemite Inferior Azul Liacutemite Superior
Figura 5 Liacutemites de inflamabilidad en aire para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad
Fuente Bizkaia-Diputacioacuten Foral [4] Elaboracioacuten propia
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El metano como combustible gaseoso es el que mayor rango de inflamabilidad tiene a
bajas concentraciones en aire Con respecto a los combustibles sinteacuteticos derivados del
H2 podemos apreciar que poseen un rango de inflamabilidad mayor que los foacutesiles
aunque no tan amplio como el del H2
Con respecto al punto o temperatura de inflamacioacuten temperatura miacutenima a la que un
combustible mezclado con un comburente da lugar a que se produzca la combustioacuten
aplicando energiacutea (por ejemplo una chispa) podemos apreciar como para el
queroseno el metanol y el etanol se alcanza a una temperatura en condiciones
ambientales tiacutepicas pudiendo producirse con mayor probabilidad una inflamacioacuten de
estos siempre que la proporcioacuten de comburente sea alta
La cantidad de energiacutea contenida en 1 kg de H2 es como miacutenimo 25 veces la
contenida en 1 kg de cualquier combustible foacutesil Concretamente 1 kg de H2 equivale a
la energiacutea contenida en 25 kg de GN 28 kg de gasolina 28 kg de dieacutesel 65 kg de
amoniacuteaco 60 kg de metanol y 45 kg de etanol
-253
-188
-104
-60-43
96
38
132
97 128
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
T (deg C
)
Figura 6 Punto de inflamacioacuten para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Para poder comparar la densidad volumeacutetrica del hidroacutegeno respecto a los demaacutes
combustibles estudiados se ha realizado la siguiente graacutefica
La densidad del hidroacutegeno es de 008 kgm3 la menor en comparacioacuten con los demaacutes
combustibles Por ejemplo entre los diferentes gases el butano tiene una densidad 30
veces mayor que el hidroacutegeno Si hablamos de combustibles liacutequidos el gasoacuteleo tiene
una densidad 10000 veces mayor y el amoniacuteaco 8000 veces mayor
La siguiente tabla recoge un resumen comparativo de las propiedades de los diferentes
gases y combustibles que en un determinado momento pueden ser sustitutivos unos
con otros
1202
482 462 448 424 426 441
186 199268
00
200
400
600
800
1000
1200
1400M
Jkg
008 067 187 252
680
850805
696
792
648
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
kgm
3
Figura 7 Poder caloriacutefico Inferior de varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
Figura 8 Densidad volumeacutetrica para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Co
no
cien
do
al h
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Propiedades en CE Hidroacutegeno Metano Propano Butano Gasolina Gasoacuteleo Queroseno Amoniacuteaco Metanol Etanol
Formula quiacutemica H2 CH4 C3H8 C4H10 CxHy (x=4-12) C12H26 C10-C16 NH3 CH3OH C2H6O
Peso molecular (gmol) 202 1604 4410 5812 100 - 105 21170 17000 1703 3204 4607
Densidad (kgm3) 008 067 187 252 680 850 790-820 073 792 648
Densidad relativa del aire 007 056 155 210 30 - 40 400 600 060 110 160
Punto de ebullicioacuten normal (degC) -25280 -16150 -4210 -100 27 - 225 180 - 360 150-280 -3341 6470 7829
Poder caloriacutefico Inferior (MJkg) 1202 482 462 448 424 426 441 186 199 268
Punto de inflamacioacuten (degC) lt -253 -18800 -10400 -6000 -4300 52 - 96 3800 13200 970 1280
Liacutemite de inflamabilidad en aire (vol )
Miacuten 400 500 210 180 140 100 070 1500 600 330
Maacutex 7500 1500 1010 840 760 1000 500 3360 3600 1900
Temperatura de autoignicioacuten en el aire (degC)
585 540 490 365 230 - 480 52 - 96 210 630 464 363
Tabla 1 Cuadro resumen de las diferentes caracteriacutesticas de los combustibles atendiendo a las figuras
anteriores Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Origen y tecnologiacuteas de produccioacuten del hidroacutegeno
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3 Origen y tecnologiacuteas de produccioacuten del hidroacutegeno
Como se ha comentado anteriormente el hidroacutegeno es un vector energeacutetico porque
su obtencioacuten necesita de un aporte de energiacutea Por lo tanto seraacute un vector sostenible
o no dependiendo de si lo son las fuentes de energiacutea primarias y los procedimientos
de produccioacuten utilizados Actualmente se etiquetan las distintas formas de obtener el
hidroacutegeno identificaacutendolas por colores un procedimiento que tiende a aligerar las
diferencias entre las opciones y que se estaacute convirtiendo en uno de los instrumentos
maacutes claros de greenwashing
Alrededor del 95 de la produccioacuten mundial actual de hidroacutegeno se realiza en base a
combustibles foacutesiles y por ejemplo seguacuten el informe The Future of Hydrogen [5] de la
Agencia Internacional de la Energiacutea (IEA en sus siglas en ingleacutes) en 2018 esa
produccioacuten provocoacute la emisioacuten de 830 millones de toneladas de CO2 La produccioacuten de
hidroacutegeno a partir del agua utilizando electricidad y biomasa es soacutelo de un 4 y de un
1 respectivamente En Espantildea el 99 del hidroacutegeno producido tiene su origen en el
gas natural
Respecto a los meacutetodos de produccioacuten encontramos tecnologiacuteas muy diferentes y con
grados de madurez dispares incluso dentro de un mismo principio proceso disciplina
o meacutetodo En la figura 8 se indican los distintos procesos de produccioacuten de hidroacutegeno
seguacuten el tipo de reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar
Figura 9 Procesos de produccioacuten de hidroacutegeno en funcioacuten de la fuente de energiacutea utilizada Fuente Hidroacutegeno Website [6]
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Los procesos maacutes utilizados para la produccioacuten de hidroacutegeno son
Procesos termoquiacutemicos
Los procesos de produccioacuten de hidroacutegeno maacutes habituales son termoquiacutemicos como la
gasificacioacuten y el reformado En cuanto al combustible se procura utilizar el que tenga la
relacioacuten atoacutemica HC (relacioacuten entre los aacutetomos de hidroacutegeno (H) y los de carbono (C))
maacutes elevada para conseguir una mayor produccioacuten de H2 por combustible consumido
Su relativo bajo coste en comparacioacuten con el resto de los procedimientos y su
composicioacuten quiacutemica hacen que el gas natural sea la principal fuente de energiacutea a
nivel mundial con la que se produce hidroacutegeno El gas natural estaacute formado
principalmente por metano (CH4) cuyas moleacuteculas constan de 4 aacutetomos de hidroacutegeno
(H) por cada aacutetomo de carbono (C) por lo que en la extraccioacuten del H2 de su estructura
quiacutemica se genera una mayor cantidad en comparacioacuten con otros hidrocarburos de
cadena maacutes larga y mucho maacutes que con el carboacuten o la biomasa en los que el H2
proviene principalmente de utilizar agua como agente oxidante
Reformado de gas natural
El reformado es el proceso quiacutemico por el cual se extrae hidroacutegeno de un combustible
gaseoso (generalmente gas natural) Existen tres meacutetodos dependiendo del agente
oxidante utilizado en la reaccioacuten y el maacutes utilizado en Espantildea es el vapor de agua
conocido como reformado de metano con vapor de agua (Steam Methane Reforming
SMR en ingleacutes) Se trata de una tecnologiacutea de produccioacuten madura que requiere de
altas temperaturas (700-1100 degC) en presencia de un catalizador para acelerar la
reaccioacuten y de agua como agente oxidante
Las altas temperaturas requeridas en el reformador se consiguen mediante la quema
de combustible externo (gas natural u otros hidrocarburos) y son necesarias para llevar
a cabo la reaccioacuten quiacutemica altamente endoteacutermica de descomposicioacuten parcial del gas
natural (CH4) en CO y H2O una reaccioacuten que consume gran cantidad de energiacutea Para
aumentar la cantidad de H2 formado este gas de siacutentesis debe someterse a la reaccioacuten
de desplazamiento con vapor de agua (Water Gas Shift WGS) Mediante esta reaccioacuten
quiacutemica ligeramente exoteacutermica se permite ajustar la relacioacuten H2CO haciendo
reaccionar el CO del gas de siacutentesis con vapor de agua formando CO2 e H2 De esta
forma el hidroacutegeno con un alto grado de pureza puede obtenerse a partir del WGS
tras la posterior eliminacioacuten del CO2 formado en la reaccioacuten del gas de siacutentesis con el
vapor de agua El reformado de gas natural puede alcanzar eficiencias de entre un 74
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y un 85 seguacuten un estudio publicado en la revista cientiacutefica Materials Science for
Energy Technologies [7]
Al igual que el proceso de gasificacioacuten es un meacutetodo de produccioacuten que libera CO2
ademaacutes de otros GEI con el impacto medioambiental que ello implica Se estima que
por cada tonelada de hidroacutegeno se emiten entre 9 y 11 toneladas de CO2 teniendo en
cuenta uacutenicamente el uso de energiacutea y las emisiones del proceso de reformado
despreciando las posibles fugas de metano Alrededor del 33 de las emisiones finales
se debe a la quema de combustibles foacutesiles para la produccioacuten del calor necesario en el
proceso de reformacioacuten A nivel mundial la generacioacuten de hidroacutegeno por reformado
de GN supone unas emisiones de 630 Mt anuales
Al proceso de produccioacuten de H2 por gasificacioacuten y reformado se le puede incorporar un
sistema de captura de carbono y almacenamiento (CCS por sus siglas en ingleacutes) yo
utilizacioacuten (CCSU y CCU) para reducir su impacto medioambiental asociado Si el CO2
es capturado de la emisioacuten de fuentes de biomasa se conoce como bioenergiacutea con
captura y almacenamiento de carbono (BECCS por sus siglas en ingleacutes) y si es con
captura directa de aire se conoce como DAC por sus siglas en ingleacutes (Direct Air
Capture)
Estos sistemas utilizan una tecnologiacutea costosa inmadura y no probada a gran escala
Ademaacutes sus tasas de captura de CO2 han sido reducidas presentan filtraciones de
gases a la atmoacutesfera y consumen grandes cantidades de energiacutea eleacutectrica para
capturar y almacenar CO2 Muchos de los proyectos CCS financiados por la Unioacuten
Europea (UE) han sido descartados y catalogados como fallidos Los proyectos actuales
maacutes avanzados de sistemas CCS soacutelo logran alrededor de un 33 de captura de los
gases de combustioacuten a pesar de que las predicciones sentildealan un objetivo de entre el
85 y 95 para el futuro por lo que en caso de lograrlo entre el 5 y 15 de todo el
CO2 hipoteacuteticamente capturado se filtraraacute y se escaparaacute de nuevo a la atmoacutesfera En
el proceso de combustioacuten tambieacuten se emiten otros gases y material particulado del
que muchas veces nos olvidamos y que merecen especial atencioacuten pues el objetivo
final es la reduccioacuten general de los GEI y la mejora de la calidad del aire
Este sistema implica la captura de CO2 pero tambieacuten el transporte y almacenamiento
por eso es tan importante el sistema de captura de carbono como la eficiencia del
almacenamiento yo uso del CO2 capturado Por ejemplo para poder inyectar CO2 en
determinadas formaciones geoloacutegicas (yacimientos de gas acuiacuteferos agotados o
cavernas de sal) se requiere de una compresioacuten del gas para alcanzar tales
profundidades lo que supone un consumo elevado de energiacutea Estudios llevados a
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cabo para la determinacioacuten del impacto ambiental de esta alternativa suelen
establecer un periacuteodo de almacenamiento de al menos 100 antildeos una consideracioacuten de
base peligrosa porque puede poner en peligro todos los esfuerzos destinados a la
descarbonizacioacuten de la economiacutea
Alternativamente al sistema CCS de almacenamiento las principales aplicaciones que
se proponen mediante CCU son almacenar el dioacutexido de carbono capturado en viejos
pozos de petroacuteleo para mejorar la recuperacioacuten del petroacuteleo o emplearlo para producir
combustibles sinteacuteticos lo que iroacutenicamente supone aumentar la disponibilidad de
combustibles contaminantes
Al hidroacutegeno obtenido a partir del reformado de gas natural se le ha asignado el
color gris y si dicho proceso incluye el sistema CCSU se le asigna el color azul o la
etiqueta de bajas emisiones Esta baja eficiencia no es razoacuten suficiente para que el
hidroacutegeno limpie su procedencia al alcanzar un color azul maacutes bien encierra el inicio
de su blanqueo como energiacutea sostenible Su precio en la actualidad alrededor de 1-
15 eurokg sin incluir la captura de carbono dificulta aunque sea desde una base de
caacutelculo no homogeacutenea la migracioacuten hacia modelos maacutes sostenibles de produccioacuten no
dependientes de combustibles foacutesiles y por tanto libres de emisiones Sin embargo
poco a poco se iraacuten equiparando a medida que aumente su precio mediante la
incorporacioacuten de los impactos ambientales asociados y se vayan reduciendo los costes
de las alternativas renovables mediante el desarrollo de la tecnologiacutea Por otro lado
los precios de la electricidad deben reflejar la realidad de la generacioacuten con renovables
y no el marginalismo de la generacioacuten con gas natural proceso que enmascara esa
realidad por el papel de juez y parte del proceso del gas natural
Gasificacioacuten
La gasificacioacuten es un proceso por el cual los combustibles liacutequidos o soacutelidos ricos en
carbono (biomasa carboacuten derivados del petroacuteleohellip) se convierten en gas denominado
gas de siacutentesis El gas de siacutentesis (o syngas en ingleacutes) es un gas cuya composicioacuten
principal es una mezcla variable de cantidades de monoacutexido de carbono (CO) y H2
estando presentes a menudo y en menor proporcioacuten otros gases como CO2 CH4 vapor
de agua
Durante este proceso de gasificacioacuten se realiza una oxidacioacuten parcial para una
combustioacuten incompleta a muy altas temperaturas (entre 800 y 1800 degC seguacuten el
proceso y la materia prima) mediante el control de la cantidad del agente oxidante
(oxiacutegeno yo vapor) empleado en la reaccioacuten Por lo general el vapor de agua (H2O)
por la presencia de H2 en su moleacutecula suele antildeadirse como agente oxidante para
incrementar la composicioacuten de hidroacutegeno del gas de siacutentesis producido tras la
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gasificacioacuten Dicha reaccioacuten se realiza en presencia de un catalizador para aumentar la
velocidad de reaccioacuten de gasificacioacuten y disminuir el tiempo requerido Dependiendo
del tipo de catalizador se requiere una menor o mayor presioacuten y temperatura para
llevar a cabo el proceso
Por otro lado dependiendo de la composicioacuten y calidad de la materia prima asiacute como
del tipo de gasificador el gas de siacutentesis resultante contendraacute bajos niveles de
hidrocarburos y trazas de diversos componentes procedentes de la materia prima o
formados durante la gasificacioacuten (especialmente en el caso de la biomasa)
Son preocupantes los intentos de considerar este gas de siacutentesis aunque sea
procedente de biocombustibles como un gas renovable sin tener en cuenta que la
consideracioacuten de renovable estaacute relacionada con que el consumo sea inferior a la
reposicioacuten y una maacutes que discutible sostenibilidad en la produccioacuten de combustibles
de primera generacioacuten que lleva impliacutecita la desforestacioacuten y el desviacuteo de la
produccioacuten agraria alimentaria a la industrial o energeacutetica
En esta liacutenea el sector petroacuteleo ha promovido un maacutes que discutible apoyo a este tipo
de combustibles en base a una estrategia definida como de neutralidad tecnoloacutegica sin
que esta se circunscriba a todo el proceso y por lo tanto pueda validarse
La presencia de moleacuteculas inertes afecta a la pureza del H2 sintetizado y deben ser
eliminadas mediante un pretratamiento de la materia prima antes de su gasificacioacuten y
con el posterior acondicionamiento del gas de siacutentesis producido para la separacioacuten de
los componentes no deseados
Debido a la baja relacioacuten hidroacutegenocarbono (HC) del carboacuten y la biomasa el gas de
siacutentesis obtenido es rico en oacutexidos de carbono (CO y CO2) y deficiente en hidroacutegeno
Por lo tanto al igual que tras el proceso de reformado de metano este debe
someterse al proceso de WGS para hacer reaccionar con vapor de agua los
componentes principales del gas de siacutentesis producido y aumentar asiacute la cantidad de
hidroacutegeno formado
La eficiencia del proceso de sintetizacioacuten de H2 es mayor para la gasificacioacuten del carboacuten
que para la de la biomasa De forma general y en base al poder caloriacutefico inferior de
los combustibles la gasificacioacuten puede alcanzar eficiencias del orden del 30 al 40
Al hidroacutegeno obtenido a partir de la gasificacioacuten del carboacuten se le han asignado los
colores negro o marroacuten y en su produccioacuten se generan 19 tCO2tH2 Por lo tanto una
opcioacuten que presenta este proceso es la posibilidad de poder capturar y almacenar este
CO2 y asiacute conseguir reducir las emisiones a la atmoacutesfera
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Piroacutelisis
Alternativamente a los procesos convencionales de sintetizacioacuten del H2 a base de
procesos termoquiacutemicos existe una tecnologiacutea novedosa por la cual el metano o
diversos combustibles como la biomasa o diferentes hidrocarburos se someten a
piroacutelisis (proceso a altas temperaturas entre 800 degC y 1200 degC en ausencia de
oxiacutegeno) dando lugar como subproducto a carbono en forma soacutelida La eficiencia en
el proceso de conversioacuten del combustible empleado a hidroacutegeno estaacute entre el 35 y el
50 similar a la del proceso de gasificacioacuten
A diferencia del reformado de metano al no utilizar un agente oxidante (y por tanto
ninguacuten compuesto quiacutemico que contenga oxiacutegeno en su moleacutecula) en la
descomposicioacuten del metano se reduce la posibilidad de produccioacuten de oacutexidos de
carbono (CO2 o CO) y como el carbono se encuentra en estado soacutelido no es necesario
ni separarlo del H2 gaseoso ni el proceso de reaccioacuten quiacutemica WGS
Mediante este meacutetodo se producen tres toneladas de residuo de carbono puro en
estado soacutelido por cada tonelada de hidroacutegeno subproducto que podriacutea ser empleado
en diferentes procesos industriales como la produccioacuten de pigmentos o poliacutemeros
entre otros
Al hidroacutegeno obtenido a partir de la piroacutelisis del gas natural se le ha asignado el color
turquesa y en la literatura tambieacuten aparece con la etiqueta de H2 de bajas emisiones
Termoacutelisis
La termoacutelisis es un proceso que se basa en la divisioacuten de la moleacutecula del agua mediante
una reaccioacuten quiacutemica exoteacutermica denominada hidroacutelisis por la cual la moleacutecula del
agua (H2O) se disocia (separa) en sus elementos constituyentes H2 (recurso) y O2 (como
subproducto de la reaccioacuten quiacutemica) La termoacutelisis es una forma de producir la
hidroacutelisis del agua por la que la energiacutea requerida para llevar a cabo esta reaccioacuten se
entrega uacutenicamente como energiacutea teacutermica lo que requiere de temperaturas muy
elevadas de aproximadamente 2500 degC La eficiencia global del proceso estaacute entre un
20 y un 45
Procesos electroquiacutemicos
Los procesos electroquiacutemicos se basan en la hidroacutelisis del agua una reaccioacuten en la que
se utiliza energiacutea eleacutectrica conocido como electroacutelisis del agua principio por el cual
una corriente eleacutectrica continua pasa por el electrodo cargado positivamente (aacutenodo)
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al electrodo cargado negativamente (caacutetodo) sumergidos en el agua mezclada con una
sustancia (electrolito) encargada de mejorar la conductividad eleacutectrica del agua al
reducir la resistencia al paso de la corriente a traveacutes del agua Al igual que en las
reacciones termoquiacutemicas en las electroquiacutemicas tambieacuten pueden antildeadirse
catalizadores (electrocatalizadores) a las superficies del electrodo que se encargan de
incrementar la velocidad de las reacciones quiacutemicas mejorando la transferencia de
electrones entre los electrodos y los reactivos
Mediante la corriente eleacutectrica se separa (disocia) la moleacutecula del agua (H2O) en sus
elementos constituyentes H2 (recurso) y O2 (como subproducto de la reaccioacuten
quiacutemica) que se liberan en la superficie de los electrodos (el hidroacutegeno se produce en
la superficie del caacutetodo mientras que el oxiacutegeno apareceraacute en el aacutenodo) en estado
gaseoso Tras la suma de las reacciones quiacutemicas que tienen lugar en ambos electrodos
(caacutetodo y aacutenodo) el nuacutemero de moleacuteculas de H2 producidas duplica el nuacutemero de
moleacuteculas de O2 Ademaacutes el nuacutemero de electrones transportados a traveacutes de los
electrodos es el doble del nuacutemero de moleacuteculas de H2 producidas y el cuaacutedruple del
nuacutemero de moleacuteculas de O2 obtenidas
En la electroacutelisis del agua la energiacutea eleacutectrica es la fuente principal para realizar las
reacciones electroquiacutemicas endoteacutermicas Dada la estabilidad de la moleacutecula del agua
se necesita un consumo elevado de electricidad Por ello los electrolizadores no
siempre se proponen para que funcionen con agua a temperatura ambiente
Termodinaacutemicamente las altas temperaturas de operacioacuten son beneficiosas ya que
reducen la corriente eleacutectrica necesaria para llevar a cabo la electroacutelisis aumentando
la cineacutetica (velocidad) de la reaccioacuten de hidroacutelisis y disminuyendo las peacuterdidas
eleacutectricas en la ceacutelula Por tanto la termoelectroacutelisis permite que una fraccioacuten
significativa de la energiacutea requerida para llevar a cabo la reaccioacuten se entregue como
energiacutea teacutermica de modo que la demanda de energiacutea eleacutectrica se reduce
considerablemente y por lo tanto el coste de produccioacuten de hidroacutegeno en
comparacioacuten con la electroacutelisis de baja temperatura
Asiacute pues para llevar a cabo el proceso de electroacutelisis se requiere de agua
desmineralizada (para evitar la deposicioacuten de minerales y en consecuencia de
reacciones electroquiacutemicas indeseadas) como materia prima de electricidad yo de
una fuente de energiacutea teacutermica
El proceso de electroacutelisis se lleva a cabo en los electrolizadores de los que
principalmente existen dos grandes categoriacuteas seguacuten su temperatura de
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funcionamiento los denominados de alta temperatura (700-1000 degC) al trabajar con
vapor de agua y los de baja temperatura (70-80 degC) que emplean agua en estado
liacutequido Los de esta uacuteltima categoriacutea a su vez se dividen en dos tipos los
electrolizadores de baja temperatura que funcionan en medio aacutecido y los que lo hacen
en medio baacutesico Estos uacuteltimos son los maacutes abundantes ya que no necesitan metales
preciosos como el platino o el iridio que son imprescindibles para los primeros Los
principales modelos son los alcalinos (AEC por sus siglas en ingleacutes Alkaline Electrolysis
Cell) de membrana de intercambio protoacutenico (PEM por sus siglas en ingleacutes Proton
Exchange Membrane) y los de oacutexido soacutelido (SOEC por sus siglas en ingleacutes Solid Oxide
Electrolyser Cell) La principal diferencia entre ellos se debe al material empleado como
electrolito
La tecnologiacutea de electrolizadores maacutes desarrollada actualmente y con menor coste
de inversioacuten es la de los sistemas AEC Sin embargo como consecuencia de las
caracteriacutesticas del electrolito empleado en dicho electrolizador se consiguen bajas
producciones de H2 en comparacioacuten con otras tecnologiacuteas de electroacutelisis
La industria se estaacute decantando cada vez maacutes por la tecnologiacutea PEM a pesar de que
actualmente su vida uacutetil sea la mitad y su precio maacutes elevado que el de la alcalina Esto
se debe a que poseen unos rendimientos similares pero con una mayor flexibilidad de
operacioacuten y menor tiempo de respuesta ademaacutes de una mayor capacidad de producir
H2 ya comprimido (alrededor de 30 bar) Pero sobre todo es la flexibilidad de
operacioacuten pensando en el uso de los vertidos de la electricidad generada con
renovables en sistemas hiacutebridos sobre potenciados y las aplicaciones en las que se
requiera de H2 a altas presiones (como por ejemplo en la movilidad) lo que favorece
su aplicacioacuten en aquellos casos en los que se compense el mayor coste de capital
asociado principalmente a los componentes maacutes costosos que se emplean en su
produccioacuten
Por uacuteltimo los electrolizadores tipo SOEC son la tecnologiacutea menos madura de las tres
y la que requiere de una inversioacuten inicial superior pero es la que presenta un mayor
potencial de mejora de la eficiencia energeacutetica entre las configuraciones comerciales
debido a que en contraposicioacuten a los dos electrolizadores anteriores estos sistemas
funcionan a muy altas temperaturas de operacioacuten (650-1000 degC) Una de las ventajas
adicionales es su posibilidad de funcionar de forma reversible (RSOC) tanto en modo
de electroacutelisis (SOEC) como en modo pila de combustible (SOFC) produciendo
electricidad a partir del hidroacutegeno
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El elevado consumo de electricidad de un electrolizador hace que aumenten los costes
de produccioacuten de hidroacutegeno Este coste podriacutea minimizarse y seriacutea competitivo soacutelo si
la energiacutea de entrada necesaria se suministrara a partir de fuentes de energiacutea
renovables de bajo coste A este H2 obtenido a partir de la electroacutelisis del agua con
electricidad de origen 100 renovable se le ha asignado el color verde o la etiqueta
de renovable al no generar ninguna emisioacuten de CO2 en toda su cadena de produccioacuten
El hidroacutegeno ldquoverderdquo tiene margen de mejora incrementando la capacidad y diversidad
de los electrolizadores reduciendo los costes de sus componentes todaviacutea elevados y
solventando su baja eficiencia energeacutetica medida como los kg de hidroacutegeno producido
por kWh de electricidad consumida
Actualmente se requiere de grandes cantidades de energiacutea eleacutectrica dada las bajas
eficiencias de los electrolizadores y la estabilidad de la moleacutecula del agua y de agua
desmineralizada Los electrolizadores que funcionen a temperaturas muy por encima
de las ambientales requeriraacuten ademaacutes de una fuente de energiacutea teacutermica Para
asegurar que la energiacutea teacutermica suministrada al electrolizador sea de origen renovable
es necesaria la proximidad a fuentes de calor renovables como la energiacutea termosolar
de concentracioacuten la geotermia de alta temperatura o mediante sinergias con otros
procesos de los que poder aprovechar el calor residual Pero este requisito podriacutea
suponer una limitacioacuten a la viabilidad econoacutemica
Por regla general se suele asignar un consumo eleacutectrico del electrolizador de unos 50
kWh por cada kg de H2 producido y una eficiencia en torno a un 60 - 80 Con
respecto al consumo de agua por ejemplo para un electrolizador tipo PEM de 10 MW
de capacidad como el que se instalaraacute en el proyecto P2GHM [8] es de unos 167 litros
de agua por cada kg de H2 producido
El hidroacutegeno renovable producido mediante la electroacutelisis de agua utilizando
electricidad de origen renovable tiene un coste de entre 5-7 eurokg Actualmente el
coste de la electricidad representa la mayor parte del coste de la produccioacuten de H2 en
torno al 55 - 60 y el resto corresponde a los costes relacionados con el
electrolizador
Procesos fotoquiacutemicos
En lugar de aplicar energiacutea eleacutectrica para proporcionar la energiacutea necesaria para llevar
a cabo la hidroacutelisis se estaacute estudiando utilizar la irradiacioacuten solar directamente (en
lugar de aprovechar los fotones para producir electricidad mediante el efecto
fotoeleacutectrico sobre el que se basan las placas fotovoltaicas y alimentar asiacute al
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electrolizador) para romper la moleacutecula del agua Es lo que se conoce como fotoacutelisis
intentando imitar el proceso de la fotosiacutentesis (fotosiacutentesis artificial) La fotocataacutelisis la
fotoelectroacutelisis o la descomposicioacuten fotocataliacutetica entre otros son procesos basados
en la irradiacioacuten del sol como fuente de energiacutea para sintetizar el H2 a partir del agua
aunque todaviacutea estaacuten en una fase inicial de desarrollo con bastante rango de mejora
en su eficiencia de conversioacuten
Procesos bioquiacutemicos
El proceso bioloacutegico es otra alternativa para la produccioacuten de hidroacutegeno neutro en
carbono Los meacutetodos principales son la biofotoacutelisis directa e indirecta la
fotofermentacioacuten la fermentacioacuten oscura y el procesamiento metaboacutelico Sin
embargo son teacutecnicas poco desarrolladas en proceso de investigacioacuten y por lo
general con bajas eficiencias ademaacutes de que los voluacutemenes de produccioacuten de H2 son
menores en comparacioacuten con otros meacutetodos de produccioacuten
Comparativa entre procesos
Los hidrocarburos son actualmente las materias primas maacutes utilizadas y el reformado
de hidrocarburos el meacutetodo maacutes usado y econoacutemico para la produccioacuten industrial de
hidroacutegeno pero se producen grandes cantidades de emisiones de CO2 como
consecuencia de emplear materias primas y fuentes de energiacutea basadas en carbono Es
por ello que la generacioacuten de hidroacutegeno a partir de fuentes renovables seraacute una de
las principales prioridades en el futuro por sus caracteriacutesticas limpias y sostenibles
para el medio ambiente
Excluyendo los procesos de conversioacuten de la biomasa por gasificacioacuten y piroacutelisis la
disociacioacuten del agua es el meacutetodo maacutes prometedor para la generacioacuten de hidroacutegeno a
partir de fuentes renovables pues todos los procesos teacutermicos de produccioacuten de H2
son susceptibles de ser integrados con fuentes de energiacutea renovables teacutermicas como
la energiacutea solar teacutermica Pero como la madurez tecnoloacutegica y econoacutemica de las
energiacuteas renovables se ha alcanzado principalmente en tecnologiacuteas de generacioacuten de
electricidad apostamos por los procesos de disociacioacuten del agua basados en el uso de
la electricidad (electroacutelisis)
Se abre la posibilidad de utilizar la potencia eleacutectrica generada por encima de la de
evacuacioacuten en centrales con hibridacioacuten de tecnologiacuteas o con sobre instalacioacuten de
potencia con el fin de aumentar el factor de capacidad para producir hidroacutegeno con el
fin de almacenarlo para generar en horas de menor produccioacuten o como subproducto
para otros usos En este sentido aunque el coste de oportunidad de la electricidad
utilizada es praacutecticamente cero y se abre una nueva liacutenea para utilizar la produccioacuten de
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hidroacutegeno mediante electroacutelisis como un vector de aprovechamiento de vertidos
como un elemento de cobertura de ciertas necesidades no idoacuteneas para la electricidad
o como produccioacuten necesaria para mejorar la gestionabilidad del sistema los
resultados obtenidos de diferentes simulaciones estaacuten muy lejos de ser una opcioacuten
viable econoacutemicamente
La rentabilidad de una planta de hidroacutegeno (eurokg) depende del precio de la electricidad
y de las horas de funcionamiento del electrolizador (factor de capacidad) por lo que si
soacutelo funciona en los periacuteodos con excedentes de electricidad se encarece
notablemente el precio del H2
La produccioacuten de H2 renovable mediante electroacutelisis es auacuten una tecnologiacutea no
competitiva aunque la comparacioacuten no se realice de forma homogeacutenea en todos los
procesos al no considerar las externalidades Seguacuten el informe New Energy Outlook
2020 de BloombergNEF [9] se estima que el hidroacutegeno renovable podriacutea suministrar
una cuarta parte de la energiacutea final mundial en 2050 en un escenario de poliacuteticas
soacutelidas (legislacioacuten de cero emisiones tarificacioacuten del carbono y subvenciones al H2)
Para ello se requeririacutea un 38 maacutes de electricidad de la que se produce hoy en diacutea en
el mundo Seguacuten estas previsiones el coste del hidroacutegeno renovable obtenido por
electroacutelisis podraacute ser menor que el hidroacutegeno obtenido por SMR con CCS para 2050
gracias al descenso de precios de las renovables y por tanto de la electricidad
empleada El objetivo se fija en costes inferiores a 1 eurokg un 85 menor que el de hoy
en diacutea En la siguiente figura se puede observar la proyeccioacuten de ese descenso de
costes entre 07 y 16 $kg para 2050 en la mayor parte del mundo lo que supondriacutea
que fuera maacutes barato que el hidroacutegeno gris y competitivo con el gas natural porque el
coste de produccioacuten del primero apenas bajaraacute entre los 25 y los 34 $kg mientras
que el segundo praacutecticamente se mantendraacute en los 14 y los 29 $kg
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Seguacuten el escenario de 15degC recogido en el informe World Energy Transitions Outlook
15 ordmC Pathway realizado por IRENA [11] para limitar el calentamiento global en 2050
a 15 ordmC la demanda de hidroacutegeno deberaacute aumentar en cinco veces con respecto al
consumo actual (de 120 Mt (14 EJ) en 2020 a 614 Mt (74 EJ) en 2050) Para que el
hidroacutegeno y sus derivados (principalmente el e-amoniaco el e-metanol y el e-
queroseno) representen el 12 del consumo final de energiacutea en 2050 (7 corresponde
a usos energeacuteticos y el 5 restante a no energeacuteticos) dos tercios se cubririacutean con
hidroacutegeno producido con electricidad renovable y el tercio restante con hidroacutegeno
producido por gas natural con CCS (ver Figura 10) Para ello se necesitaraacute un
crecimiento anual medio de 160 GW de electrolizadores a partir de los 03 GW de
capacidad instalada en 2020 y alcanzar asiacute una capacidad instalada de 5000 GW de
electrolizadores Para alimentar esos electrolizadores se necesitariacutean ademaacutes unos
20770 TWh de electricidad (casi el nivel actual de consumo mundial de electricidad)
que junto con la necesaria para producir los portadores derivados del mismo
supondriacutea el 30 del consumo de electricidad en 2050
Figura 10 Perspectivas de costes de la produccioacuten de hidroacutegeno Fuente Informe ldquoPerspectivas de una economiacutea de hidroacutegenordquo de BloombergNEF [10]
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Con respecto a la brecha de costes entre el hidroacutegeno producido con electricidad
renovable y el hidroacutegeno producido por gas natural con CCS dicho informe menciona
que esta podriacutea desaparecer entre los proacuteximos 5 a 15 antildeos en muchos paiacuteses a
medida que los costes de los electrolizadores vayan reducieacutendose en paralelo a los de
la electricidad renovable
Es necesario escalar la produccioacuten de electrolizadores para reducir sus costes a medida
que se adquiere conocimiento tecnoloacutegico experiencia en la produccioacuten en serie y en
la utilizacioacuten de estos Tambieacuten se requiere del despliegue de la infraestructura y de la
tecnologiacutea necesaria para su integracioacuten sectorial en aquellos subsectores que no se
puedan electrificar de forma eficiente pues en la actualidad el uso del H2 como vector
energeacutetico es miacutenimo tanto por su falta de desarrollo tecnoloacutegico y experiencia en los
usos finales como por su diferencial de coste con respecto a otros combustibles El
desarrollo teacutecnico y normativo seraacute necesario para poder aprovechar el potencial del
H2 como vector energeacutetico
La generacioacuten de hidroacutegeno verde debe estar ligada biuniacutevocamente a la generacioacuten
de electricidad con fuentes de energiacutea renovables La utilizacioacuten de electricidad de la
Figura 11 Consumo final de energiacutea por vector energeacutetico para los antildeos 2018 y 2050 seguacuten el escenario de
15 ordmC proyectado en el World Energy Transitions Outlook 15ordmC Pathway [11]
Fuente IRENA
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red sin la trazabilidad aquiacute exigida supone al tener un mix de generacioacuten no 100
renovable que su denominacioacuten responda a los colores de las energiacuteas que componen
en cada momento el mix de generacioacuten utilizado
En la siguiente tabla se reflejan a modo de resumen las ventajas y las desventajas de
los distintos tipos de hidroacutegenos asiacute como sus costes de produccioacuten y eficiencias
Colores Proceso Ventajas Inconvenientes Coste
eurokg H2 Eficiencia
energeacutetica
Verde Electroacutelisis del
agua con fuentes renovables
Sostenibilidad e hidroacutegeno maacutes
puro Mayor coste 35-5 50-70
Azul
Reformado de gas natural con captura de
carbono
Reduce emisiones de CO2 respecto al
Gris
Proceso maacutes caro que el del hidroacutegeno gris por la
captura y almacenamiento No
sostenible
2 74-85
Turquesa A partir de piroacutelisis de hidrocarburos
No emite CO2 ni CO no requiere oxiacutegeno ni agua
Se forma carboacuten y se necesitan altas
temperaturas de operacioacuten No sostenible
19- 20 35-50
Gris Reformado de gas natural sin captura
Proceso a menor temperatura
mayor eficiencia No sostenible 15 74-85
Marroacuten Gasificacioacuten del
carboacuten Menores costes de
material
Alta demanda de carboacuten Alta produccioacuten de CO2H2 No sostenible
16 30-40
Tabla 2 Ventajas inconvenientes costes y eficiencia energeacutetica de los principales meacutetodos de produccioacuten de
hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Almacenamiento transporte y distribucioacuten
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4 Almacenamiento transporte y distribucioacuten
El uso del hidroacutegeno como combustible requiere que se pueda almacenar transportar
y utilizar de una manera segura alliacute donde se necesita y para las aplicaciones que lo
demandan El almacenamiento y la distribucioacuten presenta dificultades asociadas a la
baja densidad y temperatura de ebullicioacuten del hidroacutegeno lo que supone un verdadero
reto en comparacioacuten con otros combustibles foacutesiles Partiendo de la base de que el
hidroacutegeno si queremos que sea sostenible debe producirse mediante electroacutelisis del
agua la conclusioacuten debe ser siempre que es preferible transportar electricidad y
producir el hidroacutegeno donde se vaya a usar que producirlo de forma remota para su
transporte hasta el lugar de uso
La posibilidad de que sirva como elemento de gestionabilidad del sistema permitiendo
un mayor factor de capacidad de las centrales de generacioacuten de electricidad con
fuentes renovables elimina la necesidad de transporte al ser producido y consumido
en el mismo emplazamiento aunque su bajo nivel de utilizacioacuten y sus costes ponen en
duda por el momento esta aplicacioacuten En el caso opuesto estariacutea el desarrollo de
centrales de generacioacuten de electricidad con fuentes renovables exclusivamente para
producir hidroacutegeno y transportarlo a los lugares en los que se vaya a utilizar
En cuanto al almacenamiento existen dos tipos el basado en propiedades fiacutesicas (gas a
presioacuten gas a presioacuten enfriado y liacutequido) con el inconveniente de manejar sistemas a
alta presioacuten y bajas temperaturas y los fundamentados en la formacioacuten de
compuestos con gran cantidad de moleacuteculas de hidroacutegeno lo que supone la necesidad
de obtener un compuesto que posteriormente se descomponga liberando hidroacutegeno
con la consecuente menor eficiencia global del proceso Una alternativa a este
segundo meacutetodo es usar como combustible el compuesto obtenido cuyo caso maacutes
exitoso es el amoniaco (NH3) que se puede emplear en motores de combustioacuten
Para el transporte de hidroacutegeno se barajan soluciones de tipo fiacutesico similares a las
comentadas en relacioacuten con el almacenamiento Ademaacutes se contempla la
construccioacuten de redes de transporte por tuberiacuteas especiales o mezclar hidroacutegeno con
gas natural (blending) y utilizar gasoductos para el transporte y separar la mezcla en
destino Esta praacutectica es la que el sector gasista estaacute apoyando porque implica como
elemento de valor la continuidad de las infraestructuras existentes y del gas natural
en un mercado de oferta altamente concentrado y no liberalizado
El hidroacutegeno mezclado con el gas natural no puede acabar convirtieacutendose en la
coartada para el mantenimiento de la infraestructura gasista y del uso del gas
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natural teniendo en cuenta que la produccioacuten de hidroacutegeno no tiene un punto de
origen extractivo sino que puede producirse en el lugar de consumo
Formas de almacenamiento
Como ya se ha comentado actualmente hay varios sistemas para almacenar hidroacutegeno
con la dificultad que ocasiona la baja densidad por unidad de volumen de este gas ya
que aunque tenga una mayor energiacutea por unidad de masa en el almacenamiento de
un gas se atiende principalmente al volumen que ocupa y no a la masa
Se pueden utilizar distintos meacutetodos para conseguir aumentar esta densidad
volumeacutetrica como por ejemplo comprimieacutendolo licuaacutendolo o incluyeacutendolo en el
interior de otros compuestos quiacutemicos
Otro de los inconvenientes de su almacenamiento es que no siempre se puede generar
y almacenar hidroacutegeno in situ Por ejemplo para almacenar una gran cantidad
volumeacutetrica de hidroacutegeno seriacutean necesarias formaciones geoloacutegicas concretas con la
consecuente necesidad de tener que transportar el gas desde la zona en la que se
produce hasta el lugar en el que se almacena
En la siguiente figura se recogen las distintas formas de almacenamiento de hidroacutegeno
En forma de hidroacutegeno
Gas comprimido
Crio-comprimido
Hidroacutegeno liacutequido criogeacutenico
Antildeadido a otros compuestos
Absorbentes
Liacutequidos orgaacutenicos
Hidruros intersticiales
Hidruros complejos
Hidroacutegeno quiacutemico
Figura 12 Meacutetodos para almacenar hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Hidroacutegeno como gas comprimido
El almacenamiento de hidroacutegeno comprimido o presurizado requiere trabajar con
presiones de entre 350 y 700 bares Pero aunque se trabaje a presiones muy elevadas
este tipo de dispositivos pueden llegar a albergar en teacuterminos de masa hasta tres
veces maacutes energiacutea que la gasolina (120 MJkg frente a 44 MJkg respectivamente) El
hidroacutegeno liacutequido por su parte tiene una densidad volumeacutetrica de 8 MJl frente a los
32 MJl de la gasolina lo que significa que es necesario un volumen mucho maacutes grande
de hidroacutegeno para poder almacenar el mismo contenido energeacutetico que el de la
gasolina
El proceso de compresioacuten del hidroacutegeno requiere un aporte energeacutetico alto que oscila
entre un 12 y un 16 de la energiacutea quiacutemica contenida en el hidroacutegeno (Bengt
Sundeacuten) [12]
Los tanques de almacenamiento de hidroacutegeno comprimido tienen distintas
caracteriacutesticas de disentildeo y materiales Hay cuatro tipos de tanques (tipo I II III IV) y
los maacutes utilizados son los de tipo IV fabricados en fibra de carbono a partir de
poliacrilonitrilo Para que estos sistemas de almacenamiento tengan futuro deben
cumplir ciertos requisitos como tener un peso no muy elevado un coste bajo y ser
capaces de controlar las presiones para una seguridad oacuteptima Ademaacutes tienen que ser
altamente conductivos y manejar el calor de forma exoteacutermica en el momento de
llenado del tanque
Hidroacutegeno licuado
Para almacenar hidroacutegeno liacutequido se tiene que trabajar a temperaturas criogeacutenicas
(-253 degC) Una ventaja del hidroacutegeno licuado respecto al hidroacutegeno gaseoso es que la
densidad energeacutetica por unidad de volumen es superior incluso a bajas presiones
Almacenar hidroacutegeno en fase liacutequida requiere mucha energiacutea en el proceso de
licuefaccioacuten entre el 25 y el 35 del contenido energeacutetico del hidroacutegeno debido al
punto de ebullicioacuten del hidroacutegeno y al hecho de que el gas hidroacutegeno no se enfriacutea
durante los procesos de estrangulamiento para temperaturas superiores a 73 K
No obstante esta tecnologiacutea estaacute razonablemente bien establecida constituye la base
de la red de infraestructura industrial y de distribucioacuten que existe ademaacutes de que el
hidroacutegeno liacutequido se suele transportar en grandes cantidades
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Los tanques de hidroacutegeno liacutequido deben estar bien aislados para evitar la transferencia
de calor al miacutenimo Si la presioacuten interna aumenta a causa de una transferencia de calor
del exterior podriacutea ocasionar peacuterdidas de hidroacutegeno a traveacutes de la vaacutelvula de alivio
Por lo tanto estos tanques no se podriacutean utilizar para almacenar de manera
estacionaria y por un largo periacuteodo de tiempo en ambientes caacutelidos ya que podriacutea
acabar agotaacutendose
Hidroacutegeno antildeadido a otros compuestos
Este almacenamiento estaacute referido a la unioacuten covalente ya sea en forma soacutelida o
liacutequida en compuestos que contienen gran densidad de hidroacutegeno Puede dar lugar a
sustancias liacutequidas que se pueden transportar faacutecilmente empleando las redes actuales
de suministro
Dentro de estos compuestos destacan el amoniacuteaco los liacutequidos orgaacutenicos portadores
de hidroacutegeno (LOHC) el metanol o el octano Entre estos compuestos el amoniacuteaco es
el maacutes influyente ya que no contiene carbono en su moleacutecula y existe una
infraestructura propia desarrollada
La conversioacuten del hidroacutegeno en amoniacuteaco requiere una energiacutea equivalente de entre
el 7 y el 18 de la energiacutea contenida en el hidroacutegeno dependiendo del tamantildeo y de
la ubicacioacuten del sistema Si este amoniacuteaco necesita ser reconvertido en hidroacutegeno de
alta pureza se pierde un nivel similar de energiacutea Sin embargo el amoniacuteaco se licua a
-33 degC una temperatura mucho maacutes alta que la del hidroacutegeno y contiene 17 veces maacutes
hidroacutegeno por metro cuacutebico que el hidroacutegeno licuado lo que significa que es mucho
maacutes barato de transportar que el hidroacutegeno
En la actualidad se dispone de infraestructura con una red internacional de transporte
y distribucioacuten pero es un producto quiacutemico toacutexico lo que puede limitar su uso final en
algunos sectores Existe tambieacuten el riesgo de fuga de la parte del amoniacuteaco no
quemado lo que puede provocar la formacioacuten de partiacuteculas y acidificacioacuten
Los LOHC tienen propiedades parecidas a las del petroacuteleo crudo y los productos
petroliacuteferos Su principal ventaja es que pueden transportarse como liacutequidos sin
necesidad de refrigeracioacuten Sin embargo como ocurre con el amoniacuteaco los procesos
de conversioacuten y reconversioacuten conllevan costes elevados
Tanto en el caso del amoniacuteaco como en el de los LOHC la utilizacioacuten eficaz del calor
liberado en el proceso de conversioacuten podriacutea aumentar la eficiencia de la cadena de
valor y reducir los costes globales
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Hidrogeno comprimido
Hidroacutegeno liacutequido
Amoniacuteaco LOHC
Madurez de los procesos
y de la tecnologiacutea
Conversioacuten Baja Pequentildea escala
Alta Gran escala Baja
Alta Media
Almacenamiento en tanque
Alta Alta Alta Alta
Transporte Barco Baja
Tuberiacuteas Media Camioacuten Alta
Barco Baja Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Barco Alta Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Barco Alta Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Reconversioacuten Baja Alta Media Media
Integracioacuten en la cadena de valor
Mediaalta Mediaalta Alta Media
Energiacutea consumida
12-16 25-35 7-18 35-40
En la tabla anterior madurez alta indica que es una tecnologiacutea probada y que se
comercializa madurez media significa que ya hay un prototipo demostrado y por
uacuteltimo madurez baja que es una tecnologiacutea validada o en desarrollo Por otro lado
pequentildea escala hace referencia a menos de 5 tdiacutea y gran escala a una cantidad mayor
o igual a 100 tdiacutea
Las conclusiones que podemos obtener de la tabla son que el hidroacutegeno liacutequido es una
tecnologiacutea madura siempre que sea a pequentildea escala y que el amoniacuteaco es una de las
formas de almacenamiento maacutes maduras y con tecnologiacutea avanzada
Transporte y distribucioacuten
Una vez que se produce el hidroacutegeno este debe ser transportado hasta el usuario
final Hay tres formas de transportarlo viacutea mariacutetima por tierra (camiones cisterna o
cilindros para distancias maacutes cortas) y mediante tuberiacuteas siendo esta uacuteltima opcioacuten la
maacutes econoacutemica porque ya existe una infraestructura aunque tiene limitaciones en
cuanto al porcentaje de hidroacutegeno que se puede inyectar en relacioacuten con el gas
soporte
Tabla 3 Madurez tecnoloacutegica y de procesos de almacenamiento de hidroacutegeno Fuente IEA The future of the Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia
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Mariacutetimo
En teoriacutea su principal ventaja es que permitiriacutea cubrir grandes distancias aunque la
realidad es que hoy en diacutea no hay flota de barcos que transporten hidroacutegeno puro A
modo de ejemplo sentildealar que el primer buque que transporta hidroacutegeno liacutequido
comprimido entroacute en funcionamiento en 2020 Su objetivo es transportar hidroacutegeno
desde la costa sur de Australia hasta Japoacuten En Europa la empresa noruega Moss ha
disentildeado un barco para transportar 9000 m3 de hidroacutegeno licuado Estos barcos son
parecidos a los de GNL (gas natural licuado) y requieren la licuefaccioacuten del hidroacutegeno
antes de su transporte Tanto los barcos como el proceso de licuefaccioacuten supondriacutean
costes considerables pero aun asiacute hay varios proyectos activos para desarrollar
barcos adecuados [13]
En este tipo de transporte se producen peacuterdidas significativas en la cadena logiacutestica
(como por ejemplo en la presurizacioacuten y licuefaccioacuten) lo que puede multiplicar la
demanda de energiacutea para el suministro de hidroacutegeno
En cuanto a los portadores de hidroacutegeno el amoniacuteaco es el maacutes desarrollado en
teacuterminos de transmisioacuten intercontinental apoyaacutendose en buques cisterna para
productos quiacutemicos y gas licuado de petroacuteleo semi refrigerados
Terrestre
El hidroacutegeno se distribuye en camiones siempre que sean distancias pequentildeas (lt300
km) y en algunos casos tambieacuten se utiliza el ferrocarril El principal problema es que en
la actualidad no existe una estructura que preparada para el uso generalizado del
hidroacutegeno como vector energeacutetico del futuro
Uno de los aspectos negativos de transportar el hidroacutegeno viacutea terrestre es su
ineficiencia energeacutetica debido a que es necesaria una cantidad muy superior de
material asociado por cada unidad maacutesica de hidroacutegeno transportado lo que conlleva
consumir mucha energiacutea en su transporte
El hidroacutegeno liacutequido se distribuye en cilindros con camiones cisterna criogeacutenicos que
pueden llegar a transportar hasta 4000 kg de hidroacutegeno licuado pero solo se utilizan
actualmente para viajes de hasta 4000 km La razoacuten de esta limitacioacuten de distancia se
debe a que el hidroacutegeno en distancias maacutes largas se calienta y puede provocar un
aumento de presioacuten
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Por estos motivos una economiacutea basada en el hidroacutegeno no seraacute rentable tanto por la
ineficiencia econoacutemica como energeacutetica de la utilizacioacuten de camiones como medio de
distribucioacuten normal
Si se transportara amoniacuteaco o LOHC en estos camiones cisterna seguacuten el informe The
Future of Hydrogen de la IEA [5] podriacutea llegar a distribuirse 5000 kg de hidroacutegeno en
forma de amoniacuteaco o 1700 kg en forma de LOHC
Seguacuten IRENA [14] utilizar el amoniacuteaco como portador de hidroacutegeno en camiones
supondriacutea unas peacuterdidas de energiacutea del 45 en la compresioacuten del hidroacutegeno (19) en
los electrolizadores (16) y en el convertidor de potencia (10)
Inyeccioacuten en la red actual de gas natural
La forma maacutes sencilla para transportar hidroacutegeno es utilizar la red de distribucioacuten de
gas natural introduciendo un porcentaje de hidroacutegeno mezclado con el gas natural ya
que una red propia de distribucioacuten de hidroacutegeno mediante una red de tuberiacuteas que
conecte al productor con el consumidor requiere una inversioacuten inicial muy elevada y
solo puede ser viable si se transporta gran cantidad y de forma ininterrumpida en el
tiempo
En Espantildea hay una infraestructura de gasoductos muy extensa que transportan gas
natural en la que podriacutea transportarse hidroacutegeno La opcioacuten maacutes faacutecil a corto plazo es
inyectar hidroacutegeno en dicha infraestructura hasta el usuario final introduciendo un
determinado porcentaje de hidroacutegeno en la tuberiacutea de gas natural que estaacute
compuesto en gran medida por metano y una pequentildea parte de etano
A maacutes largo plazo para 2050 se preveacute que los gases renovables sustituyan al gas
natural de origen foacutesil pero por ahora no se estaacute introduciendo hidroacutegeno en la red de
gaseoductos aunque siacute biometano que en su composicioacuten contiene entre un 95 y un
99 de metano
Introducir hidroacutegeno en la red de gaseoductos supone una modificacioacuten de la
composicioacuten del producto transportado y entregado al cliente y los porcentajes de
hidroacutegeno estaacuten regulados por el Estado asiacute como la infrautilizacioacuten de un elemento
de mayores prestaciones que el gas natural
Existen contraindicaciones debido a que a largo plazo el hidroacutegeno podriacutea dantildear la red
de transporte y tener efectos no deseados en equipos que utilicen este gas Los liacutemites
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variacutean seguacuten cada paiacutes y en Espantildea es de un 5 volumen el liacutemite de mezcla de
hidroacutegeno
En circunstancias excepcionales paiacuteses como Alemania Francia y Reino Unido podriacutean
aumentar estos liacutemites hasta un 20 en el caso de Francia y Reino Unido y un 15 en
Alemania
Los diferentes liacutemites legales que cada paiacutes considera dependen de que las redes que
han sido disentildeadas para gas natural puedan soportar otras aplicaciones porque las
propiedades quiacutemicas del hidroacutegeno son diferentes a las del gas natural sobre todo en
densidad reactividad y poder caloriacutefico por lo que para poder transportar hidroacutegeno
seriacutean necesarias ciertas modificaciones teacutecnicas
Seguacuten Marcogaz (la asociacioacuten teacutecnica de la industria europea del gas natural) [16]se
consideran diferentes tolerancias para la introduccioacuten del hidroacutegeno en los
gaseoductos que se exponen en la Tabla 4 Actualmente los componentes principales
de almacenamiento transmisioacuten y distribucioacuten de gas pueden llegar a admitir el 10
de hidroacutegeno sin modificaciones En el aacutembito domeacutestico ya hay aplicaciones que
pueden llegar a soportar el 20 de hidroacutegeno pero para un porcentaje mayor es
necesario seguir investigando En el caso de los usos industriales estos componentes
tienen una aceptabilidad menor con un 5 la tolerancia general (incluso en el caso de
las turbinas hay una admisibilidad menor) Si el gas natural se usa para producir calor
0 1 2 3 4 5 6 7
Alemania
Austria
Espantildea
Estados Unidos
Francia
Italia
Japoacuten
Lituania
Reino Unido
Suiza
Liacutemite de mezcla de H2 ( en volumen)
Figura 13 Liacutemites legales de la concentracioacuten volumeacutetrica del hidroacutegeno en la red de gas en diferentes paiacuteses Fuente Naturgy [15] Elaboracioacuten propia
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por ejemplo en quemadores u hornos se puede llegar a obtener una tolerancia del
15 sin modificaciones y es susceptible de poder aumentarse en un futuro
Sin modificaciones Con modificaciones I+D
Estructura gasista 10 20 gt20
Usos domeacutesticos 10-20 20 gt20
Usos industriales 0-15 15 gt15
Dentro de la estructura gasista hay algunos componentes a lo largo de la cadena de
valor del gas natural con una alta tolerancia a la mezcla de hidroacutegeno Por ejemplo las
tuberiacuteas de distribucioacuten de polietileno pueden soportar hasta el 100 de hidroacutegeno
Hay proyectos como el H21 Leeds City Gate en Reino Unido [17] con el que se quiere
demostrar la viabilidad de esta opcioacuten para proporcionar calor a hogares y empresas
Infraestructura del gas Uso final
Tuberiacuteas 50 (100 en
algunas condiciones) Caldera 30
Medidores de gas 50 Cocina 30
Transmisioacuten 20 Motor 5
Compresores 10 Turbinas 2-3
Almacenamiento 2 Tanques CNG 2 (30 en algunas
condiciones)
En todo caso y a modo de resumen el blending no es una solucioacuten econoacutemicamente
eficiente para voluacutemenes grandes debido a que se pierde valor intriacutenseco del
hidroacutegeno en la mezcla y a que hay dificultades teacutecnicas para poder separar los gases
Tabla 4 Tolerancia general de hidroacutegeno en la red de gas
Fuente Marcogaz[16] Elaboracioacuten propia
Tabla 5 Tolerancia actual de diferentes elementos a mezclas de hidroacutegeno
Fuente IEA The future of Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia
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amie
nto
tra
nsp
ort
e y
dis
trib
uci
oacuten
en el punto de consumo como indica la Hoja de Ruta del Hidroacutegeno de Espantildea [18]
sin dejar de considerar que vamos hacia una economiacutea que tiene que prescindir del
gas natural como combustible foacutesil lo que implica tambieacuten un ldquodeadlinerdquo para el uso
conjunto de las infraestructuras con el hidroacutegeno
En relacioacuten con el transporte hay que preguntarse si es maacutes apropiado transportar el
hidroacutegeno renovable en estado gas liacutequido o mediante LOHC En funcioacuten de la
distancia y el volumen a tratar podriacutea tenerse en cuenta el siguiente cuadro en el que
figuran los costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen diario (eje
vertical) y de la distancia recorrida (eje horizontal)
Seguacuten los datos reflejados en la figura para distancias maacutes largas (a nivel
intercontinental) y con un volumen pequentildeo se transportariacutea en portadores de
hidroacutegeno orgaacutenico liacutequido para voluacutemenes maacutes grandes todo se transportariacutea en
hidroacutegeno comprimido en tuberiacuteas de transmisioacuten o distribucioacuten siendo esta la
opcioacuten maacutes econoacutemica en funcioacuten de los costes de transporte y se transportariacutea como
amoniaco en el caso de largas distancias con un volumen elevado
En teacuterminos generales los gastos de transporte y almacenamiento suponen una
parte importante de los costes del proceso de uso del hidroacutegeno por lo que la
poliacutetica de su introduccioacuten debe estar encaminada a su produccioacuten en demanda y al
transporte de electricidad antes que de hidroacutegeno
Figura 14 Costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen y la distancia recorrida ($kg) Fuente Bloomberg NEF Hydrogen Economy Outlook [10]
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Utilizacioacuten del hidroacutegeno como vector energeacutetico y como materia prima
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5 Utilizacioacuten del hidroacutegeno como vector energeacutetico y como
materia prima
En el presente capiacutetulo se describen y analizan las distintas formas de utilizar el
hidroacutegeno como vector energeacutetico y como materia prima para procesos industriales o
en procesos de regeneracioacuten de combustibles con el objetivo de que al proceder de
fuentes de energiacutea renovables y ser sostenible pueda ser utilizado como un vector
para la transicioacuten energeacutetica y sustituir a las fuentes de energiacutea de origen foacutesil
manteniendo cuando sea posible los procedimientos de uso
Usos del H2 para produccioacuten de calor y generacioacuten eleacutectrica
Las opciones del hidroacutegeno para la produccioacuten de calor y electricidad son mediante su
combustioacuten (sin emisiones) a altas temperaturas en presencia de aire como fuente de
calor o empleaacutendolo como reactivo junto con el oxiacutegeno en pilas de combustible
producieacutendose la reaccioacuten de oxidacioacuten del hidroacutegeno con la obtencioacuten directa de
electricidad y agua
Combustioacuten directa
El H₂ cuando se combina con el oxiacutegeno del aire en una reaccioacuten de combustioacuten libera
la energiacutea quiacutemica almacenada en el enlace H-H generando solamente vapor de agua
como subproducto de la reaccioacuten Dadas las diferencias entre las propiedades
fisicoquiacutemicas del gas natural y del hidroacutegeno este presenta ciertos cambios a la hora
de utilizarse de forma directa sin mezclar en los dispositivos que estaban utilizando gas
natural (quemadores turbinas motores de combustioacuten internahellip)
El sector industrial y concretamente las aplicaciones a altas temperaturas en el sector
de la metalurgia o en el quiacutemico es fuertemente dependiente de los combustibles
foacutesiles para la obtencioacuten de energiacutea caloriacutefica Como posible solucioacuten se plantea
utilizar el hidroacutegeno para la produccioacuten de calor a nivel industrial mediante su
combustioacuten en calderas en motores de combustioacuten interna (MCI) o como sustituto de
otros gases combustibles
Actualmente no se produce calor a partir de hidroacutegeno puro pero hay alternativas ya
testeadas de combustioacuten mixta de gas natural e hidroacutegeno en las que el gas natural
tiene un porcentaje entre un 15 y un 20 y el hidroacutegeno es el combustible
mayoritario En comparacioacuten con la combustioacuten de hidroacutegeno el gas natural mejora la
deteccioacuten de llama y aumenta el poder caloriacutefico de la mezcla
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Aun asiacute se siguen estudiando mejoras en la combustioacuten del hidroacutegeno 100 puro e
investigando tecnologiacuteas maacutes eficientes Ya hay proyectos a escala real en los que se
quieren electrificar aplicaciones de la industria de alta temperatura como la
produccioacuten de ceraacutemica en un horno industrial ya que el hidroacutegeno se considera
como la mejor opcioacuten para los procesos teacutermicos de alta demanda caloriacutefica
Pilas de combustible
La pila de combustible (Fuel Cell) es un dispositivo capaz de generar electricidad a
partir de la reaccioacuten quiacutemica entre el H₂ introducido en la pila y el O₂ del aire
formando vapor de agua como subproducto Es decir hacen el proceso inverso al
llevado a cabo por los electrolizadores
Al igual que una pila se basa en varias celdas individuales conectadas en serie cada
una formada por dos electrodos (aacutenodo y caacutetodo) separados por un electrolito El H₂ se
incorpora al aacutenodo donde tiene lugar la reaccioacuten de oxidacioacuten del H₂ mientras que el
oxiacutegeno del aire se suministra al caacutetodo donde ocurre la reaccioacuten de reduccioacuten De
esta forma se produce la reaccioacuten electroquiacutemica de reduccioacuten-oxidacioacuten generando
un flujo de electrones que va desde los liberados en el aacutenodo a los colectados en el
caacutetodo y que son colectados por un circuito externo produciendo asiacute una corriente
eleacutectrica
Su principal ventaja con respecto a la combustioacuten directa de H2 es que presenta
eficiencias mucho maacutes elevadas al eliminarse los pasos de la transformacioacuten (y por
tanto las peacuterdidas de eficiencia asociadas a dichas transformaciones) de la energiacutea
quiacutemica contenida en el H2 en energiacutea teacutermica de la energiacutea teacutermica a mecaacutenica
mediante una turbina y de la transformacioacuten electromecaacutenica
Estas celdas pueden adaptarse para producir energiacutea ya sea en forma de electricidad o
calor en diferentes cantidades y su uso permitiriacutea una amplia implementacioacuten de la
utilizacioacuten del H2 en muchos sectores como la movilidad o en sistemas de generacioacuten
o cogeneracioacuten de electricidad y calor tanto a nivel domeacutestico como industrial
La eficiencia actual de las pilas de combustible tipo PEM (pilas de combustible con
membrana de intercambio de protones o simplemente pilas polimeacutericas) es de un
50 lo que significa que la mitad de la energiacutea contenida en el H2 introducido en la
pila de combustible no es transformada en energiacutea uacutetil (electricidad) Para
contextualizar una turbina de gas pequentildea tiene una eficiencia del 21 y un motor de
combustioacuten interna de ciclo dieacutesel alrededor del 40 Obviamente estos valores de
eficiencia deben ser considerados de forma integral incluyendo todos los procesos de
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transformacioacuten situacioacuten en la que los vectores intermedios bajo criterios de
eficiencia que no de sostenibilidad presenta valores inferiores
Los avances en I+D son esperanzadores Seguacuten un estudio de Cleantech Group [19] la
mitad del total de patentes actuales se destinan al hidroacutegeno y a las pilas de
combustible Teniendo en cuenta las empresas que las patentan podemos hacernos
una idea ldquodel mercado que vienerdquo para estas tecnologiacuteas vehiacuteculos de hidroacutegeno
(Honda General Motors o Toyota publican 100 patentes al antildeo) electroacutenica de
consumo o aplicaciones estacionarias Espantildea no estaacute en liacutenea con este esfuerzo
investigador de otros paiacuteses avanzados
Seguacuten el informe Hydrogen_Strategy de la Comisioacuten Europea [20] las pilas de
combustible de hidroacutegeno deberiacutean fomentarse maacutes en los vehiacuteculos pesados de
carretera junto con la electrificacioacuten incluidos los automoacuteviles los vehiacuteculos
especiales y el transporte de mercanciacuteas por carretera de larga distancia dadas sus
emisiones de CO2
Toyota es una de las empresas automoviliacutesticas que maacutes estaacute apostando por estas
tecnologiacuteas En el mercado ya estaacuten disponibles vehiacuteculos con pilas de combustible de
hidroacutegeno como el Toyota Mirai [21] Ademaacutes lanzaraacute durante este antildeo un camioacuten
eleacutectrico alimentado por hidroacutegeno a traveacutes de su asociacioacuten Hino Trucks y utiliza esta
tecnologiacutea en montacargas autobuses urbanos y generadores
En cuanto a la utilizacioacuten del hidroacutegeno hay que destacar tambieacuten la produccioacuten
conjunta de electricidad y calor a traveacutes de la cogeneracioacuten La combustioacuten de hidroacutegeno
en una caldera cubre las necesidades del proceso industrial con la posibilidad de utilizar
la energiacutea residual en un ciclo Rankine (un ciclo termodinaacutemico que tiene como objetivo
la conversioacuten de calor en trabajo constituyendo lo que se denomina un ciclo de
potencia) con una turbina de vapor para la generacioacuten de electricidad formando asiacute el
sistema de cogeneracioacuten
Como siempre el hidroacutegeno utilizado en el proceso de cogeneracioacuten debe ser
producido a partir de fuentes renovables eliminando asiacute el uso de combustibles
foacutesiles para su obtencioacuten
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Hoy en diacutea la cogeneracioacuten plantea un sistema hiacutebrido con la sustitucioacuten parcial o total
del gas natural por hidroacutegeno con el objetivo de disentildear un sistema a largo plazo
basado exclusivamente en hidroacutegeno Esto supondriacutea una serie de ventajas ya que en
comparacioacuten con los sistemas de combustioacuten tradicionales tendriacutea una alta eficiencia
en el proceso ademaacutes de evitar la emisioacuten de gases contaminantes a la atmoacutesfera A
pesar de ello tambieacuten cuenta con un gran haacutendicap su alto precio aunque se espera
alcanzar costes maacutes competitivos (15-2eurokg lo que supondriacutea una reduccioacuten
significativa teniendo en cuenta que el coste actual estaacute entre los 35-5eurokg) por la
continua evolucioacuten y desarrollo de su tecnologiacutea
Para el antildeo 2050 se estima que entre el 13 y el 16 de la produccioacuten eleacutectrica total
generada provendraacute de sistemas de cogeneracioacuten altamente eficientes con el
hidroacutegeno de origen renovable como principal protagonista Ademaacutes seguacuten el estudio
Entendimiento del Mercado del Hidroacutegeno y sus oportunidades para la Cogeneracioacuten
[22] presentado recientemente este tipo de sistemas tambieacuten cubriraacuten entre un 19 y
un 27 de la demanda caloriacutefica de los diferentes sectores
Paiacuteses como Francia Espantildea o Alemania ya estaacuten desarrollando proyectos europeos
basados en parques de cogeneracioacuten hiacutebridos (hidroacutegeno y gas natural) y en parques
que pueden funcionar con hidroacutegeno sin un combustible foacutesil adicional
Tambieacuten se ha planteado la introduccioacuten del hidroacutegeno como combustible en centrales
de generacioacuten de electricidad de ciclo combinado pero obviamente el proceso
propuesto carece de loacutegica porque si un requisito previo es que el hidroacutegeno sea
producido por electroacutelisis del agua con electricidad renovable no parece racional
producir electricidad renovable para producir hidroacutegeno y que este tenga que
transformarse en combustible para producir electricidad de nuevo en un lugar donde su
generacioacuten no presenta elementos de valor en relacioacuten con el consumo Lo uacutenico que se
conseguiriacutea es mantener el sistema con procesos de mezcla de hidroacutegeno y gas natural
y estirar la vida uacutetil de este tipo de centrales
Figura 15 Implantacioacuten del H2 con sistemas de cogeneracioacuten Fuente Estudio Hidroacutegeno y Cogeneracioacuten ACOGEN [22]
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La utilizacioacuten de hidroacutegeno como combustible en las centrales de ciclo combinado no
es eficiente porque al proceso de combustioacuten para la generacioacuten de electricidad hay
que antildeadir el proceso de electroacutelisis y el transporte de H2 aunque sea mediante
blending
El hidroacutegeno como respaldo de la generacioacuten de electricidad
renovable
Uno de los potenciales usos del hidroacutegeno y al que maacutes importancia se le ha dado en
los medios es el de sistema de almacenamiento de energiacutea Almacenar energiacutea es
primordial para proporcionar flexibilidad a la hora de distribuir la electricidad y para la
integracioacuten de las energiacuteas renovables dentro del sistema energeacutetico
La opcioacuten de poder almacenar esta energiacutea durante un periacuteodo de sobreproduccioacuten y
reutilizarla en eacutepocas de deacuteficit de energiacutea eliminariacutea la necesidad de la generacioacuten a
partir de energiacuteas foacutesiles y las emisiones de carbono correspondientes Seguacuten IRENA el
almacenamiento estacional de la electricidad renovable seraacute un mercado en
crecimiento despueacutes del 2030 y el hidroacutegeno puede desempentildear un papel importante
La implantacioacuten de renovables exige aprovechar al maacuteximo la capacidad de evacuacioacuten
y el uso de las infraestructuras porque
bull Las renovables como la eoacutelica y la solar sin almacenamiento tienen de forma
individual un factor de capacidad pequentildeo lo que unido a la reduccioacuten de
costes aconseja sobredimensionar la potencia instalada en relacioacuten con la
maacutexima evacuable a poder ser hibridando tecnologiacuteas por la
complementariedad entre el viento y la radiacioacuten solar tanto a nivel de
disponibilidad estacional como horaria En la siguiente tabla se puede ver el
factor de capacidad y su evolucioacuten en el tiempo de las diferentes tecnologiacuteas de
aprovechamiento de fuentes de energiacutea renovables
Factor de capacidad
()
2010 2020 Porcentaje
de cambio
Bioenergiacutea 72 70 -2
Geoteacutermica 87 83 -5
Hidroeleacutectrica 44 46 4
Solar FV 14 16 17
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Factor de capacidad
()
2010 2020 Porcentaje
de cambio
Termosolar de
concentracioacuten 30 42
40
Eoacutelica terrestre 27 36 31
Eoacutelica marina 38 40 6
bull Por otro lado la variabilidad en las fuentes de energiacutea renovables y la no
posibilidad de gestionar una subida de potencia dado que la loacutegica es no
limitar su produccioacuten requiere con el fin de ganar en su componente de
potencia firme utilizar sistemas de almacenamiento de muy corto plazo
bull En sistemas cercanos al consumo en periodos en los que la generacioacuten es
mayor a la demanda hacer un uso efectivo de la energiacutea sobrante producida
mediante la implantacioacuten de almacenamiento estacionario es una de las
propuestas oacuteptimas
El hidroacutegeno por su capacidad energeacutetica y su idoneidad de produccioacuten mediante
electroacutelisis del agua es en teoriacutea un elemento baacutesico no solo para aprovechar las
infraestructuras sino para ganar en gestionabilidad de un sistema basado en fuentes
renovables como el viento y el sol
A continuacioacuten se presenta un esquema resumen de las eficiencias de transformacioacuten
almacenamiento y reconversioacuten de la energiacutea primaria en electricidad
Tabla 6 Evolucioacuten del factor de capacidad por tecnologiacuteas de aprovechamiento de fuentes de energiacutea
renovables Fuente IRENA [23] Elaboracioacuten propia
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Aunque a corto plazo no se preveacute que haya unas necesidades significativas de
almacenamiento estacional la poliacutetica energeacutetica debe considerar esta posibilidad
como una oportunidad real que antildeadir a los sistemas de almacenamiento de bateriacuteas
Se estima que en 2050 creceraacuten significativamente las necesidades de
almacenamiento de hidroacutegeno para integrar grandes cuotas de energiacutea solar y eoacutelica
ya que se va a producir cada vez maacutes una mayor electrificacioacuten de la demanda en los
diferentes sectores que se va a abastecer a partir de energiacuteas renovables Esto puede
ser una solucioacuten al problema que se plantea del aumento en la generacioacuten ya que
puede producir saturacioacuten en los nodos de interconexioacuten eleacutectrica
El horizonte proyectado por IRENA deberiacutea hacernos repensar el desarrollo actual
respecto a muchas de las iniciativas presentadas cuya replicabilidad no estaacute en
consonancia con la madurez del proceso
Por lo tanto habraacute que seguir analizando cuaacutel es el sistema o sistemas de
almacenamiento energeacutetico oacuteptimos de los desarrollados hasta la fecha y los maacutes
innovadores en los proacuteximos antildeos considerando tambieacuten la hibridacioacuten con
120636119912119944 = 120787120782
120636119927119914 = 120787120782 120636119916119949119942119940 = 120789120782
120636119913119916 = 120790120782
120636119912119957 = 120786120782
120636119912119949 = 120789120790
120636119914119930 = 120788120782
120636119914119919 = 120791120782
120636119917119933 = 120783120791
Figura 16 Esquema resumen de eficiencias en el proceso de transformacioacuten almacenamiento y reconversioacuten
de la energiacutea primaria en electricidad de las principales tecnologiacuteas renovables despreciando las peacuterdidas
asociadas al transporte de los vectores energeacuteticos
Fuentes Rendimientos (120636) Ag Media de aerogeneradores (Center for Sustainable Systems) [24] FV Media
de paneles solares (GreenMatch) [25] CH Central Hidroeleacutectrica (Bureau of Reclamation) [26] CS Campo
Solar (Protermosolar) [27] Elec electrolizador tipo PEM (Libro Naturgy) [15] Al almacenamiento H2 (TampE)
[28] PC=Pila de Combustible tipo PEM (Libro Naturgy) BE= Bateriacutea electroquiacutemica de ion-litio en ciclo de
carga y descarga (MDPI) [29] At= Almacenamiento teacutermico en sales fundidas (Protermosolar) Elaboracioacuten
propia
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almacenamiento (las ya existentes bateriacuteas de ion-litio volantes de inercia bombeo
etc)
La hibridacioacuten de la eoacutelica con la fotovoltaica supone un hito que deberiacutea ser la base
del desarrollo de la generacion de electricidad de forma centralizada con el fin de
aprovechar la capacidad de evacuacioacuten y de dar firmeza a la generacioacuten renovable
situacioacuten para la que es interesante analizar la utilizacion del hidroacutegeno como sistema
de almacenamiento y generacioacuten posterior de energiacutea eleacutectrica
En la Fundacioacuten Renovables hemos simulado mediante un modelo basado en datos
reales la hibridacioacuten de un parque eoacutelico de 15 MW con otro solar de 15 MWp
sumando una potencia instalada de 30 MW para un nudo de evacuacioacuten de red de 15
MW con el fin de analizar los vertidos disponibles por una generacioacuten superior a la
potencia de evacuacioacuten
En base a los datos de energiacutea eleacutectrica vendida a la red se ha calculado la energiacutea
eleacutectrica excedentaria que no puede ser aprovechada por las limitaciones impuestas
por el nudo de evacuacioacuten
De acuerdo al desarrollo horario en las siguientes figuras podemos ver como la eoacutelica
y la fotovoltaica tienen elementos de complementariedad (figura 16) pero donde
realmente se complementan es en el desarrollo estacional (figura 17)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ene
rgiacutea
(M
Wh
)
Horas
Energiacutea eoacutelica vendida (MWh) Energiacutea solar vendida (MWh) Excedentes (MWh)
Figura 17 Distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica vendida y de los excedentes del parque en estudio Elaboracioacuten propia
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Los excedentes distribuidos en nuestro caso de forma anual en 24 horas se calculan
por el promedio de las horas en las que si existen excedentes (principalmente de 600h
a 1900h coincidente con la distribucioacuten gaussiana caracteriacutestica de la curva de
generacioacuten solar fotovoltaica) para dimensionar la capacidad del electrolizador Una
vez calculado nos permitiraacute obtener los excedentes de energiacutea eleacutectrica que seraacuten
aprovechados por el electrolizador su produccioacuten de H2 teniendo en cuenta el
consumo de electricidad y la eficiencia en funcioacuten de la carga a la que es sometido
calculada de forma proporcional a la desviacioacuten respecto al punto de funcionamiento
oacuteptimo del electrolizador De forma anaacuteloga se determina la capacidad de la pila de
combustible en base al promedio de las horas en las que se produce H2 (coincidentes
con las que se producen excedentes de electricidad) y su reconversioacuten en electricidad
teniendo en cuenta su consumo y su factor de carga
Hay que matizar que se ha escogido un electrolizador y una pila de combustible tipo
PEM para los caacutelculos realizados por sus ventajas de flexibilidad de operacioacuten y tiempo
de respuesta lo que los hacen adecuados para su hibridacioacuten con tecnologiacuteas de
generacioacuten renovables como se ha mencionado con anterioridad
El escenario proyectado es el almacenamiento estacional del H2 para su reconversioacuten e
inyeccioacuten en la red cuando la remuneracioacuten por MWh de electricidad vertida es mayor
Por ello en base a los excedentes del parque distribuidos de forma estacional se
calcula la produccioacuten de H2 en funcioacuten de la capacidad del electrolizador calculada
anteriormente Tomando la estacioacuten con mayor produccioacuten de H2 calculamos su
volumen a una presioacuten de 200 bar y por tanto la capacidad del sistema de
almacenamiento La razoacuten de optar por un sistema estacional sobredimensionado se
basa en poder aprovechar las ventajas de almacenamiento temporal que aporta en
contraposicioacuten con otros vectores energeacuteticos
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Se ha realizado un anaacutelisis de sensibilidad con el coste de la electricidad utilizada en el
electrolizador partiendo de un coste cero pues de otra manera la electricidad
excedentaria generada seriacutea desperdiciada
Por otro lado los resultados de un escenario definido a partir de la utilizacioacuten de
electricidad procedente de la red en horas de bajo precio para producir y almacenar
hidroacutegeno con el fin de incrementar el factor de uso de los electrolizadores al margen
de la no sostenibilidad de un mix que no es 100 renovable no suponen una ventaja
econoacutemica tanto por el factor de capacidad de la planta hibridada como por los
costes de oportunidad y de generacioacuten de la electricidad de la red y de la planta
respectivamente
En base al procedimiento de caacutelculo utilizando al descuento de los flujos de caja y los
datos del parque eoacutelico y solar empleados el resultado obtenido dista mucho de ser
competitivo principalmente por el peso de las inversiones a llevar a cabo La todaviacutea
poca madurez de la tecnologiacutea de los electrolizadores y de las pilas de combustible
introducen un alto coste unitario de los equipos (1200 eurokW y una vida uacutetil de unas
42200 horas para los electrolizadores y 1000 eurokW para la pila de combustible)
representando entre ambos el 92 del Capex
Ante tal magnitud cabe pensar que la hibridacioacuten de un parque de generacioacuten
renovable con un electrolizador tendriacutea que ser fuertemente subvencionada en torno
a un 80 con parte de los Fondos Next Generation EU recogidos en Espantildea en el Plan
de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia (PRTR) concretamente en los asignados
0
500
1000
1500
2000
2500
Primavera Verano Otontildeo Invierno
Ene
rgiacutea
(M
Wh
antilde
o)
Estaciones
Excedentes (MWh)
Figura 18 Excedentes del parque de estudio distribuidos por estaciones de un antildeo Elaboracioacuten propia
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al Componente 9 destinados al hidroacutegeno dado el beneficio medioambiental positivo
que implicariacutea su integracioacuten en la red eleacutectrica
La combinacioacuten entre subvenciones y precios de venta de electricidad mayores por su
gestionabilidad es otra de las variables que se ha analizado lo que supone encontrar
puntos de rentabilidad en un modelo eleacutectrico en el que la generacioacuten firme tenga un
plus de precio al fijado por el pool actual Esta consideracioacuten deberiacutea limitar la
realizacioacuten de plantas a las necesidades exigidas para un adecuado desarrollo
tecnoloacutegico del proceso ya que un mayor ritmo supone un sobrecoste anticipado que
acaba siendo contraproducente
En el estado del arte de la tecnologiacutea el aumento de la capacidad de produccioacuten del
electrolizador y por tanto del H2 producido tampoco arroja mejoras significativas
dado que el iacutendice de progreso del Capex en relacioacuten con el tamantildeo en la actualidad no
es significativo
La comparacioacuten tambieacuten se llevoacute a cabo en un modelo con hibridacioacuten basada en
bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio y en condiciones de disentildeo operativo similares el
resultado es diametralmente opuesto al obtenerse un resultado econoacutemico positivo
Este resultado estaacute generado no solo por un menor Capex sino sobre todo por una
mayor utilizacioacuten porque la bateriacutea consigue reconvertir casi un 350 maacutes los
excedentes en energiacutea eleacutectrica final que el electrolizador como puede observarse en
las siguientes figuras
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)
Horas
Excedentes noaprovechadosPeacuterdidas de energiacutea en elproceso de transformacioacutenH2 no aprovechado parareconvertir en electricidadPeacuterdidas en el proceso dereconversioacutenH2 reconvertido en energiacuteaeleacutectrica
Figura 19 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de H2 como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable
Elaboracioacuten propia
Figura 20 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de bateriacuteas como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable
Elaboracioacuten propia
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Horas
Excedentes noaprovechados
Peacuterdidas en la bateriacutea
Peacuterdidas en el inversor
Energiacutea eleacutectricareconvertida por la bateriacutea
Excedentes
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A raiacutez de los resultados obtenidos queda de manifiesto que debemos seguir
avanzando en la mejora de la tecnologiacutea relacionada con el hidroacutegeno Sin embargo si
se constata la idoneidad no solo de la hibridacioacuten sino del uso de bateriacuteas de
almacenamiento de ion litio la unioacuten del parque eoacutelico con un parque solar
fotovoltaico del mismo tamantildeo incrementa las horas de funcionamiento en un 161
A continuacioacuten se muestran las diferencias tecnoloacutegicas y econoacutemicas maacutes
significativas entre los electrolizadores PEM y las bateriacuteas electroquiacutemicas de ion litio
Electrolizador PEM Bateriacuteas electroquiacutemica ion litio
Eficiencia () 70 80
Vida uacutetil (antildeos) 48 10
Capex (eurokW y eurokWh) 1200 11645
Materia prima Agua y electricidad Electricidad
Emplazamiento Impuesto por la disponibilidad de
agua Versatilidad
Carga parcial miacutenima respecto a la potencia nominal
5 ~ 0
Elementos auxiliares
Sistema de tratamiento de agua compresor sistema de
almacenamiento y pila de combustible
Inversor DCAC y ACDC (salvo si la energiacutea eleacutectrica es DC)
Los resultados obtenidos corresponderiacutean a un proyecto de estas caracteriacutesticas
llevado a cabo en 2021 Sin embargo seguacuten estudios realizados para los antildeos 2030 y
2050 en referencia a sistemas de almacenamiento estacionales se puede observar
que con la utilizacioacuten del hidroacutegeno se produciraacute una reduccioacuten en el coste de la
electricidad
Tabla 7 Comparativa entre electrolizadores PEM y bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio
Elaboracioacuten propia
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Por el contrario en las estimaciones realizadas para los antildeos 2030 y 2050 se preveacute que
el coste no disminuiriacutea en la electricidad producida en centrales de bombeo (PHS) o en
plantas con turbina a gas comprimido (CAES)
Nos queda mucho recorrido sobre todo atendiendo al funcionamiento no continuo de
los electrolizadores y a los efectos que tiene esta praacutectica tanto en el rendimiento y la
vida uacutetil de los equipos como en el coste antildeadido por un menor nuacutemero de horas de
utilizacioacuten
Produccioacuten de combustibles a partir del hidroacutegeno
El H2 puede ser empleado como materia prima para producir otros combustibles
sinteacuteticos derivados lo que supone almacenar hidroacutegeno de una forma maacutes versaacutetil
aprovechando las ventajas que ofrecen los distintos combustibles para su integracioacuten
en las aplicaciones de uso final sin que se tengan que modificar los sistemas
actualmente existentes dada la naturaleza quiacutemica de sus propiedades
Los combustibles sinteacuteticos liacutequidos en condiciones ambientales poseen ventajas
frente a los gaseosos en cuanto a densidad energeacutetica se refiere que los hace
utilizables para aplicaciones de movilidad al poder transportar mayor cantidad de
combustible por volumen incrementando la autonomiacutea de los medios de transporte
en general
A partir del H2 se pueden obtener otros electrocombustibles tanto en estado liacutequido
(Power-to-Liquids P2L los productos Fischer-Tropsch (FT) (e-dieacutesel e-gasolina o e-
0
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400
600
800
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1200
1400
H2 PtPPEMPEM
H2 PtP H2 PtP H2 PtGPEM HENG
H2 PtGPEM
methan
PHS CAES
LCO
E (U
SDM
Wh
)
2030 2050
Figura 21 Reduccioacuten de los costes de electricidad seguacuten Fuente Technology Roadmap Hydrogen and Fuel Cells (aeh2org) [30] Elaboracioacuten propia
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queroseno) e-metanol (MeOH) y el hidroacutegeno transportado en compuestos liacutequidos
orgaacutenicos portadores de hidroacutegeno (LOHC)) como en estado gaseoso (Power-to-gas
P2G metano y amoniacuteaco)
Estos combustibles poseen propiedades fisicoquiacutemicas ideacutenticas a los productos
petroliacuteferos de origen foacutesil (o a las sustancias producidas a partir de combustibles
foacutesiles) y suponen una manera de producir combustibles sinteacuteticos y almacenar
hidroacutegeno (y en primer teacutermino electricidad renovable) capaz de integrarse
faacutecilmente en la infraestructura logiacutestica existente (gasoductos buques cisterna
infraestructura de reabastecimiento de combustiblehellip) Sin embargo aunque no
implican ninguna barrera teacutecnica en su uso final los principales inconvenientes son la
baja eficiencia energeacutetica global (tanto en el proceso de obtencioacuten como en la
tecnologiacutea final de uso en la combustioacuten) y el coste del proceso de produccioacuten al
margen de significar un apoyo a la continuidad de un modelo energeacutetico insostenible
Existen propuestas de almacenartransportarusar hidroacutegeno a traveacutes de estos
electrocombustibles si se utilizan directamente como es el caso del amoniacuteaco o del
metanol sin olvidar que en los procesos de combustioacuten (a excepcioacuten del H2 y el NH3)
contaminan exactamente igual que sus anaacutelogos de origen foacutesil
1 Metano Mediante el proceso de hidrogenacioacuten se produce la metanizacioacuten
del CO2 produciendo de esta forma metano sinteacutetico La propuesta de
produccioacuten del metano sinteacutetico a partir del H2 podriacutea distribuirse de forma
sencilla en la red de gas natural existente
Figura 22 Diagrama explicativo de la produccioacuten de electrocombustibles Fuente European Technology and Innovation Platform [31] Traduccioacuten al espantildeol del original
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2 Amoniaco El amoniacuteaco (NH3) es un gas incoloro con un olor muy caracteriacutestico
Es 16 veces maacutes ligero que el aire El NH3 es faacutecilmente licuable debido al
fuerte enlace de hidroacutegeno entre las moleacuteculas A una presioacuten de una
atmoacutesfera hierve por debajo de la temperatura ambiente a unos -333 degC por
lo que puede conservarse en estado liacutequido bajo presioacuten a temperaturas bajas
mediante su refrigeracioacuten o almacenado bajo presioacuten Esto hace que se
requiera de un equipo especial para su almacenaje y dispensado
Se trata del segundo quiacutemico industrial maacutes producido en el mundo y la
principal materia prima producida a partir del hidroacutegeno Seguacuten el informe
Hydrogen A renewable energy perspective publicado por IRENA [14] se
producen alrededor de 175 millones de toneladas al antildeo de las cuales casi el
90 se destinan como materia prima para la fabricacioacuten de fertilizantes
sinteacuteticos nitrogenados soacutelidos o gaseosos empleados en el sector agriacutecola
(urea nitrato de amonio sulfato de amonio) y para la produccioacuten de otros
productos quiacutemicos
El amoniacuteaco tiene una densidad energeacutetica de 186 MJkg aproximadamente la
mitad que la del petroacuteleo y comparable a la de la biomasa por lo que ademaacutes
de su uso como materia prima surge junto con el hidroacutegeno un intereacutes por su
utilizacioacuten como vector energeacutetico para desplazar el uso de combustibles foacutesiles
en aquellos sectores maacutes difiacuteciles de descarbonizar El amoniacuteaco resulta
interesante por ser el uacutenico portador de energiacutea derivado del H2 libre de
carbono durante su combustioacuten al igual que el hidroacutegeno puro
En su combustioacuten el amoniacuteaco no arde con facilidad ni mantiene la combustioacuten
debido a su bajo iacutendice de cetano y a la baja velocidad de la llama excepto para
mezclas estrechas de amoniacuteaco-aire del 15-25 en volumen de aire lo que
dificulta su aplicacioacuten en los motores de combustioacuten Cuando se mezcla con
oxiacutegeno arde con una llama de color verde amarillento paacutelido
Sin embargo el amoniacuteaco es un compuesto quiacutemico altamente toacutexico para los
seres humanos si se inhala ademaacutes de provocar graves quemaduras en la piel y
dantildeos en los ojos si se entra en contacto con eacutel El amoniacuteaco tiene la propiedad
de disolverse faacutecilmente en el agua siendo una sustancia muy toacutexica para la
vida acuaacutetica con efectos duraderos en el tiempo si se producen fugas en
masas de agua Se trata ademaacutes de un gas inflamable y si su combustioacuten no
estaacute perfectamente optimizada puede ser una fuente de emisiones de oacutexido
nitroso (NO2) un gas de efecto invernadero con 300 veces mayor potencial de
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calentamiento global que el CO2 ademaacutes de la posible emisioacuten de amoniacuteaco no
quemado tras su combustioacuten y su potencial efecto venenoso y contaminante
Mediante el proceso de Haber-Bosch (HB) se consigue sintetizar la moleacutecula
del amoniacuteaco (NH3) a partir del H2 y del nitroacutegeno (N2) Para que el amoniacuteaco se
considere un electrocombustible es necesario que el H2 proceda de electroacutelisis
con electricidad renovable Sin embargo el N2 actualmente se obtiene a partir
de la eliminacioacuten del oxiacutegeno del aire a traveacutes de la reaccioacuten de combustioacuten del
metano y todaviacutea no existe una alternativa clara de produccioacuten de N2 libre de
carbono que sustituya el meacutetodo de produccioacuten actual pues todas las
propuestas se encuentran en una fase prematura de investigacioacuten y desarrollo
A nivel mundial se genera un promedio de casi tres toneladas de CO2 por cada
tonelada de NH3 producido
3 Produccioacuten de hidrocarburos liacutequidos Se pueden producir hidrocarburos
liacutequidos a partir de un gas de siacutentesis mediante la combinacioacuten de moleacuteculas
simples de H2 y carbono (C) para dar lugar a moleacuteculas de cadena maacutes larga
con una composicioacuten similar a los productos liacutequidos derivados del petroacuteleo
(proceso quiacutemico de Fischer-Tropsch (FT)) Los hidrocarburos obtenidos son
combustibles con faacutecil salida en el mercado sobre todo porque no tienen
ninguna barrera teacutecnica en su uso final No obstante el principal inconveniente
es la baja eficiencia energeacutetica global y los altos costes Por ejemplo en la
actualidad el coste del queroseno sinteacutetico es entre 4 y6 veces superior sin
contar los impuestos sobre carbono
4 Metanol El metanol (CH3OH) es un compuesto quiacutemico cuyo estado de
agregacioacuten a temperatura y presioacuten ambiente es liacutequido con baja densidad
incoloro inflamable y altamente toacutexico para los seres humanos
El metanol se produce de forma tradicional a partir de fuentes de carbono
concentradas como el gas natural o el carboacuten Actualmente alrededor del 65
de la produccioacuten de metanol se basa en el proceso SMR mientras que el resto
(35) los hace en gran medida en la gasificacioacuten del carboacuten Para producir
metanol el gas natural y el carboacuten tienen que convertirse en gas de siacutentesis La
eficiencia global de la conversioacuten energeacutetica de una planta SMR se situacutea en
torno al 70 mientras que en el caso de la conversioacuten de carboacuten en metanol
la eficiencia es del orden del 50-60
El metanol puede producirse utilizando energiacutea renovable y materias primas
renovables pero dando lugar a emisiones de GEI significativamente menores
durante todo su ciclo de vida (unos 05 kg de dioacutexido de carbono equivalente
(CO2-eq) por kg de metanol en el caso del gas natural frente a 26-38 kg de
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CO2-eq kg de metanol para el carboacuten) En la actualidad tan soacutelo un 02 del
metanol producido a nivel mundial proviene de fuentes renovables
Para producir una tonelada de metanol se necesitan aproximadamente unas
138 t de CO2 y 019 t de H2 (aproximadamente 17 t de agua) Para producir
una tonelada de e-metanol se necesitan unos 10-11 MWh de electricidad la
mayor parte para la electroacutelisis del agua
El metanol es un producto clave en la industria quiacutemica utilizaacutendose
principalmente como materia prima para la produccioacuten de otros productos
quiacutemicos como el formaldehiacutedo el aacutecido aceacutetico y los plaacutesticos Actualmente
se producen alrededor de 98 millones de toneladas al antildeo casi todo a partir de
combustibles foacutesiles (gas natural o carboacuten) Las emisiones del ciclo de vida de la
produccioacuten y del uso actuales del metanol son de alrededor de 03
gigatoneladas de CO2 al antildeo (aproximadamente el 10 de las emisiones totales
del sector quiacutemico) La produccioacuten de CH3OH casi se ha duplicado en la uacuteltima
deacutecada y seguacuten el informe Innovation Outlook Renewable Methanol de IRENA
[32] la produccioacuten podriacutea aumentar a 500 millones de toneladas al antildeo 2050
De la misma forma que el H2 y el NH3 adicionalmente a su utilidad como
materia prima el metanol puede ser empleado como combustible en el
transporte Sin embargo cuando se quema se producen emisiones de GEI y de
partiacuteculas contaminantes Por otro lado la energiacutea quiacutemica del metanol puede
convertirse en energiacutea eleacutectrica a temperatura ambiente mediante pilas de
combustible de metanol (DMFC) sin embargo este proceso de transformacioacuten
tampoco estaacute libre de emisiones
En la actualidad al igual que con el H2 el principal obstaacuteculo para la produccioacuten
de metanol renovable es su mayor coste en comparacioacuten con las alternativas
basadas en combustibles foacutesiles Seguacuten el informe anteriormente citado el
coste de la produccioacuten de metanol a partir de combustibles foacutesiles se situacutea
entre 84 y 210 eurot mientras que los costes de produccioacuten de bioetanol y e-
metanol se estiman actualmente entre 269 y 647 eurot y 1008 y2016 eurot
pudiendo llegar a reducirse en 2050 hasta los 185-470 eurot y 210-529 eurot
respectivamente
5 Compuestos liacutequidos orgaacutenicos portadores de hidroacutegeno (LOHC Liquid
Organic Hydrogen Carriers) Son compuestos orgaacutenicos cuyo estado de
agregacioacuten a presioacuten y temperatura atmosfeacuterica es liacutequido (ademaacutes de no ser
volaacutetil en estas condiciones) capaces de absorber H2 mediante reacciones
quiacutemicas de hidrogenacioacuten y liberar hidroacutegeno mediante reacciones de
deshidrogenacioacuten Estas cualidades les permiten ser empleados como medios
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de almacenamiento de hidroacutegeno que puede ser transportado en estado
liacutequido en condiciones ambientales
Necesitamos avanzar en procesos de investigacioacuten para conseguir meacutetodos de
produccioacuten menos intensivos en energiacutea y sin emisiones que necesariamente deben
pasar por una mejor integracioacuten de fuentes de energiacutea renovables para la produccioacuten
de estos electrocombustibles Actualmente se basan principalmente en procesos
termoquiacutemicos cuyos requerimientos energeacuteticos son elevados dadas las altas
presiones y temperaturas de operacioacuten necesarias para llevar a cabo las reacciones
quiacutemicas Estos requerimientos sumados a las necesidades energeacuteticas para producir
hidroacutegeno nos muestran la realidad de que detraacutes de cada electrocombustible existe
una multitud de procesos de transformacioacuten de energiacutea (y por tanto de peacuterdidas) que
hacen cuestionarse algunas aplicaciones propuestas para el uso de estos Debemos ser
eficientes en el uso de la energiacutea e intentar cubrir nuestras necesidades con el
menor consumo y transformacioacuten de energiacutea posible
Con respecto a los costes si el hidroacutegeno renovable todaviacutea es caro estos
electrocombustibles lo son maacutes auacuten El estudio publicado en la revista cientiacutefica
Renewable and Sustainable Energy Reviews [33] concluye que las producciones
estaraacuten en el rango de 200-280 euroMWhcombustible en 2015 y 160-210 euroMWhcombustible en
2030
Aplicaciones del hidroacutegeno en la industria
Dado que el hidroacutegeno no es una fuente de energiacutea primaria sino un vector energeacutetico
que requiere de una conversioacuten que implica importantes peacuterdidas de energiacutea requiere
una reflexioacuten sobre la escala y velocidad necesaria para su desarrollo uso y capacidad
de suministro
Sus aplicaciones deben centrarse en aquellos sectores en los que la electricidad no
pueda tener cabida bien por el proceso del que se trate por su utilizacioacuten como
elemento quiacutemico o por la necesidad de funcionamiento no conectado a la red
eleacutectrica lo que exige la existencia de sistemas de almacenamiento Obviamente salvo
por razones de eficiencia y sus requisitos de operacioacuten el hidroacutegeno no deberiacutea ser un
vector energeacutetico utilizable de forma amplia
En Espantildea se consumen 500000 toneladas de hidroacutegeno al antildeo El 99 de ese
hidroacutegeno es producido a base de gas natural sin captura de CO2 (gris) El 6 del
consumo total de gas natural en Espantildea se destina a la produccioacuten de hidroacutegeno La
praacutectica totalidad de este consumo se produce en las plantas de fabricacioacuten de
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productos industriales y en las refineriacuteas siendo Repsol el mayor productor y
consumidor de hidroacutegeno del paiacutes con el 72 del total Por sectores el consumo se
reparte en un 70 como materia prima principalmente en refineriacuteas
(mayoritariamente las situadas en Huelva Cartagena Puertollano y Tarragona) un
25 en faacutebricas de productos quiacutemicos de uso industrial (amoniacuteaco) y el 5 restante
en sectores como el metaluacutergico
Obviamente la electrificacioacuten de la demanda y la menor necesidad de combustibles
foacutesiles en el futuro van a reducir la utilizacioacuten del hidroacutegeno al descender la produccioacuten
de las refineriacuteas
En la industria del refino el H2 se emplea en el proceso de hidrotratamiento del
petroacuteleo para eliminar el azufre el nitroacutegeno y otras impurezas Como ejemplo en el
proceso de hidrotratamiento del dieacutesel se utiliza una relacioacuten hidroacutegenodieacutesel que se
situacutea en el rango de los 200-700 Nm3m3
En las refineriacuteas tambieacuten se emplea el hidroacutegeno en el hidrocraqueo para mejorar los
crudos maacutes pesados rompiendo sus moleacuteculas de cadena larga y convirtieacutendolos en
crudos maacutes ligeros proceso en el que se rompe el enlace carbono-carbono
Por uacuteltimo en la industria del refino se destaca la hidrodesulfuracioacuten que tiene el fin
de reducir el contenido de azufre que se encuentra en las fracciones de petroacuteleo
rompiendo los enlaces carbono-azufre En un proceso en el que se realiza la
hidrodesulfuracioacuten de un caudal de dieacutesel se necesitan aproximadamente 0050 kgh
de hidroacutegeno por cada kgh del combustible foacutesil Conforme los requisitos de las
emisiones de oacutexidos de azufre (Sox) se han ido haciendo maacutes estrictos se ha dado
lugar a un progresivo aumento de la demanda de hidroacutegeno en las refineriacuteas para la
desulfuracioacuten de los combustibles foacutesiles
En la industria quiacutemica se emplea la composicioacuten molecular del H2 para la elaboracioacuten
de productos quiacutemicos como el amoniacuteaco y el metanol para su uso en fertilizantes
productos quiacutemicos en general para la produccioacuten de biocombustibles resinas
poliacutemeros plaacutesticos etc
En la industria metaluacutergica el hidroacutegeno se emplea en la manufactura de hierro acero
y aleaciones Una de las etapas en las que se requiere su uso es en el proceso de
recocido para restaurar la ductilidad del metal ademaacutes de en otras aplicaciones como
agente reductor
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La descarbonizacioacuten de la produccioacuten de acero y cemento con hidroacutegeno tendriacutea un
coste de 60 doacutelares por tonelada de CO2 seguacuten BloombergNEF siendo este precio
superior al actual del reacutegimen de comercio de derechos de emisioacuten de la UE pero
inferior al precio global del carbono de 75 doacutelares por tonelada para el 2030
recomendado por el Fondo Monetario Internacional (FMI) La siguiente figura muestra
la variacioacuten del coste por sectores
Otros procesos industriales con un menor peso en el consumo final de H2 son la
fabricacioacuten de vidrio (se burbujea para evitar la oxidacioacuten de algunos elementos) de
alimentos (hidrogenacioacuten de grasas) de productos quiacutemicos especializados y a granel
semiconductores y refrigeracioacuten de los generadores eleacutectricos Su participacioacuten
conjunta representa solamente el 1 de la demanda mundial de hidroacutegeno
El hidroacutegeno en el transporte
El modelo de transporte futuro debe estar basado en la utilizacioacuten de la electricidad
los biocombustibles o el hidroacutegeno en sustitucioacuten de los combustibles foacutesiles
actualmente utilizados de forma generalizada
El hidroacutegeno se integra de forma directa en el transporte a traveacutes del uso de pilas de
combustible para la produccioacuten de electricidad (FCEV) del gas natural y los
biocombustibles utilizados en motores de combustioacuten interna y de la electricidad con
el uso de los coches eleacutectricos con almacenamiento en bateriacuteas (VEB)
La utilizacioacuten del hidroacutegeno en pilas de combustible presenta como ventajas una
mayor autonomiacutea y menores tiempos de recarga asiacute como una reduccioacuten de la tara lo
Figura 23 Coste de la reduccioacuten de CO2 con hidroacutegeno Fuente BloombergBNEF Hydrogen Economy Outlook [10]
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que lo hace especialmente interesante para aquellas necesidades en las que la
distancia y el peso de la carga a transportar es factor diferencial como puede ser el
transporte pesado por carretera y la navegacioacuten naval o aeacuterea
El objetivo principal es que se produzca la electrificacioacuten de los vehiacuteculos con
motores de combustioacuten interna que son los que utilizan mayoritariamente
combustibles foacutesiles con la utilizacioacuten de hidroacutegeno en pilas de combustible o
directamente en vehiacuteculos eleacutectricos con almacenamiento en bateriacuteas
El punto de debate es la identificacioacuten de en queacute usos se debe utilizar el hidroacutegeno
siendo conscientes de que el proceso de obtencioacutenutilizacioacuten es doblemente ciacuteclico
generacioacuten de electricidad-produccioacuten de hidroacutegeno mediante electroacutelisis-uso en pilas
de combustible para producir la electricidad necesaria para la movilidad del vehiacuteculo
Al fin y al cabo tienen el mismo uso y en los procesos de transformacioacuten se producen
peacuterdidas de energiacutea que ocasionan una disminucioacuten de la eficiencia de los procesos
razoacuten por la que los usos deben ser aquellos en los que el modelo eleacutectrico no cumple
alguno de los requisitos de autonomiacuteapeso
El sector transporte es uno de los primeros sectores que ha incorporado la tecnologiacutea
del hidroacutegeno en sus diferentes modalidades transporte por carretera ligero y pesado
mariacutetimo ferroviario y aeacutereo
Transporte ligero
En este apartado se incluyen los vehiacuteculos automoacuteviles los de transporte de
mercanciacuteas de menor volumen o de hasta 35 toneladas como maacuteximo o los que
realicen distancias cortas
En la siguiente figura se pueden observar maacutes detalladamente los valores de eficiencia
de cada uno de los procesos resaltando aquellos en los que se producen las mayores
peacuterdidas
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La eficiencia de los coches eleacutectricos es de un 77 es decir de 100 unidades de
energiacutea de electricidad soacutelo 23 se pierden y el resto se transforma en energiacutea
mecaacutenica para accionar las ruedas del coche En un coche convencional con motor de
combustioacuten interna de 100 unidades de energiacutea contenida en el combustible soacutelo 30
son transformadas para el fin uacuteltimo de accionar las ruedas mientras que el resto se
pierde (principalmente en energiacutea teacutermica en forma de calor) debido a la eficiencia de
los motores teacutermicos comparados con los eleacutectricos (30 frente a un 90-94
aproximadamente)
En cuanto a los vehiacuteculos que funcionan con pilas de combustible con hidroacutegeno
procedente de fuentes renovables la eficiencia global es del 33 Esto quiere decir
que de 100 unidades de energiacutea contenida se pierden un total de 67 unidades
principalmente en el proceso de transformacioacuten del hidroacutegeno a electricidad y en
menor medida aunque tambieacuten se debe considerar en el proceso de electroacutelisis en el
que se disocia la moleacutecula de agua razoacuten por la que siacute se debe avanzar hacia un
modelo eleacutectrico y abandonarse la idea del de celdas de combustible
Respecto a las eficiencias que presentan los combustibles sinteacuteticos son mucho
menores si se comparan con las de los vehiacuteculos eleacutectricos ya que tienen unos valores
del 20 y del 16 para dieacutesel y la gasolina respectivamente
Figura 24 Datos de eficiencia de coches eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport and Environment [34]
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En 2050 se espera alcanzar una eficiencia del 81 en la electrificacioacuten directa de
automoacuteviles desarrollando mejoras en la eficiencia de carga de las bateriacuteas en la
conversioacuten DCAC y en la eficiencia del motor eleacutectrico En cuanto a los vehiacuteculos de
uso particular con pilas de combustible se estima que se podraacute alcanzar una eficiencia
del 42 al incrementar la eficiencia en el proceso de conversioacuten de hidroacutegeno a
electricidad en el proceso de electroacutelisis y reduciendo las peacuterdidas en el transporte
almacenamiento y distribucioacuten principalmente
En referencia a los combustibles sinteacuteticos en este caso en estado liacutequido como el
dieacutesel y la gasolina se estima que alcanzaraacuten una eficiencia del 22 y del 18
(suponiendo esto un incremento de un 2 con respecto al antildeo 2020) producieacutendose
mejoras en el proceso de electroacutelisis para la obtencioacuten de hidroacutegeno en la captura de
CO2 y en el proceso de siacutentesis Fischer-Tropsch
Los camiones eleacutectricos de transporte ligero y los que utilizan pilas de combustible
presentan datos con los mismos valores de eficiencias tanto en sus procesos de
transformacioacuten como en sus peacuterdidas energeacuteticas
Las expectativas para 2050 al igual que con los vehiacuteculos de uso personal preveacuten que
los camiones eleacutectricos incrementaraacuten su eficiencia alcanzando un valor del 81
desarrollando mejoras en la eficiencia de carga de las bateriacuteas en la conversioacuten DCAC
Figura 25 Datos de eficiencia de camiones eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport and Environment [34]
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y en la eficiencia del motor eleacutectrico En los camiones con pilas de combustible se
estima que se podraacute alcanzar una eficiencia del 42 al incrementar la eficiencia en el
proceso de conversioacuten de hidroacutegeno a electricidad en el proceso de electroacutelisis y
reduciendo las peacuterdidas en el transporte almacenamiento y distribucioacuten
principalmente
Respecto a los combustibles sinteacuteticos o electrocombustibles se calcula que se
alcanzaraacute una eficiencia del 29 para los hidrocarburos sinteacuteticos liacutequidos y del 28
para los hidrocarburos sinteacuteticos gaseosos como el metano Esto se debe a mejoras en
la eficiencia del proceso de electroacutelisis en la captura de CO2 y en los procesos de
siacutentesis de Fischer-Tropsch y metanizacioacuten o digestioacuten anaerobia asiacute como en el
incremento de la eficiencia de los motores de combustioacuten Cabe destacar tambieacuten que
este aumento global en la eficiencia con la utilizacioacuten de metano se produce debido a
una disminucioacuten de las peacuterdidas en el transporte el almacenamiento y la distribucioacuten
Como en el caso de los automoacuteviles los camiones con electrificacioacuten directa son la
mejor opcioacuten para el transporte ligero por sus altos valores de eficiencia aunque por
el contrario al recorrer largas distancias necesitan de bateriacuteas con gran capacidad lo
que ocasionariacutea un alto coste por lo que no seriacutea rentable usar camiones eleacutectricos
con bateriacuteas
Como conclusioacuten en el transporte ligero es maacutes recomendable fomentar el uso de
vehiacuteculos eleacutectricos Obviamente estamos considerando que la autonomiacutea del
vehiacuteculo eleacutectrico y los sistemas de recarga estaacuten plenamente desarrollados para
cubrir las necesidades de largas distancias
Transporte pesado
En este caso nos referimos a vehiacuteculos destinados al transporte de mercanciacuteas por
carretera tanto a nivel nacional como internacional (en los que el peso de los
productos o bienes supera las 35 toneladas pero no supera las 6 toneladas maacuteximas
permitidas) tranviacuteas autobuses camiones de carga o vehiacuteculos ligeros con uso
intensivo responsables de la gran parte de emisiones equivalentes de CO2 o que
recorren largas distancias
A diacutea de hoy en la flota de vehiacuteculos pesados de la Unioacuten Europea estaacuten registrados
62 millones de camiones [35] En la siguiente figura se observa que Espantildea tiene solo
un 10 de esta flota de camiones a nivel europeo mientras que es uno de los paiacuteses
que tiene una mayor presencia en el transporte a larga distancia representando el
13 de los 140 billones de vehiacuteculos por kiloacutemetro en el antildeo 2019 [36]
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Debido a que el dieacutesel sigue siendo el combustible que usan aproximadamente el 98
de los camiones cada vez maacutes se estaacute impulsando el uso de camiones con
combustibles alternativos buscando mejorar el rendimiento medioambiental del
transporte con estos vehiacuteculos
Por ello en Europa se estaacute comenzando a introducir en la flota de camiones vehiacuteculos
hiacutebridos enchufables vehiacuteculos eleacutectricos de bateriacutea y vehiacuteculos de pilas de
combustible teniendo una mayor presencia los vehiacuteculos de gas natural licuado o gas
natural comprimido
6480
21317
11
28
1014
0 5000 10000 15000 20000 25000
GNL
GNC
H2 FCEV
PHEV
BEV
Flota de camiones de combustible alternativo
0 50 100
GNL
GNC
H2 FCEV
PHEV
BEV
Porcentaje de camiones con combustibles alternativos en los
paiacuteses de la UE
Beacutelgica
Francia
Alemania
Italia
Luxemburgo
Espantildea
Suecia
Paiacuteses Bajos
Polonia18
Alemania17
Italia8
Espantildea13
Francia11
Rumania 3
Grecia 1
Repuacuteblica Checa 3
Paiacuteses Bajos 7
Otros EU27 paiacuteses19
140000 millones km de vehiacuteculos
Polonia 18
Alemania 16
Italia 15
Espantildea 10
Francia 10
Rumania 5
Grecia 4
Repuacuteblica Checa 3
Paiacuteses Bajos 3
Otros EU 27 16
62 millones de vehiacuteculos pesados (HDV)
Figura 26 Resumen de la flota de camiones de la UE (2019) y de los vehiacuteculos-kiloacutemetro (2019) por paiacutes
Fuente ACEA 2021 Eurostat 2020 Elaboracioacuten propia
Figura 27 Flota de camiones con combustibles alternativos de la UE totales y porcentajes por paiacutes en 2020 Fuente EAFO 2021 Elaboracioacuten propia
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Seguacuten datos del antildeo 2020 y que se pueden ver en la figura anterior a nivel europeo
se registraron 1014 vehiacuteculos de bateriacutea mientras que los de pilas de combustible
fueron 28 [37] Espantildea todaviacutea tiene un largo camino que recorrer para el impulso de
este tipo de combustibles alternativos en comparacioacuten con otros paiacuteses de la UE
Para el transporte pesado la principal aplicacioacuten y uso del hidroacutegeno es en el vehiacuteculo
eleacutectrico con pila de combustible debido a que estos vehiacuteculos tienen un mayor
consumo de combustible y necesitan de maacutes autonomiacutea y velocidad de carga que la
que puede prestar el coche eleacutectrico de bateriacuteas Actualmente se estaacuten produciendo
mejoras en la autonomiacutea del coche y del camioacuten eleacutectrico de bateriacuteas de hecho a nivel
comercial se estaacuten fabricando camiones eleacutectricos de bateriacutea (BET) con una autonomiacutea
de hasta 400 km utilizaacutendose principalmente para la logiacutestica urbana
El uso del hidroacutegeno en el vehiacuteculo eleacutectrico con pila de combustible se aplica sobre
todo para transporte pesado o camiones de carga en los que se utiliza el hidroacutegeno
como sustituto directo de los combustibles foacutesiles tradicionales producieacutendose asiacute su
descarbonizacioacuten En el caso concreto de un camioacuten pesado convencional se evitariacutean
unas emisiones de entre 30-35 gCO2t-km
En la siguiente figura se pueden observar las emisiones equivalentes de CO2 por
kiloacutemetro correspondientes a un camioacuten remolque de 40 t que se evitariacutean si se
utilizasen nuevas tecnologiacuteas yo combustibles alternativos como es el caso del
hidroacutegeno
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
DIESEL
VGN
GNL
FCET-H2 de GN
FCET-H2 de mix elec
FCET-H2 de eoacutelica
BET- mix energiacutea
BET- eoacutelica
BIODIESEL
BIOMETANO
BIOGNL
gCO2 equivalente por km
Tip
o d
e e
ne
rgiacutea
Figura 28 Emisiones del pozo a la rueda del camioacuten-traacuteiler de 40t GVW por tipo de energiacutea
Fuente CE DELFT amp TNO 2020 Elaboracioacuten propia
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De estos datos destaca que hay grandes diferencias en cuanto a la cantidad de
emisiones generadas en funcioacuten de cuaacuteles sean las fuentes de energiacutea utilizadas para
la produccioacuten de electricidad (para vehiacuteculos de bateriacutea) o para la produccioacuten de
hidroacutegeno (en vehiacuteculos de pilas de combustible) [38]
En el caso de FCET y BET en ambas situaciones se emite una menor cantidad de
emisiones cuando las fuentes de energiacutea son de origen renovable como es en este
caso la energiacutea eoacutelica Utilizando electricidad de origen renovable en un vehiacuteculo de
bateriacutea las emisiones disminuiriacutean en un 98 con respecto al gasoacuteleo y en un vehiacuteculo
de pilas de combustible estas emisiones se reduciriacutean en un 95
En cuanto a los costes para que las nuevas aplicaciones del hidroacutegeno sean
competitivas destaca que las relacionadas con la movilidad comercial como los
camiones para transporte de mercanciacuteas llegaraacuten a ser viables cuando se alcancen los
3 $kg Por otro lado de media los vehiacuteculos particulares llegaraacuten a ser viables
econoacutemicamente cuando logren los 2 $kg sin tener en cuenta los costes de
distribucioacuten
Se puede concluir que es en el transporte pesado con vehiacuteculos de pilas de
combustible donde el hidroacutegeno debe tener una mayor aplicacioacuten tanto por
economiacutea como por las caracteriacutesticas operativas del transporte el tamantildeo de la
carga y el recorrido medio de las rutas
En la figura siguiente se muestra la proyeccioacuten de precios del hidroacutegeno en funcioacuten de
la demanda del iacutendice de progreso y cuando seria competitivo para los diferentes
usos
Figura 29 Costes de produccioacuten de hidroacutegeno por sectores y regiones Fuente McKinsey DoE IEA [39]
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Transporte ferroviario
La apuesta por el ferrocarril como medio de transporte de pasajeros y de mercanciacuteas
es uno de los pilares de la poliacutetica energeacutetica y de la descarbonizacioacuten del transporte
por esta razoacuten la descarbonizacioacuten del ferrocarril es clave Las propuestas energeacuteticas
de impulso maacutes usuales son dos la tecnologiacutea basada en la electrificacioacuten y la
utilizacioacuten de pilas de combustible como sustitutos del anterior vector energeacutetico
utilizado hasta el momento el gasoacuteleo con el que se emiten grandes cantidades de
GEI
En mayo del antildeo 2019 el ferrocarril en Espantildea teniacutea una electrificacioacuten del 63 por lo
que el objetivo es alcanzar el 100 en 2025 como propone la Fundacioacuten Renovables
No compartimos la utilizacioacuten de las pilas de combustibles con hidroacutegeno como
sistema de traccioacuten de los ferrocarriles sobre todo si se considera que la produccioacuten
de hidroacutegeno se realiza con procesos electroacutelisis Estariacuteamos produciendo hidroacutegeno
con electricidad para posteriormente producir electricidad con este hidroacutegeno
La apuesta por las ceacutelulas de combustible solo tendriacutea sentido si la red ferroviaria no
estuviera electrificada
En Espantildea ya hay prototipos de trenes disentildeados para cercaniacuteas y medias distancias
que utilizan pilas de combustible de hidroacutegeno en sustitucioacuten del dieacutesel y que cuentan
con bateriacuteas intermedias que se recargan durante las frenadas y hacen de apoyo para
el arranque
El futuro del ferrocarril estaacute en la utilizacioacuten directa de electricidad en sustitucioacuten del
gasoacuteleo debido a que ya existen rutas totalmente electrificadas por lo que el uso de
pilas de combustible se destinaraacute para crear nuevas rutas que hoy en diacutea no se hayan
electrificado por no ser viables econoacutemicamente o en aquellas rutas en las que no
exista transporte ferroviario De esta forma tambieacuten se ahorran las peacuterdidas que se
producen en el proceso de electroacutelisis y sobre todo en el proceso de transformacioacuten
del hidroacutegeno en electricidad
Un ferrocarril de gasoacuteleo y uno eleacutectrico de 500 toneladas de carga tienen un consumo
unitario de 44 kWhkm y de 14 kWhkm respectivamente con la ventaja que presenta
el segundo al consumir electricidad directa de la red ahorraacutendose las peacuterdidas que se
produciriacutean en la combustioacuten del gasoacuteleo en un motor de combustioacuten interna
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Se estima que para el antildeo 2050 se produzca una reduccioacuten en las emisiones de CO2
equivalentes de entre el 35 y el 40 en el transporte por ferrocarril
A modo de resumen los esfuerzos se deberiacutean llevar a cabo para electrificar la red de
ferrocarriles y potenciar su uso tanto para viajeros como para mercanciacuteas tanto en
cercaniacuteas como en larga distancia Invertir en trenes que funcionen con hidroacutegeno y
no en electrificar el ferrocarril es un error tanto tecnoloacutegico como energeacutetico y de
gestioacuten de las inversiones en bienes y servicios puacuteblicos
Transporte mariacutetimo
Un objetivo claro en el desarrollo de un nuevo modelo energeacutetico es descarbonizar el
transporte mariacutetimo ya que el 3 de los GEI proceden de los barcos Histoacutericamente
los barcos siempre han utilizado combustibles foacutesiles de peor calidad los llamados
heavy fuel oiacutel con contenidos de azufre muy por encima de lo deseable Las razones
siempre tienen el mismo origen y son la economiacutea y la idea de que por donde se
mueven los grandes barcos no hay problemas de contaminacioacuten En 2020 se establecioacute
el liacutemite maacuteximo de 050 masamasa del azufre contenido en el combustible de los
barcos que se utilizan en el transporte de mercanciacuteas reducieacutendose asiacute el anterior que
estaba en un 350 masamasa
Esta situacioacuten es tema de discusioacuten por los problemas en los atraques en puertos
urbanos y la contaminacioacuten de estos barcos en un entorno que ya siacute importa porque
en muchos casos se trata de ciudades turiacutesticas y la contaminacioacuten no es buen
reclamo al margen de las protestas de la ciudadaniacutea
Se apuesta asiacute por los barcos sin fueloil en los que el stand by sea eleacutectrico y no esteacuten
con los motores en ralentiacute en plena ciudad con la consiguiente emisioacuten de gases
contaminantes a la atmoacutesfera Asiacute se reduciriacutean considerablemente las emisiones de
los buques atracados El objetivo seriacutea sustituir los motores auxiliares por la conexioacuten a
la red eleacutectrica (planteando tambieacuten que sea con origen en fuentes renovables como
por ejemplo con la utilizacioacuten de un generador eleacutectrico a partir de hidroacutegeno) durante
operaciones de escala en los puertos para cubrir la demanda de calefaccioacuten o
refrigeracioacuten para la iluminacioacuten y para el funcionamiento de los equipos informaacuteticos
y sistemas de mantenimiento Aunque respecto a la electrificacioacuten el gran haacutendicap
son las altas inversiones y la alimentacioacuten eleacutectrica que necesitan estos buques con
altos costes asociados A pesar de ello ya algunos puertos de Europa tienen las
instalaciones e infraestructuras para que sea posible el suministro de electricidad para
estas actividades auxiliares y para la propia navegacioacuten Debido a esto se opta por la
opcioacuten de cubrir los servicios miacutenimos con electricidad
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En el transporte mariacutetimo se debe cumplir el convenio Marpol [40] un convenio
internacional para prevenir y reducir al maacuteximo la contaminacioacuten del medio marino
por los buques tanto en su fase de funcionamiento como en situaciones ocasionadas
accidentalmente como el vertido o el derrame de hidrocarburos en alta mar
Pero hoy en diacutea en determinadas praacutecticas el cumplimiento de este convenio es
miacutenimo Uno de los problemas que ocurren con mayor frecuencia es el de los vertidos
procedentes del lavado de tanques en alta mar que suele llevarse a cabo durante la
noche para no tener que realizarlo en el puerto De igual forma ocurre con los vertidos
de residuos procedentes de la limpieza de las sentinas de los barcos Las sentinas son
el espacio o lugar que se encuentra en la parte inferior de los barcos en la que se
almacenan todos los desperdicios del barco mezcla de aguas y residuos aceites o
filtraciones generadas en el funcionamiento habitual Su limpieza perioacutedica se deberiacutea
realizar en tierra pero hay constancia de que se realiza en alta mar a pesar de que
esta praacutectica estaacute prohibida Algunos buques incluso llevan estos residuos a
incineracioacuten praacutectica que ocasiona grandes emisiones de GEI por lo que seriacutea
necesario establecer una normativa de emisiones tambieacuten en la navegacioacuten mariacutetima
Para reducir las emisiones contaminantes que provoca el uso de combustibles foacutesiles
una de las soluciones que se propone a mediolargo plazo es el uso de biocarburantes
como el biodieacutesel el bioetanol o los combustibles sinteacuteticos Una propuesta asumible
de forma global pero no local al margen del mantenimiento de modelos que ya se
han demostrado como no vaacutelidos
Otras opciones que se contemplan de cara al futuro son el uso directo de electricidad y
de hidroacutegeno en pilas de combustible para este tipo de transporte ya que se
conseguiriacutea una descarbonizacioacuten completa si se dispone de un mix de generacioacuten
100 renovable
Para el transporte pesado con el uso de hidroacutegeno en pilas de combustible seriacutea
posible electrificar el 99 o la mayor parte de los viajes que recorren la ruta del
Paciacutefico aunque todaviacutea no se ha implantado a nivel comercial sobre todo para
distancias largas ya que tiene un alto consumo y necesidades de almacenamiento
Sin embargo el hidroacutegeno de origen renovable es viable con almacenamiento en
bateriacuteas ademaacutes al haber aumentado en los uacuteltimos antildeos el rango de la potencia hasta
el MW es posible su utilizacioacuten en cruceros pequentildeos o transbordadores
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El amoniaco como vector energeacutetico complementario al hidroacutegeno es idoacuteneo para
cubrir trayectos maacutes largos en embarcaciones de mayor tamantildeo Al igual que el
hidroacutegeno se puede emplear en motores de combustioacuten interna y a su vez en pilas
de combustible para la produccioacuten de electricidad Al ser unos de los productos
quiacutemicos maacutes utilizados a nivel mundial no hay problemas de disponibilidad y si se
genera a partir de hidroacutegeno con origen en fuentes renovables se consigue una
reduccioacuten en las emisiones Algunos problemas que presenta es el de su
almacenamiento debido a que es fuertemente toacutexico el de su peso que es el doble
que el del fueloacuteleo con una menor densidad energeacutetica y que es corrosivo
La apuesta por el amoniacuteaco no estaacute respaldada por una realidad sino por una
propuesta de desarrollo tecnoloacutegico en base a las idoacuteneas condiciones de partida
situacioacuten que al igual que en otras aplicaciones debe ser tenida en cuenta con las
reservas propias de una iniciativa no madura y en desarrollo
El Instituto alemaacuten Fraunhofer estaacute trabajando en un proyecto para desarrollar la
primera celda de combustible (de alta temperatura) con amoniacuteaco para el transporte
mariacutetimo para el antildeo 2023
En la reaccioacuten de la pila de combustible se obtiene electricidad que acciona el motor
eleacutectrico y como productos finales se obtienen agua y nitroacutegeno desarrollando un
catalizador para evitar las emisiones de dioacutexido de carbono
Transporte aeacutereo
En cuanto al transporte aeacutereo se plantean alternativas a los ya conocidos
combustibles tradicionales para que se produzca su descarbonizacioacuten debido a que se
encuentra operativo de forma continua y necesita grandes cantidades de combustible
sin olvidar que la iniciativa maacutes interesante por sus efectos sobre el cambio climaacutetico
es minimizar su uso apostando tanto por medios de transporte terrestres como el
ferrocarril como por una economiacutea de desarrollo maacutes local
Como soluciones a mediolargo plazo se presentan diferentes biocombustibles o los
innovadores combustibles sinteacuteticos Algunos estudios proponen la utilizacioacuten de
hidroacutegeno y dioacutexido de carbono procedente de la atmoacutesfera para la produccioacuten de
estos nuevos tipos de hidrocarburos
Debido a que la mayoriacutea de los aviones y barcos no pueden utilizar bateriacuteas de gran
almacenamiento y a que por su peso no pueden funcionar eleacutectricamente se
deberiacutea priorizar para este tipo de transporte el uso de electrocombustibles
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Se plantea tambieacuten la introduccioacuten del hidroacutegeno como combustible en aviones ya
que en su combustioacuten se genera como componente mayoritario vapor de agua y su
utilizacioacuten para la produccioacuten de la electricidad necesaria para el correcto
funcionamiento de los componentes eleacutectricos y electroacutenicos a partir de pilas de
combustible
El problema que se presenta es coacutemo realizar su almacenamiento debido a las grandes
cantidades de combustible que son necesarias y al peligro que supone llevar gas a
presioacuten almacenado durante el vuelo ademaacutes de las limitaciones por las restricciones
de peso que tienen ya los propios aviones En este sentido hay alternativas como el
almacenamiento como hidroacutegeno licuado (en estado liacutequido o criogeacutenico) en tanques
situados en la parte trasera del avioacuten Aunque esto tambieacuten supondriacutea modificar la
aerodinaacutemica debido a que los aviones tradicionales llevan situados los depoacutesitos de
combustible en sus alas Ademaacutes hay que considerar que un avioacuten de hidroacutegeno
supone una inversioacuten adicional a la de uno eleacutectrico
Para finalizar este capiacutetulo se han elaborado el siguiente esquema resumen de las
diferentes formas en las que el hidroacutegeno interviene como materia prima y vector
energeacutetico y la tabla 8 en la que se pueden comparar las ventajas y las desventajas que
presentan los diferentes usos del hidroacutegeno como vector energeacutetico y materia prima
Figura 30 Esquema resumen de las diferentes formas en las que se utiliza el hidroacutegeno como materia prima y vector energeacutetico Elaboracioacuten propia
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Actividad Ventajas Inconvenientes
Uso del H2 renovable general
Reduccioacuten y eliminacioacuten de emisiones contaminantes
Mayor eficiencia que combustibles convencionales y sinteacuteticos
Menor eficiencia global que la electrificacioacuten directa
Poco desarrollo de la tecnologiacutea implicada
Electrocombustible derivado del H2
Permite adecuar el tipo de combustible a su uso final
Menor eficiencia que con el uso del H2
En la mayoriacutea se requiere carbono como MMPP y dependiendo de su
origen cambiaraacute su impacto medioambiental
Apoyo a la generacioacuten de electricidad renovable
Descarbonizacioacuten de la red eleacutectrica Flexibilizacioacuten y mejora de la
integracioacuten en la red de las energiacuteas renovables
Tramitacioacuten lenta y compleja Grandes peacuterdidas en el proceso de
obtencioacuten de electricidad con hidroacutegeno No rentabilidad
Energiacutea como base del
transporte
General Menor tiempo de recarga y mayor
autonomiacutea que con bateriacuteas
Problemas seguridad en colisiones Mayor inversioacuten y desarrollo en
infraestructura de recarga
Terrestre ligero Interesante para largos recorridos o
con alta tasa de utilizacioacuten
No mejoran la flexibilidad del sistema eleacutectrico (V2G) ni suponen un sistema
de almacenamiento para las viviendas (V2H)
Terrestre pesado
Menor peso y mayor autonomiacutea que electrificacioacuten por bateriacuteas
Grandes peacuterdidas en el proceso de obtencioacuten de electricidad con
hidroacutegeno
Ferrocarril Posibilidad de uso en rutas sin
electrificar Menor eficiencia que con
electrificacioacuten directa
Mariacutetimo
H2 Viable en transporte mariacutetimo ligero
NH3 Mayor densidad volumeacutetrica que con el H2
H2 En grandes buques no se encuentra implantado a nivel
comercial NH3 Poco desarrollo en la tecnologiacutea
asociada
Aviacioacuten H2 Posible alternativa al queroseno
E-queroseno propiedades ideacutenticas al convencional
H2 Baja densidad volumeacutetrica E-queroseno requiere carbono para
su produccioacuten
MMPP en la industria Erradicacioacuten del H2 de origen foacutesil
Fuente de energiacutea para ciertos procesos teacutermicos industriales
Mayor coste lo que dificulta la sustitucioacuten del hidrogeno de origen
foacutesil
Tabla 8 Cuadro resumen de ventajas e inconvenientes de los diferentes usos y aplicaciones del hidroacutegeno
Elaboracioacuten propia
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Estrategias del hidroacutegeno
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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6 Estrategias del hidroacutegeno
Unioacuten Europea
La UE aproboacute en julio de 2020 la Hoja de Ruta para la tecnologiacutea del hidroacutegeno en la
que se le identifica como un vector energeacutetico indispensable para poder cumplir con
los objetivos marcados en el Acuerdo de Pariacutes
El objetivo es descarbonizar la produccioacuten del hidroacutegeno y expandir su uso a sectores
en los que puede reemplazar a los combustibles foacutesiles Maacutes concretamente la
estrategia de la UE se centra en la produccioacuten de hidroacutegeno con energiacuteas renovables
(el llamado ldquohidroacutegeno verderdquo1) Sin embargo aunque la atencioacuten de la Estrategia del
Hidroacutegeno de la UE [20] se centra en el hidroacutegeno verde tambieacuten reconoce el papel de
otros hidroacutegenos bajos en carbono en la fase de transicioacuten a corto y medio plazo Hay
que tener presente el alcance del Reglamento 8522020 [41] sobre inversiones
sostenibles y la reduccioacuten de exigencia en la taxonomiacutea para la clasificacioacuten del
concepto sostenible asimilable no en valor absoluto sino relativo
El informe preveacute una inversioacuten acumulada de entre 3000 y 18000 Meuro para el
hidroacutegeno de baja emisioacuten de carbono de origen foacutesil frente a los 180000 y 470000
Meuro para el hidroacutegeno renovable (producido principalmente con energiacutea solar y eoacutelica)
El camino marcado por la Estrategia del Hidroacutegeno de la UE se divide en tres fases
Cada una establece un objetivo especiacutefico que debe alcanzarse dentro de la fase
correspondiente La UE resume los objetivos de cada fase de la siguiente manera
bull Fase 1 (2020-24) el objetivo es descarbonizar la produccioacuten de hidroacutegeno
existente para los usos actuales como el sector quiacutemico y promoverla para
nuevas aplicaciones Esta fase se basa en la instalacioacuten de al menos 6 GW de
electrolizadores de hidroacutegeno renovable en la UE para 2024 y en la produccioacuten
1 La Estrategia del Hidroacutegeno de la UE ofrece la siguiente definicioacuten de hidroacutegeno verde hidroacutegeno producido mediante la electroacutelisis del agua (en un electrolizador alimentado por electricidad) y con la electricidad procedente de fuentes renovables Las emisiones de gases de efecto invernadero durante todo el ciclo de vida de la produccioacuten de hidroacutegeno renovable son casi nulas El hidroacutegeno renovable tambieacuten puede producirse mediante el reformado de biogaacutes (en lugar de gas natural) o la conversioacuten bioquiacutemica de la biomasa si se cumplen los requisitos de sostenibilidad
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de hasta un milloacuten de toneladas de hidroacutegeno renovable al antildeo que
supondriacutean el 001 del H2 total consumido anualmente en Europa2
Esta situacioacuten a priori parece complicada por el diferencial existente en
cuanto a los costes de produccioacuten lo que supondriacutea el traslado de estos
incrementos al producto final en el que interviene el hidroacutegeno o la
subvencioacuten del este
bull Fase 2 (2024-30) el hidroacutegeno debe convertirse en parte intriacutenseca de un
sistema energeacutetico integrado con el objetivo estrateacutegico de instalar al menos
40 GW de electrolizadores de hidroacutegeno renovable para 2030 y la produccioacuten
de hasta 10 millones de toneladas de hidroacutegeno renovable en la UE El uso del
hidroacutegeno se extenderaacute gradualmente a nuevos sectores como la siderurgia
los camiones el ferrocarril y algunas aplicaciones de transporte mariacutetimo Se
seguiraacute produciendo principalmente cerca del usuario o de las fuentes de
energiacutea renovables en ecosistemas locales
bull Fase 3 (2030-50) las tecnologiacuteas de hidroacutegeno renovable deben alcanzar la
madurez y desplegarse a gran escala para llegar a todos los sectores difiacuteciles de
descarbonizar en los que otras alternativas podriacutean no ser viables o tener
costes maacutes elevados
En el informe realizado por Oxford Institute for Energy Studies e Institute of Energy
Economics at the University of Cologne ldquoContrasting European hydrogen pathways An
analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42] que revisa el tratamiento del
hidroacutegeno en los Planes Nacionales de Energiacutea y Clima de cada Estado miembro y del
Reino Unido se analizan escenarios bajos y altos para la produccioacuten de hidroacutegeno
renovable en 2030 asiacute como la demanda de hidroacutegeno y gas natural de cinco paiacuteses
europeos en 2018 como se puede observar en las siguientes figuras Los datos
muestran la gran diferencia entre el consumo de hidroacutegeno a fecha de 2018 y la
esperada en 2030 en un escenario alto
2 La produccioacuten anual total de hidroacutegeno en Europa se situacutea en torno a las 9756 Mt (hidroacutegeno comercial e hidroacutegeno producido a propoacutesito y no hidroacutegeno producido como subproducto) Steinberger-Wilckens R Truumlmper S C amp GbR P L A N E T ldquoEuropean Hydrogen Infrastructure Atlasrdquo and ldquoIndustrial Excess Hydrogen Analysisrdquo PART II Industrial surplus hydrogen and markets and production
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El objetivo maacutes importante de este plan es el aumento de la capacidad de produccioacuten
de hidroacutegeno (es decir la instalacioacuten de electrolizadores) La Estrategia del Hidroacutegeno
de la UE preveacute la creacioacuten de una Alianza Europea para el Hidroacutegeno Limpio con el
objetivo principal de identificar y crear una reserva clara de proyectos de inversioacuten
viables reuniendo a las partes interesadas puacuteblicas y privadas Tambieacuten se ponen a
disposicioacuten instrumentos financieros en particular el EU ETS Innovation Fund que
reuniraacute unos 10000 Meuro para apoyar las tecnologiacuteas de baja emisioacuten de carbono
durante el periacuteodo 2020-2030 y como parte del Plan de Recuperacioacuten de la Comisioacuten
la Ventana de Inversioacuten Estrateacutegica Europea de InvestEU
Figura 31 Demanda actual (2018) de gas natural (izquierda) y de hidroacutegeno (derecha) por paiacuteses Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42]
Figura 32 Escenarios bajos y altos de la Empresa Comuacuten FCH para la demanda de hidroacutegeno en 2030 por sector y paiacutes Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key
marketsrdquo [42]
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La UE tiene una Hoja de Ruta para el hidroacutegeno con vistas a 2050 que aspira a canalizar
500000 Meuro para desarrollar las infraestructuras que permitan cubrir un 14 de la
demanda energeacutetica europea con este gas desde electrolizadores que lo separen del
agua hasta plantas eleacutectricas renovables que los alimenten pasando por vehiacuteculos y
faacutebricas que lo consuman o las redes de distribucioacuten y almacenes Para ello tiene
prevista una bateriacutea de ayudas y subvenciones adicionales al
Fondo de Recuperacioacuten incluidas en distintos programas del Presupuesto comunitario
de 2021 a 2027 -y maacutes allaacute- que estaacuten orientados al fomento de la innovacioacuten y la
descarbonizacioacuten de la economiacutea al aumento de la resiliencia de la industria y el
transporte a la cooperacioacuten ligada a la energiacutea limpia etc
Los programas que se pueden utilizar para la financiacioacuten de la Estrategia del
Hidroacutegeno son
bull El Innovation Fund destinado a las tecnologiacuteas innovadoras bajas en carbono
contaraacute con una dotacioacuten de 10000 Meuro entre 2020 y 2030 dependiendo de los
precios del CO2 en el mercado europeo La segunda convocatoria se abrioacute en el
primer trimestre de 2021
bull El Programa Horizon cuenta con 75900 Meuro de 2021 a 2027 de los que el 35
estaacute destinado a abordar los desafiacuteos del cambio climaacutetico incluye la Clean
Hydrogen Alliance un instrumento especiacutefico para canalizar 2600 Meuro para
fomentar el gas priorizando las sinergias con la aviacioacuten y el transporte
ferroviario o la produccioacuten de acero Con remanentes del Horizon del anterior
Presupuesto la European Green Deal Call ofrece 1000 Meuro y estuvo abierta
desde mediados de septiembre de 2020 hasta enero de 2021
bull La Connecting Europe Facility para infraestructuras de energiacutea transporte y
servicios digitales que contempla 28396 Meuro de los que un 60 iraacuten destinados
a objetivos climaacuteticos 21384 Meuro a transporte 5180 Meuro a energiacutea y 1832 Meuro
a digitalizacioacuten
bull Y el Fondo de Transicioacuten Justa para apoyar a las regiones afectadas por el
abandono de los combustibles foacutesiles que estaraacute dotado con 7500 Meuro del
objetivo de crecimiento y el empleo a Espantildea le corresponderaacuten 800 Meuro
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Es importante por otro lado tener presente que la Estrategia de Hidroacutegeno de la UE
es consecuencia de la labor de lobby de la industria del gas cuyo primer logro ha sido
conseguir que el ldquohidroacutegeno azulrdquo forme parte de la Estrategia contando con apoyo
poliacutetico regulatorio y financiero (inversiones de 18000 Meuro) El lobby del gas al
apoyarse en el sistema CCSU reetiquetoacute el hidroacutegeno basado en gas foacutesil (gris) como
hidroacutegeno limpio y bajo en carbono (azul) Como ya se comentoacute al inicio de este
documento el hidroacutegeno azul se estaacute intentando vender como combustible de
transicioacuten como una solucioacuten limpia de la industria con un respaldo tecnoloacutegico
ficticio para enmascarar las emisiones de los procesos industriales mientras continuacutean
con sus actividades y modelos de negocio habituales basados en combustibles foacutesiles
El eacutexito de este hidroacutegeno supone darle una nueva vida al gas natural un combustible
foacutesil que no es ldquolimpiordquo ni en la extraccioacuten ni en el transporte ni en su uso y en este
proceso el Reglamento 8522020 UE va a ser fundamental para clasificar como
sostenible aquellas iniciativas que en sentido estricto no lo son
Esta estrategia del hidroacutegeno depende de la importacioacuten masiva de hidroacutegeno verde
o de electricidad renovable fuera de la UE una accioacuten que perpetuacutea la misma
relacioacuten de dependencia y de no corresponsabilidad con el problema
medioambiental bajo un claro posicionamiento NIMBY que ya existe con los
combustibles foacutesiles y por la estructura de lobbies del actual modelo centralizado que
bloquea la transicioacuten hacia un sistema energeacutetico maacutes democraacutetico y sostenible
Hoja de ruta para el hidroacutegeno con vistas a 2050
bull500000
bullMillones
Connecting Europe Facility
bull1703760
bullMillones
Innovation Fund
bull10000
bullMillones
Clean Hydrogen Alliance del Programa Horizon
bull2600
bullMillones
European Green Deal Call
bull1000
bullMillones
Fondo de Transicioacuten Justa destinado a Espantildea
bull800
bullMillones
Figura 33 Programas destinados a financiar energiacuteas bajas en carbono de la Unioacuten Europea y Espantildea Elaboracioacuten propia
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Esta gran apuesta de la UE por el H2 y el desarrollo de su tecnologiacutea (especialmente en
electrolizadores) estaacute tambieacuten relacionada con su ambicioacuten de liderar esta carrera
pues en la de las bateriacuteas ya se encuentra muy por detraacutes de la actual capacidad de
produccioacuten asiaacutetica casi 15 veces menos con una previsioacuten de reducir esta brecha
hasta un poco maacutes de 4 en 2025 como se puede apreciar en la siguiente figura
Espantildea
Tras la aprobacioacuten de la Hoja de Ruta para la tecnologiacutea del hidroacutegeno de la UE en julio
de 2020 Espantildea aproboacute su propia Hoja de Ruta en octubre del mismo antildeo
El objetivo principal es la implantacioacuten del hidroacutegeno renovable posicionando a
Espantildea como referente en cuanto a su produccioacuten y aprovechamiento mediante la
adopcioacuten de un enfoque estrateacutegico para lograr que este sea competitivo tal y como
se indica en la Estrategia de la Unioacuten Europea sobre el Hidroacutegeno
En esta Hoja de Ruta se marcan 60 medidas en las siguientes 4 liacuteneas de accioacuten
1 Instrumentos regulatorios se recogen medidas de caraacutecter regulatorio como
la introduccioacuten de un sistema de garantiacuteas de origen para asegurar que el
hidroacutegeno es 100 renovable
2 Instrumentos sectoriales estas medidas buscan incentivar el uso de hidroacutegeno
renovable y la puesta en marcha de proyectos en aacutembitos como el industrial el
energeacutetico o el de la movilidad
Figura 34 Capacidad de fabricacioacuten de bateriacuteas (GWh) por continentes en funcioacuten de la ubicacioacuten de la faacutebrica Fuente BloombergNEF[43]
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3 Instrumentos transversales incluyen medidas para fomentar el conocimiento
del potencial del hidroacutegeno renovable en el conjunto de la sociedad
4 Impulso a la I+D+i se contemplan medidas para fomentar la investigacioacuten el
desarrollo y la innovacioacuten en el aacutembito del hidroacutegeno renovable
Los principales objetivos que se plantean para 2030 y que son coherentes con la
Estrategia del Hidroacutegeno de la UE son los siguientes
bull Instalar 4000 MW de potencia en electrolizadores lo que supone un 10 del
objetivo europeo de 40000 MW para 2030 Como hito intermedio se estima
que para el antildeo 2024 seriacutea posible contar con una potencia instalada de
electrolizadores de entre 300 y 600 MW
bull Que el 25 del consumo de hidroacutegeno industrial seraacute de origen renovable en
2030 en sustitucioacuten del hidroacutegeno de origen foacutesil (o hidroacutegeno gris que
emplea gas natural como materia prima en su elaboracioacuten)
bull Disponer de una flota de al menos 150 autobuses 5000 vehiacuteculos ligeros y
pesados y 2 liacuteneas de trenes comerciales propulsadas con hidroacutegeno renovable
bull Disponer de una red con un miacutenimo de 100 hidrogeneras y de maquinaria de
handling propulsada con hidroacutegeno en los 5 primeros puertos y aeropuertos
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Asimismo en la Hoja de Ruta se recogen algunas de las oportunidades o beneficios que
el hidroacutegeno puede aportar a Espantildea como los siguientes
bull Eliminar las emisiones de contaminantes y de GEI al medioambiente en
sectores o procesos difiacutecilmente descarbonizables
bull Desarrollar las cadenas de valor de la economiacutea del hidroacutegeno y posicionar a
Espantildea como referente tecnoloacutegico generar riqueza y crear puestos de trabajo
altamente cualificados
bull Disminuir la dependencia energeacutetica nacional y del entorno europeo menos
dependiente de importaciones de productos energeacuteticos foacutesiles de otros paiacuteses
y proporcionando la seguridad de suministro de la energiacutea eleacutectrica
bull Convertir a Espantildea en una de las potencias europeas de generacioacuten de
energiacutea renovable
bull Favorecer la descarbonizacioacuten de los sistemas energeacuteticos aislados pues
dadas las restricciones fiacutesicas y de acceso a la energiacutea en estos territorios el
hidroacutegeno renovable tendraacute una funcioacuten relevante tanto en el almacenamiento
temporal de energiacutea eleacutectrica como en los usos relativos a la movilidad
Figura 35 Objetivos de Espantildea respecto al hidroacutegeno para 2030 Fuente Hoja de ruta del hidroacutegeno renovable [18]
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Dentro del objetivo global de cero emisiones para 2050 y en liacutenea con la Hoja de Ruta
del Hidroacutegeno el Componente 9 del Plan de Recuperacioacuten Transicioacuten y Resiliencia
denominado Hoja de ruta del hidroacutegeno renovable y su integracioacuten sectorial [44]
pretende posicionar a Espantildea como referente tecnoloacutegico en produccioacuten y
aprovechamiento del hidroacutegeno renovable creando cadenas de valor innovadoras
basadas en PYMEs y centros tecnoloacutegicos asiacute como construir sobre la misma un cluacutester
de produccioacuten e integracioacuten sectorial de hidroacutegeno renovable a gran escala y
vertebrarlo territorialmente con proyectos pioneros
Este componente representa el 224 de la financiacioacuten total de Plan y se distribuye
de la siguiente manera
Inversioacuten
Inversioacuten estimada TOTAL (M euro) incluyendo otras fuentes de financiacioacuten distintas al Mecanismo de Recuperacioacuten y
Resiliencia
1555000000 euro de fondos puacuteblicos
Inversioacuten del componente (M euro) BAJO EL MECANISMO DE RECUPERACIOacuteN Y RESILIENCIA
1555000000 euro de fondos puacuteblicos
Periodificacioacuten 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026
Plan de financiacioacuten
- 400 555 600 - - -
En el Anexo pueden analizarse los diferentes proyectos e iniciativas del sector
energeacutetico espantildeol y como las diferentes empresas estaacuten apostando por jugar un
papel preponderante en la estrategia espantildeola del hidroacutegeno Desgraciadamente
muchas de las iniciativas mantienen un caraacutecter puntual maacutes interesadas en la
captacioacuten de los Next Generation UE que en participar de una estrategia comuacuten
A modo de resumen en los siguientes cuadros se reflejan cuaacuteles son los principales
objetivos que han fijado Europa y Espantildea para los antildeos 2024 2030 y 2050 en cuanto a
los meacutetodos de produccioacuten de los diferentes tipos de hidroacutegeno y las estrategias de
uso del hidroacutegeno como vector energeacutetico y materia prima
Tabla 9 Inversioacuten y plan de financiacioacuten del componente 9
Fuente Plan de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia [44]
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Colores Posicioacuten Europa Posicioacuten Espantildea
Objetivo 2024 Objetivo 2030 Objetivo 2050 Objetivo 2024 Objetivo 2030 Objetivo 2050
Verde
Instalar 6 GW en electrolizadores Produccioacuten de 1 milloacuten de toneladas de
hidroacutegeno
Instalar 40 GW de electrolizadores y producir 10 millones de toneladas
de hidroacutegeno
Hidroacutegeno verde a gran escala en sectores poco
descarbonizados
Instalar entre 300 y 600 MW en
electrolizadores
Instalar 4 GW en electrolizadores El
hidroacutegeno renovable seriacutea el 25 del consumo de hidroacutegeno industrial
Ser un referente tecnoloacutegico en produccioacuten y
aprovechamiento del hidroacutegeno
Azul
Se apuesta por el hidroacutegeno azul principalmente para reducir raacutepidamente las emisiones de la produccioacuten actual de hidroacutegeno y apoyar la utilizacioacuten paralela y
futura del hidroacutegeno renovable No utilizar otro hidroacutegeno que no sea de origen renovable
Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en 46 millones de toneladas equivalentes de CO2
(CO2eq)
No utilizar otro hidroacutegeno que no sea de origen renovable Turquesa
Como vector para reducir las emisiones de GEI
Como vector para reducir las emisiones de GEI Gris
Marroacuten
Tabla 10 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y de Espantildea asociados a diferentes tipos de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Actividad Posicioacuten UE Posicioacuten Espantildea
Uso del H2 renovable en general Utilizacioacuten del H2 en sectores difiacutecilmente electrificables
Uso como electrocombustible derivado del H2
Uacuteltimo recurso para complementar al H2 Consideran el CCS como recurso de carbono para la produccioacuten de combustibles sinteacuteticos neutros en carbono
Apoyo a la generacioacuten de electricidad renovable
Hidroacutegeno como meacutetodo almacenamiento de excedentes de energiacutea eleacutectrica producida por las plantas renovables para la mejora de la gestioacuten y flexibilidad de la demanda
Energiacutea base del transporte
Terrestre ligero Relegado a usos cautivos y flotas comerciales de vehiacuteculos
ligeros Para 2030 se preveacute una flota de 5000-7500 vehiacuteculos ligeros y 150-200 autobuses con pilas de combustible
100-150 hidrogeneras se implantaraacuten para que puedan realizar el repostaje Terrestre pesado
Relegado a usos cautivos y flotas comerciales de vehiacuteculos pesados
Ferrocarril Apuesta por trenes de pilas de combustible para algunas
rutas comerciales de ferrocarril no electrificadas Al menos dos liacuteneas comerciales de media y larga distancia no electrificadas
Mariacutetimo Entre 2030 y 2050 se espera que el H2 y los combustibles sinteacuteticos derivados del mismo puedan penetrar en los sectores de aviacioacuten y navegacioacuten
Aviacioacuten
MMPP en la industria Sustitucioacuten por H2 renovable en las refineriacuteas en la
produccioacuten de NH3 o en la fabricacioacuten de acero Para 2030 el H2 renovable contribuiraacute en un 25 al total de H2 consumido
como materia en la industria del refino quiacutemica y metalurgia
Tabla 11 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y Espantildea de los diferentes usos y aplicaciones del
hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Posicioacuten de la Fundacioacuten Renovables
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7 Conclusiones
Consideraciones sobre la uacutenica poliacutetica energeacutetica posible
En todos los documentos y manifestaciones de la Fundacioacuten Renovables hemos
mantenido que la uacutenica poliacutetica energeacutetica posible es la que se lleve a cabo a partir de
una oferta de energiacutea basada en fuentes de energiacutea renovables desarrollada de
forma sostenible y de una poliacutetica de cobertura de nuestras necesidades energeacuteticas a
partir de la consideracioacuten de la energiacutea como un bien de primera necesidad y como
un servicio puacuteblico asumiendo que tiene que ser gestionable a traveacutes del ahorro y de
la eficiencia energeacutetica e incorporando de forma ineludible los conceptos de
inclusioacuten racionalidad sostenibilidad y de respeto con la biodiversidad
La poliacutetica energeacutetica por el desarrollo alcanzado por las distintas tecnologiacuteas de
aprovechamiento de las fuentes de energiacutea renovables debe centrar sus objetivos
como ya hemos mencionado con anterioridad en la electrificacioacuten de la demanda
Obviamente la electricidad como vector energeacutetico que no como fuente primaria de
energiacutea tiene limitaciones teacutecnicas para determinados usos finales como la de que no
es almacenable y por lo tanto necesita de otros vectores energeacuteticos que permitan
superar esas limitaciones tanto en lo que respecta a un desarrollo del sistema
eleacutectrico eficiente y no sobredimensionado en la oferta como a la cobertura de
demandas de energiacutea en las que la electricidad no es el vector maacutes indicado aunque siacute
lo sea para otros vectores que cubran las necesidades con mayor idoneidad
El intereacutes por el hidroacutegeno nace de la posibilidad de complementar y poner en
marcha un sistema cada vez maacutes electrificado tanto en su faceta de almacenamiento
y mejora de la gestionabilidad como en la cobertura de demandas de energiacutea no
idoacuteneas para la electricidad mencionada anteriormente
Es importante no perder la caracteriacutestica de complementariedad porque si
analizamos muchos de los planes presentados parece que el hidroacutegeno debiera ser el
centro del modelo energeacutetico situacioacuten que nunca seraacute asumible por rendimientos
costes e idoneidad La exigencia de un cambio en el modelo de la oferta hace que el
hidroacutegeno no pueda ser la coartada de la continuidad del modelo actual validaacutendolo a
partir de incorporar un grado maacutes de complejidad
En los capiacutetulos anteriores ha quedado clara la dificultad e ineficiencia de transportar y
almacenar el hidroacutegeno lo que pone en duda un modelo de produccioacuten centralizada y
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uso distribuido manteniendo el concesional de infraestructuras como el actual que
deberiacutea estar maacutes dirigido a anteponer el transporte de la electricidad al del
hidroacutegeno fomentando que su produccioacuten y uso sea en el mismo emplazamiento
La poliacutetica propuesta para apoyar al hidroacutegeno pretende que este asuma la misma
configuracioacuten que han tenido los combustibles foacutesiles produccioacuten centralizada
transformacioacuten para almacenamiento y transporte dentro de un modelo de lobby
econoacutemico que ni se sostiene con los combustibles foacutesiles ni con el hidroacutegeno
No podemos perder de vista el estado actual y las proyecciones del desarrollo
tecnoloacutegico de cada uno de los elementos que configuran la cadena de produccioacuten de
hidroacutegeno ni los diferentes escenarios previstos para que alcance el papel de
complemento anteriormente mencionado Somos conscientes de las expectativas que
se han generado pero no debemos olvidar que instituciones como IRENA o la AIE
establecen su horizonte de madurez en el largo plazo lo que implica por un lado
reclamar prudencia para los objetivos a corto plazo y por otro exigencia en el
esfuerzo tecnoloacutegico de desarrollo
Consideracioacuten sobre el hidroacutegeno
Para la Fundacioacuten Renovables el uacutenico H2 que se considera sostenible para la senda
de la descarbonizacioacuten de la economiacutea es el hidroacutegeno producido a partir de la
electroacutelisis del agua empleando electricidad de origen 100 renovable Todas las
alternativas propuestas como transicioacuten hacia el hidroacutegeno renovable basadas en
combustibles foacutesiles son un parche y un engantildeo que no solo no soluciona el problema
de emisiones de GEI ni de la dependencia de los combustibles foacutesiles sino que
ralentiza el paso hacia una economiacutea sostenible y libre de emisiones
La produccioacuten de gases sinteacuteticos para el aprovechamiento de la produccioacuten de H2
mediante gasificacioacuten debe ser analizada bajo el prisma de la consideracioacuten de la
biomasa como recurso local y para ser utilizadas por su capacidad de gestionabilidad
en otros procesos antes que en la produccioacuten de H2
Para la Fundacioacuten Renovables el hidroacutegeno debe ser producido siempre que se pueda
en el sitio de uso mediante electrolizadores abastecidos por electricidad de origen
renovable bien producida in situ o trasportada desde su lugar de origen Siempre es
maacutes interesante transportar electricidad que hidroacutegeno
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El hidroacutegeno como materia prima
El H2 como materia prima (MMPP) tiene experiencia y recorrido de uso en aquellos
sectores industriales que lo demandan hoy en diacutea Sin embargo se requiere la
sustitucioacuten del hidroacutegeno basado en combustibles foacutesiles por el de electroacutelisis con
electricidad renovable en aquellos procesos industriales que realmente resulten
interesantes descarbonizar a largo plazo
La demanda de H2 para el refino de petroacuteleo estaacute destinada a su desaparicioacuten tanto
maacutes cuanto se reduzcan aquellas tecnologiacuteas o usos que dependan de los combustibles
foacutesiles
El volumen de H2 empleado por los fabricantes de fertilizantes sinteacuteticos debe ser
reconsiderado y reducido bajo paraacutemetros de sostenibilidad antes de su sustitucioacuten
completa por hidroacutegeno renovable pues el uso final de estos fertilizantes es el
causante de numerosos impactos sobre los ecosistemas
Vector energeacutetico
La experiencia del H2 como vector energeacutetico en todos los usos finales es miacutenima
principalmente porque si procede de la electrolisis del agua no puede convertirse en
el objetivo y ser consecuencia de un ciclo de regeneracioacuten perverso electricidad-
hidroacutegeno-transportetransformacioacuten-electricidad situacioacuten reforzada si se tiene en
cuenta su caraacutecter emergente al que contribuyen la falta de desarrollo tecnoloacutegico y
un diferencial de coste con respecto a otros combustibles para las mismas aplicaciones
finales
Al ser un electrocombustible derivado de la electricidad (otro vector energeacutetico) el
H2 es para la Fundacioacuten Renovables un recurso para la transicioacuten energeacutetica
complementario a la electrificacioacuten El primer objetivo que se debe perseguir es ser
eficiente con el uso del recurso y el segundo la electrificacioacuten directa de la demanda
con energiacuteas renovables herramientas clave para llevar a cabo la transicioacuten de forma
competitiva y sin incrementar las emisiones locales
Por tanto la razoacuten de apostar en primer lugar por la electricidad y no por el
hidroacutegeno no es otra que por eficiencia por la mejora de la calidad del aire y por la
incorporacioacuten del consumidor como agente activo Antes de sustituir nuestros
consumos por vectores energeacuteticos sostenibles debemos analizar cada uso final de la
energiacutea y prescindir de este consumo siempre que sea posible pues un cambio de
modelo energeacutetico no soacutelo se basa en sustituir los combustibles foacutesiles debemos
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cambiar la forma en la que nos relacionamos con la energiacutea No podemos simplemente
sustituir los consumos finales por vectores que nos permitan seguir haciendo un uso
ineficiente de la energiacutea y acabar dependiendo de tecnologiacuteas y vectores energeacuteticos
aunque sean maacutes sostenibles
Apostar por la electricidad como vector principal para la sustitucioacuten de los
combustibles foacutesiles y como elemento para producir hidroacutegeno exige que su precio no
dependa por regulacioacuten de aquellos combustibles que quiere sustituir razoacuten por la
que desde la Fundacioacuten Renovables consideramos que es urgente la reforma del
sistema de fijacioacuten de precios y el abandono del marginalismo como praacutectica de
mercado para el cierre del precio mayorista de la electricidad
El hidroacutegeno como elemento de valor en la generacioacuten de electricidad de
origen renovable
La optimizacioacuten de la capacidad de evacuacioacuten mediante la maximizacioacuten del factor de
capacidad en centrales de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica con fuentes renovables y la
necesidad de disponer de generacioacuten maacutes gestionable pueden abrir la posibilidad de
utilizar el hidroacutegeno como sistema de almacenamiento de excedentes aunque las
simulaciones realizadas reflejan la necesidad de un cambio de paradigma en las
relaciones de intercambio entre vectores energeacuteticos para que sea viable
En la actualidad los sistemas de almacenamiento con bateriacuteas de ion-litio son la
alternativa maacutes real y competitiva como se ha podido ratificar en las conclusiones
desarrolladas en el apartado El hidroacutegeno como respaldo de la generacioacuten de
electricidad renovable
La implantacioacuten de sistemas hiacutebridos principalmente entre la eoacutelica y la fotovoltaica
han demostrado que es la liacutenea que seguir para la optimizacioacuten del factor de capacidad
y de la rentabilidad de las inversiones aunque se incremente la cuantiacutea de los
vertidos vertidos cuyo coste de oportunidad cero pueden ser el origen para producir
hidroacutegeno o para almacenarse en bateriacuteas ion-litio originando un valor antildeadido al
mejorar la gestioacuten de la energiacutea producida y adecuarse al deseado equilibrio que se
quiere alcanzar entre la oferta y la demanda de la red eleacutectrica La realidad es que el
hidroacutegeno estaacute muy lejos de poder competir con los sistemas de bateriacuteas de ion-litio
El almacenamiento con hidroacutegeno y su posterior transformacioacuten en electricidad con
pilas PEM se configura como una alternativa aunque como ratifica IRENA sea a muy
largo plazo en base a los siguientes elementos
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bull Utilizacioacuten de vertidos por su coste de oportunidad cero
bull Produccioacuten de hidroacutegeno y su utilizacioacuten para generar la energiacutea eleacutectrica in
situ
bull Necesidad de generar mercados en los que la capacidad de flexibilizar la
inyeccioacuten de electricidad en la red esteacute valorada
bull Mejorar y adatar el funcionamiento de electrolizadores en funcionamiento
discontinuo y con alta variabilidad de carga
La unioacuten de la generacioacuten de electricidad renovable para la produccioacuten de hidroacutegeno
como PPA (Power Purchase Agreement) con precios de generacioacuten bajos es una
alternativa todaviacutea lejana para la produccioacuten de hidroacutegeno de menor coste al disponer
de precios de electricidad mucho maacutes bajos que los que el mercado ofrece Pero esta
produccioacuten debe ser lo maacutes cercana posible al punto de uso con el fin de minimizar el
transporte y por lo tanto ser maacutes eficiente Volvemos a recordar que es maacutes idoacuteneo
transportar electricidad que hidroacutegeno
A pesar de los potenciales beneficios del hidroacutegeno mencionados con anterioridad en
base a los caacutelculos realizados por la Fundacioacuten Renovables en el apartado El hidroacutegeno
como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable todaviacutea queda mucho
camino por recorrer para poder aprovechar las ventajas que nos ofrece en este
aacutembito pues auacuten nos encontramos en la fase de crecimiento de la curva de desarrollo
de las tecnologiacuteas asociadas a la produccioacuten almacenamiento y reconversioacuten del H2
En cuanto a la utilizacioacuten de hidroacutegeno para producir energiacutea eleacutectrica en procesos de
cogeneracioacuten debe ser entendida como viable siempre y cuando estemos hablando del
aprovechamiento de calores residuales del proceso industrial que ha utilizado el
hidroacutegeno como vector energeacutetico para cubrir sus necesidades
Como cobertura de necesidades energeacuteticas especificas
Transporte
Transporte terrestre
El H2 solo deberiacutea ser utilizado en los usos en los que por limitaciones de
autonomiacutea asociadas a sus ciclos de trabajo o por peso en relacioacuten con su
capacidad no sea posible llevarlo a cabo mediante vehiacuteculos eleacutectricos con
bateriacuteas en la actualidad de ion-litio Solamente se deberiacutea considerar el
uso del hidroacutegeno en pilas de combustible en aquellos vehiacuteculos de largo
recorrido o de alta tasa de utilizacioacuten como camiones autobuses taxis
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carretillas elevadoras o flotas cautivas Es importante reiterar la necesidad
de tener presente el filtro de la eficiencia
Con respecto a los vehiacuteculos ligeros salvo casos excepcionales deberaacuten
ser vehiacuteculos eleacutectricos de bateriacutea Hay que destacar la utilidad de los
vehiacuteculos eleacutectricos como elemento de almacenamiento para mejorar la
flexibilidad del sistema eleacutectrico La recarga inteligente y el Vehicle to Grid
(V2G) deben ser elementos baacutesicos para la gestionabilidad del sistema
El transporte pesado (autobuses camiones y maquinaria pesada) debe ser
atendido con la combinacioacuten de vehiacuteculos a base de pilas de combustible y
la electrificacioacuten directa (por ejemplo en el caso de los autobuses con el
trolebuacutes) o indirecta mediante bateriacuteas dependiendo de la carga
autonomiacutea y ciclos de trabajo porque el hidroacutegeno siacute puede ser
competitivo en la descarbonizacioacuten de autobuses y camiones de largo
recorrido
La propuesta de disponibilidad de infraestructuras de recarga debe estar
disentildea pensando exclusivamente en estos segmentos de vehiacuteculos y usos y
en la posibilidad de sistemas de abastecimiento alrededor de los puntos de
consigna de uso profesionalizado nunca bajo el mismo criterio que marca
la necesidad de puntos de recarga eleacutectricos
En relacioacuten con el transporte por ferrocarril este deberiacutea ser 100
eleacutectrico pues se trata de una tecnologiacutea sobradamente conocida y
electrificable Por ello consideramos que se deberaacute apostar por la
electrificacioacuten de aquellos tramos que todaviacutea no disponen de tendido
eleacutectrico antes que por la implantacioacuten de trenes impulsados con
hidroacutegeno
El fomento del uso del ferrocarril tambieacuten como transporte de mercanciacuteas
ademaacutes de solventar parcialmente el dilema de la electrificacioacuten de los
vehiacuteculos por bateriacuteas o pilas de combustible reduciriacutea el traacutefico por
carretera y aumentariacutea el volumen de carga transportada en comparacioacuten
con el transporte pesado No compartimos el uso del hidroacutegeno en el
ferrocarril atendiendo a su no idoneidad ni econoacutemica ni teacutecnica frente
a un sistema 100 electrificado
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Transporte mariacutetimo
Para el transporte mariacutetimo de larga distancia el amoniacuteaco renovable
destaca como una solucioacuten para sustituir a los combustibles ya que las
opciones de utilizar directamente el hidroacutegeno en estado gas o liacutequido no
presenta en teacuterminos de eficiencia ratios que recomienden su uso en los
casos en los que conlleven un consumo elevado de combustible En esta
liacutenea de actuacioacuten no puede olvidarse el riesgo asociado a las fugas de
amoniacuteaco en el mar ademaacutes de las emisiones de oacutexido de nitroacutegeno si la
combustioacuten no estaacute perfectamente optimizada al margen de la necesidad
de seguir avanzando en el perfeccionamiento tecnoloacutegico del proceso de
Haber-Bosch para reducir su consumo intensivo en energiacutea
Transporte aeacutereo
Al margen de la consideracioacuten del transporte aeacutereo como una praacutectica que
debe ser minimizada o sustituida por otras alternativas terrestres como el
ferrocarril salvo que se produzca una disrupcioacuten tecnoloacutegica la versioacuten
sinteacutetica del queroseno foacutesil es la mejor alternativa a corto y medio plazo
para la descarbonizacioacuten del sector Es necesaria una actualizacioacuten del
proceso de Fischer-Tropsch para sintetizar el queroseno de la forma maacutes
eficiente y sostenible posible
Materia prima en la industria
Dado que el hidroacutegeno no es una fuente de energiacutea primaria sino un vector energeacutetico
que requiere de una conversioacuten que implica importantes peacuterdidas de energiacutea es
necesario hacer una reflexioacuten sobre la escala y velocidad necesaria para su
desarrollo uso y capacidad de suministro Sus aplicaciones deben centrarse en
aquellos sectores en los que la electricidad no pueda tener cabida
El uso del hidroacutegeno en la industria debe ser modificado atendiendo a
1 El cambio de la produccioacuten de hidroacutegeno desde el reformado de gas a la
produccioacuten mediante electroacutelisis del agua con electricidad de origen renovable
En buena loacutegica esta consideracioacuten dada la todaviacutea inmadurez tecnoloacutegica e
industrial de la produccioacuten de hidroacutegeno mediante electroacutelisis debe llevar
consigo amortiguar el crecimiento de la demanda de hidroacutegeno porque si no lo
que haremos es fomentar el uso del gas natural para cubrir las demandas
creadas o la aportacioacuten de fondos para cubrir el diferencial econoacutemico hoy diacutea
existente entre ambas formas de produccioacuten de hidroacutegeno
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2 La sustitucioacuten de procesos teacutermicos de los combustibles foacutesiles por hidroacutegeno
siempre que se cumpla que no puedan ser abastecidos por electricidad
Los usos actuales del hidroacutegeno en refineriacuteas e incluso en la produccioacuten de fertilizantes
deben considerarse en liacutenea con las exigencias que la lucha contra el cambio climaacutetico
implica Es claro que debemos apostar por la erradicacioacuten de los combustibles foacutesiles
pero tambieacuten por hacer maacutes sostenible la industria de los fertilizantes
La industria del amoniacuteaco debe emprender en consecuencia un proceso de evolucioacuten
y transformacioacuten acorde con los compromisos asumidos tanto para la minimizacioacuten de
emisiones como de los riesgos que algunos componentes llevan de forma inherente a
su produccioacuten y uso
Electrocombustibles derivados del hidroacutegeno
Los electrocombustibles derivados del H2 renovable deben considerarse como el
uacuteltimo recurso por principios de eficiencia pues estos combustibles precisan de dos
procesos de transformacioacuten a partir de la electricidad con el consumo de energiacutea y las
peacuterdidas en los procesos de transformacioacuten que conllevan Peacuterdidas asociadas no soacutelo
al proceso de transformacioacuten para su produccioacuten sino tambieacuten a su uso final que
generalmente es en motores teacutermicos mucho menos eficientes que los eleacutectricos o
que la pila de combustible
No menos importante es el haacutendicap del requerimiento de carbono (a excepcioacuten del
amoniacuteaco) como materia prima para su siacutentesis que hace que el uso final de estos
electrocombustibles basados en carbono no suponga ninguna mejora en cuanto a
reduccioacuten de emisiones en el proceso de combustioacuten comparado con los combustibles
foacutesiles tradicionales
Desde la Fundacioacuten Renovables en teacuterminos generales no consideramos la utilidad
de los electrocombustibles del H2 tanto por la ya mencionada baja eficiencia como
por la contribucioacuten al mantenimiento del sistema energeacutetico tradicional en lugar de
contribuir a un nuevo modelo en consonancia con las exigencias climaacuteticas
Este seriacutea el caso de la produccioacuten de metano sinteacutetico para incorporar a la
infraestructura actual del gas una actividad totalmente contraria a los principios de la
Fundacioacuten Renovables pues el hidroacutegeno en ninguacuten caso puede servir de excusa
para continuar con la quema de combustibles (foacutesiles o sinteacuteticos) contaminantes
como el metano Otro ejemplo similar seriacutea la produccioacuten de gasolina y gasoacuteleo
sinteacutetico para los actuales motores de combustioacuten interna
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De los electrocombustibles el que resulta maacutes interesante para eliminar los
combustibles foacutesiles de aquellos procesos maacutes difiacuteciles de descarbonizar es el
amoniacuteaco (NH3) al ser un gas faacutecilmente licuable con una densidad energeacutetica
moderada que dada la ausencia de carbono en su moleacutecula se elimina la posible
formacioacuten de gases de CO2 y CO en su combustioacuten Sin embargo las principales
consecuencias negativas de su uso son la posible formacioacuten de NO2 y su alta toxicidad
para los seres humanos y los ecosistemas en los que haya una posible fuga de NH3
(especialmente las masas de agua)
En cuanto a los electrocombustibles citados en este documento que contengan
carbono en su composicioacuten molecular soacutelo se consideraraacute de utilidad para su uso
como vector energeacutetico el queroseno sinteacutetico de origen renovable (H2 producido por
electroacutelisis del agua con electricidad de origen 100 renovable y carbono procedente
de la biomasa aprovechada de manera sostenible) al ser la uacutenica alternativa al
combustible actual empleado por los aviones de largo recorrido
Por ello el uso de combustibles liacutequidos sinteacuteticos quedaraacute relegado a aquellos
subsectores en los que se demuestre que la electrificacioacuten no es la opcioacuten maacutes
eficiente ni existe una alternativa sostenible o de uso directo del hidroacutegeno Este es
el caso del transporte aeacutereo que junto con el mariacutetimo son los medios de transporte
maacutes difiacuteciles de descarbonizar aunque en este uacuteltimo la posibilidad del uso de
hidroacutegeno sin transformar es maacutes factible pero maacutes compleja
Transporte de hidroacutegeno
El objetivo debe ser minimizar las necesidades de transportar hidroacutegeno
Por otro lado el hidroacutegeno no puede servir de excusa para continuar apostando por
los combustibles foacutesiles y su inyeccioacuten en la red de gas (blending) ya que supondriacutea
una modificacioacuten de la composicioacuten del producto transportado y entregado al cliente
ademaacutes de que la red de transporte podriacutea dantildearse a largo plazo y tener efectos no
deseados en los equipos que utilicen esta mezcla de gases
La praacutectica del blending supone la degradacioacuten en teacuterminos de valor de un vector
energeacutetico como el hidroacutegeno como componente minoritario de la mezcla con un
elemento con menor capacidad exergeacutetica y que ademaacutes no es sostenible como es el
gas natural
Por consiguiente el hidroacutegeno debe ser producido in situ lo maacutes proacuteximo a los puntos
de consumo para reducir asiacute al maacuteximo las necesidades de transporte pues el uacutenico
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vector energeacutetico eficientemente transportable es la electricidad y por ello se debe
transportar la electricidad alliacute doacutende se encuentren los electrolizadores cercanos al
punto de consumo
El hidroacutegeno no puede convertirse en una coartada
El hidroacutegeno renovable tiene futuro en la senda de la descarbonizacioacuten pero no
podemos confundir su proyeccioacuten futura con la euforia de las empresas energeacuteticas ni
con la expectacioacuten mediaacutetica
Desde la Fundacioacuten Renovables hemos intentado poner un punto de reflexioacuten al boom
del H2 detraacutes del que se encuentran las mismas empresas energeacuteticas que hace diez
antildeos renegaban de las renovables por inmaduras y caras y hoy se entregan a ellas para
producir hidroacutegeno renovable una tecnologiacutea auacuten cara e inmadura Su intereacutes por el
H2 no estaacute relacionado con abordar la emergencia climaacutetica sino con preservar su
actual modelo de negocio para mantener la relevancia y rentabilidad del modelo
energeacutetico centralizado basado en combustibles foacutesiles cuya propiedad y control estaacute
en un pequentildeo grupo de grandes empresas energeacuteticas y en la posibilidad de captar
recursos puacuteblicos como son los Next Generation UE
La creacioacuten de estas expectativas del hidroacutegeno con carteras de proyectos y
estrategias tanto a nivel nacional como mundial se ajusta directamente a los
intereses del sector energeacutetico maacutes tradicional actuando como lobby del hidroacutegeno en
una propuesta de dar continuidad a la industria del gas Su principal objetivo es el de
conseguir un esquema regulatorio y financiero a gran escala para crear una
economiacutea del hidroacutegeno y liderar este ldquonuevo amanecerrdquo del gas Si toda la
economiacutea demanda hidroacutegeno seriacutea casi imposible satisfacer esa demanda soacutelo con
hidroacutegeno renovable (incluso si es importado) lo que se traduciriacutea en seguir
produciendo H2 a base de gas foacutesil (con y sin eliminacioacuten de carbono) o blending de H2
renovable en la red de gas lo que podriacutea propiciar un mayor consumo de gas foacutesil bajo
el pretexto de un gas ldquomaacutes natural y sosteniblerdquo No es de extrantildear que la actual
apuesta por el hidroacutegeno renovable esteacute siendo utilizada por el lobby del gas como un
intento de satisfacer la economiacutea del hidroacutegeno de Europa mediante hidroacutegeno
producido a partir de combustibles foacutesiles pues una economiacutea de hidroacutegeno renovable
podriacutea poner a la industria del gas fuera de juego
En Espantildea y en Europa en general ya se cuenta con una red sobredimensionada de
gas que o bien se convertiraacute en activos varados (peacuterdida de valor de las
infraestructuras a medida que se eliminan los combustibles foacutesiles) que requeriraacuten de
un costoso desmantelamiento o nos encerraraacute con su reutilizacioacuten en maacutes deacutecadas
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de quema de combustibles foacutesiles Ademaacutes no soacutelo pretenden mantener sus
gaseoductos en uso sino ampliarlos sustancialmente como demuestra el proyecto
European Hydrogen Backbone en el que participan los 11 principales gestores de la red
de transporte de gas de Europa
Por otro lado nunca debemos olvidar la volatilidad de los precios del gas natural y las
consecuencias de su consideracioacuten como el vector principal de apoyo a la transicioacuten
energeacutetica Estamos viendo como los movimientos geoestrateacutegicos ponen en riesgo la
poliacutetica de electrificacioacuten de la demanda
Es claro que el modelo marginalista no se disentildeoacute para el mix energeacutetico actual y su
perpetuacioacuten es darle al gas natural la oportunidad aunque su aporte sea pequentildeo de
tener la uacuteltima palabra para fijar precios y cercenar todo el esfuerzo que la evolucioacuten
de las renovables ha tenido Fomentando la causa del problema nunca encontraremos
la solucioacuten Cuando el precio de la electricidad en el modelo marginalista actual lo fija
el gas la apuesta por electrificar la demanda pasa a ser una quimera
El objetivo de este tipo de proyectos relacionados con el hidroacutegeno es captar los
recursos de financiacioacuten nuevos yo existentes de la UE para mantener el peso del gas
recursos financieros como los del Plan de Inversiones Sostenibles (Sustainable
Investment Plan) del Fondo para la Recuperacioacuten y Resiliencia (Recovery and
Resilience Facility) del Fondo para Conectar Europa (Connecting Europe Facility) y a
traveacutes de las normas revisadas de ayuda estatal como Proyectos Importantes de
Intereacutes Comuacuten Europeo (Important Projects of Common European Interest (IPCEI))
Posicionamiento frente a la estrategia espantildeola del hidroacutegeno
Estamos de acuerdo en que Espantildea debe apostar por el hidroacutegeno para no perder su
posicioacuten en la senda trazada por la UE pero esta apuesta nunca puede olvidar la
realidad a la que se enfrenta el hidroacutegeno definida por sus costes y sus ineficiencias
como vector energeacutetico
La apuesta no puede ser fomentar la demanda de hidroacutegeno porque su cadena de
valor no estaacute madura y lo uacutenico que se conseguiraacute es arrastrar el diferencial de costes
hacia el futuro hipotecando las sentildeales de precio y su propio desarrollo
El establecimiento de objetivos concretos de penetracioacuten de H2 puede ser peligroso y
maacutes auacuten si se establece en un sector en concreto Si se restringen las opciones
tecnoloacutegicas con las que se debe llegar a un objetivo se puede estar excluyendo otras
alternativas renovables como la electricidad generando por tanto un sobrecoste para
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el conjunto de la economiacutea ademaacutes de poner en riesgo alcanzar los objetivos de
descarbonizacioacuten establecidos por haber implementado una poliacutetica ineficiente maacutes
centrada en mostrar la grandeza del empentildeo que los criterios de eficiencia en su maacutes
amplio sentido
La intencioacuten de convertir a Espantildea en uno de los principales exportadores de H2 es un
error entre otras razones por la ineficiencia de los procesos de transformacioacuten para el
transporte al margen de que puede suponer perpetuar el esquema actual centralizado
de zonas de recursosgeneracioacuten y consumo en lugar de dotar a cada territorio de
energiacutea que es la mejor forma de empoderamiento El caraacutecter distribuido de las
fuentes de energiacuteas renovables permite generar cerca de los puntos de consumo
(generacioacuten distribuida) reduciendo el transporte aumentando la eficiencia y
fomentando la autosuficiencia energeacutetica en lugar de desembocar en sumideros
energeacuteticos
No entendemos el volumen econoacutemico destinado a fomentar iniciativas de inversioacuten
en proyectos de hidroacutegeno en la mayoriacutea de los casos como iniciativas piloto alejadas
de la apuesta para mejorar las condiciones baacutesicas de su produccioacuten No podemos
volver a caer en los errores del pasado y apostar por monumentos funerarios con
tecnologiacuteas inmaduras para cubrir necesidades no reales impulsadas con el uacutenico
objetivo de obtener reacuteditos financieros a inversiones al amparo de regulaciones
creadas ad hoc con una dependencia eterna de los fondos puacuteblicos Experiencias
como el depoacutesito Castor la central de Elcogaacutes el sobredimensionamiento de las
infraestructuras gasistas o incluso el desarrollo fuera de los objetivos fijados para las
energiacuteas renovables han sido apuestas que pagamos los consumidores aunque en su
inicio contaran con subvenciones al capital
Fomentar la demanda para que se desarrolle la oferta no es buena solucioacuten si esta no
va acompantildeada de una apuesta por el desarrollo tecnoloacutegico e industrial de
electrolizadores y de equipamiento auxiliar de tamantildeos no centralizados que
puedan generar una industria utilizable frente a la promocioacuten de proyectos piloto
megaliacuteticos que acabaraacuten como siempre convirtieacutendose en monumentos funerarios
de las liacuteneas de financiacioacuten ad hoc disponibles
Se debe priorizar la adaptacioacuten al marco regulatorio existente de los sistemas de
Garantiacuteas de Origen del hidroacutegeno para antes de 2022 puesto que hoy en diacutea con
este vaciacuteo administrativo no podriacutea asegurarse la procedencia del hidroacutegeno
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Debemos tener una poliacutetica fiscal que introduzca criterios de homogeneidad Es
verdad que por ahora el precio del H2 producido a partir de gas natural es de
alrededor de 1-15 eurokg mientras que el hidroacutegeno producido mediante la electroacutelisis
de agua utilizando electricidad de origen renovable tiene un coste de entre 5-7 eurokg
pero tambieacuten es verdad que los combustibles foacutesiles siguen gozando de bonificaciones
fiscales sin internalizar los costes de los dantildeos causados al medio ambiente y a las
personas derivados de las externalidades negativas por las emisiones de GEI
La apuesta de Espantildea como siempre ha defendido la Fundacion Renovables debe ser
hacia la electrificacioacuten de la demanda y en base a la generacioacuten de electricidad 100
con fuentes renovables y en este objetivo el hidroacutegeno puede tener un papel pero
seraacute de forma puntual y no determinante No podemos apostar por un hidroacutegeno que
a traveacutes del blending sea la coartada del modelo energeacutetico foacutesil actual
Como recordatorio debemos apostar por la produccioacuten de hidroacutegeno a traveacutes de la
hidroacutelisis del agua con electricidad de origen renovable en emplazamientos en los
que se minimice su transporte porque siempre es maacutes interesante transportar
electricidad que hidroacutegeno
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Anexo
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Anexo
En este Anexo se recogen los principales proyectos de las energeacuteticas espantildeolas para
obtener parte de estos fondos
Proyectos de hidroacutegeno en Espantildea y estrategia de las principales
energeacuteticas espantildeolas
La fuerte apuesta por esta fuente de energiacutea y su consideracioacuten como inversioacuten elegible
para los Next Generation UE ha supuesto que las energeacuteticas espantildeolas hayan asumido
el reto de liderar la industria del hidroacutegeno Las razones de este intereacutes al margen de la
captacioacuten de fondos europeos hay que buscarlas en la posibilidad que les da de
transformacioacuten y proteccioacuten de su core business hacia un vector energeacutetico de futuro
bull Sector petroacuteleo y gas Supone no solo la continuidad de la utilizacioacuten del gas y
de sus infraestructuras con el blending sino sobre todo un incremento del
consumo de gas natural como fuente de energiacutea maacutes barata en los teacuterminos del
mercado actual para producir hidroacutegeno Por otro lado permite una conexioacuten
perfecta entre su migracioacuten hacia los mercados relacionados con la electricidad
y las renovables aunque su intereacutes estaacute maacutes en el mantenimiento del hidroacutegeno
gris y azul que el del verde
bull Sector eleacutectrico Es una oportunidad no solo de incrementar la produccioacuten de
electricidad y de las inversiones en generacioacuten con renovables sino tambieacuten de
introducir como propio un vector crucial para la gestionabilidad del sistema
eleacutectrico el aprovechamiento de los vertidos en centrales de generacioacuten y la
optimizacioacuten de procesos como la hibridacioacuten de tecnologiacuteas o el
sobredimensionamiento de potencia instalada
La siguiente figura muestra coacutemo el ecosistema espantildeol cuenta con representacioacuten en
toda la cadena de valor de esta tecnologiacutea
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Estas empresas se encuentran inmersas en muchos proyectos para reducir costes en la
produccioacuten almacenaje y transporte del combustible asiacute como para convertir en
realidad su utilizacioacuten diaria para movilidad generacioacuten de energiacutea eleacutectrica en
industrias etc
Espantildea
Espantildea ha presentado como objetivo liderar el desarrollo de la economiacutea del H2
buscando crear una nueva industria a su alrededor (fabricacioacuten de pilas de combustible
y de electrolizadores entre otros) y eso se ve reflejado en su Hoja de Ruta en la que se
establece como objetivo principal para la proacutexima deacutecada instalar 4 GW de potencia
de electroacutelisis (el 10 del objetivo establecido por la UE para 2030)
Para alcanzar los objetivos fijados en La Hoja de Ruta del Hidroacutegeno se estima una
inversioacuten necesaria hasta 2030 en torno a 8900 Meuro que movilizar por el sector
privado con el apoyo eficiente del sector puacuteblico Ademaacutes en el marco del Fondo
Europeo de Recuperacioacuten el Gobierno preveacute destinar maacutes de 1500 Meuro al desarrollo
del hidroacutegeno renovable Consecuentemente las grandes energeacuteticas han disparado
sus inversiones hacia el H2 mediante proyectos para aprovechar los fondos europeos e
invertir en nuevos activos convirtieacutendose en una de las principales apuestas incluso
en las compantildeiacuteas eleacutectricas
Figura 36 Representacioacuten del ecosistema espantildeol en la cadena de valor del hidroacutegeno Fuente The conversation [45]
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Fondos Next Generation EU
Posicionamiento de las empresas energeacuteticas en Espantildea
A continuacioacuten se presenta un cuadro resumen de proyectos de hidroacutegeno de algunas
de las principales empresas energeacuteticas del paiacutes que han solicitado financiacioacuten de
fondos europeos o espantildeoles
Proyecto Descripcioacuten
Endesa
Hasta 23 proyectos relacionados con el hidroacutegeno renovable en las distintas fases de la cadena de valor de este gas por valor de maacutes de 2900 millones de
euros (Meuro) para poner en marcha 340 megavatios (MW) de potencia en electrolizadores alimentados con 2000 MW de potencia renovable
Tambieacuten planea proyectos extrapeninsulares que absorben otros 900 millones de inversioacuten y que van desde la produccioacuten de hidroacutegeno verde en plantas de
generacioacuten al paso de plantas operativas a su funcionamiento con bicombustible y la sustitucioacuten de potencia de otras plantas operativas por
hidroacutegenogas
Del carboacuten de La Robla al hidroacutegeno solar
Apertura de una faacutebrica de hidroacutegeno limpio en La Robla (Leoacuten) que produciraacute aproximadamente 9000 toneladas de H2 verde al antildeo mediante un
electrolizador de hasta 60 MW y un parque solar fotovoltaico de cuatrocientos megas (400 MW)
Produccioacuten destinada el consumo local la inyeccioacuten a la red gasista y posibilitar una futura exportacioacuten hacia el noroeste de Europa
Mallorca
El proyecto industrial Power to Green Hydrogen Mallorca (proyecto de produccioacuten a escala industrial de hidroacutegeno renovable hasta 75 MW de
electroacutelisis) es el nuacutecleo de Green Hysland una iniciativa europea a traveacutes de la cual la UE ha comprometido 10 millones de euros
Produccioacuten destinada como combustible en autobuses y vehiacuteculos de alquiler que podraacuten repostar en una estacioacuten de servicio -hidrogenera- construida a tal
efecto Asiacute mismo seraacute empleado para la generacioacuten de calor y energiacutea para edificios comerciales y puacuteblicos o como energiacutea auxiliar en ferris y operaciones portuarias Ademaacutes parte de ese hidroacutegeno verde se inyectaraacute en la red de gas
de la isla con el apoyo de Redexis y a traveacutes de un Sistema de Garantiacuteas de Origen desarrollado por Acciona Enagaacutes y Acciona lideran el proyecto
Puertollano
Integracioacuten de una instalacioacuten solar fotovoltaica de cien megavatios (100 MW) un sistema de bateriacuteas de ion-litio con una capacidad de almacenamiento de veinte megavatios hora (20 MWh) y un sistema de produccioacuten de hidroacutegeno
mediante electroacutelisis de 20 MW (que funcionaraacute con energiacutea 100 renovable) inversioacuten de 150 millones de euros Produccioacuten destinada seraacute empleado en la faacutebrica de amoniaco de Fertiberia en Puertollano que tiene una capacidad de
produccioacuten superior a las 200000 toneladas antildeo
Ingeteam
El fabricante noruego de electrolizadores Nel (a traveacutes de su filial Nel Hydrogen Electrolyser) y la compantildeiacutea eleacutectrica Iberdrola han firmado un acuerdo para desarrollar electrolizadores de gran tamantildeo y promover la
cadena de valor de esta tecnologiacutea en Espantildea Para materializar el proyecto Iberdrola junto a la empresa vasca Ingeteam han constituido la compantildeiacutea Iberlyzer con el fin de convertirla en el primer
fabricante de electrolizadores a gran escala de Espantildea Iberdrola asegura que Iberlyzer suministraraacute maacutes de 200 MW de electrolizadores en 2023 con una
inversioacuten inicial cercana a los 100 millones de euros
Medios de transporte mariacutetimo
El proyecto Bahiacutea H2 Offshore impulsado por el cluacutester de energiacuteas marinas de Cantabria tiene como objetivo el disentildeo construccioacuten instalacioacuten y
seguimiento de un prototipo marino de produccioacuten de hidroacutegeno y amoniaco verde alimentado por plataformas solares flotantes
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Proyecto Descripcioacuten
Bahiacutea H2 Offshore estaacute incluido en la propuesta Cantabria re-Activa y se desarrollaraacute en un espacio de dominio puacuteblico de la Autoridad Portuaria de
Santander El combustible verde obtenido se destinaraacute a buques y equipamientos de liacuteneas y operadoras del Puerto de Santander
Asturias
Duro Felguera ha firmado un acuerdo con la empresa puacuteblica Hunosa y con el distribuidor Nortegas para desarrollar proyectos de hidroacutegeno verde en la zona
central de Asturias Los proyectos se centraraacuten en la produccioacuten almacenamiento transporte inyeccioacuten en la red de gas natural y uso en
movilidad de hidroacutegeno
Repsol
Produccioacuten en sus nuevas instalaciones de Bilbao hidroacutegeno a partir de agua (H2O)
Ademaacutes la petrolera asegura que estaacute desarrollando una tecnologiacutea propia de fotoelectrocataacutelisis para producir hidroacutegeno a partir de energiacutea solar (proyecto
Sun2Hy) Este desarrollo lo realiza junto con Enagaacutes En la iniciativa tambieacuten participan varios centros de investigacioacuten
Talgo
Desarrollo de un tren hiacutebrido que permite una operacioacuten flexible hidroacutegeno-eleacutectrico disentildeada para la plataforma de Cercaniacuteas Regional Vittal de Talgo
En el proyecto de Talgo el principal colaborador es el Centro Nacional del Hidroacutegeno
Hydrogen In Gas GridS
Estudio para la descarbonizacioacuten de la red de gas y su utilizacioacuten cubriendo las lagunas de conocimiento del impacto que los altos niveles de hidroacutegeno
podriacutean tener en la infraestructura de gas sus componentes y su gestioacuten El proyecto se desarrolla en varias actividades entre ellas la cartografiacutea de los
obstaacuteculos y facilitadores teacutecnicos juriacutedicos y normativos el ensayo y la validacioacuten de sistemas y la innovacioacuten la elaboracioacuten de modelos
tecnoeconoacutemicos y la preparacioacuten de un conjunto de conclusiones como viacutea para permitir la inyeccioacuten de hidroacutegeno en las redes de gas de alta presioacuten
Empresas asociadas Coordinacioacuten por Fundacioacuten Hidroacutegeno de Aragoacuten (FHa) con la participacioacuten de Redexis Tecnalia DVGW (Asociacioacuten alemana de gas y
agua) HSR (Universidad de Ciencias Aplicadas de Rapperswil Suiza) y ERIG (Instituto de Investigacioacuten Europeo para el gas y la innovacioacuten energeacutetica
Beacutelgica) Presupuesto 2 millones (procedentes de Fuel Cells and Hydrogen Joint
undertaking (FCHJU))
SeaFuel
Objetivo del proyecto Demostrar la viabilidad de alimentar redes locales de transporte utilizando combustibles producidos a traveacutes de fuentes renovables y
del agua del mar Descripcioacuten El proyecto contiene una instalacioacuten de energiacuteas renovables (51
MW) asociada a una hidrogenera (25 kg H2diacutea a 350 bar) que estaraacute conectada directamente a los aerogeneradores y seraacute abastecida por agua de mar
produciendo el hidroacutegeno a partir de los recursos naturales disponibles El hidroacutegeno generado se destinaraacute a la sustitucioacuten de parte de la flota de
vehiacuteculos dieacutesel por coches de hidroacutegeno Las plantas fotovoltaicas abasteceraacuten la estacioacuten de servicio y la planta desaladora (125 m3 diacutea (24 kWm3))
Empresas asociadas 9 socios y 6 miembros asociados incluyendo empresas de todas las aacutereas Enagaacutes miembro asociado Duracioacuten 2017-2020
Localizacioacuten Tenerife
H2Ports
Objetivo del proyecto Realizacioacuten de estudios de viabilidad para el desarrollo de una cadena de suministro de hidroacutegeno sostenible en el puerto para reducir
el impacto ambiental de sus operaciones Descripcioacuten Proyecto piloto a escala europea localizado en el Puerto de
Valencia que desarrolla y valida la transformacioacuten a H2 de dos maacutequinas (gruacutea telescoacutepica y cabeza de camioacuten) en condiciones reales de
operacioacuten El proyecto incluye el desarrollo de una hidrogenera a 350 bares asiacute como el estudio y desarrollo de la logiacutestica de suministro de H2 en el Puerto
Empresas asociadas Autoridad Portuaria de Valencia la Fundacioacuten Valenciaport (coordinador) el Centro Nacional del Hidroacutegeno y las empresas
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 119
An
exo
Proyecto Descripcioacuten
privadas MSC Terminal Valencia Grupo Grimaldi Hyster-Yale Atena Ballard Power Systems Europa y Enagaacutes
Duracioacuten 2019-2023 Localizacioacuten Puerto de Valencia
Presupuesto 4 millones de euros (39999475 euro procedentes de Fuel Cells and Hydrogen Joint undertaking (FCHJU))
Tabla 12 Proyectos de hidroacutegeno que han solicitado financiacioacuten de fondos europeos o espantildeoles Elaboracioacuten propia
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 120
Iacutendice de figuras y tablas
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 121
Iacutend
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Iacutendice de figuras y tablas
Iacutendice de figuras
Figura 1 Densidad relativa de los combustibles con respecto el aire
Fuente Pubchem[3]Elaboracioacuten propia 22
Figura 2 Temperatura de autoignicioacuten en el aire para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 22
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad Fuente Bizcaia-Diputacioacuten
Foral [4] Elaboracioacuten propia 23
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad Fuente Bizcaia-Diputacioacuten
Foral [4] Elaboracioacuten propia 23
Figura 4 Liacutemites de inflamabilidad en aire para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 23
Figura 5 Punto de inflamacioacuten para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 24
Figura 6 Poder caloriacutefico Inferior de varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 25
Figura 7 Densidad volumeacutetrica para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 25
Figura 8 Procesos de produccioacuten de hidroacutegeno en funcioacuten de la fuente de energiacutea
utilizada Fuente Hidroacutegeno Website [6] 28
Figura 9 Perspectivas de costes de la produccioacuten de hidroacutegeno
Fuente Informe ldquoPerspectivas de una economiacutea de hidroacutegenordquo de BloombergNEF [10]
39
Figura 10 Consumo final de energiacutea por vector energeacutetico para los antildeos 2018 y 2050
seguacuten el escenario de 15 ordmC proyectado en el World Energy Transitions Outlook 15ordmC
Pathway [11] Fuente IRENA 40
Figura 11 Meacutetodos para almacenar hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 44
Figura 12 Liacutemites legales de la concentracioacuten volumeacutetrica del hidroacutegeno en la red de
gas en diferentes paiacuteses Fuente Naturgy [15] Elaboracioacuten propia 50
Figura 13 Costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen y la distancia
recorrida ($kg) Fuente Bloomberg NEF Hydrogen Economy Outlook [10] 52
Figura 14 Implantacioacuten del H2 con sistemas de cogeneracioacuten Fuente Estudio
Hidroacutegeno y Cogeneracioacuten ACOGEN [22] 57
Figura 15 Esquema resumen de eficiencias en el proceso de transformacioacuten
almacenamiento y reconversioacuten de la energiacutea primaria en electricidad de las principales
tecnologiacuteas renovables despreciando las peacuterdidas asociadas al transporte de los
vectores energeacuteticos Fuentes Rendimientos (120636) Ag Media de aerogeneradores
(Center for Sustainable Systems) [24] FV Media de paneles solares (GreenMatch) [25]
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 122
Iacutend
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CH Central Hidroeleacutectrica (Bureau of Reclamation) [26] CS Campo Solar
(Protermosolar) [27] Elec electrolizador tipo PEM (Libro Naturgy) [15] Al
almacenamiento H2 (TampE) [28] PC=Pila de Combustible tipo PEM (Libro Naturgy) BE=
Bateriacutea electroquiacutemica de ion-litio en ciclo de carga y descarga (MDPI) [29] At=
Almacenamiento teacutermico en sales fundidas (Protermosolar) Elaboracioacuten propia 60
Figura 16 Distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica vendida y de los excedentes del parque en
estudio Elaboracioacuten propia 61
Figura 17 Excedentes del parque de estudio distribuidos por estaciones de un antildeo
Elaboracioacuten propia 63
Figura 18 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de
H2 como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable Elaboracioacuten propia 65
Figura 19 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de
bateriacuteas como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable Elaboracioacuten propia
65
Figura 20 Reduccioacuten de los costes de electricidad seguacuten Fuente Technology Roadmap
Hydrogen and Fuel Cells (aeh2org) [30] Elaboracioacuten propia 67
Figura 21 Diagrama explicativo de la produccioacuten de electrocombustibles
Fuente European Technology and Innovation Platform [31] Traduccioacuten al espantildeol del
original 68
Figura 22 Coste de la reduccioacuten de CO2 con hidroacutegeno Fuente BloombergBNEF
Hydrogen Economy Outlook [10] 74
Figura 23 Datos de eficiencia de coches eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport
and Environment [34] 76
Figura 24 Datos de eficiencia de camiones eleacutectricos transporte ligero Fuente
Transport and Environment [34] 77
Figura 25 Resumen de la flota de camiones de la UE (2019) y de los vehiacuteculos-kiloacutemetro
(2019) por paiacutes Fuente ACEA 2021 Eurostat 2020 Elaboracioacuten propia 79
Figura 26 Flota de camiones con combustibles alternativos de la UE totales y
porcentajes por paiacutes en 2020 Fuente EAFO 2021 Elaboracioacuten propia 79
Figura 27 Emisiones del pozo a la rueda del camioacuten-traacuteiler de 40t GVW por tipo de
energiacutea Fuente CE DELFT amp TNO 2020 Elaboracioacuten propia 80
Figura 28 Costes de produccioacuten de hidroacutegeno por sectores y regiones Fuente
McKinsey DoE IEA [39] 81
Figura 29 Esquema resumen de las diferentes formas en las que se utiliza el hidroacutegeno
como materia prima y vector energeacutetico Elaboracioacuten propia 86
Figura 30 Demanda actual (2018) de gas natural (izquierda) y de hidroacutegeno (derecha)
por paiacuteses Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing
approaches in key marketsrdquo [42] 91
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 123
Iacutend
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Figura 31 Escenarios bajos y altos de la Empresa Comuacuten FCH para la demanda de
hidroacutegeno en 2030 por sector y paiacutes Fuente ldquoContrasting European hydrogen
pathways An analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42] 91
Figura 32 Programas destinados a financiar energiacuteas bajas en carbono de la Unioacuten
Europea y Espantildea Elaboracioacuten propia 93
Figura 33 Capacidad de fabricacioacuten de bateriacuteas (GWh) por continentes en funcioacuten de la
ubicacioacuten de la faacutebrica Fuente BloombergNEF[43] 94
Figura 34 Objetivos de Espantildea respecto al hidroacutegeno para 2030 Fuente Hoja de ruta
del hidroacutegeno renovable [18] 96
Figura 35 Representacioacuten del ecosistema espantildeol en la cadena de valor del hidroacutegeno
Fuente The conversation [45] 116
Iacutendice de tablas
Tabla 1 Cuadro resumen de las diferentes caracteriacutesticas de los combustibles
atendiendo a las figuras anteriores Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 26
Tabla 2 Ventajas inconvenientes costes y eficiencia energeacutetica de los principales
meacutetodos de produccioacuten de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 41
Tabla 3 Madurez tecnoloacutegica y de procesos de almacenamiento de hidroacutegeno
Fuente IEA The future of the Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia 47
Tabla 4 Tolerancia general de hidroacutegeno en la red de gas Fuente Marcogaz[16]
Elaboracioacuten propia 51
Tabla 5 Tolerancia actual de diferentes elementos a mezclas de hidroacutegeno Fuente
IEA The future of Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia 51
Tabla 6 Evolucioacuten del factor de capacidad por tecnologiacuteas de aprovechamiento de
fuentes de energiacutea renovables Fuente IRENA [23] Elaboracioacuten propia 59
Tabla 7 Comparativa entre electrolizadores PEM y bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio
Elaboracioacuten propia 66
Tabla 8 Cuadro resumen de ventajas e inconvenientes de los diferentes usos y
aplicaciones del hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 87
Tabla 9 Inversioacuten y plan de financiacioacuten del componente 9 Fuente Plan de
Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia [44] 97
Tabla 10 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y de Espantildea asociados a
diferentes tipos de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 98
Tabla 11 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y Espantildea de los diferentes usos y
aplicaciones del hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 99
Tabla 12 Proyectos de hidroacutegeno que han solicitado financiacioacuten de fondos europeos o
espantildeoles Elaboracioacuten propia 119
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 124
Bibliografiacutea
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 125
Bib
liogr
afiacutea
Bibliografiacutea
[1] X Yu et al laquoChanges in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcingraquo 2018 doi 1020892jissn2095-394120170150
[2] Hydrogen Tools laquoHydrogen Compared with Other Fuelsraquo httpsh2toolsorgbestpracticeshydrogen-compared-other-fuels (accedido sep 17 2021)
[3] National Center for Biotechnology Information laquoPubChemraquo httpspubchemncbinlmnihgov (accedido sep 17 2021)
[4] Bizkaia-Diputacioacuten Foral laquoTutoriales Propiedades de los combustiblesraquo httpswwwbizkaiaeushome2TemasDetalleTemaaspTem_Codigo=3756ampidioma=CAampdpto_biz=7ampcodpath_biz=77C1537C18797C37337C37347C3756 (accedido oct 04 2021)
[5] T Guumll y D Turk laquoThe Future of Hydrogen Seizing todayrsquos opportunitiesraquo IEA no June 2019 doi 1017871e0514c4-en
[6] Centro de Ingenieriacutea y Tecnologiacutea laquoProcesos de produccioacuten de hidroacutegenoraquo 2014 httpshidrogeno18wixsitecomhidrogenoblank-cjg9 (accedido sep 17 2021)
[7] S Shiva Kumar y V Himabindu laquoHydrogen production by PEM water electrolysis ndash A reviewraquo Mater Sci Energy Technol vol 2 no 3 pp 442-454 dic 2019 doi 101016JMSET201903002
[8] J Sureda Bonnin laquoProyecto baacutesico de actividad Power to Green Hydrogen Planta de electroacutelisis integrada con un parque fotovoltaicoraquo 2019
[9] BNEF laquoNew Energy Outlook 2020raquo Neo2020 no October 2020 [En liacutenea] Disponible en httpsbnefturtlcostoryneo2018teaser=true
[10] Bloomberg New Energy Finance laquoHydrogen Economy Outlookraquo p 12 2020
[11] IRENA World energy transitions outlook 15degC Pathway 2021
[12] B Sundeacuten laquoHydrogenraquo Hydrog Batter Fuel Cells pp 37-55 ene 2019 doi 101016B978-0-12-816950-600003-8
[13] J A Roca laquoGEV desarrollaraacute un barco de hidroacutegeno comprimido para exportar el H2 verde de Australia a los mercados asiaacuteticos ndash raquo El Perioacutedico de la Energiacutea 2020
[14] IRENA Hydrogen a Renewable Energy Perspective no September 2019
[15] J Ramoacuten M Teresa A Gotzon G J Guilera A Tarancoacuten y M Torrell laquoHidroacutegeno Vector energeacutetico de una economiacutea descarbonizada Fundacioacuten Naturgyraquo
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 126
Bib
liogr
afiacutea
[16] Marcogaz laquoOverview of available test results and regulatory lmits for hydrogen admission into existing natural gas infrastructure and end useraquo pp 1-8 2019
[17] H21 laquoH21 Leeds City Gateraquo httpsh21greenprojectsh21-leeds-city-gate (accedido sep 17 2021)
[18] Ministerio para la Transicioacuten Ecoloacutegica y el Reto Demograacutefico (MITERD) laquoHoja de ruta del hidroacutegeno una apuesta renovableraquo oct 2020 httpswwwmitecogobesimageseshojarutahidrogenorenovable_tcm30-525000PDF
[19] laquoHydrogen 2020 Engaging with Innovation | Cleantech Groupraquo httpswwwcleantechcomhydrogen-2020-engaging-with-innovation (accedido sep 17 2021)
[20] European Comission laquoA hydrogen strategy for a climate-neutral Europeraquo Eur Comm p 24 2020
[21] Hiacutebridos y Eleacutectricos laquoToyota apuesta por el hidroacutegeno en Europa maacutes allaacute de los coches eleacutectricosraquo httpswwwhibridosyelectricoscomarticuloactualidadtoyota-apuesta-hidrogeno-europa-mas-alla-coches-electricos20201209132451040669html (accedido sep 17 2021)
[22] ACOGEN laquoEntendimiento del Mercado del Hidroacutegeno y sus oportunidades para la Cogeneracioacutenraquo 2021
[23] International Renewable Energy Agency (IRENA) laquoRENEWABLE CAPACITY STATISTICS 2020raquo 2020
[24] Center for Sustainable Systems laquoWind Energy Factsheetraquo 2020 [En liacutenea] Disponible en httpcssumichedufactsheetswind-energy-factsheet
[25] A Vourvoulias laquoHow Efficient Solar Panels Are in 2021raquo GreenMatch 2021 httpswwwgreenmatchcoukblog201411how-efficient-are-solar-panels (accedido sep 27 2021)
[26] US Department of the Interior Bureau of Reclamation Power Resources Office laquoHydroelectric Powerraquo 2005
[27] laquoPROTERMOSOLAR Asociacioacuten Espantildeola para la Promocioacuten de la Industria Termosolarraquo httpswwwprotermosolarcom (accedido sep 27 2021)
[28] Transport amp Environment laquoCampaigning for cleaner transport in Europeraquo httpswwwtransportenvironmentorg (accedido sep 27 2021)
[29] H C Hesse M Schimpe D Kucevic y A Jossen Lithium-ion battery storage for the grid - A review of stationary battery storage system design tailored for applications in modern power grids vol 10 no 12 2017
[30] IEA laquoTechnology Roadmap Hydrogen and Fuel Cellsraquo [En liacutenea] Disponible en wwwieaorgtampc
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 127
Bib
liogr
afiacutea
[31] ETIP Bionergy laquoOverview on electrofuelsraquo httpswwwetipbioenergyeuvalue-chainsconversion-technologieselectrofuels (accedido sep 17 2021)
[32] International Renewable Energy Agency (IRENA) Innovation Outlook Renewable Methanol 2021
[33] S Brynolf M Taljegard M Grahn y J Hansson laquoElectrofuels for the transport sector A review of production costsraquo Renew Sustain Energy Rev vol 81 pp 1887-1905 ene 2018 doi 101016JRSER201705288
[34] Transport amp Environment laquoElectric cars - Campaigning for cleaner transport in Europeraquo httpswwwtransportenvironmentorgchallengescarselectric-cars (accedido sep 17 2021)
[35] European Automobile Manufacturers Association laquoACEA report 2021 Vehicles in use Europeraquo Acea no January 2021 p 21 2021 [En liacutenea] Disponible en httpswwwaceaautofilesreport-vehicles-in-use-europe-january-2021-1pdf
[36] Eurostat laquoAnnual road freight transport by distance classraquo 2021 httpsappssoeurostateceuropaeunuishowdodataset=road_go_ta_dcamplang=en (accedido oct 04 2021)
[37] EAFO laquoVehicles and fleet (n2-n2)raquo 2020 httpseafoeuvehicles-and-fleetn2-n3 (accedido oct 04 2021)
[38] H Wagter P Van De Lande Berg R H V Essen J A van Rijn y J S Spreen laquoOutlook Hinterland and Continental Freightraquo pp 1-83 2018 [En liacutenea] Disponible en httpswwwnarcisnlpublicationRecordIDoaitudelftnluuid3A282d5146-c5a4-45f1-9c17-db673a2fd3ed
[39] Hydrogen Council laquoPath to hydrogen competitiveness a cost perspectiveraquo no January p 88 2020 [En liacutenea] Disponible en wwwhydrogencouncilcom
[40] MARPOL laquoConvenio internacional para prevenir la contaminacioacuten por los buquesraquo httpswwwimoorgesAboutConventionsPagesInternational-Convention-for-the-Prevention-of-Pollution-from-Ships-(MARPOL)aspx (accedido sep 17 2021)
[41] C de la U E Parlamento Europeo laquoReglamento (UE) 2020852 del Parlamento Europeo y del Consejoraquo D Of la Unioacuten Eur vol 2018 no 2 pp 210-230 2020
[42] M Lambert y S Schulte Contrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key markets no March 2021
[43] Bloomberg laquoAre Batteries the Trade War Chinarsquos Already Wonraquo httpswwwbloombergcomnewsarticles2020-09-16are-batteries-the-trade-war-china-s-already-won (accedido sep 17 2021)
[44] Gobierno de Espantildea laquoHoja de ruta del Hidroacutegeno y su integracion sectorial (plan de recuperacion transformacio y resiliencia)raquo Espantildea Puede 2021
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 128
Bib
liogr
afiacutea
[45] laquoLa hoja de ruta del hidroacutegeno en Espantildea iquestpodemos cumplir los objetivosraquo httpstheconversationcomla-hoja-de-ruta-del-hidrogeno-en-espana-podemos-cumplir-los-objetivos-150469 (accedido sep 17 2021)
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 129
Pedro Heredia 8 2deg Derecha
28028 Madrid
wwwfundacionrenovablesorg
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 5
Justificacioacuten Necesidad de la investigacioacuten
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Justificacioacuten Necesidad de la investigacioacuten
En este uacuteltimo antildeo el hidroacutegeno se ha posicionado con fuerza dentro del sector
energeacutetico lo que ha supuesto una gran expectacioacuten mediaacutetica asiacute como cierta
revolucioacuten en el sector En un antildeo hemos pasado a tener una Estrategia europea una
Hoja de Ruta nacional y cientos de proyectos que se deben analizar no en vano el 95
del hidroacutegeno que se produce en la actualidad procede de fuentes de energiacuteas foacutesiles
lo que se traduce en que el hidroacutegeno tiene por delante una importante curva de
desarrollo por realizar para conseguir ser un vector energeacutetico sostenible y renovable
Es innegable que el hidroacutegeno juega un papel en la transicioacuten energeacutetica sobre todo
para aquellas demandas maacutes difiacuteciles de descarbonizar en las que la electrificacioacuten es
inviable yo poco eficiente asiacute como para minimizar el uso de los recursos naturales
mediante su generacioacuten renovable
Estamos en la antesala de esta tecnologiacutea el hidroacutegeno se ha puesto en la casilla de
salida y por ello es el momento de analizar sus propiedades como vector energeacutetico
sostenible y renovable analizando la tecnologiacutea existente los distintos procesos usos
aplicaciones y productos derivados sin olvidar tambieacuten el anaacutelisis de la logiacutestica
Entre los distintos hechos que han motivado la realizacioacuten de este proyecto de
investigacioacuten destacan
bull La publicacioacuten en julio de 2020 de la Estrategia Europea del Hidroacutegeno
bull La publicacioacuten en octubre de 2020 de la Hoja de Ruta del Hidroacutegeno espantildeola
en la que se recogen 60 medidas encaminadas al desarrollo de una economiacutea
espantildeola del hidroacutegeno con una inversioacuten puacuteblico-privada prevista de 8900
Meuro
bull El Plan de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia que recoge un apartado
especiacutefico para el hidroacutegeno el componente nuacutemero 9 Este componente
representa el 224 de la financiacioacuten total del Plan con 1555 Meuro
bull Hydrogen Council y McKinsey estiman que en el mundo hay 228 proyectos a
gran escala anunciados de los cuales cerca de la mitad (106) pertenecen a
empresas espantildeolas
bull El hidroacutegeno ha sido la tecnologiacutea con maacutes proyectos presentados a los fondos
de recuperacioacuten europeos y nacionales
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 7
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Nos preocupa la forma en coacutemo se estaacute llevando a cabo el desarrollo del hidroacutegeno
Las expectativas que se han creado en torno a eacutel junto con la poca transparencia por
parte de las instituciones y de los agentes energeacuteticos podriacutean en muchos casos
acabar validando modelos de negocio continuistas que hasta ahora se ha demostrado
que no son sostenibles ni inclusivos Sin ir maacutes lejos la reserva econoacutemica de ayudas
recogidas en los Next Generation UE para proyectos megaliacuteticos presentados por el
sector energeacutetico tradicional recuerdan a experiencias pasadas como Castor Elcogaacutes o
las diferentes plantas de regasificacioacuten que se han proyectado entre otras y que
finalmente hemos acabado pagando los consumidores
Por supuesto apostamos por el hidroacutegeno tanto en su desarrollo temporal como en
el de las diferentes iniciativas pero siempre bajo criterios de eficiencia y de
compromiso sostenible
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 8
Objetivos del proyecto
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 9
Ob
jeti
vos
del
pro
yect
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Objetivos del proyecto
Nos encontramos en el momento idoacuteneo para indagar en el papel real que puede
tener el hidroacutegeno en la transicioacuten ecoloacutegica El hidroacutegeno producido a traveacutes de la
electroacutelisis del agua con electricidad 100 renovable (comuacutenmente conocido como
verde) es una tecnologiacutea con potenciales aplicaciones y puede convertirse en el
vector energeacutetico complementario a la electricidad pero la apuesta por este nunca
puede olvidar la realidad a la que se enfrenta definida por sus costes y sus
ineficiencias como vector energeacutetico derivado de otro vector la electricidad
Por tanto el objetivo del presente proyecto es desde un anaacutelisis fiacutesico y teacutecnico de las
propiedades del hidroacutegeno estudiar cuaacuteles son esas aplicaciones y su viabilidad
teacutecnica y econoacutemica identificando aquellas en las que el hidroacutegeno sea la mejor
opcioacuten De esta manera estableceremos su aportacioacuten energeacutetica con el fin de hacer
maacutes clara la hoja de ruta a seguir en la senda por la descarbonizacioacuten evitando caer en
ciclos de inversioacuten-deuda-sobrecapacidad-deacuteficit en los antildeos venideros
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 10
Fases del proyecto
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Fase
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Fases del proyecto
1 Buacutesqueda de informacioacuten conocer el pasado para comprender el
presente
Una vez definido el objetivo la primera fase del proyecto consistioacute en recoger
informacioacuten sobre el estado del arte de la tecnologiacutea implicada en la cadena de valor
del hidroacutegeno a diacutea de hoy asiacute como de las estrategias europea y espantildeola de
diferentes informes de consultoras energeacuteticas internacionales y de los proyectos
publicados a nivel nacional hasta la fecha
2 Anaacutelisis de la informacioacuten recopilada
Establecido el repositorio de documentos se procedioacute a analizar toda la informacioacuten
teacutecnica legislativa y propositiva con el fin de dilucidar el papel que juega el hidroacutegeno
verde en la descarbonizacioacuten
Se realizoacute un anaacutelisis detallado de sus posibles aplicaciones como vector energeacutetico
comparaacutendolo en teacuterminos de eficiencia con otros vectores especialmente con la
electricidad
3 Conclusiones y propuestas del uso del hidroacutegeno para la
minimizacioacuten de los recursos naturales
Una vez realizado el anaacutelisis el uacuteltimo paso consistioacute en la elaboracioacuten de las
diferentes propuestas para los usos del hidroacutegeno como vector energeacutetico siempre
bajo criterios de eficiencia y equidad con el fin de lograr la sostenibilidad gracias a la
minimizacioacuten del uso de los recursos naturales y a una transicioacuten ecoloacutegica maacutes
beneficiosa para toda la sociedad
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 12
Introduccioacuten
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Intr
od
ucc
ioacuten
1 Introduccioacuten
La energiacutea es el motor fundamental para el funcionamiento de las cosas y para el
desarrollo de la vida Si algo conocemos o hemos escuchado muchas veces sobre este
concepto tan abstracto son los principios de la termodinaacutemica el primero que afirma
que la energiacutea ni se crea ni se destruye sino que se transforma mantenieacutendose
constante en el universo y el segundo que nos habla de la calidad de la energiacutea y de la
cantidad maacutexima de trabajo que puede obtenerse en cualquier transformacioacuten
energeacutetica Es su capacidad de transformacioacuten la que nos lleva a poder hablar de varias
fuentes de energiacutea solar teacutermica quiacutemica eoacutelica nuclear eleacutectricahellip
A aquellos elementos de la naturaleza de los que se puede aprovechar su energiacutea se
los denomina fuentes de energiacutea y se pueden clasificar en dos tipos fuentes de
energiacutea renovables (sol agua viento mareomotriz geoteacutermica y biomasa) y no
renovables (petroacuteleo gas natural carboacuten y uranio) Son consideradas fuentes
renovables aquellas que se pueden regenerar por procesos naturales a una velocidad
superior a la que es transformada por los seres humanos De forma contraria las
fuentes no renovables son aquellas cuyas reservas son limitadas y por tanto
disminuyen a un ritmo superior al que las consumimos De igual forma las fuentes
renovables podriacutean dejar de serlo si no se hace un uso responsable de ellas teniendo
en cuenta la regeneracioacuten natural del recurso como podriacutea ser el caso del uso excesivo
e incontrolado de la biomasa como fuente de energiacutea
La energiacutea del sol es la principal fuente de energiacutea para la vida la que origina los flujos
de viento (energiacutea eoacutelica) el ciclo del agua (energiacutea hidraacuteulica) y la precursora de la
formacioacuten de energiacutea quiacutemica mediante la fotosiacutentesis de las plantas lo que
constituye el motor fundamental de las fuentes de energiacutea renovables
La energiacutea quiacutemica es aquella contenida en los enlaces quiacutemicos que componen las
moleacuteculas de un compuesto Dicha energiacutea es aprovechada mediante reacciones
quiacutemicas en las cuales el compuesto (llamado reactante o reactivo) se transforma
cambiando su estructura molecular y sus enlaces quiacutemicos en otras sustancias
llamadas productos (o subproductos si no son el objetivo del proceso) liberando
energiacutea teacutermica en forma de calor en aquellas reacciones en las que se rompan los
enlaces
Dependiendo de la composicioacuten del reactivo y de las condiciones de presioacuten y
temperatura bajo las que se da la reaccioacuten quiacutemica se produciraacuten determinados
productos en diferentes estados de agregacioacuten (soacutelido liacutequido o gas) En una reaccioacuten
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de combustioacuten tiacutepica en presencia de aire (cuya composicioacuten en volumen es un 21
oxiacutegeno (O2) y un 79 nitroacutegeno (N2)) los combustibles foacutesiles y la biomasa en su
transformacioacuten dan lugar a emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI)
tiacutepicamente dioacutexido de carbono (CO2) oacutexido de nitroacutegeno (NOx) y oacutexido de azufre
(SOx) entre otros como consecuencia del contenido de carbono de su moleacutecula el O2
y el N2 del aire y en menor medida del contenido de azufre (S) y otros elementos que
estaacuten presentes en muchos de los combustibles anteriormente citados Esta
denominacioacuten sirve para traducir los efectos que otros gases tienen y poder realizar
comparativas y una contabilizacioacuten de otros elementos contaminantes que pueden
aparecer
Los procesos de transformacioacuten de energiacutea son maacutes comunes de lo que pensamos por
ejemplo cuando utilizamos un vehiacuteculo de motor de combustioacuten interna estamos
transformando la energiacutea quiacutemica de la gasolina o el gasoacuteleo en energiacutea teacutermica para
producir la energiacutea mecaacutenica que hace mover el coche En nuestras casas estamos
siendo partiacutecipes de la transformacioacuten a diario de la electricidad (energiacutea eleacutectrica)
para realizar determinadas acciones (iluminar cargar aparatos electroacutenicos poner en
marcha electrodomeacutesticos hellip) Incluso dentro de nosotros pues la energiacutea tambieacuten es
el combustible indispensable para el buen funcionamiento de nuestro organismo
Por tanto se distingue entre la fuente de energiacutea en siacute misma y la transformacioacuten a la
que se la somete para su aprovechamiento en los puntos de consumo (electricidad
calor friohellip) lo que se conoce como energiacutea primaria y energiacutea final
La energiacutea se transforma y se conserva pero el problema reside en que en cada
proceso de transformacioacuten esta energiacutea se va degradando Si el primer principio trata
de la cantidad de energiacutea afirmando que esta siempre se conserva el segundo
introduce el concepto de calidad de la energiacutea La exergiacutea es la propiedad que refleja
la cantidad de la energiacutea transformada que realmente nos es uacutetil pues solo una parte
de esta es empleada para un fin uacuteltimo mientras que el resto se pierde
principalmente en forma de calor
Ademaacutes de esta peacuterdida de energiacutea uacutetil como consecuencia del rendimiento exergeacutetico
en la transformacioacuten de la energiacutea se producen externalidades o impactos como las
emisiones mencionadas anteriormente en la transformacioacuten de la energiacutea quiacutemica
mediante la reaccioacuten de combustioacuten
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Por esta razoacuten y porque la energiacutea es un recurso limitado es necesaria una reflexioacuten
sobre las consecuencias de su uso sobre las diferentes fuentes y tecnologiacuteas de
transformacioacuten a energiacutea uacutetil y sobre su disponibilidad y capacidad de suministro
Es sumamente importante conocer las consecuencias pues si queremos ser eficientes
en el uso de la energiacutea y reducir el impacto ambiental asociado debemos tener en
cuenta estos dos factores a la hora de decidir como cubrir nuestras necesidades
energeacuteticas
La necesidad de apostar por la electricidad
La lucha contra el cambio climaacutetico y los compromisos asumidos por la mayoriacutea de los
paiacuteses para reducir la emisioacuten de GEI pasa por la apuesta ya asumida de considerar las
energiacuteas renovables como fuentes de energiacutea primaria baacutesicas dentro de la oferta de
energiacutea y el criterio de eficiencia en todas las transformaciones asiacute como por
desempantildear un papel maacutes activo y racional en la cobertura de nuestras necesidades
energeacuteticas
El uacutenico vector de energiacutea final que reuacutene todos los elementos anteriormente
mencionados es la electricidad y las razones por las que debemos cubrir con ella
nuestras necesidades energeacuteticas de forma mayoritaria podriacutean resumirse en
bull La forma maacutes barata de generar electricidad es hoy diacutea con fuentes de energiacutea
renovables lo que supone reducir su coste y que sea el vector de energiacutea final
maacutes importante para que la oferta sea renovable
bull Es la forma maacutes eficiente de cubrir nuestras necesidades energeacuteticas por
ejemplo en movilidad o en climatizacioacuten que suponen dos tercios de la
demanda
bull Las emisiones en uso son cero y apostar por la electricidad supone mejorar la
calidad del aire de nuestras ciudades Obviamente esta consecuencia debe ser
correspondida con una generacioacuten en origen sin emisiones por el uso de
fuentes de energiacutea primaria renovables
bull Aun cuando no es una fuente de energiacutea primaria y no estaacute disponible de forma
natural su produccioacuten puede realizarse de forma distribuida y cercana al
consumidor introduciendo una mejora en la eficiencia de la transformacioacuten y
sobre todo convirtiendo al consumidor en parte activa del modelo energeacutetico
bull La generacioacuten con renovables garantiza estrateacutegicamente su disponibilidad la
no dependencia del exterior y asegurar el suministro sin la volatilidad y
dependencia geoestrateacutegica que el resto de las fuentes de energiacutea tienen
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Dado que la madurez tecnoloacutegica de las energiacuteas renovables se ha alcanzado
principalmente en tecnologiacuteas de generacioacuten de electricidad se apuesta por ellas
como principales protagonistas para la electrificacioacuten de la demanda de energiacutea y para
transformar el actual modelo energeacutetico El caraacutecter distribuido de las renovables y el
estado actual de la tecnologiacutea renovable nos permite generar nuestra propia energiacutea y
por tanto cubrir nuestra demanda de una forma maacutes autosuficiente y eficiente
abriendo la posibilidad a la ciudadaniacutea a participar en el sistema eleacutectrico como
agentes activos y no solo como consumidores pasivos
La electricidad es un vector energeacutetico eficiente tanto en su transporte como en su
uso pero presenta una limitacioacuten importante al no ser una energiacutea almacenable pues
la electricidad que se produce debe ser consumida instantaacuteneamente o en su defecto
transformada en otras formas de energiacutea para su almacenamiento como en energiacutea
quiacutemica (bateriacuteas hidroacutegeno combustibles sinteacuteticoshellip) teacutermica (sales fundidas)
mecaacutenica (volantes de inercia aire comprimido) y potencial (centrales de bombeo) De
aquiacute la necesidad de que la produccioacuten siga en cada momento la curva de la demanda
de energiacutea eleacutectrica de forma que si aumenta la potencia demandada se incremente
la suministrada y de forma contraria se disminuye
Exigir siempre disponibilidad y flexibilidad de la oferta no solo limita el uso de fuentes
renovables por su disponibilidad no continua sino que implica que el consumo no se
comporte de forma responsable y proactiva sobredimensionando la oferta de
electricidad y las infraestructuras del sistema Electrificar la demanda no es solo
sustituir combustibles por electricidad sino sobre todo conseguir que esta sea
flexible y se adapte a la oferta disponible
Cubriendo nuestras necesidades energeacuteticas con electricidad disminuimos la
dependencia energeacutetica del exterior dado que las fuentes renovables son autoacutectonas
a la vez que eliminamos las emisiones asociadas al uso de los combustibles foacutesiles y
reducimos el coste de la cobertura de nuestras demandas ya que hoy la forma maacutes
barata de generar electricidad es con fuentes renovables como son la eoacutelica y la
fotovoltaica Pero no es suficiente sustituir necesitamos reducir Como medida
prioritaria antes de proceder a la electrificacioacuten se deben analizar los consumos y ser
coherentes con la utilizacioacuten de la energiacutea bajo paraacutemetros de eficiencia pues no hay
mejor energiacutea que la que no se consume
La aparicioacuten del hidroacutegeno
Si bien como comentaacutebamos anteriormente en la actualidad la electricidad es el
vector energeacutetico maacutes eficiente (por su eficiencia en el proceso de transformacioacuten) y
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sostenible (cero emisiones en origen y uso en caso de ser de origen renovable) la
descarbonizacioacuten de la economiacutea en general no implicaraacute uacutenicamente a este vector
sino a un conjunto de compuestos y tecnologiacuteas capaces de ser vectores energeacuteticos
sostenibles que hagan posible mediante su uso descarbonizar todos aquellos
procesos econoacutemicos consumidores de energiacutea pues una buena integracioacuten de los
distintos vectores energeacuteticos contribuiraacute a complementar algunas de las limitaciones
fundamentales de otros vectores sostenibles
El almacenamiento de energiacutea eleacutectrica en bateriacuteas presenta limitaciones con relacioacuten
al pesocapacidad de estas por lo que deben existir alternativas que resulten
interesantes para cubrir estas limitaciones Es el caso del hidroacutegeno su potencial uso
en el transporte pesado terrestre aeacutereo y mariacutetimo para el que se requiere un
combustible con una densidad energeacutetica elevada que permita transportar mayor
cantidad de energiacutea por unidad de volumen y poder asiacute aumentar su autonomiacutea y
cubrir rutas de grandes recorridos asiacute como para la cobertura de necesidades en la
industria que la electricidad no puede realizar
El hidroacutegeno es un portador (o vector) energeacutetico porque es necesario un aporte de
energiacutea para obtenerlo Al ser un vector energeacutetico que necesita ser producido y no
una fuente de energiacutea primaria requiere de una transformacioacuten que lleva impliacutecito un
factor de conversioacuten bajo entre energiacutea primaria utilizada y energiacutea uacutetil es decir un
proceso poco eficiente aunque su capacidad exergeacutetica sea muy alta Es por tanto un
recurso limitado que requiere de una reflexioacuten sobre el uso y la escala y progresioacuten
de su capacidad de suministro para planificar su impulso y desarrollo
La capacidad del hidroacutegeno tanto exergeacutetica como de almacenamiento y de rapidez de
transformacioacuten convierten al hidroacutegeno en un vector ideal para cubrir algunas
necesidades que otros sistemas de almacenamiento no pueden realizar por la baja
densidad energeacutetica en relacioacuten con su peso Aunque quedan muchos interrogantes de
caraacutecter econoacutemico y teacutecnico que resolver la simplicidad de su produccioacuten mediante
hidroacutelisis del agua puede permitir que la produccioacuten de hidroacutegeno con los vertidos sea
una solucioacuten para poder aumentar el factor de capacidad y la gestionabilidad de las
centrales de generacioacuten de electricidad con renovables Como se analiza en el Capiacutetulo
5 esta opcioacuten por el momento en teacuterminos econoacutemicos y de eficiencia en uso de las
instalaciones dista mucho en comparacioacuten con otras opciones ya disponibles
La buena integracioacuten de este vector energeacutetico contribuiriacutea a complementar algunas
de las limitaciones fundamentales de otros vectores sostenibles como son la
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intermitencia y el eventual desfase entre produccioacuten y demanda yo las actuales
limitaciones de almacenamiento
Obviamente el hidroacutegeno puede ser un elemento importante en el modelo
energeacutetico del futuro pero sin perder de vista los condicionantes intriacutensecos que
tiene como vector energeacutetico secundario Su disponibilidad seguacuten los diferentes
modelos de produccioacuten y sus caracteriacutesticas econoacutemicas o de eficiencia en la
transformacioacuten nunca lo deben convertir en un elemento baacutesico sino maacutes bien en
uno especiacutefico para resolver la necesidad de almacenar energiacutea en sistemas
autoacutenomos de mejorar la flexibilizacioacuten del sistema o de cubrir necesidades
energeacuteticas de caracteriacutesticas muy especiacuteficas
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Conociendo al hidroacutegeno
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2 Conociendo al hidroacutegeno
El hidroacutegeno es incoloro inodoro insiacutepido e imperceptible por los sentidos humanos
Es el elemento maacutes ligero simple y pequentildeo de la tabla perioacutedica que en Condiciones
Normales (CN temperatura de 0 degC y presioacuten de 1 atm) se encuentra en estado
gaseoso y en forma molecular Este gas es el elemento maacutes abundante del universo y
el deacutecimo de la corteza terrestre pero no en estado libre ya que siempre estaacute adherido
a otros elementos formando compuestos quiacutemicos como con el carbono en el caso de
los hidrocarburos o la materia orgaacutenica (CyHx) con el oxiacutegeno en el caso del agua
(H2O) o con el nitroacutegeno en el amoniaco (NH3) entre otros muchos maacutes Para poder
obtenerlo es necesario por tanto una materia prima que lo contenga y una fuente de
energiacutea para poder disociarlo (separarlo) El hidroacutegeno es por tanto un vector
energeacutetico porque necesita de un aporte de energiacutea inicial para poder obtenerlo en
estado puro
La razoacuten por la que es poco abundante en la atmoacutesfera terrestre es debido a que su
pequentildea masa hace muy difiacutecil su retencioacuten en el campo gravitatorio terrestre ademaacutes
de que reacciona con otros compuestos quiacutemicos El H2 no es un GEI sin embargo es
capaz de cambiar las proporciones de GEI en las distintas capas de la atmoacutesfera Seguacuten
el informe Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing del IPCC [1]
la presencia de hidroacutegeno en la estratosfera aumenta las concentraciones de vapor de
agua y afecta a las concentraciones de ozono (O3) En la troposfera da lugar a la
produccioacuten de O3 y al aumento del CH4 extendiendo los efectos de vida de estos GEI
El hidroacutegeno posee un alto contenido energeacutetico en peso pero no en volumen Por
regla general los liacutequidos ocupan hasta 1000 veces menos espacio que los gases no
comprimidos En el caso concreto del hidroacutegeno la relacioacuten de volumen entre sus
estados liacutequido y gaseoso es de aproximadamente 1850 es decir un litro de
hidroacutegeno liacutequido en forma de gas sin comprimir ocupariacutea unos 850 litros Por esta
razoacuten se comprime y almacena a altas presiones para obtener una mayor densidad
energeacutetica (cantidad de energiacutea acumulada en forma de H2 por unidad de volumen)
Sin embargo al ser una moleacutecula muy pequentildea de baja viscosidad y gran facilidad de
difusioacuten en el medio es propenso a las fugas En un entorno abierto se elevaraacute y
dispersaraacute raacutepidamente ya que el hidroacutegeno es 14 veces maacutes ligero que el aire lo que
supone una ventaja de seguridad Sin embargo en un espacio cerrado las fugas de
hidroacutegeno pueden acumularse lo que sumado a su alta velocidad de inflamacioacuten y a
sus amplios liacutemites de inflamabilidad en el aire podriacutean hacer que la acumulacioacuten
alcanzase una concentracioacuten inflamable siendo un riesgo a tener en cuenta sobre
todo en mezclas de hidroacutegeno en espacios como tuberiacuteas o conductos Ademaacutes de
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estos peligros como cualquier gas distinto al oxiacutegeno a partir de determinadas
concentraciones es asfixiante Por ello es necesaria una ventilacioacuten adecuada y el uso
de sensores de deteccioacuten pues el hidroacutegeno es imperceptible por los sentidos
humanos
El hidroacutegeno a presioacuten atmosfeacuterica licuacutea a -253 degC y solidifica a -262 degC temperaturas
muy proacuteximas al liacutemite del cero absoluto (0 K= -27315 degC) por lo que si entra en
contacto con la piel humana puede causar quemaduras criogeacutenicas o dantildeos
pulmonares en caso de inhalacioacuten El almacenaje del H2 liacutequido suele realizarse a
presiones de hasta 102 atm y en recipientes criogeacutenicos para mantener estas
temperaturas extremadamente friacuteas Si se produce una fuga de hidroacutegeno liacutequido y se
derrama sobre una superficie a temperatura ambiente este herviraacute y sus vapores se
expandiraacuten con rapidez debido a la rapidez del cambio de fase liacutequida a gaseosa que
experimenta el hidroacutegeno En este proceso de cambio de estado el hidroacutegeno liacutequido
aumentaraacute 850 veces su volumen (y su presioacuten si estaacute confinado) al calentarse hasta la
temperatura ambiente Por ello si el hidroacutegeno liacutequido estaacute confinado y se calienta sin
que exista alivio de presioacuten es posible que se alcancen presiones muy elevadas que
puedan hacer explotar el recipiente aumentando en tales circunstancias la
posibilidad de una ignicioacuten del H2 Por tanto los sistemas de hidroacutegeno deben llevar
incorporados dispositivos de ventilacioacuten y alivio de presioacuten para garantizar la
seguridad
Caracteriacutesticas del hidroacutegeno frente a otros combustibles
La combustioacuten de hidroacutegeno se caracteriza por ser maacutes raacutepida que la de otros
combustibles resultando una raacutepida liberacioacuten de calor por su buena conductividad
teacutermica y por producir vapor de agua como subproducto de la combustioacuten Seguacuten
Hydrogen Tools[2] el hidroacutegeno arde con una llama azul paacutelido que es casi invisible a la
luz del diacutea aunque perceptible por la noche por lo que es casi imposible de detectar
por los sentidos humanos salvo por las impurezas u otros materiales en combustioacuten
que introduciraacuten color en la llama Ademaacutes las llamas de hidroacutegeno irradian poco calor
infrarrojo (IR) pero una importante radiacioacuten ultravioleta (UV) Esto significa que
cuando alguien estaacute muy cerca de una llama de hidroacutegeno la sensacioacuten de calor es
escasa lo que hace que el contacto involuntario con la llama sea una causa de
accidente no perceptible La sobreexposicioacuten a los rayos UV tambieacuten es preocupante
ya que puede provocar efectos similares a los de las quemaduras solares Por ello casi
siempre en los sistemas de hidroacutegeno se instalan sensores de deteccioacuten para
identificar raacutepidamente cualquier fuga y minimizar la posibilidad de que se produzcan
llamas no detectadas
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El hidroacutegeno es aproximadamente 14 veces maacutes ligero que el aire 8 veces maacutes que el
gas natural 22 que el propano 30 que el butano 50 que la gasolina 57 que el gasoacuteleo
y 86 que el queroseno Con respecto a otros combustibles alternativos derivados del
H2 es 9 veces maacutes ligero que el amoniacuteaco 16 que el metanol y 23 que el etanol
La temperatura de autoignicioacuten del hidroacutegeno temperatura miacutenima a presioacuten
atmosfeacuterica a la que un combustible en contacto con el aire inicia la reaccioacuten de
combustioacuten espontaacuteneamente sin necesidad de una fuente de energiacutea externa es
similar a la del gas natural 585 degC y 540 degC respectivamente
007056
155210
350400
600
060110
160
000
100
200
300
400
500
600
700
585540
490
365
480
96
210
630
464
363
0
100
200
300
400
500
600
700
T (deg C
)
Figura 1 Densidad relativa de los combustibles con respecto el aire Fuente Pubchem[3]Elaboracioacuten propia
Figura 2 Temperatura de autoignicioacuten en el aire para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Figura 4 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad
Fuente Bizkaia-Diputacioacuten Foral [4] Elaboracioacuten propia
El rango de inflamabilidad definido como las concentraciones miacutenimas y maacuteximas del
gas en mezcla con el aire del hidroacutegeno (entre el 4 y el 75 en el aire) es muy amplio
en comparacioacuten con otros combustibles como se puede apreciar en la figura 4 por lo
que la energiacutea miacutenima necesaria para iniciar la combustioacuten del hidroacutegeno en
condiciones oacuteptimas de combustioacuten (relacioacuten volumen hidroacutegeno-aire del 29) es
mucho menor que la requerida para otros combustibles Aunque a bajas
concentraciones de hidroacutegeno en el aire la energiacutea necesaria para iniciar la
combustioacuten es similar a la de otros combustibles foacutesiles
Co
nce
ntr
acioacute
n
de
com
bu
stib
le
Rango de
inflamabilidad
Liacutemite superior de
inflamabilidad
Liacutemite inferior de
inflamabilidad
Temperatura Temperaturas miacutenima y
maacutexima de inflamacioacuten
4 52 2 1 1
1
15
6 3
75
1510 8 8 10
5
3436
19
0
10
20
30
40
50
60
70
80
(vo
l)
Rojo Liacutemite Inferior Azul Liacutemite Superior
Figura 5 Liacutemites de inflamabilidad en aire para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad
Fuente Bizkaia-Diputacioacuten Foral [4] Elaboracioacuten propia
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El metano como combustible gaseoso es el que mayor rango de inflamabilidad tiene a
bajas concentraciones en aire Con respecto a los combustibles sinteacuteticos derivados del
H2 podemos apreciar que poseen un rango de inflamabilidad mayor que los foacutesiles
aunque no tan amplio como el del H2
Con respecto al punto o temperatura de inflamacioacuten temperatura miacutenima a la que un
combustible mezclado con un comburente da lugar a que se produzca la combustioacuten
aplicando energiacutea (por ejemplo una chispa) podemos apreciar como para el
queroseno el metanol y el etanol se alcanza a una temperatura en condiciones
ambientales tiacutepicas pudiendo producirse con mayor probabilidad una inflamacioacuten de
estos siempre que la proporcioacuten de comburente sea alta
La cantidad de energiacutea contenida en 1 kg de H2 es como miacutenimo 25 veces la
contenida en 1 kg de cualquier combustible foacutesil Concretamente 1 kg de H2 equivale a
la energiacutea contenida en 25 kg de GN 28 kg de gasolina 28 kg de dieacutesel 65 kg de
amoniacuteaco 60 kg de metanol y 45 kg de etanol
-253
-188
-104
-60-43
96
38
132
97 128
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
T (deg C
)
Figura 6 Punto de inflamacioacuten para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Para poder comparar la densidad volumeacutetrica del hidroacutegeno respecto a los demaacutes
combustibles estudiados se ha realizado la siguiente graacutefica
La densidad del hidroacutegeno es de 008 kgm3 la menor en comparacioacuten con los demaacutes
combustibles Por ejemplo entre los diferentes gases el butano tiene una densidad 30
veces mayor que el hidroacutegeno Si hablamos de combustibles liacutequidos el gasoacuteleo tiene
una densidad 10000 veces mayor y el amoniacuteaco 8000 veces mayor
La siguiente tabla recoge un resumen comparativo de las propiedades de los diferentes
gases y combustibles que en un determinado momento pueden ser sustitutivos unos
con otros
1202
482 462 448 424 426 441
186 199268
00
200
400
600
800
1000
1200
1400M
Jkg
008 067 187 252
680
850805
696
792
648
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
kgm
3
Figura 7 Poder caloriacutefico Inferior de varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
Figura 8 Densidad volumeacutetrica para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Propiedades en CE Hidroacutegeno Metano Propano Butano Gasolina Gasoacuteleo Queroseno Amoniacuteaco Metanol Etanol
Formula quiacutemica H2 CH4 C3H8 C4H10 CxHy (x=4-12) C12H26 C10-C16 NH3 CH3OH C2H6O
Peso molecular (gmol) 202 1604 4410 5812 100 - 105 21170 17000 1703 3204 4607
Densidad (kgm3) 008 067 187 252 680 850 790-820 073 792 648
Densidad relativa del aire 007 056 155 210 30 - 40 400 600 060 110 160
Punto de ebullicioacuten normal (degC) -25280 -16150 -4210 -100 27 - 225 180 - 360 150-280 -3341 6470 7829
Poder caloriacutefico Inferior (MJkg) 1202 482 462 448 424 426 441 186 199 268
Punto de inflamacioacuten (degC) lt -253 -18800 -10400 -6000 -4300 52 - 96 3800 13200 970 1280
Liacutemite de inflamabilidad en aire (vol )
Miacuten 400 500 210 180 140 100 070 1500 600 330
Maacutex 7500 1500 1010 840 760 1000 500 3360 3600 1900
Temperatura de autoignicioacuten en el aire (degC)
585 540 490 365 230 - 480 52 - 96 210 630 464 363
Tabla 1 Cuadro resumen de las diferentes caracteriacutesticas de los combustibles atendiendo a las figuras
anteriores Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 27
Origen y tecnologiacuteas de produccioacuten del hidroacutegeno
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Ori
gen
y t
ecn
olo
giacuteas
de
pro
du
ccioacute
n d
el h
idroacute
gen
o
3 Origen y tecnologiacuteas de produccioacuten del hidroacutegeno
Como se ha comentado anteriormente el hidroacutegeno es un vector energeacutetico porque
su obtencioacuten necesita de un aporte de energiacutea Por lo tanto seraacute un vector sostenible
o no dependiendo de si lo son las fuentes de energiacutea primarias y los procedimientos
de produccioacuten utilizados Actualmente se etiquetan las distintas formas de obtener el
hidroacutegeno identificaacutendolas por colores un procedimiento que tiende a aligerar las
diferencias entre las opciones y que se estaacute convirtiendo en uno de los instrumentos
maacutes claros de greenwashing
Alrededor del 95 de la produccioacuten mundial actual de hidroacutegeno se realiza en base a
combustibles foacutesiles y por ejemplo seguacuten el informe The Future of Hydrogen [5] de la
Agencia Internacional de la Energiacutea (IEA en sus siglas en ingleacutes) en 2018 esa
produccioacuten provocoacute la emisioacuten de 830 millones de toneladas de CO2 La produccioacuten de
hidroacutegeno a partir del agua utilizando electricidad y biomasa es soacutelo de un 4 y de un
1 respectivamente En Espantildea el 99 del hidroacutegeno producido tiene su origen en el
gas natural
Respecto a los meacutetodos de produccioacuten encontramos tecnologiacuteas muy diferentes y con
grados de madurez dispares incluso dentro de un mismo principio proceso disciplina
o meacutetodo En la figura 8 se indican los distintos procesos de produccioacuten de hidroacutegeno
seguacuten el tipo de reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar
Figura 9 Procesos de produccioacuten de hidroacutegeno en funcioacuten de la fuente de energiacutea utilizada Fuente Hidroacutegeno Website [6]
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Los procesos maacutes utilizados para la produccioacuten de hidroacutegeno son
Procesos termoquiacutemicos
Los procesos de produccioacuten de hidroacutegeno maacutes habituales son termoquiacutemicos como la
gasificacioacuten y el reformado En cuanto al combustible se procura utilizar el que tenga la
relacioacuten atoacutemica HC (relacioacuten entre los aacutetomos de hidroacutegeno (H) y los de carbono (C))
maacutes elevada para conseguir una mayor produccioacuten de H2 por combustible consumido
Su relativo bajo coste en comparacioacuten con el resto de los procedimientos y su
composicioacuten quiacutemica hacen que el gas natural sea la principal fuente de energiacutea a
nivel mundial con la que se produce hidroacutegeno El gas natural estaacute formado
principalmente por metano (CH4) cuyas moleacuteculas constan de 4 aacutetomos de hidroacutegeno
(H) por cada aacutetomo de carbono (C) por lo que en la extraccioacuten del H2 de su estructura
quiacutemica se genera una mayor cantidad en comparacioacuten con otros hidrocarburos de
cadena maacutes larga y mucho maacutes que con el carboacuten o la biomasa en los que el H2
proviene principalmente de utilizar agua como agente oxidante
Reformado de gas natural
El reformado es el proceso quiacutemico por el cual se extrae hidroacutegeno de un combustible
gaseoso (generalmente gas natural) Existen tres meacutetodos dependiendo del agente
oxidante utilizado en la reaccioacuten y el maacutes utilizado en Espantildea es el vapor de agua
conocido como reformado de metano con vapor de agua (Steam Methane Reforming
SMR en ingleacutes) Se trata de una tecnologiacutea de produccioacuten madura que requiere de
altas temperaturas (700-1100 degC) en presencia de un catalizador para acelerar la
reaccioacuten y de agua como agente oxidante
Las altas temperaturas requeridas en el reformador se consiguen mediante la quema
de combustible externo (gas natural u otros hidrocarburos) y son necesarias para llevar
a cabo la reaccioacuten quiacutemica altamente endoteacutermica de descomposicioacuten parcial del gas
natural (CH4) en CO y H2O una reaccioacuten que consume gran cantidad de energiacutea Para
aumentar la cantidad de H2 formado este gas de siacutentesis debe someterse a la reaccioacuten
de desplazamiento con vapor de agua (Water Gas Shift WGS) Mediante esta reaccioacuten
quiacutemica ligeramente exoteacutermica se permite ajustar la relacioacuten H2CO haciendo
reaccionar el CO del gas de siacutentesis con vapor de agua formando CO2 e H2 De esta
forma el hidroacutegeno con un alto grado de pureza puede obtenerse a partir del WGS
tras la posterior eliminacioacuten del CO2 formado en la reaccioacuten del gas de siacutentesis con el
vapor de agua El reformado de gas natural puede alcanzar eficiencias de entre un 74
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y un 85 seguacuten un estudio publicado en la revista cientiacutefica Materials Science for
Energy Technologies [7]
Al igual que el proceso de gasificacioacuten es un meacutetodo de produccioacuten que libera CO2
ademaacutes de otros GEI con el impacto medioambiental que ello implica Se estima que
por cada tonelada de hidroacutegeno se emiten entre 9 y 11 toneladas de CO2 teniendo en
cuenta uacutenicamente el uso de energiacutea y las emisiones del proceso de reformado
despreciando las posibles fugas de metano Alrededor del 33 de las emisiones finales
se debe a la quema de combustibles foacutesiles para la produccioacuten del calor necesario en el
proceso de reformacioacuten A nivel mundial la generacioacuten de hidroacutegeno por reformado
de GN supone unas emisiones de 630 Mt anuales
Al proceso de produccioacuten de H2 por gasificacioacuten y reformado se le puede incorporar un
sistema de captura de carbono y almacenamiento (CCS por sus siglas en ingleacutes) yo
utilizacioacuten (CCSU y CCU) para reducir su impacto medioambiental asociado Si el CO2
es capturado de la emisioacuten de fuentes de biomasa se conoce como bioenergiacutea con
captura y almacenamiento de carbono (BECCS por sus siglas en ingleacutes) y si es con
captura directa de aire se conoce como DAC por sus siglas en ingleacutes (Direct Air
Capture)
Estos sistemas utilizan una tecnologiacutea costosa inmadura y no probada a gran escala
Ademaacutes sus tasas de captura de CO2 han sido reducidas presentan filtraciones de
gases a la atmoacutesfera y consumen grandes cantidades de energiacutea eleacutectrica para
capturar y almacenar CO2 Muchos de los proyectos CCS financiados por la Unioacuten
Europea (UE) han sido descartados y catalogados como fallidos Los proyectos actuales
maacutes avanzados de sistemas CCS soacutelo logran alrededor de un 33 de captura de los
gases de combustioacuten a pesar de que las predicciones sentildealan un objetivo de entre el
85 y 95 para el futuro por lo que en caso de lograrlo entre el 5 y 15 de todo el
CO2 hipoteacuteticamente capturado se filtraraacute y se escaparaacute de nuevo a la atmoacutesfera En
el proceso de combustioacuten tambieacuten se emiten otros gases y material particulado del
que muchas veces nos olvidamos y que merecen especial atencioacuten pues el objetivo
final es la reduccioacuten general de los GEI y la mejora de la calidad del aire
Este sistema implica la captura de CO2 pero tambieacuten el transporte y almacenamiento
por eso es tan importante el sistema de captura de carbono como la eficiencia del
almacenamiento yo uso del CO2 capturado Por ejemplo para poder inyectar CO2 en
determinadas formaciones geoloacutegicas (yacimientos de gas acuiacuteferos agotados o
cavernas de sal) se requiere de una compresioacuten del gas para alcanzar tales
profundidades lo que supone un consumo elevado de energiacutea Estudios llevados a
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cabo para la determinacioacuten del impacto ambiental de esta alternativa suelen
establecer un periacuteodo de almacenamiento de al menos 100 antildeos una consideracioacuten de
base peligrosa porque puede poner en peligro todos los esfuerzos destinados a la
descarbonizacioacuten de la economiacutea
Alternativamente al sistema CCS de almacenamiento las principales aplicaciones que
se proponen mediante CCU son almacenar el dioacutexido de carbono capturado en viejos
pozos de petroacuteleo para mejorar la recuperacioacuten del petroacuteleo o emplearlo para producir
combustibles sinteacuteticos lo que iroacutenicamente supone aumentar la disponibilidad de
combustibles contaminantes
Al hidroacutegeno obtenido a partir del reformado de gas natural se le ha asignado el
color gris y si dicho proceso incluye el sistema CCSU se le asigna el color azul o la
etiqueta de bajas emisiones Esta baja eficiencia no es razoacuten suficiente para que el
hidroacutegeno limpie su procedencia al alcanzar un color azul maacutes bien encierra el inicio
de su blanqueo como energiacutea sostenible Su precio en la actualidad alrededor de 1-
15 eurokg sin incluir la captura de carbono dificulta aunque sea desde una base de
caacutelculo no homogeacutenea la migracioacuten hacia modelos maacutes sostenibles de produccioacuten no
dependientes de combustibles foacutesiles y por tanto libres de emisiones Sin embargo
poco a poco se iraacuten equiparando a medida que aumente su precio mediante la
incorporacioacuten de los impactos ambientales asociados y se vayan reduciendo los costes
de las alternativas renovables mediante el desarrollo de la tecnologiacutea Por otro lado
los precios de la electricidad deben reflejar la realidad de la generacioacuten con renovables
y no el marginalismo de la generacioacuten con gas natural proceso que enmascara esa
realidad por el papel de juez y parte del proceso del gas natural
Gasificacioacuten
La gasificacioacuten es un proceso por el cual los combustibles liacutequidos o soacutelidos ricos en
carbono (biomasa carboacuten derivados del petroacuteleohellip) se convierten en gas denominado
gas de siacutentesis El gas de siacutentesis (o syngas en ingleacutes) es un gas cuya composicioacuten
principal es una mezcla variable de cantidades de monoacutexido de carbono (CO) y H2
estando presentes a menudo y en menor proporcioacuten otros gases como CO2 CH4 vapor
de agua
Durante este proceso de gasificacioacuten se realiza una oxidacioacuten parcial para una
combustioacuten incompleta a muy altas temperaturas (entre 800 y 1800 degC seguacuten el
proceso y la materia prima) mediante el control de la cantidad del agente oxidante
(oxiacutegeno yo vapor) empleado en la reaccioacuten Por lo general el vapor de agua (H2O)
por la presencia de H2 en su moleacutecula suele antildeadirse como agente oxidante para
incrementar la composicioacuten de hidroacutegeno del gas de siacutentesis producido tras la
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gasificacioacuten Dicha reaccioacuten se realiza en presencia de un catalizador para aumentar la
velocidad de reaccioacuten de gasificacioacuten y disminuir el tiempo requerido Dependiendo
del tipo de catalizador se requiere una menor o mayor presioacuten y temperatura para
llevar a cabo el proceso
Por otro lado dependiendo de la composicioacuten y calidad de la materia prima asiacute como
del tipo de gasificador el gas de siacutentesis resultante contendraacute bajos niveles de
hidrocarburos y trazas de diversos componentes procedentes de la materia prima o
formados durante la gasificacioacuten (especialmente en el caso de la biomasa)
Son preocupantes los intentos de considerar este gas de siacutentesis aunque sea
procedente de biocombustibles como un gas renovable sin tener en cuenta que la
consideracioacuten de renovable estaacute relacionada con que el consumo sea inferior a la
reposicioacuten y una maacutes que discutible sostenibilidad en la produccioacuten de combustibles
de primera generacioacuten que lleva impliacutecita la desforestacioacuten y el desviacuteo de la
produccioacuten agraria alimentaria a la industrial o energeacutetica
En esta liacutenea el sector petroacuteleo ha promovido un maacutes que discutible apoyo a este tipo
de combustibles en base a una estrategia definida como de neutralidad tecnoloacutegica sin
que esta se circunscriba a todo el proceso y por lo tanto pueda validarse
La presencia de moleacuteculas inertes afecta a la pureza del H2 sintetizado y deben ser
eliminadas mediante un pretratamiento de la materia prima antes de su gasificacioacuten y
con el posterior acondicionamiento del gas de siacutentesis producido para la separacioacuten de
los componentes no deseados
Debido a la baja relacioacuten hidroacutegenocarbono (HC) del carboacuten y la biomasa el gas de
siacutentesis obtenido es rico en oacutexidos de carbono (CO y CO2) y deficiente en hidroacutegeno
Por lo tanto al igual que tras el proceso de reformado de metano este debe
someterse al proceso de WGS para hacer reaccionar con vapor de agua los
componentes principales del gas de siacutentesis producido y aumentar asiacute la cantidad de
hidroacutegeno formado
La eficiencia del proceso de sintetizacioacuten de H2 es mayor para la gasificacioacuten del carboacuten
que para la de la biomasa De forma general y en base al poder caloriacutefico inferior de
los combustibles la gasificacioacuten puede alcanzar eficiencias del orden del 30 al 40
Al hidroacutegeno obtenido a partir de la gasificacioacuten del carboacuten se le han asignado los
colores negro o marroacuten y en su produccioacuten se generan 19 tCO2tH2 Por lo tanto una
opcioacuten que presenta este proceso es la posibilidad de poder capturar y almacenar este
CO2 y asiacute conseguir reducir las emisiones a la atmoacutesfera
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Piroacutelisis
Alternativamente a los procesos convencionales de sintetizacioacuten del H2 a base de
procesos termoquiacutemicos existe una tecnologiacutea novedosa por la cual el metano o
diversos combustibles como la biomasa o diferentes hidrocarburos se someten a
piroacutelisis (proceso a altas temperaturas entre 800 degC y 1200 degC en ausencia de
oxiacutegeno) dando lugar como subproducto a carbono en forma soacutelida La eficiencia en
el proceso de conversioacuten del combustible empleado a hidroacutegeno estaacute entre el 35 y el
50 similar a la del proceso de gasificacioacuten
A diferencia del reformado de metano al no utilizar un agente oxidante (y por tanto
ninguacuten compuesto quiacutemico que contenga oxiacutegeno en su moleacutecula) en la
descomposicioacuten del metano se reduce la posibilidad de produccioacuten de oacutexidos de
carbono (CO2 o CO) y como el carbono se encuentra en estado soacutelido no es necesario
ni separarlo del H2 gaseoso ni el proceso de reaccioacuten quiacutemica WGS
Mediante este meacutetodo se producen tres toneladas de residuo de carbono puro en
estado soacutelido por cada tonelada de hidroacutegeno subproducto que podriacutea ser empleado
en diferentes procesos industriales como la produccioacuten de pigmentos o poliacutemeros
entre otros
Al hidroacutegeno obtenido a partir de la piroacutelisis del gas natural se le ha asignado el color
turquesa y en la literatura tambieacuten aparece con la etiqueta de H2 de bajas emisiones
Termoacutelisis
La termoacutelisis es un proceso que se basa en la divisioacuten de la moleacutecula del agua mediante
una reaccioacuten quiacutemica exoteacutermica denominada hidroacutelisis por la cual la moleacutecula del
agua (H2O) se disocia (separa) en sus elementos constituyentes H2 (recurso) y O2 (como
subproducto de la reaccioacuten quiacutemica) La termoacutelisis es una forma de producir la
hidroacutelisis del agua por la que la energiacutea requerida para llevar a cabo esta reaccioacuten se
entrega uacutenicamente como energiacutea teacutermica lo que requiere de temperaturas muy
elevadas de aproximadamente 2500 degC La eficiencia global del proceso estaacute entre un
20 y un 45
Procesos electroquiacutemicos
Los procesos electroquiacutemicos se basan en la hidroacutelisis del agua una reaccioacuten en la que
se utiliza energiacutea eleacutectrica conocido como electroacutelisis del agua principio por el cual
una corriente eleacutectrica continua pasa por el electrodo cargado positivamente (aacutenodo)
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al electrodo cargado negativamente (caacutetodo) sumergidos en el agua mezclada con una
sustancia (electrolito) encargada de mejorar la conductividad eleacutectrica del agua al
reducir la resistencia al paso de la corriente a traveacutes del agua Al igual que en las
reacciones termoquiacutemicas en las electroquiacutemicas tambieacuten pueden antildeadirse
catalizadores (electrocatalizadores) a las superficies del electrodo que se encargan de
incrementar la velocidad de las reacciones quiacutemicas mejorando la transferencia de
electrones entre los electrodos y los reactivos
Mediante la corriente eleacutectrica se separa (disocia) la moleacutecula del agua (H2O) en sus
elementos constituyentes H2 (recurso) y O2 (como subproducto de la reaccioacuten
quiacutemica) que se liberan en la superficie de los electrodos (el hidroacutegeno se produce en
la superficie del caacutetodo mientras que el oxiacutegeno apareceraacute en el aacutenodo) en estado
gaseoso Tras la suma de las reacciones quiacutemicas que tienen lugar en ambos electrodos
(caacutetodo y aacutenodo) el nuacutemero de moleacuteculas de H2 producidas duplica el nuacutemero de
moleacuteculas de O2 Ademaacutes el nuacutemero de electrones transportados a traveacutes de los
electrodos es el doble del nuacutemero de moleacuteculas de H2 producidas y el cuaacutedruple del
nuacutemero de moleacuteculas de O2 obtenidas
En la electroacutelisis del agua la energiacutea eleacutectrica es la fuente principal para realizar las
reacciones electroquiacutemicas endoteacutermicas Dada la estabilidad de la moleacutecula del agua
se necesita un consumo elevado de electricidad Por ello los electrolizadores no
siempre se proponen para que funcionen con agua a temperatura ambiente
Termodinaacutemicamente las altas temperaturas de operacioacuten son beneficiosas ya que
reducen la corriente eleacutectrica necesaria para llevar a cabo la electroacutelisis aumentando
la cineacutetica (velocidad) de la reaccioacuten de hidroacutelisis y disminuyendo las peacuterdidas
eleacutectricas en la ceacutelula Por tanto la termoelectroacutelisis permite que una fraccioacuten
significativa de la energiacutea requerida para llevar a cabo la reaccioacuten se entregue como
energiacutea teacutermica de modo que la demanda de energiacutea eleacutectrica se reduce
considerablemente y por lo tanto el coste de produccioacuten de hidroacutegeno en
comparacioacuten con la electroacutelisis de baja temperatura
Asiacute pues para llevar a cabo el proceso de electroacutelisis se requiere de agua
desmineralizada (para evitar la deposicioacuten de minerales y en consecuencia de
reacciones electroquiacutemicas indeseadas) como materia prima de electricidad yo de
una fuente de energiacutea teacutermica
El proceso de electroacutelisis se lleva a cabo en los electrolizadores de los que
principalmente existen dos grandes categoriacuteas seguacuten su temperatura de
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funcionamiento los denominados de alta temperatura (700-1000 degC) al trabajar con
vapor de agua y los de baja temperatura (70-80 degC) que emplean agua en estado
liacutequido Los de esta uacuteltima categoriacutea a su vez se dividen en dos tipos los
electrolizadores de baja temperatura que funcionan en medio aacutecido y los que lo hacen
en medio baacutesico Estos uacuteltimos son los maacutes abundantes ya que no necesitan metales
preciosos como el platino o el iridio que son imprescindibles para los primeros Los
principales modelos son los alcalinos (AEC por sus siglas en ingleacutes Alkaline Electrolysis
Cell) de membrana de intercambio protoacutenico (PEM por sus siglas en ingleacutes Proton
Exchange Membrane) y los de oacutexido soacutelido (SOEC por sus siglas en ingleacutes Solid Oxide
Electrolyser Cell) La principal diferencia entre ellos se debe al material empleado como
electrolito
La tecnologiacutea de electrolizadores maacutes desarrollada actualmente y con menor coste
de inversioacuten es la de los sistemas AEC Sin embargo como consecuencia de las
caracteriacutesticas del electrolito empleado en dicho electrolizador se consiguen bajas
producciones de H2 en comparacioacuten con otras tecnologiacuteas de electroacutelisis
La industria se estaacute decantando cada vez maacutes por la tecnologiacutea PEM a pesar de que
actualmente su vida uacutetil sea la mitad y su precio maacutes elevado que el de la alcalina Esto
se debe a que poseen unos rendimientos similares pero con una mayor flexibilidad de
operacioacuten y menor tiempo de respuesta ademaacutes de una mayor capacidad de producir
H2 ya comprimido (alrededor de 30 bar) Pero sobre todo es la flexibilidad de
operacioacuten pensando en el uso de los vertidos de la electricidad generada con
renovables en sistemas hiacutebridos sobre potenciados y las aplicaciones en las que se
requiera de H2 a altas presiones (como por ejemplo en la movilidad) lo que favorece
su aplicacioacuten en aquellos casos en los que se compense el mayor coste de capital
asociado principalmente a los componentes maacutes costosos que se emplean en su
produccioacuten
Por uacuteltimo los electrolizadores tipo SOEC son la tecnologiacutea menos madura de las tres
y la que requiere de una inversioacuten inicial superior pero es la que presenta un mayor
potencial de mejora de la eficiencia energeacutetica entre las configuraciones comerciales
debido a que en contraposicioacuten a los dos electrolizadores anteriores estos sistemas
funcionan a muy altas temperaturas de operacioacuten (650-1000 degC) Una de las ventajas
adicionales es su posibilidad de funcionar de forma reversible (RSOC) tanto en modo
de electroacutelisis (SOEC) como en modo pila de combustible (SOFC) produciendo
electricidad a partir del hidroacutegeno
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El elevado consumo de electricidad de un electrolizador hace que aumenten los costes
de produccioacuten de hidroacutegeno Este coste podriacutea minimizarse y seriacutea competitivo soacutelo si
la energiacutea de entrada necesaria se suministrara a partir de fuentes de energiacutea
renovables de bajo coste A este H2 obtenido a partir de la electroacutelisis del agua con
electricidad de origen 100 renovable se le ha asignado el color verde o la etiqueta
de renovable al no generar ninguna emisioacuten de CO2 en toda su cadena de produccioacuten
El hidroacutegeno ldquoverderdquo tiene margen de mejora incrementando la capacidad y diversidad
de los electrolizadores reduciendo los costes de sus componentes todaviacutea elevados y
solventando su baja eficiencia energeacutetica medida como los kg de hidroacutegeno producido
por kWh de electricidad consumida
Actualmente se requiere de grandes cantidades de energiacutea eleacutectrica dada las bajas
eficiencias de los electrolizadores y la estabilidad de la moleacutecula del agua y de agua
desmineralizada Los electrolizadores que funcionen a temperaturas muy por encima
de las ambientales requeriraacuten ademaacutes de una fuente de energiacutea teacutermica Para
asegurar que la energiacutea teacutermica suministrada al electrolizador sea de origen renovable
es necesaria la proximidad a fuentes de calor renovables como la energiacutea termosolar
de concentracioacuten la geotermia de alta temperatura o mediante sinergias con otros
procesos de los que poder aprovechar el calor residual Pero este requisito podriacutea
suponer una limitacioacuten a la viabilidad econoacutemica
Por regla general se suele asignar un consumo eleacutectrico del electrolizador de unos 50
kWh por cada kg de H2 producido y una eficiencia en torno a un 60 - 80 Con
respecto al consumo de agua por ejemplo para un electrolizador tipo PEM de 10 MW
de capacidad como el que se instalaraacute en el proyecto P2GHM [8] es de unos 167 litros
de agua por cada kg de H2 producido
El hidroacutegeno renovable producido mediante la electroacutelisis de agua utilizando
electricidad de origen renovable tiene un coste de entre 5-7 eurokg Actualmente el
coste de la electricidad representa la mayor parte del coste de la produccioacuten de H2 en
torno al 55 - 60 y el resto corresponde a los costes relacionados con el
electrolizador
Procesos fotoquiacutemicos
En lugar de aplicar energiacutea eleacutectrica para proporcionar la energiacutea necesaria para llevar
a cabo la hidroacutelisis se estaacute estudiando utilizar la irradiacioacuten solar directamente (en
lugar de aprovechar los fotones para producir electricidad mediante el efecto
fotoeleacutectrico sobre el que se basan las placas fotovoltaicas y alimentar asiacute al
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electrolizador) para romper la moleacutecula del agua Es lo que se conoce como fotoacutelisis
intentando imitar el proceso de la fotosiacutentesis (fotosiacutentesis artificial) La fotocataacutelisis la
fotoelectroacutelisis o la descomposicioacuten fotocataliacutetica entre otros son procesos basados
en la irradiacioacuten del sol como fuente de energiacutea para sintetizar el H2 a partir del agua
aunque todaviacutea estaacuten en una fase inicial de desarrollo con bastante rango de mejora
en su eficiencia de conversioacuten
Procesos bioquiacutemicos
El proceso bioloacutegico es otra alternativa para la produccioacuten de hidroacutegeno neutro en
carbono Los meacutetodos principales son la biofotoacutelisis directa e indirecta la
fotofermentacioacuten la fermentacioacuten oscura y el procesamiento metaboacutelico Sin
embargo son teacutecnicas poco desarrolladas en proceso de investigacioacuten y por lo
general con bajas eficiencias ademaacutes de que los voluacutemenes de produccioacuten de H2 son
menores en comparacioacuten con otros meacutetodos de produccioacuten
Comparativa entre procesos
Los hidrocarburos son actualmente las materias primas maacutes utilizadas y el reformado
de hidrocarburos el meacutetodo maacutes usado y econoacutemico para la produccioacuten industrial de
hidroacutegeno pero se producen grandes cantidades de emisiones de CO2 como
consecuencia de emplear materias primas y fuentes de energiacutea basadas en carbono Es
por ello que la generacioacuten de hidroacutegeno a partir de fuentes renovables seraacute una de
las principales prioridades en el futuro por sus caracteriacutesticas limpias y sostenibles
para el medio ambiente
Excluyendo los procesos de conversioacuten de la biomasa por gasificacioacuten y piroacutelisis la
disociacioacuten del agua es el meacutetodo maacutes prometedor para la generacioacuten de hidroacutegeno a
partir de fuentes renovables pues todos los procesos teacutermicos de produccioacuten de H2
son susceptibles de ser integrados con fuentes de energiacutea renovables teacutermicas como
la energiacutea solar teacutermica Pero como la madurez tecnoloacutegica y econoacutemica de las
energiacuteas renovables se ha alcanzado principalmente en tecnologiacuteas de generacioacuten de
electricidad apostamos por los procesos de disociacioacuten del agua basados en el uso de
la electricidad (electroacutelisis)
Se abre la posibilidad de utilizar la potencia eleacutectrica generada por encima de la de
evacuacioacuten en centrales con hibridacioacuten de tecnologiacuteas o con sobre instalacioacuten de
potencia con el fin de aumentar el factor de capacidad para producir hidroacutegeno con el
fin de almacenarlo para generar en horas de menor produccioacuten o como subproducto
para otros usos En este sentido aunque el coste de oportunidad de la electricidad
utilizada es praacutecticamente cero y se abre una nueva liacutenea para utilizar la produccioacuten de
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hidroacutegeno mediante electroacutelisis como un vector de aprovechamiento de vertidos
como un elemento de cobertura de ciertas necesidades no idoacuteneas para la electricidad
o como produccioacuten necesaria para mejorar la gestionabilidad del sistema los
resultados obtenidos de diferentes simulaciones estaacuten muy lejos de ser una opcioacuten
viable econoacutemicamente
La rentabilidad de una planta de hidroacutegeno (eurokg) depende del precio de la electricidad
y de las horas de funcionamiento del electrolizador (factor de capacidad) por lo que si
soacutelo funciona en los periacuteodos con excedentes de electricidad se encarece
notablemente el precio del H2
La produccioacuten de H2 renovable mediante electroacutelisis es auacuten una tecnologiacutea no
competitiva aunque la comparacioacuten no se realice de forma homogeacutenea en todos los
procesos al no considerar las externalidades Seguacuten el informe New Energy Outlook
2020 de BloombergNEF [9] se estima que el hidroacutegeno renovable podriacutea suministrar
una cuarta parte de la energiacutea final mundial en 2050 en un escenario de poliacuteticas
soacutelidas (legislacioacuten de cero emisiones tarificacioacuten del carbono y subvenciones al H2)
Para ello se requeririacutea un 38 maacutes de electricidad de la que se produce hoy en diacutea en
el mundo Seguacuten estas previsiones el coste del hidroacutegeno renovable obtenido por
electroacutelisis podraacute ser menor que el hidroacutegeno obtenido por SMR con CCS para 2050
gracias al descenso de precios de las renovables y por tanto de la electricidad
empleada El objetivo se fija en costes inferiores a 1 eurokg un 85 menor que el de hoy
en diacutea En la siguiente figura se puede observar la proyeccioacuten de ese descenso de
costes entre 07 y 16 $kg para 2050 en la mayor parte del mundo lo que supondriacutea
que fuera maacutes barato que el hidroacutegeno gris y competitivo con el gas natural porque el
coste de produccioacuten del primero apenas bajaraacute entre los 25 y los 34 $kg mientras
que el segundo praacutecticamente se mantendraacute en los 14 y los 29 $kg
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Seguacuten el escenario de 15degC recogido en el informe World Energy Transitions Outlook
15 ordmC Pathway realizado por IRENA [11] para limitar el calentamiento global en 2050
a 15 ordmC la demanda de hidroacutegeno deberaacute aumentar en cinco veces con respecto al
consumo actual (de 120 Mt (14 EJ) en 2020 a 614 Mt (74 EJ) en 2050) Para que el
hidroacutegeno y sus derivados (principalmente el e-amoniaco el e-metanol y el e-
queroseno) representen el 12 del consumo final de energiacutea en 2050 (7 corresponde
a usos energeacuteticos y el 5 restante a no energeacuteticos) dos tercios se cubririacutean con
hidroacutegeno producido con electricidad renovable y el tercio restante con hidroacutegeno
producido por gas natural con CCS (ver Figura 10) Para ello se necesitaraacute un
crecimiento anual medio de 160 GW de electrolizadores a partir de los 03 GW de
capacidad instalada en 2020 y alcanzar asiacute una capacidad instalada de 5000 GW de
electrolizadores Para alimentar esos electrolizadores se necesitariacutean ademaacutes unos
20770 TWh de electricidad (casi el nivel actual de consumo mundial de electricidad)
que junto con la necesaria para producir los portadores derivados del mismo
supondriacutea el 30 del consumo de electricidad en 2050
Figura 10 Perspectivas de costes de la produccioacuten de hidroacutegeno Fuente Informe ldquoPerspectivas de una economiacutea de hidroacutegenordquo de BloombergNEF [10]
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Con respecto a la brecha de costes entre el hidroacutegeno producido con electricidad
renovable y el hidroacutegeno producido por gas natural con CCS dicho informe menciona
que esta podriacutea desaparecer entre los proacuteximos 5 a 15 antildeos en muchos paiacuteses a
medida que los costes de los electrolizadores vayan reducieacutendose en paralelo a los de
la electricidad renovable
Es necesario escalar la produccioacuten de electrolizadores para reducir sus costes a medida
que se adquiere conocimiento tecnoloacutegico experiencia en la produccioacuten en serie y en
la utilizacioacuten de estos Tambieacuten se requiere del despliegue de la infraestructura y de la
tecnologiacutea necesaria para su integracioacuten sectorial en aquellos subsectores que no se
puedan electrificar de forma eficiente pues en la actualidad el uso del H2 como vector
energeacutetico es miacutenimo tanto por su falta de desarrollo tecnoloacutegico y experiencia en los
usos finales como por su diferencial de coste con respecto a otros combustibles El
desarrollo teacutecnico y normativo seraacute necesario para poder aprovechar el potencial del
H2 como vector energeacutetico
La generacioacuten de hidroacutegeno verde debe estar ligada biuniacutevocamente a la generacioacuten
de electricidad con fuentes de energiacutea renovables La utilizacioacuten de electricidad de la
Figura 11 Consumo final de energiacutea por vector energeacutetico para los antildeos 2018 y 2050 seguacuten el escenario de
15 ordmC proyectado en el World Energy Transitions Outlook 15ordmC Pathway [11]
Fuente IRENA
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red sin la trazabilidad aquiacute exigida supone al tener un mix de generacioacuten no 100
renovable que su denominacioacuten responda a los colores de las energiacuteas que componen
en cada momento el mix de generacioacuten utilizado
En la siguiente tabla se reflejan a modo de resumen las ventajas y las desventajas de
los distintos tipos de hidroacutegenos asiacute como sus costes de produccioacuten y eficiencias
Colores Proceso Ventajas Inconvenientes Coste
eurokg H2 Eficiencia
energeacutetica
Verde Electroacutelisis del
agua con fuentes renovables
Sostenibilidad e hidroacutegeno maacutes
puro Mayor coste 35-5 50-70
Azul
Reformado de gas natural con captura de
carbono
Reduce emisiones de CO2 respecto al
Gris
Proceso maacutes caro que el del hidroacutegeno gris por la
captura y almacenamiento No
sostenible
2 74-85
Turquesa A partir de piroacutelisis de hidrocarburos
No emite CO2 ni CO no requiere oxiacutegeno ni agua
Se forma carboacuten y se necesitan altas
temperaturas de operacioacuten No sostenible
19- 20 35-50
Gris Reformado de gas natural sin captura
Proceso a menor temperatura
mayor eficiencia No sostenible 15 74-85
Marroacuten Gasificacioacuten del
carboacuten Menores costes de
material
Alta demanda de carboacuten Alta produccioacuten de CO2H2 No sostenible
16 30-40
Tabla 2 Ventajas inconvenientes costes y eficiencia energeacutetica de los principales meacutetodos de produccioacuten de
hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Almacenamiento transporte y distribucioacuten
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4 Almacenamiento transporte y distribucioacuten
El uso del hidroacutegeno como combustible requiere que se pueda almacenar transportar
y utilizar de una manera segura alliacute donde se necesita y para las aplicaciones que lo
demandan El almacenamiento y la distribucioacuten presenta dificultades asociadas a la
baja densidad y temperatura de ebullicioacuten del hidroacutegeno lo que supone un verdadero
reto en comparacioacuten con otros combustibles foacutesiles Partiendo de la base de que el
hidroacutegeno si queremos que sea sostenible debe producirse mediante electroacutelisis del
agua la conclusioacuten debe ser siempre que es preferible transportar electricidad y
producir el hidroacutegeno donde se vaya a usar que producirlo de forma remota para su
transporte hasta el lugar de uso
La posibilidad de que sirva como elemento de gestionabilidad del sistema permitiendo
un mayor factor de capacidad de las centrales de generacioacuten de electricidad con
fuentes renovables elimina la necesidad de transporte al ser producido y consumido
en el mismo emplazamiento aunque su bajo nivel de utilizacioacuten y sus costes ponen en
duda por el momento esta aplicacioacuten En el caso opuesto estariacutea el desarrollo de
centrales de generacioacuten de electricidad con fuentes renovables exclusivamente para
producir hidroacutegeno y transportarlo a los lugares en los que se vaya a utilizar
En cuanto al almacenamiento existen dos tipos el basado en propiedades fiacutesicas (gas a
presioacuten gas a presioacuten enfriado y liacutequido) con el inconveniente de manejar sistemas a
alta presioacuten y bajas temperaturas y los fundamentados en la formacioacuten de
compuestos con gran cantidad de moleacuteculas de hidroacutegeno lo que supone la necesidad
de obtener un compuesto que posteriormente se descomponga liberando hidroacutegeno
con la consecuente menor eficiencia global del proceso Una alternativa a este
segundo meacutetodo es usar como combustible el compuesto obtenido cuyo caso maacutes
exitoso es el amoniaco (NH3) que se puede emplear en motores de combustioacuten
Para el transporte de hidroacutegeno se barajan soluciones de tipo fiacutesico similares a las
comentadas en relacioacuten con el almacenamiento Ademaacutes se contempla la
construccioacuten de redes de transporte por tuberiacuteas especiales o mezclar hidroacutegeno con
gas natural (blending) y utilizar gasoductos para el transporte y separar la mezcla en
destino Esta praacutectica es la que el sector gasista estaacute apoyando porque implica como
elemento de valor la continuidad de las infraestructuras existentes y del gas natural
en un mercado de oferta altamente concentrado y no liberalizado
El hidroacutegeno mezclado con el gas natural no puede acabar convirtieacutendose en la
coartada para el mantenimiento de la infraestructura gasista y del uso del gas
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natural teniendo en cuenta que la produccioacuten de hidroacutegeno no tiene un punto de
origen extractivo sino que puede producirse en el lugar de consumo
Formas de almacenamiento
Como ya se ha comentado actualmente hay varios sistemas para almacenar hidroacutegeno
con la dificultad que ocasiona la baja densidad por unidad de volumen de este gas ya
que aunque tenga una mayor energiacutea por unidad de masa en el almacenamiento de
un gas se atiende principalmente al volumen que ocupa y no a la masa
Se pueden utilizar distintos meacutetodos para conseguir aumentar esta densidad
volumeacutetrica como por ejemplo comprimieacutendolo licuaacutendolo o incluyeacutendolo en el
interior de otros compuestos quiacutemicos
Otro de los inconvenientes de su almacenamiento es que no siempre se puede generar
y almacenar hidroacutegeno in situ Por ejemplo para almacenar una gran cantidad
volumeacutetrica de hidroacutegeno seriacutean necesarias formaciones geoloacutegicas concretas con la
consecuente necesidad de tener que transportar el gas desde la zona en la que se
produce hasta el lugar en el que se almacena
En la siguiente figura se recogen las distintas formas de almacenamiento de hidroacutegeno
En forma de hidroacutegeno
Gas comprimido
Crio-comprimido
Hidroacutegeno liacutequido criogeacutenico
Antildeadido a otros compuestos
Absorbentes
Liacutequidos orgaacutenicos
Hidruros intersticiales
Hidruros complejos
Hidroacutegeno quiacutemico
Figura 12 Meacutetodos para almacenar hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Hidroacutegeno como gas comprimido
El almacenamiento de hidroacutegeno comprimido o presurizado requiere trabajar con
presiones de entre 350 y 700 bares Pero aunque se trabaje a presiones muy elevadas
este tipo de dispositivos pueden llegar a albergar en teacuterminos de masa hasta tres
veces maacutes energiacutea que la gasolina (120 MJkg frente a 44 MJkg respectivamente) El
hidroacutegeno liacutequido por su parte tiene una densidad volumeacutetrica de 8 MJl frente a los
32 MJl de la gasolina lo que significa que es necesario un volumen mucho maacutes grande
de hidroacutegeno para poder almacenar el mismo contenido energeacutetico que el de la
gasolina
El proceso de compresioacuten del hidroacutegeno requiere un aporte energeacutetico alto que oscila
entre un 12 y un 16 de la energiacutea quiacutemica contenida en el hidroacutegeno (Bengt
Sundeacuten) [12]
Los tanques de almacenamiento de hidroacutegeno comprimido tienen distintas
caracteriacutesticas de disentildeo y materiales Hay cuatro tipos de tanques (tipo I II III IV) y
los maacutes utilizados son los de tipo IV fabricados en fibra de carbono a partir de
poliacrilonitrilo Para que estos sistemas de almacenamiento tengan futuro deben
cumplir ciertos requisitos como tener un peso no muy elevado un coste bajo y ser
capaces de controlar las presiones para una seguridad oacuteptima Ademaacutes tienen que ser
altamente conductivos y manejar el calor de forma exoteacutermica en el momento de
llenado del tanque
Hidroacutegeno licuado
Para almacenar hidroacutegeno liacutequido se tiene que trabajar a temperaturas criogeacutenicas
(-253 degC) Una ventaja del hidroacutegeno licuado respecto al hidroacutegeno gaseoso es que la
densidad energeacutetica por unidad de volumen es superior incluso a bajas presiones
Almacenar hidroacutegeno en fase liacutequida requiere mucha energiacutea en el proceso de
licuefaccioacuten entre el 25 y el 35 del contenido energeacutetico del hidroacutegeno debido al
punto de ebullicioacuten del hidroacutegeno y al hecho de que el gas hidroacutegeno no se enfriacutea
durante los procesos de estrangulamiento para temperaturas superiores a 73 K
No obstante esta tecnologiacutea estaacute razonablemente bien establecida constituye la base
de la red de infraestructura industrial y de distribucioacuten que existe ademaacutes de que el
hidroacutegeno liacutequido se suele transportar en grandes cantidades
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Los tanques de hidroacutegeno liacutequido deben estar bien aislados para evitar la transferencia
de calor al miacutenimo Si la presioacuten interna aumenta a causa de una transferencia de calor
del exterior podriacutea ocasionar peacuterdidas de hidroacutegeno a traveacutes de la vaacutelvula de alivio
Por lo tanto estos tanques no se podriacutean utilizar para almacenar de manera
estacionaria y por un largo periacuteodo de tiempo en ambientes caacutelidos ya que podriacutea
acabar agotaacutendose
Hidroacutegeno antildeadido a otros compuestos
Este almacenamiento estaacute referido a la unioacuten covalente ya sea en forma soacutelida o
liacutequida en compuestos que contienen gran densidad de hidroacutegeno Puede dar lugar a
sustancias liacutequidas que se pueden transportar faacutecilmente empleando las redes actuales
de suministro
Dentro de estos compuestos destacan el amoniacuteaco los liacutequidos orgaacutenicos portadores
de hidroacutegeno (LOHC) el metanol o el octano Entre estos compuestos el amoniacuteaco es
el maacutes influyente ya que no contiene carbono en su moleacutecula y existe una
infraestructura propia desarrollada
La conversioacuten del hidroacutegeno en amoniacuteaco requiere una energiacutea equivalente de entre
el 7 y el 18 de la energiacutea contenida en el hidroacutegeno dependiendo del tamantildeo y de
la ubicacioacuten del sistema Si este amoniacuteaco necesita ser reconvertido en hidroacutegeno de
alta pureza se pierde un nivel similar de energiacutea Sin embargo el amoniacuteaco se licua a
-33 degC una temperatura mucho maacutes alta que la del hidroacutegeno y contiene 17 veces maacutes
hidroacutegeno por metro cuacutebico que el hidroacutegeno licuado lo que significa que es mucho
maacutes barato de transportar que el hidroacutegeno
En la actualidad se dispone de infraestructura con una red internacional de transporte
y distribucioacuten pero es un producto quiacutemico toacutexico lo que puede limitar su uso final en
algunos sectores Existe tambieacuten el riesgo de fuga de la parte del amoniacuteaco no
quemado lo que puede provocar la formacioacuten de partiacuteculas y acidificacioacuten
Los LOHC tienen propiedades parecidas a las del petroacuteleo crudo y los productos
petroliacuteferos Su principal ventaja es que pueden transportarse como liacutequidos sin
necesidad de refrigeracioacuten Sin embargo como ocurre con el amoniacuteaco los procesos
de conversioacuten y reconversioacuten conllevan costes elevados
Tanto en el caso del amoniacuteaco como en el de los LOHC la utilizacioacuten eficaz del calor
liberado en el proceso de conversioacuten podriacutea aumentar la eficiencia de la cadena de
valor y reducir los costes globales
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Hidrogeno comprimido
Hidroacutegeno liacutequido
Amoniacuteaco LOHC
Madurez de los procesos
y de la tecnologiacutea
Conversioacuten Baja Pequentildea escala
Alta Gran escala Baja
Alta Media
Almacenamiento en tanque
Alta Alta Alta Alta
Transporte Barco Baja
Tuberiacuteas Media Camioacuten Alta
Barco Baja Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Barco Alta Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Barco Alta Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Reconversioacuten Baja Alta Media Media
Integracioacuten en la cadena de valor
Mediaalta Mediaalta Alta Media
Energiacutea consumida
12-16 25-35 7-18 35-40
En la tabla anterior madurez alta indica que es una tecnologiacutea probada y que se
comercializa madurez media significa que ya hay un prototipo demostrado y por
uacuteltimo madurez baja que es una tecnologiacutea validada o en desarrollo Por otro lado
pequentildea escala hace referencia a menos de 5 tdiacutea y gran escala a una cantidad mayor
o igual a 100 tdiacutea
Las conclusiones que podemos obtener de la tabla son que el hidroacutegeno liacutequido es una
tecnologiacutea madura siempre que sea a pequentildea escala y que el amoniacuteaco es una de las
formas de almacenamiento maacutes maduras y con tecnologiacutea avanzada
Transporte y distribucioacuten
Una vez que se produce el hidroacutegeno este debe ser transportado hasta el usuario
final Hay tres formas de transportarlo viacutea mariacutetima por tierra (camiones cisterna o
cilindros para distancias maacutes cortas) y mediante tuberiacuteas siendo esta uacuteltima opcioacuten la
maacutes econoacutemica porque ya existe una infraestructura aunque tiene limitaciones en
cuanto al porcentaje de hidroacutegeno que se puede inyectar en relacioacuten con el gas
soporte
Tabla 3 Madurez tecnoloacutegica y de procesos de almacenamiento de hidroacutegeno Fuente IEA The future of the Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia
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Mariacutetimo
En teoriacutea su principal ventaja es que permitiriacutea cubrir grandes distancias aunque la
realidad es que hoy en diacutea no hay flota de barcos que transporten hidroacutegeno puro A
modo de ejemplo sentildealar que el primer buque que transporta hidroacutegeno liacutequido
comprimido entroacute en funcionamiento en 2020 Su objetivo es transportar hidroacutegeno
desde la costa sur de Australia hasta Japoacuten En Europa la empresa noruega Moss ha
disentildeado un barco para transportar 9000 m3 de hidroacutegeno licuado Estos barcos son
parecidos a los de GNL (gas natural licuado) y requieren la licuefaccioacuten del hidroacutegeno
antes de su transporte Tanto los barcos como el proceso de licuefaccioacuten supondriacutean
costes considerables pero aun asiacute hay varios proyectos activos para desarrollar
barcos adecuados [13]
En este tipo de transporte se producen peacuterdidas significativas en la cadena logiacutestica
(como por ejemplo en la presurizacioacuten y licuefaccioacuten) lo que puede multiplicar la
demanda de energiacutea para el suministro de hidroacutegeno
En cuanto a los portadores de hidroacutegeno el amoniacuteaco es el maacutes desarrollado en
teacuterminos de transmisioacuten intercontinental apoyaacutendose en buques cisterna para
productos quiacutemicos y gas licuado de petroacuteleo semi refrigerados
Terrestre
El hidroacutegeno se distribuye en camiones siempre que sean distancias pequentildeas (lt300
km) y en algunos casos tambieacuten se utiliza el ferrocarril El principal problema es que en
la actualidad no existe una estructura que preparada para el uso generalizado del
hidroacutegeno como vector energeacutetico del futuro
Uno de los aspectos negativos de transportar el hidroacutegeno viacutea terrestre es su
ineficiencia energeacutetica debido a que es necesaria una cantidad muy superior de
material asociado por cada unidad maacutesica de hidroacutegeno transportado lo que conlleva
consumir mucha energiacutea en su transporte
El hidroacutegeno liacutequido se distribuye en cilindros con camiones cisterna criogeacutenicos que
pueden llegar a transportar hasta 4000 kg de hidroacutegeno licuado pero solo se utilizan
actualmente para viajes de hasta 4000 km La razoacuten de esta limitacioacuten de distancia se
debe a que el hidroacutegeno en distancias maacutes largas se calienta y puede provocar un
aumento de presioacuten
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Por estos motivos una economiacutea basada en el hidroacutegeno no seraacute rentable tanto por la
ineficiencia econoacutemica como energeacutetica de la utilizacioacuten de camiones como medio de
distribucioacuten normal
Si se transportara amoniacuteaco o LOHC en estos camiones cisterna seguacuten el informe The
Future of Hydrogen de la IEA [5] podriacutea llegar a distribuirse 5000 kg de hidroacutegeno en
forma de amoniacuteaco o 1700 kg en forma de LOHC
Seguacuten IRENA [14] utilizar el amoniacuteaco como portador de hidroacutegeno en camiones
supondriacutea unas peacuterdidas de energiacutea del 45 en la compresioacuten del hidroacutegeno (19) en
los electrolizadores (16) y en el convertidor de potencia (10)
Inyeccioacuten en la red actual de gas natural
La forma maacutes sencilla para transportar hidroacutegeno es utilizar la red de distribucioacuten de
gas natural introduciendo un porcentaje de hidroacutegeno mezclado con el gas natural ya
que una red propia de distribucioacuten de hidroacutegeno mediante una red de tuberiacuteas que
conecte al productor con el consumidor requiere una inversioacuten inicial muy elevada y
solo puede ser viable si se transporta gran cantidad y de forma ininterrumpida en el
tiempo
En Espantildea hay una infraestructura de gasoductos muy extensa que transportan gas
natural en la que podriacutea transportarse hidroacutegeno La opcioacuten maacutes faacutecil a corto plazo es
inyectar hidroacutegeno en dicha infraestructura hasta el usuario final introduciendo un
determinado porcentaje de hidroacutegeno en la tuberiacutea de gas natural que estaacute
compuesto en gran medida por metano y una pequentildea parte de etano
A maacutes largo plazo para 2050 se preveacute que los gases renovables sustituyan al gas
natural de origen foacutesil pero por ahora no se estaacute introduciendo hidroacutegeno en la red de
gaseoductos aunque siacute biometano que en su composicioacuten contiene entre un 95 y un
99 de metano
Introducir hidroacutegeno en la red de gaseoductos supone una modificacioacuten de la
composicioacuten del producto transportado y entregado al cliente y los porcentajes de
hidroacutegeno estaacuten regulados por el Estado asiacute como la infrautilizacioacuten de un elemento
de mayores prestaciones que el gas natural
Existen contraindicaciones debido a que a largo plazo el hidroacutegeno podriacutea dantildear la red
de transporte y tener efectos no deseados en equipos que utilicen este gas Los liacutemites
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variacutean seguacuten cada paiacutes y en Espantildea es de un 5 volumen el liacutemite de mezcla de
hidroacutegeno
En circunstancias excepcionales paiacuteses como Alemania Francia y Reino Unido podriacutean
aumentar estos liacutemites hasta un 20 en el caso de Francia y Reino Unido y un 15 en
Alemania
Los diferentes liacutemites legales que cada paiacutes considera dependen de que las redes que
han sido disentildeadas para gas natural puedan soportar otras aplicaciones porque las
propiedades quiacutemicas del hidroacutegeno son diferentes a las del gas natural sobre todo en
densidad reactividad y poder caloriacutefico por lo que para poder transportar hidroacutegeno
seriacutean necesarias ciertas modificaciones teacutecnicas
Seguacuten Marcogaz (la asociacioacuten teacutecnica de la industria europea del gas natural) [16]se
consideran diferentes tolerancias para la introduccioacuten del hidroacutegeno en los
gaseoductos que se exponen en la Tabla 4 Actualmente los componentes principales
de almacenamiento transmisioacuten y distribucioacuten de gas pueden llegar a admitir el 10
de hidroacutegeno sin modificaciones En el aacutembito domeacutestico ya hay aplicaciones que
pueden llegar a soportar el 20 de hidroacutegeno pero para un porcentaje mayor es
necesario seguir investigando En el caso de los usos industriales estos componentes
tienen una aceptabilidad menor con un 5 la tolerancia general (incluso en el caso de
las turbinas hay una admisibilidad menor) Si el gas natural se usa para producir calor
0 1 2 3 4 5 6 7
Alemania
Austria
Espantildea
Estados Unidos
Francia
Italia
Japoacuten
Lituania
Reino Unido
Suiza
Liacutemite de mezcla de H2 ( en volumen)
Figura 13 Liacutemites legales de la concentracioacuten volumeacutetrica del hidroacutegeno en la red de gas en diferentes paiacuteses Fuente Naturgy [15] Elaboracioacuten propia
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por ejemplo en quemadores u hornos se puede llegar a obtener una tolerancia del
15 sin modificaciones y es susceptible de poder aumentarse en un futuro
Sin modificaciones Con modificaciones I+D
Estructura gasista 10 20 gt20
Usos domeacutesticos 10-20 20 gt20
Usos industriales 0-15 15 gt15
Dentro de la estructura gasista hay algunos componentes a lo largo de la cadena de
valor del gas natural con una alta tolerancia a la mezcla de hidroacutegeno Por ejemplo las
tuberiacuteas de distribucioacuten de polietileno pueden soportar hasta el 100 de hidroacutegeno
Hay proyectos como el H21 Leeds City Gate en Reino Unido [17] con el que se quiere
demostrar la viabilidad de esta opcioacuten para proporcionar calor a hogares y empresas
Infraestructura del gas Uso final
Tuberiacuteas 50 (100 en
algunas condiciones) Caldera 30
Medidores de gas 50 Cocina 30
Transmisioacuten 20 Motor 5
Compresores 10 Turbinas 2-3
Almacenamiento 2 Tanques CNG 2 (30 en algunas
condiciones)
En todo caso y a modo de resumen el blending no es una solucioacuten econoacutemicamente
eficiente para voluacutemenes grandes debido a que se pierde valor intriacutenseco del
hidroacutegeno en la mezcla y a que hay dificultades teacutecnicas para poder separar los gases
Tabla 4 Tolerancia general de hidroacutegeno en la red de gas
Fuente Marcogaz[16] Elaboracioacuten propia
Tabla 5 Tolerancia actual de diferentes elementos a mezclas de hidroacutegeno
Fuente IEA The future of Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia
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en el punto de consumo como indica la Hoja de Ruta del Hidroacutegeno de Espantildea [18]
sin dejar de considerar que vamos hacia una economiacutea que tiene que prescindir del
gas natural como combustible foacutesil lo que implica tambieacuten un ldquodeadlinerdquo para el uso
conjunto de las infraestructuras con el hidroacutegeno
En relacioacuten con el transporte hay que preguntarse si es maacutes apropiado transportar el
hidroacutegeno renovable en estado gas liacutequido o mediante LOHC En funcioacuten de la
distancia y el volumen a tratar podriacutea tenerse en cuenta el siguiente cuadro en el que
figuran los costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen diario (eje
vertical) y de la distancia recorrida (eje horizontal)
Seguacuten los datos reflejados en la figura para distancias maacutes largas (a nivel
intercontinental) y con un volumen pequentildeo se transportariacutea en portadores de
hidroacutegeno orgaacutenico liacutequido para voluacutemenes maacutes grandes todo se transportariacutea en
hidroacutegeno comprimido en tuberiacuteas de transmisioacuten o distribucioacuten siendo esta la
opcioacuten maacutes econoacutemica en funcioacuten de los costes de transporte y se transportariacutea como
amoniaco en el caso de largas distancias con un volumen elevado
En teacuterminos generales los gastos de transporte y almacenamiento suponen una
parte importante de los costes del proceso de uso del hidroacutegeno por lo que la
poliacutetica de su introduccioacuten debe estar encaminada a su produccioacuten en demanda y al
transporte de electricidad antes que de hidroacutegeno
Figura 14 Costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen y la distancia recorrida ($kg) Fuente Bloomberg NEF Hydrogen Economy Outlook [10]
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Utilizacioacuten del hidroacutegeno como vector energeacutetico y como materia prima
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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5 Utilizacioacuten del hidroacutegeno como vector energeacutetico y como
materia prima
En el presente capiacutetulo se describen y analizan las distintas formas de utilizar el
hidroacutegeno como vector energeacutetico y como materia prima para procesos industriales o
en procesos de regeneracioacuten de combustibles con el objetivo de que al proceder de
fuentes de energiacutea renovables y ser sostenible pueda ser utilizado como un vector
para la transicioacuten energeacutetica y sustituir a las fuentes de energiacutea de origen foacutesil
manteniendo cuando sea posible los procedimientos de uso
Usos del H2 para produccioacuten de calor y generacioacuten eleacutectrica
Las opciones del hidroacutegeno para la produccioacuten de calor y electricidad son mediante su
combustioacuten (sin emisiones) a altas temperaturas en presencia de aire como fuente de
calor o empleaacutendolo como reactivo junto con el oxiacutegeno en pilas de combustible
producieacutendose la reaccioacuten de oxidacioacuten del hidroacutegeno con la obtencioacuten directa de
electricidad y agua
Combustioacuten directa
El H₂ cuando se combina con el oxiacutegeno del aire en una reaccioacuten de combustioacuten libera
la energiacutea quiacutemica almacenada en el enlace H-H generando solamente vapor de agua
como subproducto de la reaccioacuten Dadas las diferencias entre las propiedades
fisicoquiacutemicas del gas natural y del hidroacutegeno este presenta ciertos cambios a la hora
de utilizarse de forma directa sin mezclar en los dispositivos que estaban utilizando gas
natural (quemadores turbinas motores de combustioacuten internahellip)
El sector industrial y concretamente las aplicaciones a altas temperaturas en el sector
de la metalurgia o en el quiacutemico es fuertemente dependiente de los combustibles
foacutesiles para la obtencioacuten de energiacutea caloriacutefica Como posible solucioacuten se plantea
utilizar el hidroacutegeno para la produccioacuten de calor a nivel industrial mediante su
combustioacuten en calderas en motores de combustioacuten interna (MCI) o como sustituto de
otros gases combustibles
Actualmente no se produce calor a partir de hidroacutegeno puro pero hay alternativas ya
testeadas de combustioacuten mixta de gas natural e hidroacutegeno en las que el gas natural
tiene un porcentaje entre un 15 y un 20 y el hidroacutegeno es el combustible
mayoritario En comparacioacuten con la combustioacuten de hidroacutegeno el gas natural mejora la
deteccioacuten de llama y aumenta el poder caloriacutefico de la mezcla
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Aun asiacute se siguen estudiando mejoras en la combustioacuten del hidroacutegeno 100 puro e
investigando tecnologiacuteas maacutes eficientes Ya hay proyectos a escala real en los que se
quieren electrificar aplicaciones de la industria de alta temperatura como la
produccioacuten de ceraacutemica en un horno industrial ya que el hidroacutegeno se considera
como la mejor opcioacuten para los procesos teacutermicos de alta demanda caloriacutefica
Pilas de combustible
La pila de combustible (Fuel Cell) es un dispositivo capaz de generar electricidad a
partir de la reaccioacuten quiacutemica entre el H₂ introducido en la pila y el O₂ del aire
formando vapor de agua como subproducto Es decir hacen el proceso inverso al
llevado a cabo por los electrolizadores
Al igual que una pila se basa en varias celdas individuales conectadas en serie cada
una formada por dos electrodos (aacutenodo y caacutetodo) separados por un electrolito El H₂ se
incorpora al aacutenodo donde tiene lugar la reaccioacuten de oxidacioacuten del H₂ mientras que el
oxiacutegeno del aire se suministra al caacutetodo donde ocurre la reaccioacuten de reduccioacuten De
esta forma se produce la reaccioacuten electroquiacutemica de reduccioacuten-oxidacioacuten generando
un flujo de electrones que va desde los liberados en el aacutenodo a los colectados en el
caacutetodo y que son colectados por un circuito externo produciendo asiacute una corriente
eleacutectrica
Su principal ventaja con respecto a la combustioacuten directa de H2 es que presenta
eficiencias mucho maacutes elevadas al eliminarse los pasos de la transformacioacuten (y por
tanto las peacuterdidas de eficiencia asociadas a dichas transformaciones) de la energiacutea
quiacutemica contenida en el H2 en energiacutea teacutermica de la energiacutea teacutermica a mecaacutenica
mediante una turbina y de la transformacioacuten electromecaacutenica
Estas celdas pueden adaptarse para producir energiacutea ya sea en forma de electricidad o
calor en diferentes cantidades y su uso permitiriacutea una amplia implementacioacuten de la
utilizacioacuten del H2 en muchos sectores como la movilidad o en sistemas de generacioacuten
o cogeneracioacuten de electricidad y calor tanto a nivel domeacutestico como industrial
La eficiencia actual de las pilas de combustible tipo PEM (pilas de combustible con
membrana de intercambio de protones o simplemente pilas polimeacutericas) es de un
50 lo que significa que la mitad de la energiacutea contenida en el H2 introducido en la
pila de combustible no es transformada en energiacutea uacutetil (electricidad) Para
contextualizar una turbina de gas pequentildea tiene una eficiencia del 21 y un motor de
combustioacuten interna de ciclo dieacutesel alrededor del 40 Obviamente estos valores de
eficiencia deben ser considerados de forma integral incluyendo todos los procesos de
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transformacioacuten situacioacuten en la que los vectores intermedios bajo criterios de
eficiencia que no de sostenibilidad presenta valores inferiores
Los avances en I+D son esperanzadores Seguacuten un estudio de Cleantech Group [19] la
mitad del total de patentes actuales se destinan al hidroacutegeno y a las pilas de
combustible Teniendo en cuenta las empresas que las patentan podemos hacernos
una idea ldquodel mercado que vienerdquo para estas tecnologiacuteas vehiacuteculos de hidroacutegeno
(Honda General Motors o Toyota publican 100 patentes al antildeo) electroacutenica de
consumo o aplicaciones estacionarias Espantildea no estaacute en liacutenea con este esfuerzo
investigador de otros paiacuteses avanzados
Seguacuten el informe Hydrogen_Strategy de la Comisioacuten Europea [20] las pilas de
combustible de hidroacutegeno deberiacutean fomentarse maacutes en los vehiacuteculos pesados de
carretera junto con la electrificacioacuten incluidos los automoacuteviles los vehiacuteculos
especiales y el transporte de mercanciacuteas por carretera de larga distancia dadas sus
emisiones de CO2
Toyota es una de las empresas automoviliacutesticas que maacutes estaacute apostando por estas
tecnologiacuteas En el mercado ya estaacuten disponibles vehiacuteculos con pilas de combustible de
hidroacutegeno como el Toyota Mirai [21] Ademaacutes lanzaraacute durante este antildeo un camioacuten
eleacutectrico alimentado por hidroacutegeno a traveacutes de su asociacioacuten Hino Trucks y utiliza esta
tecnologiacutea en montacargas autobuses urbanos y generadores
En cuanto a la utilizacioacuten del hidroacutegeno hay que destacar tambieacuten la produccioacuten
conjunta de electricidad y calor a traveacutes de la cogeneracioacuten La combustioacuten de hidroacutegeno
en una caldera cubre las necesidades del proceso industrial con la posibilidad de utilizar
la energiacutea residual en un ciclo Rankine (un ciclo termodinaacutemico que tiene como objetivo
la conversioacuten de calor en trabajo constituyendo lo que se denomina un ciclo de
potencia) con una turbina de vapor para la generacioacuten de electricidad formando asiacute el
sistema de cogeneracioacuten
Como siempre el hidroacutegeno utilizado en el proceso de cogeneracioacuten debe ser
producido a partir de fuentes renovables eliminando asiacute el uso de combustibles
foacutesiles para su obtencioacuten
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Hoy en diacutea la cogeneracioacuten plantea un sistema hiacutebrido con la sustitucioacuten parcial o total
del gas natural por hidroacutegeno con el objetivo de disentildear un sistema a largo plazo
basado exclusivamente en hidroacutegeno Esto supondriacutea una serie de ventajas ya que en
comparacioacuten con los sistemas de combustioacuten tradicionales tendriacutea una alta eficiencia
en el proceso ademaacutes de evitar la emisioacuten de gases contaminantes a la atmoacutesfera A
pesar de ello tambieacuten cuenta con un gran haacutendicap su alto precio aunque se espera
alcanzar costes maacutes competitivos (15-2eurokg lo que supondriacutea una reduccioacuten
significativa teniendo en cuenta que el coste actual estaacute entre los 35-5eurokg) por la
continua evolucioacuten y desarrollo de su tecnologiacutea
Para el antildeo 2050 se estima que entre el 13 y el 16 de la produccioacuten eleacutectrica total
generada provendraacute de sistemas de cogeneracioacuten altamente eficientes con el
hidroacutegeno de origen renovable como principal protagonista Ademaacutes seguacuten el estudio
Entendimiento del Mercado del Hidroacutegeno y sus oportunidades para la Cogeneracioacuten
[22] presentado recientemente este tipo de sistemas tambieacuten cubriraacuten entre un 19 y
un 27 de la demanda caloriacutefica de los diferentes sectores
Paiacuteses como Francia Espantildea o Alemania ya estaacuten desarrollando proyectos europeos
basados en parques de cogeneracioacuten hiacutebridos (hidroacutegeno y gas natural) y en parques
que pueden funcionar con hidroacutegeno sin un combustible foacutesil adicional
Tambieacuten se ha planteado la introduccioacuten del hidroacutegeno como combustible en centrales
de generacioacuten de electricidad de ciclo combinado pero obviamente el proceso
propuesto carece de loacutegica porque si un requisito previo es que el hidroacutegeno sea
producido por electroacutelisis del agua con electricidad renovable no parece racional
producir electricidad renovable para producir hidroacutegeno y que este tenga que
transformarse en combustible para producir electricidad de nuevo en un lugar donde su
generacioacuten no presenta elementos de valor en relacioacuten con el consumo Lo uacutenico que se
conseguiriacutea es mantener el sistema con procesos de mezcla de hidroacutegeno y gas natural
y estirar la vida uacutetil de este tipo de centrales
Figura 15 Implantacioacuten del H2 con sistemas de cogeneracioacuten Fuente Estudio Hidroacutegeno y Cogeneracioacuten ACOGEN [22]
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La utilizacioacuten de hidroacutegeno como combustible en las centrales de ciclo combinado no
es eficiente porque al proceso de combustioacuten para la generacioacuten de electricidad hay
que antildeadir el proceso de electroacutelisis y el transporte de H2 aunque sea mediante
blending
El hidroacutegeno como respaldo de la generacioacuten de electricidad
renovable
Uno de los potenciales usos del hidroacutegeno y al que maacutes importancia se le ha dado en
los medios es el de sistema de almacenamiento de energiacutea Almacenar energiacutea es
primordial para proporcionar flexibilidad a la hora de distribuir la electricidad y para la
integracioacuten de las energiacuteas renovables dentro del sistema energeacutetico
La opcioacuten de poder almacenar esta energiacutea durante un periacuteodo de sobreproduccioacuten y
reutilizarla en eacutepocas de deacuteficit de energiacutea eliminariacutea la necesidad de la generacioacuten a
partir de energiacuteas foacutesiles y las emisiones de carbono correspondientes Seguacuten IRENA el
almacenamiento estacional de la electricidad renovable seraacute un mercado en
crecimiento despueacutes del 2030 y el hidroacutegeno puede desempentildear un papel importante
La implantacioacuten de renovables exige aprovechar al maacuteximo la capacidad de evacuacioacuten
y el uso de las infraestructuras porque
bull Las renovables como la eoacutelica y la solar sin almacenamiento tienen de forma
individual un factor de capacidad pequentildeo lo que unido a la reduccioacuten de
costes aconseja sobredimensionar la potencia instalada en relacioacuten con la
maacutexima evacuable a poder ser hibridando tecnologiacuteas por la
complementariedad entre el viento y la radiacioacuten solar tanto a nivel de
disponibilidad estacional como horaria En la siguiente tabla se puede ver el
factor de capacidad y su evolucioacuten en el tiempo de las diferentes tecnologiacuteas de
aprovechamiento de fuentes de energiacutea renovables
Factor de capacidad
()
2010 2020 Porcentaje
de cambio
Bioenergiacutea 72 70 -2
Geoteacutermica 87 83 -5
Hidroeleacutectrica 44 46 4
Solar FV 14 16 17
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Factor de capacidad
()
2010 2020 Porcentaje
de cambio
Termosolar de
concentracioacuten 30 42
40
Eoacutelica terrestre 27 36 31
Eoacutelica marina 38 40 6
bull Por otro lado la variabilidad en las fuentes de energiacutea renovables y la no
posibilidad de gestionar una subida de potencia dado que la loacutegica es no
limitar su produccioacuten requiere con el fin de ganar en su componente de
potencia firme utilizar sistemas de almacenamiento de muy corto plazo
bull En sistemas cercanos al consumo en periodos en los que la generacioacuten es
mayor a la demanda hacer un uso efectivo de la energiacutea sobrante producida
mediante la implantacioacuten de almacenamiento estacionario es una de las
propuestas oacuteptimas
El hidroacutegeno por su capacidad energeacutetica y su idoneidad de produccioacuten mediante
electroacutelisis del agua es en teoriacutea un elemento baacutesico no solo para aprovechar las
infraestructuras sino para ganar en gestionabilidad de un sistema basado en fuentes
renovables como el viento y el sol
A continuacioacuten se presenta un esquema resumen de las eficiencias de transformacioacuten
almacenamiento y reconversioacuten de la energiacutea primaria en electricidad
Tabla 6 Evolucioacuten del factor de capacidad por tecnologiacuteas de aprovechamiento de fuentes de energiacutea
renovables Fuente IRENA [23] Elaboracioacuten propia
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Aunque a corto plazo no se preveacute que haya unas necesidades significativas de
almacenamiento estacional la poliacutetica energeacutetica debe considerar esta posibilidad
como una oportunidad real que antildeadir a los sistemas de almacenamiento de bateriacuteas
Se estima que en 2050 creceraacuten significativamente las necesidades de
almacenamiento de hidroacutegeno para integrar grandes cuotas de energiacutea solar y eoacutelica
ya que se va a producir cada vez maacutes una mayor electrificacioacuten de la demanda en los
diferentes sectores que se va a abastecer a partir de energiacuteas renovables Esto puede
ser una solucioacuten al problema que se plantea del aumento en la generacioacuten ya que
puede producir saturacioacuten en los nodos de interconexioacuten eleacutectrica
El horizonte proyectado por IRENA deberiacutea hacernos repensar el desarrollo actual
respecto a muchas de las iniciativas presentadas cuya replicabilidad no estaacute en
consonancia con la madurez del proceso
Por lo tanto habraacute que seguir analizando cuaacutel es el sistema o sistemas de
almacenamiento energeacutetico oacuteptimos de los desarrollados hasta la fecha y los maacutes
innovadores en los proacuteximos antildeos considerando tambieacuten la hibridacioacuten con
120636119912119944 = 120787120782
120636119927119914 = 120787120782 120636119916119949119942119940 = 120789120782
120636119913119916 = 120790120782
120636119912119957 = 120786120782
120636119912119949 = 120789120790
120636119914119930 = 120788120782
120636119914119919 = 120791120782
120636119917119933 = 120783120791
Figura 16 Esquema resumen de eficiencias en el proceso de transformacioacuten almacenamiento y reconversioacuten
de la energiacutea primaria en electricidad de las principales tecnologiacuteas renovables despreciando las peacuterdidas
asociadas al transporte de los vectores energeacuteticos
Fuentes Rendimientos (120636) Ag Media de aerogeneradores (Center for Sustainable Systems) [24] FV Media
de paneles solares (GreenMatch) [25] CH Central Hidroeleacutectrica (Bureau of Reclamation) [26] CS Campo
Solar (Protermosolar) [27] Elec electrolizador tipo PEM (Libro Naturgy) [15] Al almacenamiento H2 (TampE)
[28] PC=Pila de Combustible tipo PEM (Libro Naturgy) BE= Bateriacutea electroquiacutemica de ion-litio en ciclo de
carga y descarga (MDPI) [29] At= Almacenamiento teacutermico en sales fundidas (Protermosolar) Elaboracioacuten
propia
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almacenamiento (las ya existentes bateriacuteas de ion-litio volantes de inercia bombeo
etc)
La hibridacioacuten de la eoacutelica con la fotovoltaica supone un hito que deberiacutea ser la base
del desarrollo de la generacion de electricidad de forma centralizada con el fin de
aprovechar la capacidad de evacuacioacuten y de dar firmeza a la generacioacuten renovable
situacioacuten para la que es interesante analizar la utilizacion del hidroacutegeno como sistema
de almacenamiento y generacioacuten posterior de energiacutea eleacutectrica
En la Fundacioacuten Renovables hemos simulado mediante un modelo basado en datos
reales la hibridacioacuten de un parque eoacutelico de 15 MW con otro solar de 15 MWp
sumando una potencia instalada de 30 MW para un nudo de evacuacioacuten de red de 15
MW con el fin de analizar los vertidos disponibles por una generacioacuten superior a la
potencia de evacuacioacuten
En base a los datos de energiacutea eleacutectrica vendida a la red se ha calculado la energiacutea
eleacutectrica excedentaria que no puede ser aprovechada por las limitaciones impuestas
por el nudo de evacuacioacuten
De acuerdo al desarrollo horario en las siguientes figuras podemos ver como la eoacutelica
y la fotovoltaica tienen elementos de complementariedad (figura 16) pero donde
realmente se complementan es en el desarrollo estacional (figura 17)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ene
rgiacutea
(M
Wh
)
Horas
Energiacutea eoacutelica vendida (MWh) Energiacutea solar vendida (MWh) Excedentes (MWh)
Figura 17 Distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica vendida y de los excedentes del parque en estudio Elaboracioacuten propia
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Los excedentes distribuidos en nuestro caso de forma anual en 24 horas se calculan
por el promedio de las horas en las que si existen excedentes (principalmente de 600h
a 1900h coincidente con la distribucioacuten gaussiana caracteriacutestica de la curva de
generacioacuten solar fotovoltaica) para dimensionar la capacidad del electrolizador Una
vez calculado nos permitiraacute obtener los excedentes de energiacutea eleacutectrica que seraacuten
aprovechados por el electrolizador su produccioacuten de H2 teniendo en cuenta el
consumo de electricidad y la eficiencia en funcioacuten de la carga a la que es sometido
calculada de forma proporcional a la desviacioacuten respecto al punto de funcionamiento
oacuteptimo del electrolizador De forma anaacuteloga se determina la capacidad de la pila de
combustible en base al promedio de las horas en las que se produce H2 (coincidentes
con las que se producen excedentes de electricidad) y su reconversioacuten en electricidad
teniendo en cuenta su consumo y su factor de carga
Hay que matizar que se ha escogido un electrolizador y una pila de combustible tipo
PEM para los caacutelculos realizados por sus ventajas de flexibilidad de operacioacuten y tiempo
de respuesta lo que los hacen adecuados para su hibridacioacuten con tecnologiacuteas de
generacioacuten renovables como se ha mencionado con anterioridad
El escenario proyectado es el almacenamiento estacional del H2 para su reconversioacuten e
inyeccioacuten en la red cuando la remuneracioacuten por MWh de electricidad vertida es mayor
Por ello en base a los excedentes del parque distribuidos de forma estacional se
calcula la produccioacuten de H2 en funcioacuten de la capacidad del electrolizador calculada
anteriormente Tomando la estacioacuten con mayor produccioacuten de H2 calculamos su
volumen a una presioacuten de 200 bar y por tanto la capacidad del sistema de
almacenamiento La razoacuten de optar por un sistema estacional sobredimensionado se
basa en poder aprovechar las ventajas de almacenamiento temporal que aporta en
contraposicioacuten con otros vectores energeacuteticos
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Se ha realizado un anaacutelisis de sensibilidad con el coste de la electricidad utilizada en el
electrolizador partiendo de un coste cero pues de otra manera la electricidad
excedentaria generada seriacutea desperdiciada
Por otro lado los resultados de un escenario definido a partir de la utilizacioacuten de
electricidad procedente de la red en horas de bajo precio para producir y almacenar
hidroacutegeno con el fin de incrementar el factor de uso de los electrolizadores al margen
de la no sostenibilidad de un mix que no es 100 renovable no suponen una ventaja
econoacutemica tanto por el factor de capacidad de la planta hibridada como por los
costes de oportunidad y de generacioacuten de la electricidad de la red y de la planta
respectivamente
En base al procedimiento de caacutelculo utilizando al descuento de los flujos de caja y los
datos del parque eoacutelico y solar empleados el resultado obtenido dista mucho de ser
competitivo principalmente por el peso de las inversiones a llevar a cabo La todaviacutea
poca madurez de la tecnologiacutea de los electrolizadores y de las pilas de combustible
introducen un alto coste unitario de los equipos (1200 eurokW y una vida uacutetil de unas
42200 horas para los electrolizadores y 1000 eurokW para la pila de combustible)
representando entre ambos el 92 del Capex
Ante tal magnitud cabe pensar que la hibridacioacuten de un parque de generacioacuten
renovable con un electrolizador tendriacutea que ser fuertemente subvencionada en torno
a un 80 con parte de los Fondos Next Generation EU recogidos en Espantildea en el Plan
de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia (PRTR) concretamente en los asignados
0
500
1000
1500
2000
2500
Primavera Verano Otontildeo Invierno
Ene
rgiacutea
(M
Wh
antilde
o)
Estaciones
Excedentes (MWh)
Figura 18 Excedentes del parque de estudio distribuidos por estaciones de un antildeo Elaboracioacuten propia
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al Componente 9 destinados al hidroacutegeno dado el beneficio medioambiental positivo
que implicariacutea su integracioacuten en la red eleacutectrica
La combinacioacuten entre subvenciones y precios de venta de electricidad mayores por su
gestionabilidad es otra de las variables que se ha analizado lo que supone encontrar
puntos de rentabilidad en un modelo eleacutectrico en el que la generacioacuten firme tenga un
plus de precio al fijado por el pool actual Esta consideracioacuten deberiacutea limitar la
realizacioacuten de plantas a las necesidades exigidas para un adecuado desarrollo
tecnoloacutegico del proceso ya que un mayor ritmo supone un sobrecoste anticipado que
acaba siendo contraproducente
En el estado del arte de la tecnologiacutea el aumento de la capacidad de produccioacuten del
electrolizador y por tanto del H2 producido tampoco arroja mejoras significativas
dado que el iacutendice de progreso del Capex en relacioacuten con el tamantildeo en la actualidad no
es significativo
La comparacioacuten tambieacuten se llevoacute a cabo en un modelo con hibridacioacuten basada en
bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio y en condiciones de disentildeo operativo similares el
resultado es diametralmente opuesto al obtenerse un resultado econoacutemico positivo
Este resultado estaacute generado no solo por un menor Capex sino sobre todo por una
mayor utilizacioacuten porque la bateriacutea consigue reconvertir casi un 350 maacutes los
excedentes en energiacutea eleacutectrica final que el electrolizador como puede observarse en
las siguientes figuras
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80000
90000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ene
rgiacutea
(M
Wh
)
Horas
Excedentes noaprovechadosPeacuterdidas de energiacutea en elproceso de transformacioacutenH2 no aprovechado parareconvertir en electricidadPeacuterdidas en el proceso dereconversioacutenH2 reconvertido en energiacuteaeleacutectrica
Figura 19 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de H2 como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable
Elaboracioacuten propia
Figura 20 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de bateriacuteas como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable
Elaboracioacuten propia
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ene
rgiacutea
(M
Wh
)
Horas
Excedentes noaprovechados
Peacuterdidas en la bateriacutea
Peacuterdidas en el inversor
Energiacutea eleacutectricareconvertida por la bateriacutea
Excedentes
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A raiacutez de los resultados obtenidos queda de manifiesto que debemos seguir
avanzando en la mejora de la tecnologiacutea relacionada con el hidroacutegeno Sin embargo si
se constata la idoneidad no solo de la hibridacioacuten sino del uso de bateriacuteas de
almacenamiento de ion litio la unioacuten del parque eoacutelico con un parque solar
fotovoltaico del mismo tamantildeo incrementa las horas de funcionamiento en un 161
A continuacioacuten se muestran las diferencias tecnoloacutegicas y econoacutemicas maacutes
significativas entre los electrolizadores PEM y las bateriacuteas electroquiacutemicas de ion litio
Electrolizador PEM Bateriacuteas electroquiacutemica ion litio
Eficiencia () 70 80
Vida uacutetil (antildeos) 48 10
Capex (eurokW y eurokWh) 1200 11645
Materia prima Agua y electricidad Electricidad
Emplazamiento Impuesto por la disponibilidad de
agua Versatilidad
Carga parcial miacutenima respecto a la potencia nominal
5 ~ 0
Elementos auxiliares
Sistema de tratamiento de agua compresor sistema de
almacenamiento y pila de combustible
Inversor DCAC y ACDC (salvo si la energiacutea eleacutectrica es DC)
Los resultados obtenidos corresponderiacutean a un proyecto de estas caracteriacutesticas
llevado a cabo en 2021 Sin embargo seguacuten estudios realizados para los antildeos 2030 y
2050 en referencia a sistemas de almacenamiento estacionales se puede observar
que con la utilizacioacuten del hidroacutegeno se produciraacute una reduccioacuten en el coste de la
electricidad
Tabla 7 Comparativa entre electrolizadores PEM y bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio
Elaboracioacuten propia
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Por el contrario en las estimaciones realizadas para los antildeos 2030 y 2050 se preveacute que
el coste no disminuiriacutea en la electricidad producida en centrales de bombeo (PHS) o en
plantas con turbina a gas comprimido (CAES)
Nos queda mucho recorrido sobre todo atendiendo al funcionamiento no continuo de
los electrolizadores y a los efectos que tiene esta praacutectica tanto en el rendimiento y la
vida uacutetil de los equipos como en el coste antildeadido por un menor nuacutemero de horas de
utilizacioacuten
Produccioacuten de combustibles a partir del hidroacutegeno
El H2 puede ser empleado como materia prima para producir otros combustibles
sinteacuteticos derivados lo que supone almacenar hidroacutegeno de una forma maacutes versaacutetil
aprovechando las ventajas que ofrecen los distintos combustibles para su integracioacuten
en las aplicaciones de uso final sin que se tengan que modificar los sistemas
actualmente existentes dada la naturaleza quiacutemica de sus propiedades
Los combustibles sinteacuteticos liacutequidos en condiciones ambientales poseen ventajas
frente a los gaseosos en cuanto a densidad energeacutetica se refiere que los hace
utilizables para aplicaciones de movilidad al poder transportar mayor cantidad de
combustible por volumen incrementando la autonomiacutea de los medios de transporte
en general
A partir del H2 se pueden obtener otros electrocombustibles tanto en estado liacutequido
(Power-to-Liquids P2L los productos Fischer-Tropsch (FT) (e-dieacutesel e-gasolina o e-
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
H2 PtPPEMPEM
H2 PtP H2 PtP H2 PtGPEM HENG
H2 PtGPEM
methan
PHS CAES
LCO
E (U
SDM
Wh
)
2030 2050
Figura 21 Reduccioacuten de los costes de electricidad seguacuten Fuente Technology Roadmap Hydrogen and Fuel Cells (aeh2org) [30] Elaboracioacuten propia
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queroseno) e-metanol (MeOH) y el hidroacutegeno transportado en compuestos liacutequidos
orgaacutenicos portadores de hidroacutegeno (LOHC)) como en estado gaseoso (Power-to-gas
P2G metano y amoniacuteaco)
Estos combustibles poseen propiedades fisicoquiacutemicas ideacutenticas a los productos
petroliacuteferos de origen foacutesil (o a las sustancias producidas a partir de combustibles
foacutesiles) y suponen una manera de producir combustibles sinteacuteticos y almacenar
hidroacutegeno (y en primer teacutermino electricidad renovable) capaz de integrarse
faacutecilmente en la infraestructura logiacutestica existente (gasoductos buques cisterna
infraestructura de reabastecimiento de combustiblehellip) Sin embargo aunque no
implican ninguna barrera teacutecnica en su uso final los principales inconvenientes son la
baja eficiencia energeacutetica global (tanto en el proceso de obtencioacuten como en la
tecnologiacutea final de uso en la combustioacuten) y el coste del proceso de produccioacuten al
margen de significar un apoyo a la continuidad de un modelo energeacutetico insostenible
Existen propuestas de almacenartransportarusar hidroacutegeno a traveacutes de estos
electrocombustibles si se utilizan directamente como es el caso del amoniacuteaco o del
metanol sin olvidar que en los procesos de combustioacuten (a excepcioacuten del H2 y el NH3)
contaminan exactamente igual que sus anaacutelogos de origen foacutesil
1 Metano Mediante el proceso de hidrogenacioacuten se produce la metanizacioacuten
del CO2 produciendo de esta forma metano sinteacutetico La propuesta de
produccioacuten del metano sinteacutetico a partir del H2 podriacutea distribuirse de forma
sencilla en la red de gas natural existente
Figura 22 Diagrama explicativo de la produccioacuten de electrocombustibles Fuente European Technology and Innovation Platform [31] Traduccioacuten al espantildeol del original
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2 Amoniaco El amoniacuteaco (NH3) es un gas incoloro con un olor muy caracteriacutestico
Es 16 veces maacutes ligero que el aire El NH3 es faacutecilmente licuable debido al
fuerte enlace de hidroacutegeno entre las moleacuteculas A una presioacuten de una
atmoacutesfera hierve por debajo de la temperatura ambiente a unos -333 degC por
lo que puede conservarse en estado liacutequido bajo presioacuten a temperaturas bajas
mediante su refrigeracioacuten o almacenado bajo presioacuten Esto hace que se
requiera de un equipo especial para su almacenaje y dispensado
Se trata del segundo quiacutemico industrial maacutes producido en el mundo y la
principal materia prima producida a partir del hidroacutegeno Seguacuten el informe
Hydrogen A renewable energy perspective publicado por IRENA [14] se
producen alrededor de 175 millones de toneladas al antildeo de las cuales casi el
90 se destinan como materia prima para la fabricacioacuten de fertilizantes
sinteacuteticos nitrogenados soacutelidos o gaseosos empleados en el sector agriacutecola
(urea nitrato de amonio sulfato de amonio) y para la produccioacuten de otros
productos quiacutemicos
El amoniacuteaco tiene una densidad energeacutetica de 186 MJkg aproximadamente la
mitad que la del petroacuteleo y comparable a la de la biomasa por lo que ademaacutes
de su uso como materia prima surge junto con el hidroacutegeno un intereacutes por su
utilizacioacuten como vector energeacutetico para desplazar el uso de combustibles foacutesiles
en aquellos sectores maacutes difiacuteciles de descarbonizar El amoniacuteaco resulta
interesante por ser el uacutenico portador de energiacutea derivado del H2 libre de
carbono durante su combustioacuten al igual que el hidroacutegeno puro
En su combustioacuten el amoniacuteaco no arde con facilidad ni mantiene la combustioacuten
debido a su bajo iacutendice de cetano y a la baja velocidad de la llama excepto para
mezclas estrechas de amoniacuteaco-aire del 15-25 en volumen de aire lo que
dificulta su aplicacioacuten en los motores de combustioacuten Cuando se mezcla con
oxiacutegeno arde con una llama de color verde amarillento paacutelido
Sin embargo el amoniacuteaco es un compuesto quiacutemico altamente toacutexico para los
seres humanos si se inhala ademaacutes de provocar graves quemaduras en la piel y
dantildeos en los ojos si se entra en contacto con eacutel El amoniacuteaco tiene la propiedad
de disolverse faacutecilmente en el agua siendo una sustancia muy toacutexica para la
vida acuaacutetica con efectos duraderos en el tiempo si se producen fugas en
masas de agua Se trata ademaacutes de un gas inflamable y si su combustioacuten no
estaacute perfectamente optimizada puede ser una fuente de emisiones de oacutexido
nitroso (NO2) un gas de efecto invernadero con 300 veces mayor potencial de
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calentamiento global que el CO2 ademaacutes de la posible emisioacuten de amoniacuteaco no
quemado tras su combustioacuten y su potencial efecto venenoso y contaminante
Mediante el proceso de Haber-Bosch (HB) se consigue sintetizar la moleacutecula
del amoniacuteaco (NH3) a partir del H2 y del nitroacutegeno (N2) Para que el amoniacuteaco se
considere un electrocombustible es necesario que el H2 proceda de electroacutelisis
con electricidad renovable Sin embargo el N2 actualmente se obtiene a partir
de la eliminacioacuten del oxiacutegeno del aire a traveacutes de la reaccioacuten de combustioacuten del
metano y todaviacutea no existe una alternativa clara de produccioacuten de N2 libre de
carbono que sustituya el meacutetodo de produccioacuten actual pues todas las
propuestas se encuentran en una fase prematura de investigacioacuten y desarrollo
A nivel mundial se genera un promedio de casi tres toneladas de CO2 por cada
tonelada de NH3 producido
3 Produccioacuten de hidrocarburos liacutequidos Se pueden producir hidrocarburos
liacutequidos a partir de un gas de siacutentesis mediante la combinacioacuten de moleacuteculas
simples de H2 y carbono (C) para dar lugar a moleacuteculas de cadena maacutes larga
con una composicioacuten similar a los productos liacutequidos derivados del petroacuteleo
(proceso quiacutemico de Fischer-Tropsch (FT)) Los hidrocarburos obtenidos son
combustibles con faacutecil salida en el mercado sobre todo porque no tienen
ninguna barrera teacutecnica en su uso final No obstante el principal inconveniente
es la baja eficiencia energeacutetica global y los altos costes Por ejemplo en la
actualidad el coste del queroseno sinteacutetico es entre 4 y6 veces superior sin
contar los impuestos sobre carbono
4 Metanol El metanol (CH3OH) es un compuesto quiacutemico cuyo estado de
agregacioacuten a temperatura y presioacuten ambiente es liacutequido con baja densidad
incoloro inflamable y altamente toacutexico para los seres humanos
El metanol se produce de forma tradicional a partir de fuentes de carbono
concentradas como el gas natural o el carboacuten Actualmente alrededor del 65
de la produccioacuten de metanol se basa en el proceso SMR mientras que el resto
(35) los hace en gran medida en la gasificacioacuten del carboacuten Para producir
metanol el gas natural y el carboacuten tienen que convertirse en gas de siacutentesis La
eficiencia global de la conversioacuten energeacutetica de una planta SMR se situacutea en
torno al 70 mientras que en el caso de la conversioacuten de carboacuten en metanol
la eficiencia es del orden del 50-60
El metanol puede producirse utilizando energiacutea renovable y materias primas
renovables pero dando lugar a emisiones de GEI significativamente menores
durante todo su ciclo de vida (unos 05 kg de dioacutexido de carbono equivalente
(CO2-eq) por kg de metanol en el caso del gas natural frente a 26-38 kg de
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CO2-eq kg de metanol para el carboacuten) En la actualidad tan soacutelo un 02 del
metanol producido a nivel mundial proviene de fuentes renovables
Para producir una tonelada de metanol se necesitan aproximadamente unas
138 t de CO2 y 019 t de H2 (aproximadamente 17 t de agua) Para producir
una tonelada de e-metanol se necesitan unos 10-11 MWh de electricidad la
mayor parte para la electroacutelisis del agua
El metanol es un producto clave en la industria quiacutemica utilizaacutendose
principalmente como materia prima para la produccioacuten de otros productos
quiacutemicos como el formaldehiacutedo el aacutecido aceacutetico y los plaacutesticos Actualmente
se producen alrededor de 98 millones de toneladas al antildeo casi todo a partir de
combustibles foacutesiles (gas natural o carboacuten) Las emisiones del ciclo de vida de la
produccioacuten y del uso actuales del metanol son de alrededor de 03
gigatoneladas de CO2 al antildeo (aproximadamente el 10 de las emisiones totales
del sector quiacutemico) La produccioacuten de CH3OH casi se ha duplicado en la uacuteltima
deacutecada y seguacuten el informe Innovation Outlook Renewable Methanol de IRENA
[32] la produccioacuten podriacutea aumentar a 500 millones de toneladas al antildeo 2050
De la misma forma que el H2 y el NH3 adicionalmente a su utilidad como
materia prima el metanol puede ser empleado como combustible en el
transporte Sin embargo cuando se quema se producen emisiones de GEI y de
partiacuteculas contaminantes Por otro lado la energiacutea quiacutemica del metanol puede
convertirse en energiacutea eleacutectrica a temperatura ambiente mediante pilas de
combustible de metanol (DMFC) sin embargo este proceso de transformacioacuten
tampoco estaacute libre de emisiones
En la actualidad al igual que con el H2 el principal obstaacuteculo para la produccioacuten
de metanol renovable es su mayor coste en comparacioacuten con las alternativas
basadas en combustibles foacutesiles Seguacuten el informe anteriormente citado el
coste de la produccioacuten de metanol a partir de combustibles foacutesiles se situacutea
entre 84 y 210 eurot mientras que los costes de produccioacuten de bioetanol y e-
metanol se estiman actualmente entre 269 y 647 eurot y 1008 y2016 eurot
pudiendo llegar a reducirse en 2050 hasta los 185-470 eurot y 210-529 eurot
respectivamente
5 Compuestos liacutequidos orgaacutenicos portadores de hidroacutegeno (LOHC Liquid
Organic Hydrogen Carriers) Son compuestos orgaacutenicos cuyo estado de
agregacioacuten a presioacuten y temperatura atmosfeacuterica es liacutequido (ademaacutes de no ser
volaacutetil en estas condiciones) capaces de absorber H2 mediante reacciones
quiacutemicas de hidrogenacioacuten y liberar hidroacutegeno mediante reacciones de
deshidrogenacioacuten Estas cualidades les permiten ser empleados como medios
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de almacenamiento de hidroacutegeno que puede ser transportado en estado
liacutequido en condiciones ambientales
Necesitamos avanzar en procesos de investigacioacuten para conseguir meacutetodos de
produccioacuten menos intensivos en energiacutea y sin emisiones que necesariamente deben
pasar por una mejor integracioacuten de fuentes de energiacutea renovables para la produccioacuten
de estos electrocombustibles Actualmente se basan principalmente en procesos
termoquiacutemicos cuyos requerimientos energeacuteticos son elevados dadas las altas
presiones y temperaturas de operacioacuten necesarias para llevar a cabo las reacciones
quiacutemicas Estos requerimientos sumados a las necesidades energeacuteticas para producir
hidroacutegeno nos muestran la realidad de que detraacutes de cada electrocombustible existe
una multitud de procesos de transformacioacuten de energiacutea (y por tanto de peacuterdidas) que
hacen cuestionarse algunas aplicaciones propuestas para el uso de estos Debemos ser
eficientes en el uso de la energiacutea e intentar cubrir nuestras necesidades con el
menor consumo y transformacioacuten de energiacutea posible
Con respecto a los costes si el hidroacutegeno renovable todaviacutea es caro estos
electrocombustibles lo son maacutes auacuten El estudio publicado en la revista cientiacutefica
Renewable and Sustainable Energy Reviews [33] concluye que las producciones
estaraacuten en el rango de 200-280 euroMWhcombustible en 2015 y 160-210 euroMWhcombustible en
2030
Aplicaciones del hidroacutegeno en la industria
Dado que el hidroacutegeno no es una fuente de energiacutea primaria sino un vector energeacutetico
que requiere de una conversioacuten que implica importantes peacuterdidas de energiacutea requiere
una reflexioacuten sobre la escala y velocidad necesaria para su desarrollo uso y capacidad
de suministro
Sus aplicaciones deben centrarse en aquellos sectores en los que la electricidad no
pueda tener cabida bien por el proceso del que se trate por su utilizacioacuten como
elemento quiacutemico o por la necesidad de funcionamiento no conectado a la red
eleacutectrica lo que exige la existencia de sistemas de almacenamiento Obviamente salvo
por razones de eficiencia y sus requisitos de operacioacuten el hidroacutegeno no deberiacutea ser un
vector energeacutetico utilizable de forma amplia
En Espantildea se consumen 500000 toneladas de hidroacutegeno al antildeo El 99 de ese
hidroacutegeno es producido a base de gas natural sin captura de CO2 (gris) El 6 del
consumo total de gas natural en Espantildea se destina a la produccioacuten de hidroacutegeno La
praacutectica totalidad de este consumo se produce en las plantas de fabricacioacuten de
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productos industriales y en las refineriacuteas siendo Repsol el mayor productor y
consumidor de hidroacutegeno del paiacutes con el 72 del total Por sectores el consumo se
reparte en un 70 como materia prima principalmente en refineriacuteas
(mayoritariamente las situadas en Huelva Cartagena Puertollano y Tarragona) un
25 en faacutebricas de productos quiacutemicos de uso industrial (amoniacuteaco) y el 5 restante
en sectores como el metaluacutergico
Obviamente la electrificacioacuten de la demanda y la menor necesidad de combustibles
foacutesiles en el futuro van a reducir la utilizacioacuten del hidroacutegeno al descender la produccioacuten
de las refineriacuteas
En la industria del refino el H2 se emplea en el proceso de hidrotratamiento del
petroacuteleo para eliminar el azufre el nitroacutegeno y otras impurezas Como ejemplo en el
proceso de hidrotratamiento del dieacutesel se utiliza una relacioacuten hidroacutegenodieacutesel que se
situacutea en el rango de los 200-700 Nm3m3
En las refineriacuteas tambieacuten se emplea el hidroacutegeno en el hidrocraqueo para mejorar los
crudos maacutes pesados rompiendo sus moleacuteculas de cadena larga y convirtieacutendolos en
crudos maacutes ligeros proceso en el que se rompe el enlace carbono-carbono
Por uacuteltimo en la industria del refino se destaca la hidrodesulfuracioacuten que tiene el fin
de reducir el contenido de azufre que se encuentra en las fracciones de petroacuteleo
rompiendo los enlaces carbono-azufre En un proceso en el que se realiza la
hidrodesulfuracioacuten de un caudal de dieacutesel se necesitan aproximadamente 0050 kgh
de hidroacutegeno por cada kgh del combustible foacutesil Conforme los requisitos de las
emisiones de oacutexidos de azufre (Sox) se han ido haciendo maacutes estrictos se ha dado
lugar a un progresivo aumento de la demanda de hidroacutegeno en las refineriacuteas para la
desulfuracioacuten de los combustibles foacutesiles
En la industria quiacutemica se emplea la composicioacuten molecular del H2 para la elaboracioacuten
de productos quiacutemicos como el amoniacuteaco y el metanol para su uso en fertilizantes
productos quiacutemicos en general para la produccioacuten de biocombustibles resinas
poliacutemeros plaacutesticos etc
En la industria metaluacutergica el hidroacutegeno se emplea en la manufactura de hierro acero
y aleaciones Una de las etapas en las que se requiere su uso es en el proceso de
recocido para restaurar la ductilidad del metal ademaacutes de en otras aplicaciones como
agente reductor
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La descarbonizacioacuten de la produccioacuten de acero y cemento con hidroacutegeno tendriacutea un
coste de 60 doacutelares por tonelada de CO2 seguacuten BloombergNEF siendo este precio
superior al actual del reacutegimen de comercio de derechos de emisioacuten de la UE pero
inferior al precio global del carbono de 75 doacutelares por tonelada para el 2030
recomendado por el Fondo Monetario Internacional (FMI) La siguiente figura muestra
la variacioacuten del coste por sectores
Otros procesos industriales con un menor peso en el consumo final de H2 son la
fabricacioacuten de vidrio (se burbujea para evitar la oxidacioacuten de algunos elementos) de
alimentos (hidrogenacioacuten de grasas) de productos quiacutemicos especializados y a granel
semiconductores y refrigeracioacuten de los generadores eleacutectricos Su participacioacuten
conjunta representa solamente el 1 de la demanda mundial de hidroacutegeno
El hidroacutegeno en el transporte
El modelo de transporte futuro debe estar basado en la utilizacioacuten de la electricidad
los biocombustibles o el hidroacutegeno en sustitucioacuten de los combustibles foacutesiles
actualmente utilizados de forma generalizada
El hidroacutegeno se integra de forma directa en el transporte a traveacutes del uso de pilas de
combustible para la produccioacuten de electricidad (FCEV) del gas natural y los
biocombustibles utilizados en motores de combustioacuten interna y de la electricidad con
el uso de los coches eleacutectricos con almacenamiento en bateriacuteas (VEB)
La utilizacioacuten del hidroacutegeno en pilas de combustible presenta como ventajas una
mayor autonomiacutea y menores tiempos de recarga asiacute como una reduccioacuten de la tara lo
Figura 23 Coste de la reduccioacuten de CO2 con hidroacutegeno Fuente BloombergBNEF Hydrogen Economy Outlook [10]
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que lo hace especialmente interesante para aquellas necesidades en las que la
distancia y el peso de la carga a transportar es factor diferencial como puede ser el
transporte pesado por carretera y la navegacioacuten naval o aeacuterea
El objetivo principal es que se produzca la electrificacioacuten de los vehiacuteculos con
motores de combustioacuten interna que son los que utilizan mayoritariamente
combustibles foacutesiles con la utilizacioacuten de hidroacutegeno en pilas de combustible o
directamente en vehiacuteculos eleacutectricos con almacenamiento en bateriacuteas
El punto de debate es la identificacioacuten de en queacute usos se debe utilizar el hidroacutegeno
siendo conscientes de que el proceso de obtencioacutenutilizacioacuten es doblemente ciacuteclico
generacioacuten de electricidad-produccioacuten de hidroacutegeno mediante electroacutelisis-uso en pilas
de combustible para producir la electricidad necesaria para la movilidad del vehiacuteculo
Al fin y al cabo tienen el mismo uso y en los procesos de transformacioacuten se producen
peacuterdidas de energiacutea que ocasionan una disminucioacuten de la eficiencia de los procesos
razoacuten por la que los usos deben ser aquellos en los que el modelo eleacutectrico no cumple
alguno de los requisitos de autonomiacuteapeso
El sector transporte es uno de los primeros sectores que ha incorporado la tecnologiacutea
del hidroacutegeno en sus diferentes modalidades transporte por carretera ligero y pesado
mariacutetimo ferroviario y aeacutereo
Transporte ligero
En este apartado se incluyen los vehiacuteculos automoacuteviles los de transporte de
mercanciacuteas de menor volumen o de hasta 35 toneladas como maacuteximo o los que
realicen distancias cortas
En la siguiente figura se pueden observar maacutes detalladamente los valores de eficiencia
de cada uno de los procesos resaltando aquellos en los que se producen las mayores
peacuterdidas
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La eficiencia de los coches eleacutectricos es de un 77 es decir de 100 unidades de
energiacutea de electricidad soacutelo 23 se pierden y el resto se transforma en energiacutea
mecaacutenica para accionar las ruedas del coche En un coche convencional con motor de
combustioacuten interna de 100 unidades de energiacutea contenida en el combustible soacutelo 30
son transformadas para el fin uacuteltimo de accionar las ruedas mientras que el resto se
pierde (principalmente en energiacutea teacutermica en forma de calor) debido a la eficiencia de
los motores teacutermicos comparados con los eleacutectricos (30 frente a un 90-94
aproximadamente)
En cuanto a los vehiacuteculos que funcionan con pilas de combustible con hidroacutegeno
procedente de fuentes renovables la eficiencia global es del 33 Esto quiere decir
que de 100 unidades de energiacutea contenida se pierden un total de 67 unidades
principalmente en el proceso de transformacioacuten del hidroacutegeno a electricidad y en
menor medida aunque tambieacuten se debe considerar en el proceso de electroacutelisis en el
que se disocia la moleacutecula de agua razoacuten por la que siacute se debe avanzar hacia un
modelo eleacutectrico y abandonarse la idea del de celdas de combustible
Respecto a las eficiencias que presentan los combustibles sinteacuteticos son mucho
menores si se comparan con las de los vehiacuteculos eleacutectricos ya que tienen unos valores
del 20 y del 16 para dieacutesel y la gasolina respectivamente
Figura 24 Datos de eficiencia de coches eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport and Environment [34]
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En 2050 se espera alcanzar una eficiencia del 81 en la electrificacioacuten directa de
automoacuteviles desarrollando mejoras en la eficiencia de carga de las bateriacuteas en la
conversioacuten DCAC y en la eficiencia del motor eleacutectrico En cuanto a los vehiacuteculos de
uso particular con pilas de combustible se estima que se podraacute alcanzar una eficiencia
del 42 al incrementar la eficiencia en el proceso de conversioacuten de hidroacutegeno a
electricidad en el proceso de electroacutelisis y reduciendo las peacuterdidas en el transporte
almacenamiento y distribucioacuten principalmente
En referencia a los combustibles sinteacuteticos en este caso en estado liacutequido como el
dieacutesel y la gasolina se estima que alcanzaraacuten una eficiencia del 22 y del 18
(suponiendo esto un incremento de un 2 con respecto al antildeo 2020) producieacutendose
mejoras en el proceso de electroacutelisis para la obtencioacuten de hidroacutegeno en la captura de
CO2 y en el proceso de siacutentesis Fischer-Tropsch
Los camiones eleacutectricos de transporte ligero y los que utilizan pilas de combustible
presentan datos con los mismos valores de eficiencias tanto en sus procesos de
transformacioacuten como en sus peacuterdidas energeacuteticas
Las expectativas para 2050 al igual que con los vehiacuteculos de uso personal preveacuten que
los camiones eleacutectricos incrementaraacuten su eficiencia alcanzando un valor del 81
desarrollando mejoras en la eficiencia de carga de las bateriacuteas en la conversioacuten DCAC
Figura 25 Datos de eficiencia de camiones eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport and Environment [34]
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y en la eficiencia del motor eleacutectrico En los camiones con pilas de combustible se
estima que se podraacute alcanzar una eficiencia del 42 al incrementar la eficiencia en el
proceso de conversioacuten de hidroacutegeno a electricidad en el proceso de electroacutelisis y
reduciendo las peacuterdidas en el transporte almacenamiento y distribucioacuten
principalmente
Respecto a los combustibles sinteacuteticos o electrocombustibles se calcula que se
alcanzaraacute una eficiencia del 29 para los hidrocarburos sinteacuteticos liacutequidos y del 28
para los hidrocarburos sinteacuteticos gaseosos como el metano Esto se debe a mejoras en
la eficiencia del proceso de electroacutelisis en la captura de CO2 y en los procesos de
siacutentesis de Fischer-Tropsch y metanizacioacuten o digestioacuten anaerobia asiacute como en el
incremento de la eficiencia de los motores de combustioacuten Cabe destacar tambieacuten que
este aumento global en la eficiencia con la utilizacioacuten de metano se produce debido a
una disminucioacuten de las peacuterdidas en el transporte el almacenamiento y la distribucioacuten
Como en el caso de los automoacuteviles los camiones con electrificacioacuten directa son la
mejor opcioacuten para el transporte ligero por sus altos valores de eficiencia aunque por
el contrario al recorrer largas distancias necesitan de bateriacuteas con gran capacidad lo
que ocasionariacutea un alto coste por lo que no seriacutea rentable usar camiones eleacutectricos
con bateriacuteas
Como conclusioacuten en el transporte ligero es maacutes recomendable fomentar el uso de
vehiacuteculos eleacutectricos Obviamente estamos considerando que la autonomiacutea del
vehiacuteculo eleacutectrico y los sistemas de recarga estaacuten plenamente desarrollados para
cubrir las necesidades de largas distancias
Transporte pesado
En este caso nos referimos a vehiacuteculos destinados al transporte de mercanciacuteas por
carretera tanto a nivel nacional como internacional (en los que el peso de los
productos o bienes supera las 35 toneladas pero no supera las 6 toneladas maacuteximas
permitidas) tranviacuteas autobuses camiones de carga o vehiacuteculos ligeros con uso
intensivo responsables de la gran parte de emisiones equivalentes de CO2 o que
recorren largas distancias
A diacutea de hoy en la flota de vehiacuteculos pesados de la Unioacuten Europea estaacuten registrados
62 millones de camiones [35] En la siguiente figura se observa que Espantildea tiene solo
un 10 de esta flota de camiones a nivel europeo mientras que es uno de los paiacuteses
que tiene una mayor presencia en el transporte a larga distancia representando el
13 de los 140 billones de vehiacuteculos por kiloacutemetro en el antildeo 2019 [36]
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Debido a que el dieacutesel sigue siendo el combustible que usan aproximadamente el 98
de los camiones cada vez maacutes se estaacute impulsando el uso de camiones con
combustibles alternativos buscando mejorar el rendimiento medioambiental del
transporte con estos vehiacuteculos
Por ello en Europa se estaacute comenzando a introducir en la flota de camiones vehiacuteculos
hiacutebridos enchufables vehiacuteculos eleacutectricos de bateriacutea y vehiacuteculos de pilas de
combustible teniendo una mayor presencia los vehiacuteculos de gas natural licuado o gas
natural comprimido
6480
21317
11
28
1014
0 5000 10000 15000 20000 25000
GNL
GNC
H2 FCEV
PHEV
BEV
Flota de camiones de combustible alternativo
0 50 100
GNL
GNC
H2 FCEV
PHEV
BEV
Porcentaje de camiones con combustibles alternativos en los
paiacuteses de la UE
Beacutelgica
Francia
Alemania
Italia
Luxemburgo
Espantildea
Suecia
Paiacuteses Bajos
Polonia18
Alemania17
Italia8
Espantildea13
Francia11
Rumania 3
Grecia 1
Repuacuteblica Checa 3
Paiacuteses Bajos 7
Otros EU27 paiacuteses19
140000 millones km de vehiacuteculos
Polonia 18
Alemania 16
Italia 15
Espantildea 10
Francia 10
Rumania 5
Grecia 4
Repuacuteblica Checa 3
Paiacuteses Bajos 3
Otros EU 27 16
62 millones de vehiacuteculos pesados (HDV)
Figura 26 Resumen de la flota de camiones de la UE (2019) y de los vehiacuteculos-kiloacutemetro (2019) por paiacutes
Fuente ACEA 2021 Eurostat 2020 Elaboracioacuten propia
Figura 27 Flota de camiones con combustibles alternativos de la UE totales y porcentajes por paiacutes en 2020 Fuente EAFO 2021 Elaboracioacuten propia
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Seguacuten datos del antildeo 2020 y que se pueden ver en la figura anterior a nivel europeo
se registraron 1014 vehiacuteculos de bateriacutea mientras que los de pilas de combustible
fueron 28 [37] Espantildea todaviacutea tiene un largo camino que recorrer para el impulso de
este tipo de combustibles alternativos en comparacioacuten con otros paiacuteses de la UE
Para el transporte pesado la principal aplicacioacuten y uso del hidroacutegeno es en el vehiacuteculo
eleacutectrico con pila de combustible debido a que estos vehiacuteculos tienen un mayor
consumo de combustible y necesitan de maacutes autonomiacutea y velocidad de carga que la
que puede prestar el coche eleacutectrico de bateriacuteas Actualmente se estaacuten produciendo
mejoras en la autonomiacutea del coche y del camioacuten eleacutectrico de bateriacuteas de hecho a nivel
comercial se estaacuten fabricando camiones eleacutectricos de bateriacutea (BET) con una autonomiacutea
de hasta 400 km utilizaacutendose principalmente para la logiacutestica urbana
El uso del hidroacutegeno en el vehiacuteculo eleacutectrico con pila de combustible se aplica sobre
todo para transporte pesado o camiones de carga en los que se utiliza el hidroacutegeno
como sustituto directo de los combustibles foacutesiles tradicionales producieacutendose asiacute su
descarbonizacioacuten En el caso concreto de un camioacuten pesado convencional se evitariacutean
unas emisiones de entre 30-35 gCO2t-km
En la siguiente figura se pueden observar las emisiones equivalentes de CO2 por
kiloacutemetro correspondientes a un camioacuten remolque de 40 t que se evitariacutean si se
utilizasen nuevas tecnologiacuteas yo combustibles alternativos como es el caso del
hidroacutegeno
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
DIESEL
VGN
GNL
FCET-H2 de GN
FCET-H2 de mix elec
FCET-H2 de eoacutelica
BET- mix energiacutea
BET- eoacutelica
BIODIESEL
BIOMETANO
BIOGNL
gCO2 equivalente por km
Tip
o d
e e
ne
rgiacutea
Figura 28 Emisiones del pozo a la rueda del camioacuten-traacuteiler de 40t GVW por tipo de energiacutea
Fuente CE DELFT amp TNO 2020 Elaboracioacuten propia
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De estos datos destaca que hay grandes diferencias en cuanto a la cantidad de
emisiones generadas en funcioacuten de cuaacuteles sean las fuentes de energiacutea utilizadas para
la produccioacuten de electricidad (para vehiacuteculos de bateriacutea) o para la produccioacuten de
hidroacutegeno (en vehiacuteculos de pilas de combustible) [38]
En el caso de FCET y BET en ambas situaciones se emite una menor cantidad de
emisiones cuando las fuentes de energiacutea son de origen renovable como es en este
caso la energiacutea eoacutelica Utilizando electricidad de origen renovable en un vehiacuteculo de
bateriacutea las emisiones disminuiriacutean en un 98 con respecto al gasoacuteleo y en un vehiacuteculo
de pilas de combustible estas emisiones se reduciriacutean en un 95
En cuanto a los costes para que las nuevas aplicaciones del hidroacutegeno sean
competitivas destaca que las relacionadas con la movilidad comercial como los
camiones para transporte de mercanciacuteas llegaraacuten a ser viables cuando se alcancen los
3 $kg Por otro lado de media los vehiacuteculos particulares llegaraacuten a ser viables
econoacutemicamente cuando logren los 2 $kg sin tener en cuenta los costes de
distribucioacuten
Se puede concluir que es en el transporte pesado con vehiacuteculos de pilas de
combustible donde el hidroacutegeno debe tener una mayor aplicacioacuten tanto por
economiacutea como por las caracteriacutesticas operativas del transporte el tamantildeo de la
carga y el recorrido medio de las rutas
En la figura siguiente se muestra la proyeccioacuten de precios del hidroacutegeno en funcioacuten de
la demanda del iacutendice de progreso y cuando seria competitivo para los diferentes
usos
Figura 29 Costes de produccioacuten de hidroacutegeno por sectores y regiones Fuente McKinsey DoE IEA [39]
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Transporte ferroviario
La apuesta por el ferrocarril como medio de transporte de pasajeros y de mercanciacuteas
es uno de los pilares de la poliacutetica energeacutetica y de la descarbonizacioacuten del transporte
por esta razoacuten la descarbonizacioacuten del ferrocarril es clave Las propuestas energeacuteticas
de impulso maacutes usuales son dos la tecnologiacutea basada en la electrificacioacuten y la
utilizacioacuten de pilas de combustible como sustitutos del anterior vector energeacutetico
utilizado hasta el momento el gasoacuteleo con el que se emiten grandes cantidades de
GEI
En mayo del antildeo 2019 el ferrocarril en Espantildea teniacutea una electrificacioacuten del 63 por lo
que el objetivo es alcanzar el 100 en 2025 como propone la Fundacioacuten Renovables
No compartimos la utilizacioacuten de las pilas de combustibles con hidroacutegeno como
sistema de traccioacuten de los ferrocarriles sobre todo si se considera que la produccioacuten
de hidroacutegeno se realiza con procesos electroacutelisis Estariacuteamos produciendo hidroacutegeno
con electricidad para posteriormente producir electricidad con este hidroacutegeno
La apuesta por las ceacutelulas de combustible solo tendriacutea sentido si la red ferroviaria no
estuviera electrificada
En Espantildea ya hay prototipos de trenes disentildeados para cercaniacuteas y medias distancias
que utilizan pilas de combustible de hidroacutegeno en sustitucioacuten del dieacutesel y que cuentan
con bateriacuteas intermedias que se recargan durante las frenadas y hacen de apoyo para
el arranque
El futuro del ferrocarril estaacute en la utilizacioacuten directa de electricidad en sustitucioacuten del
gasoacuteleo debido a que ya existen rutas totalmente electrificadas por lo que el uso de
pilas de combustible se destinaraacute para crear nuevas rutas que hoy en diacutea no se hayan
electrificado por no ser viables econoacutemicamente o en aquellas rutas en las que no
exista transporte ferroviario De esta forma tambieacuten se ahorran las peacuterdidas que se
producen en el proceso de electroacutelisis y sobre todo en el proceso de transformacioacuten
del hidroacutegeno en electricidad
Un ferrocarril de gasoacuteleo y uno eleacutectrico de 500 toneladas de carga tienen un consumo
unitario de 44 kWhkm y de 14 kWhkm respectivamente con la ventaja que presenta
el segundo al consumir electricidad directa de la red ahorraacutendose las peacuterdidas que se
produciriacutean en la combustioacuten del gasoacuteleo en un motor de combustioacuten interna
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Se estima que para el antildeo 2050 se produzca una reduccioacuten en las emisiones de CO2
equivalentes de entre el 35 y el 40 en el transporte por ferrocarril
A modo de resumen los esfuerzos se deberiacutean llevar a cabo para electrificar la red de
ferrocarriles y potenciar su uso tanto para viajeros como para mercanciacuteas tanto en
cercaniacuteas como en larga distancia Invertir en trenes que funcionen con hidroacutegeno y
no en electrificar el ferrocarril es un error tanto tecnoloacutegico como energeacutetico y de
gestioacuten de las inversiones en bienes y servicios puacuteblicos
Transporte mariacutetimo
Un objetivo claro en el desarrollo de un nuevo modelo energeacutetico es descarbonizar el
transporte mariacutetimo ya que el 3 de los GEI proceden de los barcos Histoacutericamente
los barcos siempre han utilizado combustibles foacutesiles de peor calidad los llamados
heavy fuel oiacutel con contenidos de azufre muy por encima de lo deseable Las razones
siempre tienen el mismo origen y son la economiacutea y la idea de que por donde se
mueven los grandes barcos no hay problemas de contaminacioacuten En 2020 se establecioacute
el liacutemite maacuteximo de 050 masamasa del azufre contenido en el combustible de los
barcos que se utilizan en el transporte de mercanciacuteas reducieacutendose asiacute el anterior que
estaba en un 350 masamasa
Esta situacioacuten es tema de discusioacuten por los problemas en los atraques en puertos
urbanos y la contaminacioacuten de estos barcos en un entorno que ya siacute importa porque
en muchos casos se trata de ciudades turiacutesticas y la contaminacioacuten no es buen
reclamo al margen de las protestas de la ciudadaniacutea
Se apuesta asiacute por los barcos sin fueloil en los que el stand by sea eleacutectrico y no esteacuten
con los motores en ralentiacute en plena ciudad con la consiguiente emisioacuten de gases
contaminantes a la atmoacutesfera Asiacute se reduciriacutean considerablemente las emisiones de
los buques atracados El objetivo seriacutea sustituir los motores auxiliares por la conexioacuten a
la red eleacutectrica (planteando tambieacuten que sea con origen en fuentes renovables como
por ejemplo con la utilizacioacuten de un generador eleacutectrico a partir de hidroacutegeno) durante
operaciones de escala en los puertos para cubrir la demanda de calefaccioacuten o
refrigeracioacuten para la iluminacioacuten y para el funcionamiento de los equipos informaacuteticos
y sistemas de mantenimiento Aunque respecto a la electrificacioacuten el gran haacutendicap
son las altas inversiones y la alimentacioacuten eleacutectrica que necesitan estos buques con
altos costes asociados A pesar de ello ya algunos puertos de Europa tienen las
instalaciones e infraestructuras para que sea posible el suministro de electricidad para
estas actividades auxiliares y para la propia navegacioacuten Debido a esto se opta por la
opcioacuten de cubrir los servicios miacutenimos con electricidad
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En el transporte mariacutetimo se debe cumplir el convenio Marpol [40] un convenio
internacional para prevenir y reducir al maacuteximo la contaminacioacuten del medio marino
por los buques tanto en su fase de funcionamiento como en situaciones ocasionadas
accidentalmente como el vertido o el derrame de hidrocarburos en alta mar
Pero hoy en diacutea en determinadas praacutecticas el cumplimiento de este convenio es
miacutenimo Uno de los problemas que ocurren con mayor frecuencia es el de los vertidos
procedentes del lavado de tanques en alta mar que suele llevarse a cabo durante la
noche para no tener que realizarlo en el puerto De igual forma ocurre con los vertidos
de residuos procedentes de la limpieza de las sentinas de los barcos Las sentinas son
el espacio o lugar que se encuentra en la parte inferior de los barcos en la que se
almacenan todos los desperdicios del barco mezcla de aguas y residuos aceites o
filtraciones generadas en el funcionamiento habitual Su limpieza perioacutedica se deberiacutea
realizar en tierra pero hay constancia de que se realiza en alta mar a pesar de que
esta praacutectica estaacute prohibida Algunos buques incluso llevan estos residuos a
incineracioacuten praacutectica que ocasiona grandes emisiones de GEI por lo que seriacutea
necesario establecer una normativa de emisiones tambieacuten en la navegacioacuten mariacutetima
Para reducir las emisiones contaminantes que provoca el uso de combustibles foacutesiles
una de las soluciones que se propone a mediolargo plazo es el uso de biocarburantes
como el biodieacutesel el bioetanol o los combustibles sinteacuteticos Una propuesta asumible
de forma global pero no local al margen del mantenimiento de modelos que ya se
han demostrado como no vaacutelidos
Otras opciones que se contemplan de cara al futuro son el uso directo de electricidad y
de hidroacutegeno en pilas de combustible para este tipo de transporte ya que se
conseguiriacutea una descarbonizacioacuten completa si se dispone de un mix de generacioacuten
100 renovable
Para el transporte pesado con el uso de hidroacutegeno en pilas de combustible seriacutea
posible electrificar el 99 o la mayor parte de los viajes que recorren la ruta del
Paciacutefico aunque todaviacutea no se ha implantado a nivel comercial sobre todo para
distancias largas ya que tiene un alto consumo y necesidades de almacenamiento
Sin embargo el hidroacutegeno de origen renovable es viable con almacenamiento en
bateriacuteas ademaacutes al haber aumentado en los uacuteltimos antildeos el rango de la potencia hasta
el MW es posible su utilizacioacuten en cruceros pequentildeos o transbordadores
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El amoniaco como vector energeacutetico complementario al hidroacutegeno es idoacuteneo para
cubrir trayectos maacutes largos en embarcaciones de mayor tamantildeo Al igual que el
hidroacutegeno se puede emplear en motores de combustioacuten interna y a su vez en pilas
de combustible para la produccioacuten de electricidad Al ser unos de los productos
quiacutemicos maacutes utilizados a nivel mundial no hay problemas de disponibilidad y si se
genera a partir de hidroacutegeno con origen en fuentes renovables se consigue una
reduccioacuten en las emisiones Algunos problemas que presenta es el de su
almacenamiento debido a que es fuertemente toacutexico el de su peso que es el doble
que el del fueloacuteleo con una menor densidad energeacutetica y que es corrosivo
La apuesta por el amoniacuteaco no estaacute respaldada por una realidad sino por una
propuesta de desarrollo tecnoloacutegico en base a las idoacuteneas condiciones de partida
situacioacuten que al igual que en otras aplicaciones debe ser tenida en cuenta con las
reservas propias de una iniciativa no madura y en desarrollo
El Instituto alemaacuten Fraunhofer estaacute trabajando en un proyecto para desarrollar la
primera celda de combustible (de alta temperatura) con amoniacuteaco para el transporte
mariacutetimo para el antildeo 2023
En la reaccioacuten de la pila de combustible se obtiene electricidad que acciona el motor
eleacutectrico y como productos finales se obtienen agua y nitroacutegeno desarrollando un
catalizador para evitar las emisiones de dioacutexido de carbono
Transporte aeacutereo
En cuanto al transporte aeacutereo se plantean alternativas a los ya conocidos
combustibles tradicionales para que se produzca su descarbonizacioacuten debido a que se
encuentra operativo de forma continua y necesita grandes cantidades de combustible
sin olvidar que la iniciativa maacutes interesante por sus efectos sobre el cambio climaacutetico
es minimizar su uso apostando tanto por medios de transporte terrestres como el
ferrocarril como por una economiacutea de desarrollo maacutes local
Como soluciones a mediolargo plazo se presentan diferentes biocombustibles o los
innovadores combustibles sinteacuteticos Algunos estudios proponen la utilizacioacuten de
hidroacutegeno y dioacutexido de carbono procedente de la atmoacutesfera para la produccioacuten de
estos nuevos tipos de hidrocarburos
Debido a que la mayoriacutea de los aviones y barcos no pueden utilizar bateriacuteas de gran
almacenamiento y a que por su peso no pueden funcionar eleacutectricamente se
deberiacutea priorizar para este tipo de transporte el uso de electrocombustibles
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Se plantea tambieacuten la introduccioacuten del hidroacutegeno como combustible en aviones ya
que en su combustioacuten se genera como componente mayoritario vapor de agua y su
utilizacioacuten para la produccioacuten de la electricidad necesaria para el correcto
funcionamiento de los componentes eleacutectricos y electroacutenicos a partir de pilas de
combustible
El problema que se presenta es coacutemo realizar su almacenamiento debido a las grandes
cantidades de combustible que son necesarias y al peligro que supone llevar gas a
presioacuten almacenado durante el vuelo ademaacutes de las limitaciones por las restricciones
de peso que tienen ya los propios aviones En este sentido hay alternativas como el
almacenamiento como hidroacutegeno licuado (en estado liacutequido o criogeacutenico) en tanques
situados en la parte trasera del avioacuten Aunque esto tambieacuten supondriacutea modificar la
aerodinaacutemica debido a que los aviones tradicionales llevan situados los depoacutesitos de
combustible en sus alas Ademaacutes hay que considerar que un avioacuten de hidroacutegeno
supone una inversioacuten adicional a la de uno eleacutectrico
Para finalizar este capiacutetulo se han elaborado el siguiente esquema resumen de las
diferentes formas en las que el hidroacutegeno interviene como materia prima y vector
energeacutetico y la tabla 8 en la que se pueden comparar las ventajas y las desventajas que
presentan los diferentes usos del hidroacutegeno como vector energeacutetico y materia prima
Figura 30 Esquema resumen de las diferentes formas en las que se utiliza el hidroacutegeno como materia prima y vector energeacutetico Elaboracioacuten propia
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Actividad Ventajas Inconvenientes
Uso del H2 renovable general
Reduccioacuten y eliminacioacuten de emisiones contaminantes
Mayor eficiencia que combustibles convencionales y sinteacuteticos
Menor eficiencia global que la electrificacioacuten directa
Poco desarrollo de la tecnologiacutea implicada
Electrocombustible derivado del H2
Permite adecuar el tipo de combustible a su uso final
Menor eficiencia que con el uso del H2
En la mayoriacutea se requiere carbono como MMPP y dependiendo de su
origen cambiaraacute su impacto medioambiental
Apoyo a la generacioacuten de electricidad renovable
Descarbonizacioacuten de la red eleacutectrica Flexibilizacioacuten y mejora de la
integracioacuten en la red de las energiacuteas renovables
Tramitacioacuten lenta y compleja Grandes peacuterdidas en el proceso de
obtencioacuten de electricidad con hidroacutegeno No rentabilidad
Energiacutea como base del
transporte
General Menor tiempo de recarga y mayor
autonomiacutea que con bateriacuteas
Problemas seguridad en colisiones Mayor inversioacuten y desarrollo en
infraestructura de recarga
Terrestre ligero Interesante para largos recorridos o
con alta tasa de utilizacioacuten
No mejoran la flexibilidad del sistema eleacutectrico (V2G) ni suponen un sistema
de almacenamiento para las viviendas (V2H)
Terrestre pesado
Menor peso y mayor autonomiacutea que electrificacioacuten por bateriacuteas
Grandes peacuterdidas en el proceso de obtencioacuten de electricidad con
hidroacutegeno
Ferrocarril Posibilidad de uso en rutas sin
electrificar Menor eficiencia que con
electrificacioacuten directa
Mariacutetimo
H2 Viable en transporte mariacutetimo ligero
NH3 Mayor densidad volumeacutetrica que con el H2
H2 En grandes buques no se encuentra implantado a nivel
comercial NH3 Poco desarrollo en la tecnologiacutea
asociada
Aviacioacuten H2 Posible alternativa al queroseno
E-queroseno propiedades ideacutenticas al convencional
H2 Baja densidad volumeacutetrica E-queroseno requiere carbono para
su produccioacuten
MMPP en la industria Erradicacioacuten del H2 de origen foacutesil
Fuente de energiacutea para ciertos procesos teacutermicos industriales
Mayor coste lo que dificulta la sustitucioacuten del hidrogeno de origen
foacutesil
Tabla 8 Cuadro resumen de ventajas e inconvenientes de los diferentes usos y aplicaciones del hidroacutegeno
Elaboracioacuten propia
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Estrategias del hidroacutegeno
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6 Estrategias del hidroacutegeno
Unioacuten Europea
La UE aproboacute en julio de 2020 la Hoja de Ruta para la tecnologiacutea del hidroacutegeno en la
que se le identifica como un vector energeacutetico indispensable para poder cumplir con
los objetivos marcados en el Acuerdo de Pariacutes
El objetivo es descarbonizar la produccioacuten del hidroacutegeno y expandir su uso a sectores
en los que puede reemplazar a los combustibles foacutesiles Maacutes concretamente la
estrategia de la UE se centra en la produccioacuten de hidroacutegeno con energiacuteas renovables
(el llamado ldquohidroacutegeno verderdquo1) Sin embargo aunque la atencioacuten de la Estrategia del
Hidroacutegeno de la UE [20] se centra en el hidroacutegeno verde tambieacuten reconoce el papel de
otros hidroacutegenos bajos en carbono en la fase de transicioacuten a corto y medio plazo Hay
que tener presente el alcance del Reglamento 8522020 [41] sobre inversiones
sostenibles y la reduccioacuten de exigencia en la taxonomiacutea para la clasificacioacuten del
concepto sostenible asimilable no en valor absoluto sino relativo
El informe preveacute una inversioacuten acumulada de entre 3000 y 18000 Meuro para el
hidroacutegeno de baja emisioacuten de carbono de origen foacutesil frente a los 180000 y 470000
Meuro para el hidroacutegeno renovable (producido principalmente con energiacutea solar y eoacutelica)
El camino marcado por la Estrategia del Hidroacutegeno de la UE se divide en tres fases
Cada una establece un objetivo especiacutefico que debe alcanzarse dentro de la fase
correspondiente La UE resume los objetivos de cada fase de la siguiente manera
bull Fase 1 (2020-24) el objetivo es descarbonizar la produccioacuten de hidroacutegeno
existente para los usos actuales como el sector quiacutemico y promoverla para
nuevas aplicaciones Esta fase se basa en la instalacioacuten de al menos 6 GW de
electrolizadores de hidroacutegeno renovable en la UE para 2024 y en la produccioacuten
1 La Estrategia del Hidroacutegeno de la UE ofrece la siguiente definicioacuten de hidroacutegeno verde hidroacutegeno producido mediante la electroacutelisis del agua (en un electrolizador alimentado por electricidad) y con la electricidad procedente de fuentes renovables Las emisiones de gases de efecto invernadero durante todo el ciclo de vida de la produccioacuten de hidroacutegeno renovable son casi nulas El hidroacutegeno renovable tambieacuten puede producirse mediante el reformado de biogaacutes (en lugar de gas natural) o la conversioacuten bioquiacutemica de la biomasa si se cumplen los requisitos de sostenibilidad
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de hasta un milloacuten de toneladas de hidroacutegeno renovable al antildeo que
supondriacutean el 001 del H2 total consumido anualmente en Europa2
Esta situacioacuten a priori parece complicada por el diferencial existente en
cuanto a los costes de produccioacuten lo que supondriacutea el traslado de estos
incrementos al producto final en el que interviene el hidroacutegeno o la
subvencioacuten del este
bull Fase 2 (2024-30) el hidroacutegeno debe convertirse en parte intriacutenseca de un
sistema energeacutetico integrado con el objetivo estrateacutegico de instalar al menos
40 GW de electrolizadores de hidroacutegeno renovable para 2030 y la produccioacuten
de hasta 10 millones de toneladas de hidroacutegeno renovable en la UE El uso del
hidroacutegeno se extenderaacute gradualmente a nuevos sectores como la siderurgia
los camiones el ferrocarril y algunas aplicaciones de transporte mariacutetimo Se
seguiraacute produciendo principalmente cerca del usuario o de las fuentes de
energiacutea renovables en ecosistemas locales
bull Fase 3 (2030-50) las tecnologiacuteas de hidroacutegeno renovable deben alcanzar la
madurez y desplegarse a gran escala para llegar a todos los sectores difiacuteciles de
descarbonizar en los que otras alternativas podriacutean no ser viables o tener
costes maacutes elevados
En el informe realizado por Oxford Institute for Energy Studies e Institute of Energy
Economics at the University of Cologne ldquoContrasting European hydrogen pathways An
analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42] que revisa el tratamiento del
hidroacutegeno en los Planes Nacionales de Energiacutea y Clima de cada Estado miembro y del
Reino Unido se analizan escenarios bajos y altos para la produccioacuten de hidroacutegeno
renovable en 2030 asiacute como la demanda de hidroacutegeno y gas natural de cinco paiacuteses
europeos en 2018 como se puede observar en las siguientes figuras Los datos
muestran la gran diferencia entre el consumo de hidroacutegeno a fecha de 2018 y la
esperada en 2030 en un escenario alto
2 La produccioacuten anual total de hidroacutegeno en Europa se situacutea en torno a las 9756 Mt (hidroacutegeno comercial e hidroacutegeno producido a propoacutesito y no hidroacutegeno producido como subproducto) Steinberger-Wilckens R Truumlmper S C amp GbR P L A N E T ldquoEuropean Hydrogen Infrastructure Atlasrdquo and ldquoIndustrial Excess Hydrogen Analysisrdquo PART II Industrial surplus hydrogen and markets and production
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El objetivo maacutes importante de este plan es el aumento de la capacidad de produccioacuten
de hidroacutegeno (es decir la instalacioacuten de electrolizadores) La Estrategia del Hidroacutegeno
de la UE preveacute la creacioacuten de una Alianza Europea para el Hidroacutegeno Limpio con el
objetivo principal de identificar y crear una reserva clara de proyectos de inversioacuten
viables reuniendo a las partes interesadas puacuteblicas y privadas Tambieacuten se ponen a
disposicioacuten instrumentos financieros en particular el EU ETS Innovation Fund que
reuniraacute unos 10000 Meuro para apoyar las tecnologiacuteas de baja emisioacuten de carbono
durante el periacuteodo 2020-2030 y como parte del Plan de Recuperacioacuten de la Comisioacuten
la Ventana de Inversioacuten Estrateacutegica Europea de InvestEU
Figura 31 Demanda actual (2018) de gas natural (izquierda) y de hidroacutegeno (derecha) por paiacuteses Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42]
Figura 32 Escenarios bajos y altos de la Empresa Comuacuten FCH para la demanda de hidroacutegeno en 2030 por sector y paiacutes Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key
marketsrdquo [42]
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La UE tiene una Hoja de Ruta para el hidroacutegeno con vistas a 2050 que aspira a canalizar
500000 Meuro para desarrollar las infraestructuras que permitan cubrir un 14 de la
demanda energeacutetica europea con este gas desde electrolizadores que lo separen del
agua hasta plantas eleacutectricas renovables que los alimenten pasando por vehiacuteculos y
faacutebricas que lo consuman o las redes de distribucioacuten y almacenes Para ello tiene
prevista una bateriacutea de ayudas y subvenciones adicionales al
Fondo de Recuperacioacuten incluidas en distintos programas del Presupuesto comunitario
de 2021 a 2027 -y maacutes allaacute- que estaacuten orientados al fomento de la innovacioacuten y la
descarbonizacioacuten de la economiacutea al aumento de la resiliencia de la industria y el
transporte a la cooperacioacuten ligada a la energiacutea limpia etc
Los programas que se pueden utilizar para la financiacioacuten de la Estrategia del
Hidroacutegeno son
bull El Innovation Fund destinado a las tecnologiacuteas innovadoras bajas en carbono
contaraacute con una dotacioacuten de 10000 Meuro entre 2020 y 2030 dependiendo de los
precios del CO2 en el mercado europeo La segunda convocatoria se abrioacute en el
primer trimestre de 2021
bull El Programa Horizon cuenta con 75900 Meuro de 2021 a 2027 de los que el 35
estaacute destinado a abordar los desafiacuteos del cambio climaacutetico incluye la Clean
Hydrogen Alliance un instrumento especiacutefico para canalizar 2600 Meuro para
fomentar el gas priorizando las sinergias con la aviacioacuten y el transporte
ferroviario o la produccioacuten de acero Con remanentes del Horizon del anterior
Presupuesto la European Green Deal Call ofrece 1000 Meuro y estuvo abierta
desde mediados de septiembre de 2020 hasta enero de 2021
bull La Connecting Europe Facility para infraestructuras de energiacutea transporte y
servicios digitales que contempla 28396 Meuro de los que un 60 iraacuten destinados
a objetivos climaacuteticos 21384 Meuro a transporte 5180 Meuro a energiacutea y 1832 Meuro
a digitalizacioacuten
bull Y el Fondo de Transicioacuten Justa para apoyar a las regiones afectadas por el
abandono de los combustibles foacutesiles que estaraacute dotado con 7500 Meuro del
objetivo de crecimiento y el empleo a Espantildea le corresponderaacuten 800 Meuro
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Es importante por otro lado tener presente que la Estrategia de Hidroacutegeno de la UE
es consecuencia de la labor de lobby de la industria del gas cuyo primer logro ha sido
conseguir que el ldquohidroacutegeno azulrdquo forme parte de la Estrategia contando con apoyo
poliacutetico regulatorio y financiero (inversiones de 18000 Meuro) El lobby del gas al
apoyarse en el sistema CCSU reetiquetoacute el hidroacutegeno basado en gas foacutesil (gris) como
hidroacutegeno limpio y bajo en carbono (azul) Como ya se comentoacute al inicio de este
documento el hidroacutegeno azul se estaacute intentando vender como combustible de
transicioacuten como una solucioacuten limpia de la industria con un respaldo tecnoloacutegico
ficticio para enmascarar las emisiones de los procesos industriales mientras continuacutean
con sus actividades y modelos de negocio habituales basados en combustibles foacutesiles
El eacutexito de este hidroacutegeno supone darle una nueva vida al gas natural un combustible
foacutesil que no es ldquolimpiordquo ni en la extraccioacuten ni en el transporte ni en su uso y en este
proceso el Reglamento 8522020 UE va a ser fundamental para clasificar como
sostenible aquellas iniciativas que en sentido estricto no lo son
Esta estrategia del hidroacutegeno depende de la importacioacuten masiva de hidroacutegeno verde
o de electricidad renovable fuera de la UE una accioacuten que perpetuacutea la misma
relacioacuten de dependencia y de no corresponsabilidad con el problema
medioambiental bajo un claro posicionamiento NIMBY que ya existe con los
combustibles foacutesiles y por la estructura de lobbies del actual modelo centralizado que
bloquea la transicioacuten hacia un sistema energeacutetico maacutes democraacutetico y sostenible
Hoja de ruta para el hidroacutegeno con vistas a 2050
bull500000
bullMillones
Connecting Europe Facility
bull1703760
bullMillones
Innovation Fund
bull10000
bullMillones
Clean Hydrogen Alliance del Programa Horizon
bull2600
bullMillones
European Green Deal Call
bull1000
bullMillones
Fondo de Transicioacuten Justa destinado a Espantildea
bull800
bullMillones
Figura 33 Programas destinados a financiar energiacuteas bajas en carbono de la Unioacuten Europea y Espantildea Elaboracioacuten propia
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Esta gran apuesta de la UE por el H2 y el desarrollo de su tecnologiacutea (especialmente en
electrolizadores) estaacute tambieacuten relacionada con su ambicioacuten de liderar esta carrera
pues en la de las bateriacuteas ya se encuentra muy por detraacutes de la actual capacidad de
produccioacuten asiaacutetica casi 15 veces menos con una previsioacuten de reducir esta brecha
hasta un poco maacutes de 4 en 2025 como se puede apreciar en la siguiente figura
Espantildea
Tras la aprobacioacuten de la Hoja de Ruta para la tecnologiacutea del hidroacutegeno de la UE en julio
de 2020 Espantildea aproboacute su propia Hoja de Ruta en octubre del mismo antildeo
El objetivo principal es la implantacioacuten del hidroacutegeno renovable posicionando a
Espantildea como referente en cuanto a su produccioacuten y aprovechamiento mediante la
adopcioacuten de un enfoque estrateacutegico para lograr que este sea competitivo tal y como
se indica en la Estrategia de la Unioacuten Europea sobre el Hidroacutegeno
En esta Hoja de Ruta se marcan 60 medidas en las siguientes 4 liacuteneas de accioacuten
1 Instrumentos regulatorios se recogen medidas de caraacutecter regulatorio como
la introduccioacuten de un sistema de garantiacuteas de origen para asegurar que el
hidroacutegeno es 100 renovable
2 Instrumentos sectoriales estas medidas buscan incentivar el uso de hidroacutegeno
renovable y la puesta en marcha de proyectos en aacutembitos como el industrial el
energeacutetico o el de la movilidad
Figura 34 Capacidad de fabricacioacuten de bateriacuteas (GWh) por continentes en funcioacuten de la ubicacioacuten de la faacutebrica Fuente BloombergNEF[43]
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3 Instrumentos transversales incluyen medidas para fomentar el conocimiento
del potencial del hidroacutegeno renovable en el conjunto de la sociedad
4 Impulso a la I+D+i se contemplan medidas para fomentar la investigacioacuten el
desarrollo y la innovacioacuten en el aacutembito del hidroacutegeno renovable
Los principales objetivos que se plantean para 2030 y que son coherentes con la
Estrategia del Hidroacutegeno de la UE son los siguientes
bull Instalar 4000 MW de potencia en electrolizadores lo que supone un 10 del
objetivo europeo de 40000 MW para 2030 Como hito intermedio se estima
que para el antildeo 2024 seriacutea posible contar con una potencia instalada de
electrolizadores de entre 300 y 600 MW
bull Que el 25 del consumo de hidroacutegeno industrial seraacute de origen renovable en
2030 en sustitucioacuten del hidroacutegeno de origen foacutesil (o hidroacutegeno gris que
emplea gas natural como materia prima en su elaboracioacuten)
bull Disponer de una flota de al menos 150 autobuses 5000 vehiacuteculos ligeros y
pesados y 2 liacuteneas de trenes comerciales propulsadas con hidroacutegeno renovable
bull Disponer de una red con un miacutenimo de 100 hidrogeneras y de maquinaria de
handling propulsada con hidroacutegeno en los 5 primeros puertos y aeropuertos
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Asimismo en la Hoja de Ruta se recogen algunas de las oportunidades o beneficios que
el hidroacutegeno puede aportar a Espantildea como los siguientes
bull Eliminar las emisiones de contaminantes y de GEI al medioambiente en
sectores o procesos difiacutecilmente descarbonizables
bull Desarrollar las cadenas de valor de la economiacutea del hidroacutegeno y posicionar a
Espantildea como referente tecnoloacutegico generar riqueza y crear puestos de trabajo
altamente cualificados
bull Disminuir la dependencia energeacutetica nacional y del entorno europeo menos
dependiente de importaciones de productos energeacuteticos foacutesiles de otros paiacuteses
y proporcionando la seguridad de suministro de la energiacutea eleacutectrica
bull Convertir a Espantildea en una de las potencias europeas de generacioacuten de
energiacutea renovable
bull Favorecer la descarbonizacioacuten de los sistemas energeacuteticos aislados pues
dadas las restricciones fiacutesicas y de acceso a la energiacutea en estos territorios el
hidroacutegeno renovable tendraacute una funcioacuten relevante tanto en el almacenamiento
temporal de energiacutea eleacutectrica como en los usos relativos a la movilidad
Figura 35 Objetivos de Espantildea respecto al hidroacutegeno para 2030 Fuente Hoja de ruta del hidroacutegeno renovable [18]
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Dentro del objetivo global de cero emisiones para 2050 y en liacutenea con la Hoja de Ruta
del Hidroacutegeno el Componente 9 del Plan de Recuperacioacuten Transicioacuten y Resiliencia
denominado Hoja de ruta del hidroacutegeno renovable y su integracioacuten sectorial [44]
pretende posicionar a Espantildea como referente tecnoloacutegico en produccioacuten y
aprovechamiento del hidroacutegeno renovable creando cadenas de valor innovadoras
basadas en PYMEs y centros tecnoloacutegicos asiacute como construir sobre la misma un cluacutester
de produccioacuten e integracioacuten sectorial de hidroacutegeno renovable a gran escala y
vertebrarlo territorialmente con proyectos pioneros
Este componente representa el 224 de la financiacioacuten total de Plan y se distribuye
de la siguiente manera
Inversioacuten
Inversioacuten estimada TOTAL (M euro) incluyendo otras fuentes de financiacioacuten distintas al Mecanismo de Recuperacioacuten y
Resiliencia
1555000000 euro de fondos puacuteblicos
Inversioacuten del componente (M euro) BAJO EL MECANISMO DE RECUPERACIOacuteN Y RESILIENCIA
1555000000 euro de fondos puacuteblicos
Periodificacioacuten 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026
Plan de financiacioacuten
- 400 555 600 - - -
En el Anexo pueden analizarse los diferentes proyectos e iniciativas del sector
energeacutetico espantildeol y como las diferentes empresas estaacuten apostando por jugar un
papel preponderante en la estrategia espantildeola del hidroacutegeno Desgraciadamente
muchas de las iniciativas mantienen un caraacutecter puntual maacutes interesadas en la
captacioacuten de los Next Generation UE que en participar de una estrategia comuacuten
A modo de resumen en los siguientes cuadros se reflejan cuaacuteles son los principales
objetivos que han fijado Europa y Espantildea para los antildeos 2024 2030 y 2050 en cuanto a
los meacutetodos de produccioacuten de los diferentes tipos de hidroacutegeno y las estrategias de
uso del hidroacutegeno como vector energeacutetico y materia prima
Tabla 9 Inversioacuten y plan de financiacioacuten del componente 9
Fuente Plan de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia [44]
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Colores Posicioacuten Europa Posicioacuten Espantildea
Objetivo 2024 Objetivo 2030 Objetivo 2050 Objetivo 2024 Objetivo 2030 Objetivo 2050
Verde
Instalar 6 GW en electrolizadores Produccioacuten de 1 milloacuten de toneladas de
hidroacutegeno
Instalar 40 GW de electrolizadores y producir 10 millones de toneladas
de hidroacutegeno
Hidroacutegeno verde a gran escala en sectores poco
descarbonizados
Instalar entre 300 y 600 MW en
electrolizadores
Instalar 4 GW en electrolizadores El
hidroacutegeno renovable seriacutea el 25 del consumo de hidroacutegeno industrial
Ser un referente tecnoloacutegico en produccioacuten y
aprovechamiento del hidroacutegeno
Azul
Se apuesta por el hidroacutegeno azul principalmente para reducir raacutepidamente las emisiones de la produccioacuten actual de hidroacutegeno y apoyar la utilizacioacuten paralela y
futura del hidroacutegeno renovable No utilizar otro hidroacutegeno que no sea de origen renovable
Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en 46 millones de toneladas equivalentes de CO2
(CO2eq)
No utilizar otro hidroacutegeno que no sea de origen renovable Turquesa
Como vector para reducir las emisiones de GEI
Como vector para reducir las emisiones de GEI Gris
Marroacuten
Tabla 10 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y de Espantildea asociados a diferentes tipos de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Actividad Posicioacuten UE Posicioacuten Espantildea
Uso del H2 renovable en general Utilizacioacuten del H2 en sectores difiacutecilmente electrificables
Uso como electrocombustible derivado del H2
Uacuteltimo recurso para complementar al H2 Consideran el CCS como recurso de carbono para la produccioacuten de combustibles sinteacuteticos neutros en carbono
Apoyo a la generacioacuten de electricidad renovable
Hidroacutegeno como meacutetodo almacenamiento de excedentes de energiacutea eleacutectrica producida por las plantas renovables para la mejora de la gestioacuten y flexibilidad de la demanda
Energiacutea base del transporte
Terrestre ligero Relegado a usos cautivos y flotas comerciales de vehiacuteculos
ligeros Para 2030 se preveacute una flota de 5000-7500 vehiacuteculos ligeros y 150-200 autobuses con pilas de combustible
100-150 hidrogeneras se implantaraacuten para que puedan realizar el repostaje Terrestre pesado
Relegado a usos cautivos y flotas comerciales de vehiacuteculos pesados
Ferrocarril Apuesta por trenes de pilas de combustible para algunas
rutas comerciales de ferrocarril no electrificadas Al menos dos liacuteneas comerciales de media y larga distancia no electrificadas
Mariacutetimo Entre 2030 y 2050 se espera que el H2 y los combustibles sinteacuteticos derivados del mismo puedan penetrar en los sectores de aviacioacuten y navegacioacuten
Aviacioacuten
MMPP en la industria Sustitucioacuten por H2 renovable en las refineriacuteas en la
produccioacuten de NH3 o en la fabricacioacuten de acero Para 2030 el H2 renovable contribuiraacute en un 25 al total de H2 consumido
como materia en la industria del refino quiacutemica y metalurgia
Tabla 11 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y Espantildea de los diferentes usos y aplicaciones del
hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Posicioacuten de la Fundacioacuten Renovables
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7 Conclusiones
Consideraciones sobre la uacutenica poliacutetica energeacutetica posible
En todos los documentos y manifestaciones de la Fundacioacuten Renovables hemos
mantenido que la uacutenica poliacutetica energeacutetica posible es la que se lleve a cabo a partir de
una oferta de energiacutea basada en fuentes de energiacutea renovables desarrollada de
forma sostenible y de una poliacutetica de cobertura de nuestras necesidades energeacuteticas a
partir de la consideracioacuten de la energiacutea como un bien de primera necesidad y como
un servicio puacuteblico asumiendo que tiene que ser gestionable a traveacutes del ahorro y de
la eficiencia energeacutetica e incorporando de forma ineludible los conceptos de
inclusioacuten racionalidad sostenibilidad y de respeto con la biodiversidad
La poliacutetica energeacutetica por el desarrollo alcanzado por las distintas tecnologiacuteas de
aprovechamiento de las fuentes de energiacutea renovables debe centrar sus objetivos
como ya hemos mencionado con anterioridad en la electrificacioacuten de la demanda
Obviamente la electricidad como vector energeacutetico que no como fuente primaria de
energiacutea tiene limitaciones teacutecnicas para determinados usos finales como la de que no
es almacenable y por lo tanto necesita de otros vectores energeacuteticos que permitan
superar esas limitaciones tanto en lo que respecta a un desarrollo del sistema
eleacutectrico eficiente y no sobredimensionado en la oferta como a la cobertura de
demandas de energiacutea en las que la electricidad no es el vector maacutes indicado aunque siacute
lo sea para otros vectores que cubran las necesidades con mayor idoneidad
El intereacutes por el hidroacutegeno nace de la posibilidad de complementar y poner en
marcha un sistema cada vez maacutes electrificado tanto en su faceta de almacenamiento
y mejora de la gestionabilidad como en la cobertura de demandas de energiacutea no
idoacuteneas para la electricidad mencionada anteriormente
Es importante no perder la caracteriacutestica de complementariedad porque si
analizamos muchos de los planes presentados parece que el hidroacutegeno debiera ser el
centro del modelo energeacutetico situacioacuten que nunca seraacute asumible por rendimientos
costes e idoneidad La exigencia de un cambio en el modelo de la oferta hace que el
hidroacutegeno no pueda ser la coartada de la continuidad del modelo actual validaacutendolo a
partir de incorporar un grado maacutes de complejidad
En los capiacutetulos anteriores ha quedado clara la dificultad e ineficiencia de transportar y
almacenar el hidroacutegeno lo que pone en duda un modelo de produccioacuten centralizada y
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uso distribuido manteniendo el concesional de infraestructuras como el actual que
deberiacutea estar maacutes dirigido a anteponer el transporte de la electricidad al del
hidroacutegeno fomentando que su produccioacuten y uso sea en el mismo emplazamiento
La poliacutetica propuesta para apoyar al hidroacutegeno pretende que este asuma la misma
configuracioacuten que han tenido los combustibles foacutesiles produccioacuten centralizada
transformacioacuten para almacenamiento y transporte dentro de un modelo de lobby
econoacutemico que ni se sostiene con los combustibles foacutesiles ni con el hidroacutegeno
No podemos perder de vista el estado actual y las proyecciones del desarrollo
tecnoloacutegico de cada uno de los elementos que configuran la cadena de produccioacuten de
hidroacutegeno ni los diferentes escenarios previstos para que alcance el papel de
complemento anteriormente mencionado Somos conscientes de las expectativas que
se han generado pero no debemos olvidar que instituciones como IRENA o la AIE
establecen su horizonte de madurez en el largo plazo lo que implica por un lado
reclamar prudencia para los objetivos a corto plazo y por otro exigencia en el
esfuerzo tecnoloacutegico de desarrollo
Consideracioacuten sobre el hidroacutegeno
Para la Fundacioacuten Renovables el uacutenico H2 que se considera sostenible para la senda
de la descarbonizacioacuten de la economiacutea es el hidroacutegeno producido a partir de la
electroacutelisis del agua empleando electricidad de origen 100 renovable Todas las
alternativas propuestas como transicioacuten hacia el hidroacutegeno renovable basadas en
combustibles foacutesiles son un parche y un engantildeo que no solo no soluciona el problema
de emisiones de GEI ni de la dependencia de los combustibles foacutesiles sino que
ralentiza el paso hacia una economiacutea sostenible y libre de emisiones
La produccioacuten de gases sinteacuteticos para el aprovechamiento de la produccioacuten de H2
mediante gasificacioacuten debe ser analizada bajo el prisma de la consideracioacuten de la
biomasa como recurso local y para ser utilizadas por su capacidad de gestionabilidad
en otros procesos antes que en la produccioacuten de H2
Para la Fundacioacuten Renovables el hidroacutegeno debe ser producido siempre que se pueda
en el sitio de uso mediante electrolizadores abastecidos por electricidad de origen
renovable bien producida in situ o trasportada desde su lugar de origen Siempre es
maacutes interesante transportar electricidad que hidroacutegeno
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El hidroacutegeno como materia prima
El H2 como materia prima (MMPP) tiene experiencia y recorrido de uso en aquellos
sectores industriales que lo demandan hoy en diacutea Sin embargo se requiere la
sustitucioacuten del hidroacutegeno basado en combustibles foacutesiles por el de electroacutelisis con
electricidad renovable en aquellos procesos industriales que realmente resulten
interesantes descarbonizar a largo plazo
La demanda de H2 para el refino de petroacuteleo estaacute destinada a su desaparicioacuten tanto
maacutes cuanto se reduzcan aquellas tecnologiacuteas o usos que dependan de los combustibles
foacutesiles
El volumen de H2 empleado por los fabricantes de fertilizantes sinteacuteticos debe ser
reconsiderado y reducido bajo paraacutemetros de sostenibilidad antes de su sustitucioacuten
completa por hidroacutegeno renovable pues el uso final de estos fertilizantes es el
causante de numerosos impactos sobre los ecosistemas
Vector energeacutetico
La experiencia del H2 como vector energeacutetico en todos los usos finales es miacutenima
principalmente porque si procede de la electrolisis del agua no puede convertirse en
el objetivo y ser consecuencia de un ciclo de regeneracioacuten perverso electricidad-
hidroacutegeno-transportetransformacioacuten-electricidad situacioacuten reforzada si se tiene en
cuenta su caraacutecter emergente al que contribuyen la falta de desarrollo tecnoloacutegico y
un diferencial de coste con respecto a otros combustibles para las mismas aplicaciones
finales
Al ser un electrocombustible derivado de la electricidad (otro vector energeacutetico) el
H2 es para la Fundacioacuten Renovables un recurso para la transicioacuten energeacutetica
complementario a la electrificacioacuten El primer objetivo que se debe perseguir es ser
eficiente con el uso del recurso y el segundo la electrificacioacuten directa de la demanda
con energiacuteas renovables herramientas clave para llevar a cabo la transicioacuten de forma
competitiva y sin incrementar las emisiones locales
Por tanto la razoacuten de apostar en primer lugar por la electricidad y no por el
hidroacutegeno no es otra que por eficiencia por la mejora de la calidad del aire y por la
incorporacioacuten del consumidor como agente activo Antes de sustituir nuestros
consumos por vectores energeacuteticos sostenibles debemos analizar cada uso final de la
energiacutea y prescindir de este consumo siempre que sea posible pues un cambio de
modelo energeacutetico no soacutelo se basa en sustituir los combustibles foacutesiles debemos
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cambiar la forma en la que nos relacionamos con la energiacutea No podemos simplemente
sustituir los consumos finales por vectores que nos permitan seguir haciendo un uso
ineficiente de la energiacutea y acabar dependiendo de tecnologiacuteas y vectores energeacuteticos
aunque sean maacutes sostenibles
Apostar por la electricidad como vector principal para la sustitucioacuten de los
combustibles foacutesiles y como elemento para producir hidroacutegeno exige que su precio no
dependa por regulacioacuten de aquellos combustibles que quiere sustituir razoacuten por la
que desde la Fundacioacuten Renovables consideramos que es urgente la reforma del
sistema de fijacioacuten de precios y el abandono del marginalismo como praacutectica de
mercado para el cierre del precio mayorista de la electricidad
El hidroacutegeno como elemento de valor en la generacioacuten de electricidad de
origen renovable
La optimizacioacuten de la capacidad de evacuacioacuten mediante la maximizacioacuten del factor de
capacidad en centrales de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica con fuentes renovables y la
necesidad de disponer de generacioacuten maacutes gestionable pueden abrir la posibilidad de
utilizar el hidroacutegeno como sistema de almacenamiento de excedentes aunque las
simulaciones realizadas reflejan la necesidad de un cambio de paradigma en las
relaciones de intercambio entre vectores energeacuteticos para que sea viable
En la actualidad los sistemas de almacenamiento con bateriacuteas de ion-litio son la
alternativa maacutes real y competitiva como se ha podido ratificar en las conclusiones
desarrolladas en el apartado El hidroacutegeno como respaldo de la generacioacuten de
electricidad renovable
La implantacioacuten de sistemas hiacutebridos principalmente entre la eoacutelica y la fotovoltaica
han demostrado que es la liacutenea que seguir para la optimizacioacuten del factor de capacidad
y de la rentabilidad de las inversiones aunque se incremente la cuantiacutea de los
vertidos vertidos cuyo coste de oportunidad cero pueden ser el origen para producir
hidroacutegeno o para almacenarse en bateriacuteas ion-litio originando un valor antildeadido al
mejorar la gestioacuten de la energiacutea producida y adecuarse al deseado equilibrio que se
quiere alcanzar entre la oferta y la demanda de la red eleacutectrica La realidad es que el
hidroacutegeno estaacute muy lejos de poder competir con los sistemas de bateriacuteas de ion-litio
El almacenamiento con hidroacutegeno y su posterior transformacioacuten en electricidad con
pilas PEM se configura como una alternativa aunque como ratifica IRENA sea a muy
largo plazo en base a los siguientes elementos
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bull Utilizacioacuten de vertidos por su coste de oportunidad cero
bull Produccioacuten de hidroacutegeno y su utilizacioacuten para generar la energiacutea eleacutectrica in
situ
bull Necesidad de generar mercados en los que la capacidad de flexibilizar la
inyeccioacuten de electricidad en la red esteacute valorada
bull Mejorar y adatar el funcionamiento de electrolizadores en funcionamiento
discontinuo y con alta variabilidad de carga
La unioacuten de la generacioacuten de electricidad renovable para la produccioacuten de hidroacutegeno
como PPA (Power Purchase Agreement) con precios de generacioacuten bajos es una
alternativa todaviacutea lejana para la produccioacuten de hidroacutegeno de menor coste al disponer
de precios de electricidad mucho maacutes bajos que los que el mercado ofrece Pero esta
produccioacuten debe ser lo maacutes cercana posible al punto de uso con el fin de minimizar el
transporte y por lo tanto ser maacutes eficiente Volvemos a recordar que es maacutes idoacuteneo
transportar electricidad que hidroacutegeno
A pesar de los potenciales beneficios del hidroacutegeno mencionados con anterioridad en
base a los caacutelculos realizados por la Fundacioacuten Renovables en el apartado El hidroacutegeno
como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable todaviacutea queda mucho
camino por recorrer para poder aprovechar las ventajas que nos ofrece en este
aacutembito pues auacuten nos encontramos en la fase de crecimiento de la curva de desarrollo
de las tecnologiacuteas asociadas a la produccioacuten almacenamiento y reconversioacuten del H2
En cuanto a la utilizacioacuten de hidroacutegeno para producir energiacutea eleacutectrica en procesos de
cogeneracioacuten debe ser entendida como viable siempre y cuando estemos hablando del
aprovechamiento de calores residuales del proceso industrial que ha utilizado el
hidroacutegeno como vector energeacutetico para cubrir sus necesidades
Como cobertura de necesidades energeacuteticas especificas
Transporte
Transporte terrestre
El H2 solo deberiacutea ser utilizado en los usos en los que por limitaciones de
autonomiacutea asociadas a sus ciclos de trabajo o por peso en relacioacuten con su
capacidad no sea posible llevarlo a cabo mediante vehiacuteculos eleacutectricos con
bateriacuteas en la actualidad de ion-litio Solamente se deberiacutea considerar el
uso del hidroacutegeno en pilas de combustible en aquellos vehiacuteculos de largo
recorrido o de alta tasa de utilizacioacuten como camiones autobuses taxis
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carretillas elevadoras o flotas cautivas Es importante reiterar la necesidad
de tener presente el filtro de la eficiencia
Con respecto a los vehiacuteculos ligeros salvo casos excepcionales deberaacuten
ser vehiacuteculos eleacutectricos de bateriacutea Hay que destacar la utilidad de los
vehiacuteculos eleacutectricos como elemento de almacenamiento para mejorar la
flexibilidad del sistema eleacutectrico La recarga inteligente y el Vehicle to Grid
(V2G) deben ser elementos baacutesicos para la gestionabilidad del sistema
El transporte pesado (autobuses camiones y maquinaria pesada) debe ser
atendido con la combinacioacuten de vehiacuteculos a base de pilas de combustible y
la electrificacioacuten directa (por ejemplo en el caso de los autobuses con el
trolebuacutes) o indirecta mediante bateriacuteas dependiendo de la carga
autonomiacutea y ciclos de trabajo porque el hidroacutegeno siacute puede ser
competitivo en la descarbonizacioacuten de autobuses y camiones de largo
recorrido
La propuesta de disponibilidad de infraestructuras de recarga debe estar
disentildea pensando exclusivamente en estos segmentos de vehiacuteculos y usos y
en la posibilidad de sistemas de abastecimiento alrededor de los puntos de
consigna de uso profesionalizado nunca bajo el mismo criterio que marca
la necesidad de puntos de recarga eleacutectricos
En relacioacuten con el transporte por ferrocarril este deberiacutea ser 100
eleacutectrico pues se trata de una tecnologiacutea sobradamente conocida y
electrificable Por ello consideramos que se deberaacute apostar por la
electrificacioacuten de aquellos tramos que todaviacutea no disponen de tendido
eleacutectrico antes que por la implantacioacuten de trenes impulsados con
hidroacutegeno
El fomento del uso del ferrocarril tambieacuten como transporte de mercanciacuteas
ademaacutes de solventar parcialmente el dilema de la electrificacioacuten de los
vehiacuteculos por bateriacuteas o pilas de combustible reduciriacutea el traacutefico por
carretera y aumentariacutea el volumen de carga transportada en comparacioacuten
con el transporte pesado No compartimos el uso del hidroacutegeno en el
ferrocarril atendiendo a su no idoneidad ni econoacutemica ni teacutecnica frente
a un sistema 100 electrificado
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Transporte mariacutetimo
Para el transporte mariacutetimo de larga distancia el amoniacuteaco renovable
destaca como una solucioacuten para sustituir a los combustibles ya que las
opciones de utilizar directamente el hidroacutegeno en estado gas o liacutequido no
presenta en teacuterminos de eficiencia ratios que recomienden su uso en los
casos en los que conlleven un consumo elevado de combustible En esta
liacutenea de actuacioacuten no puede olvidarse el riesgo asociado a las fugas de
amoniacuteaco en el mar ademaacutes de las emisiones de oacutexido de nitroacutegeno si la
combustioacuten no estaacute perfectamente optimizada al margen de la necesidad
de seguir avanzando en el perfeccionamiento tecnoloacutegico del proceso de
Haber-Bosch para reducir su consumo intensivo en energiacutea
Transporte aeacutereo
Al margen de la consideracioacuten del transporte aeacutereo como una praacutectica que
debe ser minimizada o sustituida por otras alternativas terrestres como el
ferrocarril salvo que se produzca una disrupcioacuten tecnoloacutegica la versioacuten
sinteacutetica del queroseno foacutesil es la mejor alternativa a corto y medio plazo
para la descarbonizacioacuten del sector Es necesaria una actualizacioacuten del
proceso de Fischer-Tropsch para sintetizar el queroseno de la forma maacutes
eficiente y sostenible posible
Materia prima en la industria
Dado que el hidroacutegeno no es una fuente de energiacutea primaria sino un vector energeacutetico
que requiere de una conversioacuten que implica importantes peacuterdidas de energiacutea es
necesario hacer una reflexioacuten sobre la escala y velocidad necesaria para su
desarrollo uso y capacidad de suministro Sus aplicaciones deben centrarse en
aquellos sectores en los que la electricidad no pueda tener cabida
El uso del hidroacutegeno en la industria debe ser modificado atendiendo a
1 El cambio de la produccioacuten de hidroacutegeno desde el reformado de gas a la
produccioacuten mediante electroacutelisis del agua con electricidad de origen renovable
En buena loacutegica esta consideracioacuten dada la todaviacutea inmadurez tecnoloacutegica e
industrial de la produccioacuten de hidroacutegeno mediante electroacutelisis debe llevar
consigo amortiguar el crecimiento de la demanda de hidroacutegeno porque si no lo
que haremos es fomentar el uso del gas natural para cubrir las demandas
creadas o la aportacioacuten de fondos para cubrir el diferencial econoacutemico hoy diacutea
existente entre ambas formas de produccioacuten de hidroacutegeno
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2 La sustitucioacuten de procesos teacutermicos de los combustibles foacutesiles por hidroacutegeno
siempre que se cumpla que no puedan ser abastecidos por electricidad
Los usos actuales del hidroacutegeno en refineriacuteas e incluso en la produccioacuten de fertilizantes
deben considerarse en liacutenea con las exigencias que la lucha contra el cambio climaacutetico
implica Es claro que debemos apostar por la erradicacioacuten de los combustibles foacutesiles
pero tambieacuten por hacer maacutes sostenible la industria de los fertilizantes
La industria del amoniacuteaco debe emprender en consecuencia un proceso de evolucioacuten
y transformacioacuten acorde con los compromisos asumidos tanto para la minimizacioacuten de
emisiones como de los riesgos que algunos componentes llevan de forma inherente a
su produccioacuten y uso
Electrocombustibles derivados del hidroacutegeno
Los electrocombustibles derivados del H2 renovable deben considerarse como el
uacuteltimo recurso por principios de eficiencia pues estos combustibles precisan de dos
procesos de transformacioacuten a partir de la electricidad con el consumo de energiacutea y las
peacuterdidas en los procesos de transformacioacuten que conllevan Peacuterdidas asociadas no soacutelo
al proceso de transformacioacuten para su produccioacuten sino tambieacuten a su uso final que
generalmente es en motores teacutermicos mucho menos eficientes que los eleacutectricos o
que la pila de combustible
No menos importante es el haacutendicap del requerimiento de carbono (a excepcioacuten del
amoniacuteaco) como materia prima para su siacutentesis que hace que el uso final de estos
electrocombustibles basados en carbono no suponga ninguna mejora en cuanto a
reduccioacuten de emisiones en el proceso de combustioacuten comparado con los combustibles
foacutesiles tradicionales
Desde la Fundacioacuten Renovables en teacuterminos generales no consideramos la utilidad
de los electrocombustibles del H2 tanto por la ya mencionada baja eficiencia como
por la contribucioacuten al mantenimiento del sistema energeacutetico tradicional en lugar de
contribuir a un nuevo modelo en consonancia con las exigencias climaacuteticas
Este seriacutea el caso de la produccioacuten de metano sinteacutetico para incorporar a la
infraestructura actual del gas una actividad totalmente contraria a los principios de la
Fundacioacuten Renovables pues el hidroacutegeno en ninguacuten caso puede servir de excusa
para continuar con la quema de combustibles (foacutesiles o sinteacuteticos) contaminantes
como el metano Otro ejemplo similar seriacutea la produccioacuten de gasolina y gasoacuteleo
sinteacutetico para los actuales motores de combustioacuten interna
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De los electrocombustibles el que resulta maacutes interesante para eliminar los
combustibles foacutesiles de aquellos procesos maacutes difiacuteciles de descarbonizar es el
amoniacuteaco (NH3) al ser un gas faacutecilmente licuable con una densidad energeacutetica
moderada que dada la ausencia de carbono en su moleacutecula se elimina la posible
formacioacuten de gases de CO2 y CO en su combustioacuten Sin embargo las principales
consecuencias negativas de su uso son la posible formacioacuten de NO2 y su alta toxicidad
para los seres humanos y los ecosistemas en los que haya una posible fuga de NH3
(especialmente las masas de agua)
En cuanto a los electrocombustibles citados en este documento que contengan
carbono en su composicioacuten molecular soacutelo se consideraraacute de utilidad para su uso
como vector energeacutetico el queroseno sinteacutetico de origen renovable (H2 producido por
electroacutelisis del agua con electricidad de origen 100 renovable y carbono procedente
de la biomasa aprovechada de manera sostenible) al ser la uacutenica alternativa al
combustible actual empleado por los aviones de largo recorrido
Por ello el uso de combustibles liacutequidos sinteacuteticos quedaraacute relegado a aquellos
subsectores en los que se demuestre que la electrificacioacuten no es la opcioacuten maacutes
eficiente ni existe una alternativa sostenible o de uso directo del hidroacutegeno Este es
el caso del transporte aeacutereo que junto con el mariacutetimo son los medios de transporte
maacutes difiacuteciles de descarbonizar aunque en este uacuteltimo la posibilidad del uso de
hidroacutegeno sin transformar es maacutes factible pero maacutes compleja
Transporte de hidroacutegeno
El objetivo debe ser minimizar las necesidades de transportar hidroacutegeno
Por otro lado el hidroacutegeno no puede servir de excusa para continuar apostando por
los combustibles foacutesiles y su inyeccioacuten en la red de gas (blending) ya que supondriacutea
una modificacioacuten de la composicioacuten del producto transportado y entregado al cliente
ademaacutes de que la red de transporte podriacutea dantildearse a largo plazo y tener efectos no
deseados en los equipos que utilicen esta mezcla de gases
La praacutectica del blending supone la degradacioacuten en teacuterminos de valor de un vector
energeacutetico como el hidroacutegeno como componente minoritario de la mezcla con un
elemento con menor capacidad exergeacutetica y que ademaacutes no es sostenible como es el
gas natural
Por consiguiente el hidroacutegeno debe ser producido in situ lo maacutes proacuteximo a los puntos
de consumo para reducir asiacute al maacuteximo las necesidades de transporte pues el uacutenico
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vector energeacutetico eficientemente transportable es la electricidad y por ello se debe
transportar la electricidad alliacute doacutende se encuentren los electrolizadores cercanos al
punto de consumo
El hidroacutegeno no puede convertirse en una coartada
El hidroacutegeno renovable tiene futuro en la senda de la descarbonizacioacuten pero no
podemos confundir su proyeccioacuten futura con la euforia de las empresas energeacuteticas ni
con la expectacioacuten mediaacutetica
Desde la Fundacioacuten Renovables hemos intentado poner un punto de reflexioacuten al boom
del H2 detraacutes del que se encuentran las mismas empresas energeacuteticas que hace diez
antildeos renegaban de las renovables por inmaduras y caras y hoy se entregan a ellas para
producir hidroacutegeno renovable una tecnologiacutea auacuten cara e inmadura Su intereacutes por el
H2 no estaacute relacionado con abordar la emergencia climaacutetica sino con preservar su
actual modelo de negocio para mantener la relevancia y rentabilidad del modelo
energeacutetico centralizado basado en combustibles foacutesiles cuya propiedad y control estaacute
en un pequentildeo grupo de grandes empresas energeacuteticas y en la posibilidad de captar
recursos puacuteblicos como son los Next Generation UE
La creacioacuten de estas expectativas del hidroacutegeno con carteras de proyectos y
estrategias tanto a nivel nacional como mundial se ajusta directamente a los
intereses del sector energeacutetico maacutes tradicional actuando como lobby del hidroacutegeno en
una propuesta de dar continuidad a la industria del gas Su principal objetivo es el de
conseguir un esquema regulatorio y financiero a gran escala para crear una
economiacutea del hidroacutegeno y liderar este ldquonuevo amanecerrdquo del gas Si toda la
economiacutea demanda hidroacutegeno seriacutea casi imposible satisfacer esa demanda soacutelo con
hidroacutegeno renovable (incluso si es importado) lo que se traduciriacutea en seguir
produciendo H2 a base de gas foacutesil (con y sin eliminacioacuten de carbono) o blending de H2
renovable en la red de gas lo que podriacutea propiciar un mayor consumo de gas foacutesil bajo
el pretexto de un gas ldquomaacutes natural y sosteniblerdquo No es de extrantildear que la actual
apuesta por el hidroacutegeno renovable esteacute siendo utilizada por el lobby del gas como un
intento de satisfacer la economiacutea del hidroacutegeno de Europa mediante hidroacutegeno
producido a partir de combustibles foacutesiles pues una economiacutea de hidroacutegeno renovable
podriacutea poner a la industria del gas fuera de juego
En Espantildea y en Europa en general ya se cuenta con una red sobredimensionada de
gas que o bien se convertiraacute en activos varados (peacuterdida de valor de las
infraestructuras a medida que se eliminan los combustibles foacutesiles) que requeriraacuten de
un costoso desmantelamiento o nos encerraraacute con su reutilizacioacuten en maacutes deacutecadas
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de quema de combustibles foacutesiles Ademaacutes no soacutelo pretenden mantener sus
gaseoductos en uso sino ampliarlos sustancialmente como demuestra el proyecto
European Hydrogen Backbone en el que participan los 11 principales gestores de la red
de transporte de gas de Europa
Por otro lado nunca debemos olvidar la volatilidad de los precios del gas natural y las
consecuencias de su consideracioacuten como el vector principal de apoyo a la transicioacuten
energeacutetica Estamos viendo como los movimientos geoestrateacutegicos ponen en riesgo la
poliacutetica de electrificacioacuten de la demanda
Es claro que el modelo marginalista no se disentildeoacute para el mix energeacutetico actual y su
perpetuacioacuten es darle al gas natural la oportunidad aunque su aporte sea pequentildeo de
tener la uacuteltima palabra para fijar precios y cercenar todo el esfuerzo que la evolucioacuten
de las renovables ha tenido Fomentando la causa del problema nunca encontraremos
la solucioacuten Cuando el precio de la electricidad en el modelo marginalista actual lo fija
el gas la apuesta por electrificar la demanda pasa a ser una quimera
El objetivo de este tipo de proyectos relacionados con el hidroacutegeno es captar los
recursos de financiacioacuten nuevos yo existentes de la UE para mantener el peso del gas
recursos financieros como los del Plan de Inversiones Sostenibles (Sustainable
Investment Plan) del Fondo para la Recuperacioacuten y Resiliencia (Recovery and
Resilience Facility) del Fondo para Conectar Europa (Connecting Europe Facility) y a
traveacutes de las normas revisadas de ayuda estatal como Proyectos Importantes de
Intereacutes Comuacuten Europeo (Important Projects of Common European Interest (IPCEI))
Posicionamiento frente a la estrategia espantildeola del hidroacutegeno
Estamos de acuerdo en que Espantildea debe apostar por el hidroacutegeno para no perder su
posicioacuten en la senda trazada por la UE pero esta apuesta nunca puede olvidar la
realidad a la que se enfrenta el hidroacutegeno definida por sus costes y sus ineficiencias
como vector energeacutetico
La apuesta no puede ser fomentar la demanda de hidroacutegeno porque su cadena de
valor no estaacute madura y lo uacutenico que se conseguiraacute es arrastrar el diferencial de costes
hacia el futuro hipotecando las sentildeales de precio y su propio desarrollo
El establecimiento de objetivos concretos de penetracioacuten de H2 puede ser peligroso y
maacutes auacuten si se establece en un sector en concreto Si se restringen las opciones
tecnoloacutegicas con las que se debe llegar a un objetivo se puede estar excluyendo otras
alternativas renovables como la electricidad generando por tanto un sobrecoste para
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el conjunto de la economiacutea ademaacutes de poner en riesgo alcanzar los objetivos de
descarbonizacioacuten establecidos por haber implementado una poliacutetica ineficiente maacutes
centrada en mostrar la grandeza del empentildeo que los criterios de eficiencia en su maacutes
amplio sentido
La intencioacuten de convertir a Espantildea en uno de los principales exportadores de H2 es un
error entre otras razones por la ineficiencia de los procesos de transformacioacuten para el
transporte al margen de que puede suponer perpetuar el esquema actual centralizado
de zonas de recursosgeneracioacuten y consumo en lugar de dotar a cada territorio de
energiacutea que es la mejor forma de empoderamiento El caraacutecter distribuido de las
fuentes de energiacuteas renovables permite generar cerca de los puntos de consumo
(generacioacuten distribuida) reduciendo el transporte aumentando la eficiencia y
fomentando la autosuficiencia energeacutetica en lugar de desembocar en sumideros
energeacuteticos
No entendemos el volumen econoacutemico destinado a fomentar iniciativas de inversioacuten
en proyectos de hidroacutegeno en la mayoriacutea de los casos como iniciativas piloto alejadas
de la apuesta para mejorar las condiciones baacutesicas de su produccioacuten No podemos
volver a caer en los errores del pasado y apostar por monumentos funerarios con
tecnologiacuteas inmaduras para cubrir necesidades no reales impulsadas con el uacutenico
objetivo de obtener reacuteditos financieros a inversiones al amparo de regulaciones
creadas ad hoc con una dependencia eterna de los fondos puacuteblicos Experiencias
como el depoacutesito Castor la central de Elcogaacutes el sobredimensionamiento de las
infraestructuras gasistas o incluso el desarrollo fuera de los objetivos fijados para las
energiacuteas renovables han sido apuestas que pagamos los consumidores aunque en su
inicio contaran con subvenciones al capital
Fomentar la demanda para que se desarrolle la oferta no es buena solucioacuten si esta no
va acompantildeada de una apuesta por el desarrollo tecnoloacutegico e industrial de
electrolizadores y de equipamiento auxiliar de tamantildeos no centralizados que
puedan generar una industria utilizable frente a la promocioacuten de proyectos piloto
megaliacuteticos que acabaraacuten como siempre convirtieacutendose en monumentos funerarios
de las liacuteneas de financiacioacuten ad hoc disponibles
Se debe priorizar la adaptacioacuten al marco regulatorio existente de los sistemas de
Garantiacuteas de Origen del hidroacutegeno para antes de 2022 puesto que hoy en diacutea con
este vaciacuteo administrativo no podriacutea asegurarse la procedencia del hidroacutegeno
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Debemos tener una poliacutetica fiscal que introduzca criterios de homogeneidad Es
verdad que por ahora el precio del H2 producido a partir de gas natural es de
alrededor de 1-15 eurokg mientras que el hidroacutegeno producido mediante la electroacutelisis
de agua utilizando electricidad de origen renovable tiene un coste de entre 5-7 eurokg
pero tambieacuten es verdad que los combustibles foacutesiles siguen gozando de bonificaciones
fiscales sin internalizar los costes de los dantildeos causados al medio ambiente y a las
personas derivados de las externalidades negativas por las emisiones de GEI
La apuesta de Espantildea como siempre ha defendido la Fundacion Renovables debe ser
hacia la electrificacioacuten de la demanda y en base a la generacioacuten de electricidad 100
con fuentes renovables y en este objetivo el hidroacutegeno puede tener un papel pero
seraacute de forma puntual y no determinante No podemos apostar por un hidroacutegeno que
a traveacutes del blending sea la coartada del modelo energeacutetico foacutesil actual
Como recordatorio debemos apostar por la produccioacuten de hidroacutegeno a traveacutes de la
hidroacutelisis del agua con electricidad de origen renovable en emplazamientos en los
que se minimice su transporte porque siempre es maacutes interesante transportar
electricidad que hidroacutegeno
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Anexo
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Anexo
En este Anexo se recogen los principales proyectos de las energeacuteticas espantildeolas para
obtener parte de estos fondos
Proyectos de hidroacutegeno en Espantildea y estrategia de las principales
energeacuteticas espantildeolas
La fuerte apuesta por esta fuente de energiacutea y su consideracioacuten como inversioacuten elegible
para los Next Generation UE ha supuesto que las energeacuteticas espantildeolas hayan asumido
el reto de liderar la industria del hidroacutegeno Las razones de este intereacutes al margen de la
captacioacuten de fondos europeos hay que buscarlas en la posibilidad que les da de
transformacioacuten y proteccioacuten de su core business hacia un vector energeacutetico de futuro
bull Sector petroacuteleo y gas Supone no solo la continuidad de la utilizacioacuten del gas y
de sus infraestructuras con el blending sino sobre todo un incremento del
consumo de gas natural como fuente de energiacutea maacutes barata en los teacuterminos del
mercado actual para producir hidroacutegeno Por otro lado permite una conexioacuten
perfecta entre su migracioacuten hacia los mercados relacionados con la electricidad
y las renovables aunque su intereacutes estaacute maacutes en el mantenimiento del hidroacutegeno
gris y azul que el del verde
bull Sector eleacutectrico Es una oportunidad no solo de incrementar la produccioacuten de
electricidad y de las inversiones en generacioacuten con renovables sino tambieacuten de
introducir como propio un vector crucial para la gestionabilidad del sistema
eleacutectrico el aprovechamiento de los vertidos en centrales de generacioacuten y la
optimizacioacuten de procesos como la hibridacioacuten de tecnologiacuteas o el
sobredimensionamiento de potencia instalada
La siguiente figura muestra coacutemo el ecosistema espantildeol cuenta con representacioacuten en
toda la cadena de valor de esta tecnologiacutea
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Estas empresas se encuentran inmersas en muchos proyectos para reducir costes en la
produccioacuten almacenaje y transporte del combustible asiacute como para convertir en
realidad su utilizacioacuten diaria para movilidad generacioacuten de energiacutea eleacutectrica en
industrias etc
Espantildea
Espantildea ha presentado como objetivo liderar el desarrollo de la economiacutea del H2
buscando crear una nueva industria a su alrededor (fabricacioacuten de pilas de combustible
y de electrolizadores entre otros) y eso se ve reflejado en su Hoja de Ruta en la que se
establece como objetivo principal para la proacutexima deacutecada instalar 4 GW de potencia
de electroacutelisis (el 10 del objetivo establecido por la UE para 2030)
Para alcanzar los objetivos fijados en La Hoja de Ruta del Hidroacutegeno se estima una
inversioacuten necesaria hasta 2030 en torno a 8900 Meuro que movilizar por el sector
privado con el apoyo eficiente del sector puacuteblico Ademaacutes en el marco del Fondo
Europeo de Recuperacioacuten el Gobierno preveacute destinar maacutes de 1500 Meuro al desarrollo
del hidroacutegeno renovable Consecuentemente las grandes energeacuteticas han disparado
sus inversiones hacia el H2 mediante proyectos para aprovechar los fondos europeos e
invertir en nuevos activos convirtieacutendose en una de las principales apuestas incluso
en las compantildeiacuteas eleacutectricas
Figura 36 Representacioacuten del ecosistema espantildeol en la cadena de valor del hidroacutegeno Fuente The conversation [45]
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Fondos Next Generation EU
Posicionamiento de las empresas energeacuteticas en Espantildea
A continuacioacuten se presenta un cuadro resumen de proyectos de hidroacutegeno de algunas
de las principales empresas energeacuteticas del paiacutes que han solicitado financiacioacuten de
fondos europeos o espantildeoles
Proyecto Descripcioacuten
Endesa
Hasta 23 proyectos relacionados con el hidroacutegeno renovable en las distintas fases de la cadena de valor de este gas por valor de maacutes de 2900 millones de
euros (Meuro) para poner en marcha 340 megavatios (MW) de potencia en electrolizadores alimentados con 2000 MW de potencia renovable
Tambieacuten planea proyectos extrapeninsulares que absorben otros 900 millones de inversioacuten y que van desde la produccioacuten de hidroacutegeno verde en plantas de
generacioacuten al paso de plantas operativas a su funcionamiento con bicombustible y la sustitucioacuten de potencia de otras plantas operativas por
hidroacutegenogas
Del carboacuten de La Robla al hidroacutegeno solar
Apertura de una faacutebrica de hidroacutegeno limpio en La Robla (Leoacuten) que produciraacute aproximadamente 9000 toneladas de H2 verde al antildeo mediante un
electrolizador de hasta 60 MW y un parque solar fotovoltaico de cuatrocientos megas (400 MW)
Produccioacuten destinada el consumo local la inyeccioacuten a la red gasista y posibilitar una futura exportacioacuten hacia el noroeste de Europa
Mallorca
El proyecto industrial Power to Green Hydrogen Mallorca (proyecto de produccioacuten a escala industrial de hidroacutegeno renovable hasta 75 MW de
electroacutelisis) es el nuacutecleo de Green Hysland una iniciativa europea a traveacutes de la cual la UE ha comprometido 10 millones de euros
Produccioacuten destinada como combustible en autobuses y vehiacuteculos de alquiler que podraacuten repostar en una estacioacuten de servicio -hidrogenera- construida a tal
efecto Asiacute mismo seraacute empleado para la generacioacuten de calor y energiacutea para edificios comerciales y puacuteblicos o como energiacutea auxiliar en ferris y operaciones portuarias Ademaacutes parte de ese hidroacutegeno verde se inyectaraacute en la red de gas
de la isla con el apoyo de Redexis y a traveacutes de un Sistema de Garantiacuteas de Origen desarrollado por Acciona Enagaacutes y Acciona lideran el proyecto
Puertollano
Integracioacuten de una instalacioacuten solar fotovoltaica de cien megavatios (100 MW) un sistema de bateriacuteas de ion-litio con una capacidad de almacenamiento de veinte megavatios hora (20 MWh) y un sistema de produccioacuten de hidroacutegeno
mediante electroacutelisis de 20 MW (que funcionaraacute con energiacutea 100 renovable) inversioacuten de 150 millones de euros Produccioacuten destinada seraacute empleado en la faacutebrica de amoniaco de Fertiberia en Puertollano que tiene una capacidad de
produccioacuten superior a las 200000 toneladas antildeo
Ingeteam
El fabricante noruego de electrolizadores Nel (a traveacutes de su filial Nel Hydrogen Electrolyser) y la compantildeiacutea eleacutectrica Iberdrola han firmado un acuerdo para desarrollar electrolizadores de gran tamantildeo y promover la
cadena de valor de esta tecnologiacutea en Espantildea Para materializar el proyecto Iberdrola junto a la empresa vasca Ingeteam han constituido la compantildeiacutea Iberlyzer con el fin de convertirla en el primer
fabricante de electrolizadores a gran escala de Espantildea Iberdrola asegura que Iberlyzer suministraraacute maacutes de 200 MW de electrolizadores en 2023 con una
inversioacuten inicial cercana a los 100 millones de euros
Medios de transporte mariacutetimo
El proyecto Bahiacutea H2 Offshore impulsado por el cluacutester de energiacuteas marinas de Cantabria tiene como objetivo el disentildeo construccioacuten instalacioacuten y
seguimiento de un prototipo marino de produccioacuten de hidroacutegeno y amoniaco verde alimentado por plataformas solares flotantes
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Proyecto Descripcioacuten
Bahiacutea H2 Offshore estaacute incluido en la propuesta Cantabria re-Activa y se desarrollaraacute en un espacio de dominio puacuteblico de la Autoridad Portuaria de
Santander El combustible verde obtenido se destinaraacute a buques y equipamientos de liacuteneas y operadoras del Puerto de Santander
Asturias
Duro Felguera ha firmado un acuerdo con la empresa puacuteblica Hunosa y con el distribuidor Nortegas para desarrollar proyectos de hidroacutegeno verde en la zona
central de Asturias Los proyectos se centraraacuten en la produccioacuten almacenamiento transporte inyeccioacuten en la red de gas natural y uso en
movilidad de hidroacutegeno
Repsol
Produccioacuten en sus nuevas instalaciones de Bilbao hidroacutegeno a partir de agua (H2O)
Ademaacutes la petrolera asegura que estaacute desarrollando una tecnologiacutea propia de fotoelectrocataacutelisis para producir hidroacutegeno a partir de energiacutea solar (proyecto
Sun2Hy) Este desarrollo lo realiza junto con Enagaacutes En la iniciativa tambieacuten participan varios centros de investigacioacuten
Talgo
Desarrollo de un tren hiacutebrido que permite una operacioacuten flexible hidroacutegeno-eleacutectrico disentildeada para la plataforma de Cercaniacuteas Regional Vittal de Talgo
En el proyecto de Talgo el principal colaborador es el Centro Nacional del Hidroacutegeno
Hydrogen In Gas GridS
Estudio para la descarbonizacioacuten de la red de gas y su utilizacioacuten cubriendo las lagunas de conocimiento del impacto que los altos niveles de hidroacutegeno
podriacutean tener en la infraestructura de gas sus componentes y su gestioacuten El proyecto se desarrolla en varias actividades entre ellas la cartografiacutea de los
obstaacuteculos y facilitadores teacutecnicos juriacutedicos y normativos el ensayo y la validacioacuten de sistemas y la innovacioacuten la elaboracioacuten de modelos
tecnoeconoacutemicos y la preparacioacuten de un conjunto de conclusiones como viacutea para permitir la inyeccioacuten de hidroacutegeno en las redes de gas de alta presioacuten
Empresas asociadas Coordinacioacuten por Fundacioacuten Hidroacutegeno de Aragoacuten (FHa) con la participacioacuten de Redexis Tecnalia DVGW (Asociacioacuten alemana de gas y
agua) HSR (Universidad de Ciencias Aplicadas de Rapperswil Suiza) y ERIG (Instituto de Investigacioacuten Europeo para el gas y la innovacioacuten energeacutetica
Beacutelgica) Presupuesto 2 millones (procedentes de Fuel Cells and Hydrogen Joint
undertaking (FCHJU))
SeaFuel
Objetivo del proyecto Demostrar la viabilidad de alimentar redes locales de transporte utilizando combustibles producidos a traveacutes de fuentes renovables y
del agua del mar Descripcioacuten El proyecto contiene una instalacioacuten de energiacuteas renovables (51
MW) asociada a una hidrogenera (25 kg H2diacutea a 350 bar) que estaraacute conectada directamente a los aerogeneradores y seraacute abastecida por agua de mar
produciendo el hidroacutegeno a partir de los recursos naturales disponibles El hidroacutegeno generado se destinaraacute a la sustitucioacuten de parte de la flota de
vehiacuteculos dieacutesel por coches de hidroacutegeno Las plantas fotovoltaicas abasteceraacuten la estacioacuten de servicio y la planta desaladora (125 m3 diacutea (24 kWm3))
Empresas asociadas 9 socios y 6 miembros asociados incluyendo empresas de todas las aacutereas Enagaacutes miembro asociado Duracioacuten 2017-2020
Localizacioacuten Tenerife
H2Ports
Objetivo del proyecto Realizacioacuten de estudios de viabilidad para el desarrollo de una cadena de suministro de hidroacutegeno sostenible en el puerto para reducir
el impacto ambiental de sus operaciones Descripcioacuten Proyecto piloto a escala europea localizado en el Puerto de
Valencia que desarrolla y valida la transformacioacuten a H2 de dos maacutequinas (gruacutea telescoacutepica y cabeza de camioacuten) en condiciones reales de
operacioacuten El proyecto incluye el desarrollo de una hidrogenera a 350 bares asiacute como el estudio y desarrollo de la logiacutestica de suministro de H2 en el Puerto
Empresas asociadas Autoridad Portuaria de Valencia la Fundacioacuten Valenciaport (coordinador) el Centro Nacional del Hidroacutegeno y las empresas
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Proyecto Descripcioacuten
privadas MSC Terminal Valencia Grupo Grimaldi Hyster-Yale Atena Ballard Power Systems Europa y Enagaacutes
Duracioacuten 2019-2023 Localizacioacuten Puerto de Valencia
Presupuesto 4 millones de euros (39999475 euro procedentes de Fuel Cells and Hydrogen Joint undertaking (FCHJU))
Tabla 12 Proyectos de hidroacutegeno que han solicitado financiacioacuten de fondos europeos o espantildeoles Elaboracioacuten propia
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 120
Iacutendice de figuras y tablas
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Iacutend
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Iacutendice de figuras y tablas
Iacutendice de figuras
Figura 1 Densidad relativa de los combustibles con respecto el aire
Fuente Pubchem[3]Elaboracioacuten propia 22
Figura 2 Temperatura de autoignicioacuten en el aire para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 22
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad Fuente Bizcaia-Diputacioacuten
Foral [4] Elaboracioacuten propia 23
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad Fuente Bizcaia-Diputacioacuten
Foral [4] Elaboracioacuten propia 23
Figura 4 Liacutemites de inflamabilidad en aire para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 23
Figura 5 Punto de inflamacioacuten para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 24
Figura 6 Poder caloriacutefico Inferior de varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 25
Figura 7 Densidad volumeacutetrica para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 25
Figura 8 Procesos de produccioacuten de hidroacutegeno en funcioacuten de la fuente de energiacutea
utilizada Fuente Hidroacutegeno Website [6] 28
Figura 9 Perspectivas de costes de la produccioacuten de hidroacutegeno
Fuente Informe ldquoPerspectivas de una economiacutea de hidroacutegenordquo de BloombergNEF [10]
39
Figura 10 Consumo final de energiacutea por vector energeacutetico para los antildeos 2018 y 2050
seguacuten el escenario de 15 ordmC proyectado en el World Energy Transitions Outlook 15ordmC
Pathway [11] Fuente IRENA 40
Figura 11 Meacutetodos para almacenar hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 44
Figura 12 Liacutemites legales de la concentracioacuten volumeacutetrica del hidroacutegeno en la red de
gas en diferentes paiacuteses Fuente Naturgy [15] Elaboracioacuten propia 50
Figura 13 Costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen y la distancia
recorrida ($kg) Fuente Bloomberg NEF Hydrogen Economy Outlook [10] 52
Figura 14 Implantacioacuten del H2 con sistemas de cogeneracioacuten Fuente Estudio
Hidroacutegeno y Cogeneracioacuten ACOGEN [22] 57
Figura 15 Esquema resumen de eficiencias en el proceso de transformacioacuten
almacenamiento y reconversioacuten de la energiacutea primaria en electricidad de las principales
tecnologiacuteas renovables despreciando las peacuterdidas asociadas al transporte de los
vectores energeacuteticos Fuentes Rendimientos (120636) Ag Media de aerogeneradores
(Center for Sustainable Systems) [24] FV Media de paneles solares (GreenMatch) [25]
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 122
Iacutend
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CH Central Hidroeleacutectrica (Bureau of Reclamation) [26] CS Campo Solar
(Protermosolar) [27] Elec electrolizador tipo PEM (Libro Naturgy) [15] Al
almacenamiento H2 (TampE) [28] PC=Pila de Combustible tipo PEM (Libro Naturgy) BE=
Bateriacutea electroquiacutemica de ion-litio en ciclo de carga y descarga (MDPI) [29] At=
Almacenamiento teacutermico en sales fundidas (Protermosolar) Elaboracioacuten propia 60
Figura 16 Distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica vendida y de los excedentes del parque en
estudio Elaboracioacuten propia 61
Figura 17 Excedentes del parque de estudio distribuidos por estaciones de un antildeo
Elaboracioacuten propia 63
Figura 18 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de
H2 como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable Elaboracioacuten propia 65
Figura 19 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de
bateriacuteas como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable Elaboracioacuten propia
65
Figura 20 Reduccioacuten de los costes de electricidad seguacuten Fuente Technology Roadmap
Hydrogen and Fuel Cells (aeh2org) [30] Elaboracioacuten propia 67
Figura 21 Diagrama explicativo de la produccioacuten de electrocombustibles
Fuente European Technology and Innovation Platform [31] Traduccioacuten al espantildeol del
original 68
Figura 22 Coste de la reduccioacuten de CO2 con hidroacutegeno Fuente BloombergBNEF
Hydrogen Economy Outlook [10] 74
Figura 23 Datos de eficiencia de coches eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport
and Environment [34] 76
Figura 24 Datos de eficiencia de camiones eleacutectricos transporte ligero Fuente
Transport and Environment [34] 77
Figura 25 Resumen de la flota de camiones de la UE (2019) y de los vehiacuteculos-kiloacutemetro
(2019) por paiacutes Fuente ACEA 2021 Eurostat 2020 Elaboracioacuten propia 79
Figura 26 Flota de camiones con combustibles alternativos de la UE totales y
porcentajes por paiacutes en 2020 Fuente EAFO 2021 Elaboracioacuten propia 79
Figura 27 Emisiones del pozo a la rueda del camioacuten-traacuteiler de 40t GVW por tipo de
energiacutea Fuente CE DELFT amp TNO 2020 Elaboracioacuten propia 80
Figura 28 Costes de produccioacuten de hidroacutegeno por sectores y regiones Fuente
McKinsey DoE IEA [39] 81
Figura 29 Esquema resumen de las diferentes formas en las que se utiliza el hidroacutegeno
como materia prima y vector energeacutetico Elaboracioacuten propia 86
Figura 30 Demanda actual (2018) de gas natural (izquierda) y de hidroacutegeno (derecha)
por paiacuteses Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing
approaches in key marketsrdquo [42] 91
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Iacutend
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Figura 31 Escenarios bajos y altos de la Empresa Comuacuten FCH para la demanda de
hidroacutegeno en 2030 por sector y paiacutes Fuente ldquoContrasting European hydrogen
pathways An analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42] 91
Figura 32 Programas destinados a financiar energiacuteas bajas en carbono de la Unioacuten
Europea y Espantildea Elaboracioacuten propia 93
Figura 33 Capacidad de fabricacioacuten de bateriacuteas (GWh) por continentes en funcioacuten de la
ubicacioacuten de la faacutebrica Fuente BloombergNEF[43] 94
Figura 34 Objetivos de Espantildea respecto al hidroacutegeno para 2030 Fuente Hoja de ruta
del hidroacutegeno renovable [18] 96
Figura 35 Representacioacuten del ecosistema espantildeol en la cadena de valor del hidroacutegeno
Fuente The conversation [45] 116
Iacutendice de tablas
Tabla 1 Cuadro resumen de las diferentes caracteriacutesticas de los combustibles
atendiendo a las figuras anteriores Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 26
Tabla 2 Ventajas inconvenientes costes y eficiencia energeacutetica de los principales
meacutetodos de produccioacuten de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 41
Tabla 3 Madurez tecnoloacutegica y de procesos de almacenamiento de hidroacutegeno
Fuente IEA The future of the Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia 47
Tabla 4 Tolerancia general de hidroacutegeno en la red de gas Fuente Marcogaz[16]
Elaboracioacuten propia 51
Tabla 5 Tolerancia actual de diferentes elementos a mezclas de hidroacutegeno Fuente
IEA The future of Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia 51
Tabla 6 Evolucioacuten del factor de capacidad por tecnologiacuteas de aprovechamiento de
fuentes de energiacutea renovables Fuente IRENA [23] Elaboracioacuten propia 59
Tabla 7 Comparativa entre electrolizadores PEM y bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio
Elaboracioacuten propia 66
Tabla 8 Cuadro resumen de ventajas e inconvenientes de los diferentes usos y
aplicaciones del hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 87
Tabla 9 Inversioacuten y plan de financiacioacuten del componente 9 Fuente Plan de
Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia [44] 97
Tabla 10 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y de Espantildea asociados a
diferentes tipos de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 98
Tabla 11 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y Espantildea de los diferentes usos y
aplicaciones del hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 99
Tabla 12 Proyectos de hidroacutegeno que han solicitado financiacioacuten de fondos europeos o
espantildeoles Elaboracioacuten propia 119
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Bibliografiacutea
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Bib
liogr
afiacutea
Bibliografiacutea
[1] X Yu et al laquoChanges in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcingraquo 2018 doi 1020892jissn2095-394120170150
[2] Hydrogen Tools laquoHydrogen Compared with Other Fuelsraquo httpsh2toolsorgbestpracticeshydrogen-compared-other-fuels (accedido sep 17 2021)
[3] National Center for Biotechnology Information laquoPubChemraquo httpspubchemncbinlmnihgov (accedido sep 17 2021)
[4] Bizkaia-Diputacioacuten Foral laquoTutoriales Propiedades de los combustiblesraquo httpswwwbizkaiaeushome2TemasDetalleTemaaspTem_Codigo=3756ampidioma=CAampdpto_biz=7ampcodpath_biz=77C1537C18797C37337C37347C3756 (accedido oct 04 2021)
[5] T Guumll y D Turk laquoThe Future of Hydrogen Seizing todayrsquos opportunitiesraquo IEA no June 2019 doi 1017871e0514c4-en
[6] Centro de Ingenieriacutea y Tecnologiacutea laquoProcesos de produccioacuten de hidroacutegenoraquo 2014 httpshidrogeno18wixsitecomhidrogenoblank-cjg9 (accedido sep 17 2021)
[7] S Shiva Kumar y V Himabindu laquoHydrogen production by PEM water electrolysis ndash A reviewraquo Mater Sci Energy Technol vol 2 no 3 pp 442-454 dic 2019 doi 101016JMSET201903002
[8] J Sureda Bonnin laquoProyecto baacutesico de actividad Power to Green Hydrogen Planta de electroacutelisis integrada con un parque fotovoltaicoraquo 2019
[9] BNEF laquoNew Energy Outlook 2020raquo Neo2020 no October 2020 [En liacutenea] Disponible en httpsbnefturtlcostoryneo2018teaser=true
[10] Bloomberg New Energy Finance laquoHydrogen Economy Outlookraquo p 12 2020
[11] IRENA World energy transitions outlook 15degC Pathway 2021
[12] B Sundeacuten laquoHydrogenraquo Hydrog Batter Fuel Cells pp 37-55 ene 2019 doi 101016B978-0-12-816950-600003-8
[13] J A Roca laquoGEV desarrollaraacute un barco de hidroacutegeno comprimido para exportar el H2 verde de Australia a los mercados asiaacuteticos ndash raquo El Perioacutedico de la Energiacutea 2020
[14] IRENA Hydrogen a Renewable Energy Perspective no September 2019
[15] J Ramoacuten M Teresa A Gotzon G J Guilera A Tarancoacuten y M Torrell laquoHidroacutegeno Vector energeacutetico de una economiacutea descarbonizada Fundacioacuten Naturgyraquo
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 126
Bib
liogr
afiacutea
[16] Marcogaz laquoOverview of available test results and regulatory lmits for hydrogen admission into existing natural gas infrastructure and end useraquo pp 1-8 2019
[17] H21 laquoH21 Leeds City Gateraquo httpsh21greenprojectsh21-leeds-city-gate (accedido sep 17 2021)
[18] Ministerio para la Transicioacuten Ecoloacutegica y el Reto Demograacutefico (MITERD) laquoHoja de ruta del hidroacutegeno una apuesta renovableraquo oct 2020 httpswwwmitecogobesimageseshojarutahidrogenorenovable_tcm30-525000PDF
[19] laquoHydrogen 2020 Engaging with Innovation | Cleantech Groupraquo httpswwwcleantechcomhydrogen-2020-engaging-with-innovation (accedido sep 17 2021)
[20] European Comission laquoA hydrogen strategy for a climate-neutral Europeraquo Eur Comm p 24 2020
[21] Hiacutebridos y Eleacutectricos laquoToyota apuesta por el hidroacutegeno en Europa maacutes allaacute de los coches eleacutectricosraquo httpswwwhibridosyelectricoscomarticuloactualidadtoyota-apuesta-hidrogeno-europa-mas-alla-coches-electricos20201209132451040669html (accedido sep 17 2021)
[22] ACOGEN laquoEntendimiento del Mercado del Hidroacutegeno y sus oportunidades para la Cogeneracioacutenraquo 2021
[23] International Renewable Energy Agency (IRENA) laquoRENEWABLE CAPACITY STATISTICS 2020raquo 2020
[24] Center for Sustainable Systems laquoWind Energy Factsheetraquo 2020 [En liacutenea] Disponible en httpcssumichedufactsheetswind-energy-factsheet
[25] A Vourvoulias laquoHow Efficient Solar Panels Are in 2021raquo GreenMatch 2021 httpswwwgreenmatchcoukblog201411how-efficient-are-solar-panels (accedido sep 27 2021)
[26] US Department of the Interior Bureau of Reclamation Power Resources Office laquoHydroelectric Powerraquo 2005
[27] laquoPROTERMOSOLAR Asociacioacuten Espantildeola para la Promocioacuten de la Industria Termosolarraquo httpswwwprotermosolarcom (accedido sep 27 2021)
[28] Transport amp Environment laquoCampaigning for cleaner transport in Europeraquo httpswwwtransportenvironmentorg (accedido sep 27 2021)
[29] H C Hesse M Schimpe D Kucevic y A Jossen Lithium-ion battery storage for the grid - A review of stationary battery storage system design tailored for applications in modern power grids vol 10 no 12 2017
[30] IEA laquoTechnology Roadmap Hydrogen and Fuel Cellsraquo [En liacutenea] Disponible en wwwieaorgtampc
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 127
Bib
liogr
afiacutea
[31] ETIP Bionergy laquoOverview on electrofuelsraquo httpswwwetipbioenergyeuvalue-chainsconversion-technologieselectrofuels (accedido sep 17 2021)
[32] International Renewable Energy Agency (IRENA) Innovation Outlook Renewable Methanol 2021
[33] S Brynolf M Taljegard M Grahn y J Hansson laquoElectrofuels for the transport sector A review of production costsraquo Renew Sustain Energy Rev vol 81 pp 1887-1905 ene 2018 doi 101016JRSER201705288
[34] Transport amp Environment laquoElectric cars - Campaigning for cleaner transport in Europeraquo httpswwwtransportenvironmentorgchallengescarselectric-cars (accedido sep 17 2021)
[35] European Automobile Manufacturers Association laquoACEA report 2021 Vehicles in use Europeraquo Acea no January 2021 p 21 2021 [En liacutenea] Disponible en httpswwwaceaautofilesreport-vehicles-in-use-europe-january-2021-1pdf
[36] Eurostat laquoAnnual road freight transport by distance classraquo 2021 httpsappssoeurostateceuropaeunuishowdodataset=road_go_ta_dcamplang=en (accedido oct 04 2021)
[37] EAFO laquoVehicles and fleet (n2-n2)raquo 2020 httpseafoeuvehicles-and-fleetn2-n3 (accedido oct 04 2021)
[38] H Wagter P Van De Lande Berg R H V Essen J A van Rijn y J S Spreen laquoOutlook Hinterland and Continental Freightraquo pp 1-83 2018 [En liacutenea] Disponible en httpswwwnarcisnlpublicationRecordIDoaitudelftnluuid3A282d5146-c5a4-45f1-9c17-db673a2fd3ed
[39] Hydrogen Council laquoPath to hydrogen competitiveness a cost perspectiveraquo no January p 88 2020 [En liacutenea] Disponible en wwwhydrogencouncilcom
[40] MARPOL laquoConvenio internacional para prevenir la contaminacioacuten por los buquesraquo httpswwwimoorgesAboutConventionsPagesInternational-Convention-for-the-Prevention-of-Pollution-from-Ships-(MARPOL)aspx (accedido sep 17 2021)
[41] C de la U E Parlamento Europeo laquoReglamento (UE) 2020852 del Parlamento Europeo y del Consejoraquo D Of la Unioacuten Eur vol 2018 no 2 pp 210-230 2020
[42] M Lambert y S Schulte Contrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key markets no March 2021
[43] Bloomberg laquoAre Batteries the Trade War Chinarsquos Already Wonraquo httpswwwbloombergcomnewsarticles2020-09-16are-batteries-the-trade-war-china-s-already-won (accedido sep 17 2021)
[44] Gobierno de Espantildea laquoHoja de ruta del Hidroacutegeno y su integracion sectorial (plan de recuperacion transformacio y resiliencia)raquo Espantildea Puede 2021
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 128
Bib
liogr
afiacutea
[45] laquoLa hoja de ruta del hidroacutegeno en Espantildea iquestpodemos cumplir los objetivosraquo httpstheconversationcomla-hoja-de-ruta-del-hidrogeno-en-espana-podemos-cumplir-los-objetivos-150469 (accedido sep 17 2021)
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 129
Pedro Heredia 8 2deg Derecha
28028 Madrid
wwwfundacionrenovablesorg
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Justificacioacuten Necesidad de la investigacioacuten
En este uacuteltimo antildeo el hidroacutegeno se ha posicionado con fuerza dentro del sector
energeacutetico lo que ha supuesto una gran expectacioacuten mediaacutetica asiacute como cierta
revolucioacuten en el sector En un antildeo hemos pasado a tener una Estrategia europea una
Hoja de Ruta nacional y cientos de proyectos que se deben analizar no en vano el 95
del hidroacutegeno que se produce en la actualidad procede de fuentes de energiacuteas foacutesiles
lo que se traduce en que el hidroacutegeno tiene por delante una importante curva de
desarrollo por realizar para conseguir ser un vector energeacutetico sostenible y renovable
Es innegable que el hidroacutegeno juega un papel en la transicioacuten energeacutetica sobre todo
para aquellas demandas maacutes difiacuteciles de descarbonizar en las que la electrificacioacuten es
inviable yo poco eficiente asiacute como para minimizar el uso de los recursos naturales
mediante su generacioacuten renovable
Estamos en la antesala de esta tecnologiacutea el hidroacutegeno se ha puesto en la casilla de
salida y por ello es el momento de analizar sus propiedades como vector energeacutetico
sostenible y renovable analizando la tecnologiacutea existente los distintos procesos usos
aplicaciones y productos derivados sin olvidar tambieacuten el anaacutelisis de la logiacutestica
Entre los distintos hechos que han motivado la realizacioacuten de este proyecto de
investigacioacuten destacan
bull La publicacioacuten en julio de 2020 de la Estrategia Europea del Hidroacutegeno
bull La publicacioacuten en octubre de 2020 de la Hoja de Ruta del Hidroacutegeno espantildeola
en la que se recogen 60 medidas encaminadas al desarrollo de una economiacutea
espantildeola del hidroacutegeno con una inversioacuten puacuteblico-privada prevista de 8900
Meuro
bull El Plan de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia que recoge un apartado
especiacutefico para el hidroacutegeno el componente nuacutemero 9 Este componente
representa el 224 de la financiacioacuten total del Plan con 1555 Meuro
bull Hydrogen Council y McKinsey estiman que en el mundo hay 228 proyectos a
gran escala anunciados de los cuales cerca de la mitad (106) pertenecen a
empresas espantildeolas
bull El hidroacutegeno ha sido la tecnologiacutea con maacutes proyectos presentados a los fondos
de recuperacioacuten europeos y nacionales
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Nos preocupa la forma en coacutemo se estaacute llevando a cabo el desarrollo del hidroacutegeno
Las expectativas que se han creado en torno a eacutel junto con la poca transparencia por
parte de las instituciones y de los agentes energeacuteticos podriacutean en muchos casos
acabar validando modelos de negocio continuistas que hasta ahora se ha demostrado
que no son sostenibles ni inclusivos Sin ir maacutes lejos la reserva econoacutemica de ayudas
recogidas en los Next Generation UE para proyectos megaliacuteticos presentados por el
sector energeacutetico tradicional recuerdan a experiencias pasadas como Castor Elcogaacutes o
las diferentes plantas de regasificacioacuten que se han proyectado entre otras y que
finalmente hemos acabado pagando los consumidores
Por supuesto apostamos por el hidroacutegeno tanto en su desarrollo temporal como en
el de las diferentes iniciativas pero siempre bajo criterios de eficiencia y de
compromiso sostenible
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Objetivos del proyecto
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Ob
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Objetivos del proyecto
Nos encontramos en el momento idoacuteneo para indagar en el papel real que puede
tener el hidroacutegeno en la transicioacuten ecoloacutegica El hidroacutegeno producido a traveacutes de la
electroacutelisis del agua con electricidad 100 renovable (comuacutenmente conocido como
verde) es una tecnologiacutea con potenciales aplicaciones y puede convertirse en el
vector energeacutetico complementario a la electricidad pero la apuesta por este nunca
puede olvidar la realidad a la que se enfrenta definida por sus costes y sus
ineficiencias como vector energeacutetico derivado de otro vector la electricidad
Por tanto el objetivo del presente proyecto es desde un anaacutelisis fiacutesico y teacutecnico de las
propiedades del hidroacutegeno estudiar cuaacuteles son esas aplicaciones y su viabilidad
teacutecnica y econoacutemica identificando aquellas en las que el hidroacutegeno sea la mejor
opcioacuten De esta manera estableceremos su aportacioacuten energeacutetica con el fin de hacer
maacutes clara la hoja de ruta a seguir en la senda por la descarbonizacioacuten evitando caer en
ciclos de inversioacuten-deuda-sobrecapacidad-deacuteficit en los antildeos venideros
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Fases del proyecto
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Fase
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Fases del proyecto
1 Buacutesqueda de informacioacuten conocer el pasado para comprender el
presente
Una vez definido el objetivo la primera fase del proyecto consistioacute en recoger
informacioacuten sobre el estado del arte de la tecnologiacutea implicada en la cadena de valor
del hidroacutegeno a diacutea de hoy asiacute como de las estrategias europea y espantildeola de
diferentes informes de consultoras energeacuteticas internacionales y de los proyectos
publicados a nivel nacional hasta la fecha
2 Anaacutelisis de la informacioacuten recopilada
Establecido el repositorio de documentos se procedioacute a analizar toda la informacioacuten
teacutecnica legislativa y propositiva con el fin de dilucidar el papel que juega el hidroacutegeno
verde en la descarbonizacioacuten
Se realizoacute un anaacutelisis detallado de sus posibles aplicaciones como vector energeacutetico
comparaacutendolo en teacuterminos de eficiencia con otros vectores especialmente con la
electricidad
3 Conclusiones y propuestas del uso del hidroacutegeno para la
minimizacioacuten de los recursos naturales
Una vez realizado el anaacutelisis el uacuteltimo paso consistioacute en la elaboracioacuten de las
diferentes propuestas para los usos del hidroacutegeno como vector energeacutetico siempre
bajo criterios de eficiencia y equidad con el fin de lograr la sostenibilidad gracias a la
minimizacioacuten del uso de los recursos naturales y a una transicioacuten ecoloacutegica maacutes
beneficiosa para toda la sociedad
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Introduccioacuten
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1 Introduccioacuten
La energiacutea es el motor fundamental para el funcionamiento de las cosas y para el
desarrollo de la vida Si algo conocemos o hemos escuchado muchas veces sobre este
concepto tan abstracto son los principios de la termodinaacutemica el primero que afirma
que la energiacutea ni se crea ni se destruye sino que se transforma mantenieacutendose
constante en el universo y el segundo que nos habla de la calidad de la energiacutea y de la
cantidad maacutexima de trabajo que puede obtenerse en cualquier transformacioacuten
energeacutetica Es su capacidad de transformacioacuten la que nos lleva a poder hablar de varias
fuentes de energiacutea solar teacutermica quiacutemica eoacutelica nuclear eleacutectricahellip
A aquellos elementos de la naturaleza de los que se puede aprovechar su energiacutea se
los denomina fuentes de energiacutea y se pueden clasificar en dos tipos fuentes de
energiacutea renovables (sol agua viento mareomotriz geoteacutermica y biomasa) y no
renovables (petroacuteleo gas natural carboacuten y uranio) Son consideradas fuentes
renovables aquellas que se pueden regenerar por procesos naturales a una velocidad
superior a la que es transformada por los seres humanos De forma contraria las
fuentes no renovables son aquellas cuyas reservas son limitadas y por tanto
disminuyen a un ritmo superior al que las consumimos De igual forma las fuentes
renovables podriacutean dejar de serlo si no se hace un uso responsable de ellas teniendo
en cuenta la regeneracioacuten natural del recurso como podriacutea ser el caso del uso excesivo
e incontrolado de la biomasa como fuente de energiacutea
La energiacutea del sol es la principal fuente de energiacutea para la vida la que origina los flujos
de viento (energiacutea eoacutelica) el ciclo del agua (energiacutea hidraacuteulica) y la precursora de la
formacioacuten de energiacutea quiacutemica mediante la fotosiacutentesis de las plantas lo que
constituye el motor fundamental de las fuentes de energiacutea renovables
La energiacutea quiacutemica es aquella contenida en los enlaces quiacutemicos que componen las
moleacuteculas de un compuesto Dicha energiacutea es aprovechada mediante reacciones
quiacutemicas en las cuales el compuesto (llamado reactante o reactivo) se transforma
cambiando su estructura molecular y sus enlaces quiacutemicos en otras sustancias
llamadas productos (o subproductos si no son el objetivo del proceso) liberando
energiacutea teacutermica en forma de calor en aquellas reacciones en las que se rompan los
enlaces
Dependiendo de la composicioacuten del reactivo y de las condiciones de presioacuten y
temperatura bajo las que se da la reaccioacuten quiacutemica se produciraacuten determinados
productos en diferentes estados de agregacioacuten (soacutelido liacutequido o gas) En una reaccioacuten
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de combustioacuten tiacutepica en presencia de aire (cuya composicioacuten en volumen es un 21
oxiacutegeno (O2) y un 79 nitroacutegeno (N2)) los combustibles foacutesiles y la biomasa en su
transformacioacuten dan lugar a emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI)
tiacutepicamente dioacutexido de carbono (CO2) oacutexido de nitroacutegeno (NOx) y oacutexido de azufre
(SOx) entre otros como consecuencia del contenido de carbono de su moleacutecula el O2
y el N2 del aire y en menor medida del contenido de azufre (S) y otros elementos que
estaacuten presentes en muchos de los combustibles anteriormente citados Esta
denominacioacuten sirve para traducir los efectos que otros gases tienen y poder realizar
comparativas y una contabilizacioacuten de otros elementos contaminantes que pueden
aparecer
Los procesos de transformacioacuten de energiacutea son maacutes comunes de lo que pensamos por
ejemplo cuando utilizamos un vehiacuteculo de motor de combustioacuten interna estamos
transformando la energiacutea quiacutemica de la gasolina o el gasoacuteleo en energiacutea teacutermica para
producir la energiacutea mecaacutenica que hace mover el coche En nuestras casas estamos
siendo partiacutecipes de la transformacioacuten a diario de la electricidad (energiacutea eleacutectrica)
para realizar determinadas acciones (iluminar cargar aparatos electroacutenicos poner en
marcha electrodomeacutesticos hellip) Incluso dentro de nosotros pues la energiacutea tambieacuten es
el combustible indispensable para el buen funcionamiento de nuestro organismo
Por tanto se distingue entre la fuente de energiacutea en siacute misma y la transformacioacuten a la
que se la somete para su aprovechamiento en los puntos de consumo (electricidad
calor friohellip) lo que se conoce como energiacutea primaria y energiacutea final
La energiacutea se transforma y se conserva pero el problema reside en que en cada
proceso de transformacioacuten esta energiacutea se va degradando Si el primer principio trata
de la cantidad de energiacutea afirmando que esta siempre se conserva el segundo
introduce el concepto de calidad de la energiacutea La exergiacutea es la propiedad que refleja
la cantidad de la energiacutea transformada que realmente nos es uacutetil pues solo una parte
de esta es empleada para un fin uacuteltimo mientras que el resto se pierde
principalmente en forma de calor
Ademaacutes de esta peacuterdida de energiacutea uacutetil como consecuencia del rendimiento exergeacutetico
en la transformacioacuten de la energiacutea se producen externalidades o impactos como las
emisiones mencionadas anteriormente en la transformacioacuten de la energiacutea quiacutemica
mediante la reaccioacuten de combustioacuten
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 15
Intr
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Por esta razoacuten y porque la energiacutea es un recurso limitado es necesaria una reflexioacuten
sobre las consecuencias de su uso sobre las diferentes fuentes y tecnologiacuteas de
transformacioacuten a energiacutea uacutetil y sobre su disponibilidad y capacidad de suministro
Es sumamente importante conocer las consecuencias pues si queremos ser eficientes
en el uso de la energiacutea y reducir el impacto ambiental asociado debemos tener en
cuenta estos dos factores a la hora de decidir como cubrir nuestras necesidades
energeacuteticas
La necesidad de apostar por la electricidad
La lucha contra el cambio climaacutetico y los compromisos asumidos por la mayoriacutea de los
paiacuteses para reducir la emisioacuten de GEI pasa por la apuesta ya asumida de considerar las
energiacuteas renovables como fuentes de energiacutea primaria baacutesicas dentro de la oferta de
energiacutea y el criterio de eficiencia en todas las transformaciones asiacute como por
desempantildear un papel maacutes activo y racional en la cobertura de nuestras necesidades
energeacuteticas
El uacutenico vector de energiacutea final que reuacutene todos los elementos anteriormente
mencionados es la electricidad y las razones por las que debemos cubrir con ella
nuestras necesidades energeacuteticas de forma mayoritaria podriacutean resumirse en
bull La forma maacutes barata de generar electricidad es hoy diacutea con fuentes de energiacutea
renovables lo que supone reducir su coste y que sea el vector de energiacutea final
maacutes importante para que la oferta sea renovable
bull Es la forma maacutes eficiente de cubrir nuestras necesidades energeacuteticas por
ejemplo en movilidad o en climatizacioacuten que suponen dos tercios de la
demanda
bull Las emisiones en uso son cero y apostar por la electricidad supone mejorar la
calidad del aire de nuestras ciudades Obviamente esta consecuencia debe ser
correspondida con una generacioacuten en origen sin emisiones por el uso de
fuentes de energiacutea primaria renovables
bull Aun cuando no es una fuente de energiacutea primaria y no estaacute disponible de forma
natural su produccioacuten puede realizarse de forma distribuida y cercana al
consumidor introduciendo una mejora en la eficiencia de la transformacioacuten y
sobre todo convirtiendo al consumidor en parte activa del modelo energeacutetico
bull La generacioacuten con renovables garantiza estrateacutegicamente su disponibilidad la
no dependencia del exterior y asegurar el suministro sin la volatilidad y
dependencia geoestrateacutegica que el resto de las fuentes de energiacutea tienen
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ioacuten
Dado que la madurez tecnoloacutegica de las energiacuteas renovables se ha alcanzado
principalmente en tecnologiacuteas de generacioacuten de electricidad se apuesta por ellas
como principales protagonistas para la electrificacioacuten de la demanda de energiacutea y para
transformar el actual modelo energeacutetico El caraacutecter distribuido de las renovables y el
estado actual de la tecnologiacutea renovable nos permite generar nuestra propia energiacutea y
por tanto cubrir nuestra demanda de una forma maacutes autosuficiente y eficiente
abriendo la posibilidad a la ciudadaniacutea a participar en el sistema eleacutectrico como
agentes activos y no solo como consumidores pasivos
La electricidad es un vector energeacutetico eficiente tanto en su transporte como en su
uso pero presenta una limitacioacuten importante al no ser una energiacutea almacenable pues
la electricidad que se produce debe ser consumida instantaacuteneamente o en su defecto
transformada en otras formas de energiacutea para su almacenamiento como en energiacutea
quiacutemica (bateriacuteas hidroacutegeno combustibles sinteacuteticoshellip) teacutermica (sales fundidas)
mecaacutenica (volantes de inercia aire comprimido) y potencial (centrales de bombeo) De
aquiacute la necesidad de que la produccioacuten siga en cada momento la curva de la demanda
de energiacutea eleacutectrica de forma que si aumenta la potencia demandada se incremente
la suministrada y de forma contraria se disminuye
Exigir siempre disponibilidad y flexibilidad de la oferta no solo limita el uso de fuentes
renovables por su disponibilidad no continua sino que implica que el consumo no se
comporte de forma responsable y proactiva sobredimensionando la oferta de
electricidad y las infraestructuras del sistema Electrificar la demanda no es solo
sustituir combustibles por electricidad sino sobre todo conseguir que esta sea
flexible y se adapte a la oferta disponible
Cubriendo nuestras necesidades energeacuteticas con electricidad disminuimos la
dependencia energeacutetica del exterior dado que las fuentes renovables son autoacutectonas
a la vez que eliminamos las emisiones asociadas al uso de los combustibles foacutesiles y
reducimos el coste de la cobertura de nuestras demandas ya que hoy la forma maacutes
barata de generar electricidad es con fuentes renovables como son la eoacutelica y la
fotovoltaica Pero no es suficiente sustituir necesitamos reducir Como medida
prioritaria antes de proceder a la electrificacioacuten se deben analizar los consumos y ser
coherentes con la utilizacioacuten de la energiacutea bajo paraacutemetros de eficiencia pues no hay
mejor energiacutea que la que no se consume
La aparicioacuten del hidroacutegeno
Si bien como comentaacutebamos anteriormente en la actualidad la electricidad es el
vector energeacutetico maacutes eficiente (por su eficiencia en el proceso de transformacioacuten) y
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sostenible (cero emisiones en origen y uso en caso de ser de origen renovable) la
descarbonizacioacuten de la economiacutea en general no implicaraacute uacutenicamente a este vector
sino a un conjunto de compuestos y tecnologiacuteas capaces de ser vectores energeacuteticos
sostenibles que hagan posible mediante su uso descarbonizar todos aquellos
procesos econoacutemicos consumidores de energiacutea pues una buena integracioacuten de los
distintos vectores energeacuteticos contribuiraacute a complementar algunas de las limitaciones
fundamentales de otros vectores sostenibles
El almacenamiento de energiacutea eleacutectrica en bateriacuteas presenta limitaciones con relacioacuten
al pesocapacidad de estas por lo que deben existir alternativas que resulten
interesantes para cubrir estas limitaciones Es el caso del hidroacutegeno su potencial uso
en el transporte pesado terrestre aeacutereo y mariacutetimo para el que se requiere un
combustible con una densidad energeacutetica elevada que permita transportar mayor
cantidad de energiacutea por unidad de volumen y poder asiacute aumentar su autonomiacutea y
cubrir rutas de grandes recorridos asiacute como para la cobertura de necesidades en la
industria que la electricidad no puede realizar
El hidroacutegeno es un portador (o vector) energeacutetico porque es necesario un aporte de
energiacutea para obtenerlo Al ser un vector energeacutetico que necesita ser producido y no
una fuente de energiacutea primaria requiere de una transformacioacuten que lleva impliacutecito un
factor de conversioacuten bajo entre energiacutea primaria utilizada y energiacutea uacutetil es decir un
proceso poco eficiente aunque su capacidad exergeacutetica sea muy alta Es por tanto un
recurso limitado que requiere de una reflexioacuten sobre el uso y la escala y progresioacuten
de su capacidad de suministro para planificar su impulso y desarrollo
La capacidad del hidroacutegeno tanto exergeacutetica como de almacenamiento y de rapidez de
transformacioacuten convierten al hidroacutegeno en un vector ideal para cubrir algunas
necesidades que otros sistemas de almacenamiento no pueden realizar por la baja
densidad energeacutetica en relacioacuten con su peso Aunque quedan muchos interrogantes de
caraacutecter econoacutemico y teacutecnico que resolver la simplicidad de su produccioacuten mediante
hidroacutelisis del agua puede permitir que la produccioacuten de hidroacutegeno con los vertidos sea
una solucioacuten para poder aumentar el factor de capacidad y la gestionabilidad de las
centrales de generacioacuten de electricidad con renovables Como se analiza en el Capiacutetulo
5 esta opcioacuten por el momento en teacuterminos econoacutemicos y de eficiencia en uso de las
instalaciones dista mucho en comparacioacuten con otras opciones ya disponibles
La buena integracioacuten de este vector energeacutetico contribuiriacutea a complementar algunas
de las limitaciones fundamentales de otros vectores sostenibles como son la
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intermitencia y el eventual desfase entre produccioacuten y demanda yo las actuales
limitaciones de almacenamiento
Obviamente el hidroacutegeno puede ser un elemento importante en el modelo
energeacutetico del futuro pero sin perder de vista los condicionantes intriacutensecos que
tiene como vector energeacutetico secundario Su disponibilidad seguacuten los diferentes
modelos de produccioacuten y sus caracteriacutesticas econoacutemicas o de eficiencia en la
transformacioacuten nunca lo deben convertir en un elemento baacutesico sino maacutes bien en
uno especiacutefico para resolver la necesidad de almacenar energiacutea en sistemas
autoacutenomos de mejorar la flexibilizacioacuten del sistema o de cubrir necesidades
energeacuteticas de caracteriacutesticas muy especiacuteficas
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Conociendo al hidroacutegeno
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2 Conociendo al hidroacutegeno
El hidroacutegeno es incoloro inodoro insiacutepido e imperceptible por los sentidos humanos
Es el elemento maacutes ligero simple y pequentildeo de la tabla perioacutedica que en Condiciones
Normales (CN temperatura de 0 degC y presioacuten de 1 atm) se encuentra en estado
gaseoso y en forma molecular Este gas es el elemento maacutes abundante del universo y
el deacutecimo de la corteza terrestre pero no en estado libre ya que siempre estaacute adherido
a otros elementos formando compuestos quiacutemicos como con el carbono en el caso de
los hidrocarburos o la materia orgaacutenica (CyHx) con el oxiacutegeno en el caso del agua
(H2O) o con el nitroacutegeno en el amoniaco (NH3) entre otros muchos maacutes Para poder
obtenerlo es necesario por tanto una materia prima que lo contenga y una fuente de
energiacutea para poder disociarlo (separarlo) El hidroacutegeno es por tanto un vector
energeacutetico porque necesita de un aporte de energiacutea inicial para poder obtenerlo en
estado puro
La razoacuten por la que es poco abundante en la atmoacutesfera terrestre es debido a que su
pequentildea masa hace muy difiacutecil su retencioacuten en el campo gravitatorio terrestre ademaacutes
de que reacciona con otros compuestos quiacutemicos El H2 no es un GEI sin embargo es
capaz de cambiar las proporciones de GEI en las distintas capas de la atmoacutesfera Seguacuten
el informe Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing del IPCC [1]
la presencia de hidroacutegeno en la estratosfera aumenta las concentraciones de vapor de
agua y afecta a las concentraciones de ozono (O3) En la troposfera da lugar a la
produccioacuten de O3 y al aumento del CH4 extendiendo los efectos de vida de estos GEI
El hidroacutegeno posee un alto contenido energeacutetico en peso pero no en volumen Por
regla general los liacutequidos ocupan hasta 1000 veces menos espacio que los gases no
comprimidos En el caso concreto del hidroacutegeno la relacioacuten de volumen entre sus
estados liacutequido y gaseoso es de aproximadamente 1850 es decir un litro de
hidroacutegeno liacutequido en forma de gas sin comprimir ocupariacutea unos 850 litros Por esta
razoacuten se comprime y almacena a altas presiones para obtener una mayor densidad
energeacutetica (cantidad de energiacutea acumulada en forma de H2 por unidad de volumen)
Sin embargo al ser una moleacutecula muy pequentildea de baja viscosidad y gran facilidad de
difusioacuten en el medio es propenso a las fugas En un entorno abierto se elevaraacute y
dispersaraacute raacutepidamente ya que el hidroacutegeno es 14 veces maacutes ligero que el aire lo que
supone una ventaja de seguridad Sin embargo en un espacio cerrado las fugas de
hidroacutegeno pueden acumularse lo que sumado a su alta velocidad de inflamacioacuten y a
sus amplios liacutemites de inflamabilidad en el aire podriacutean hacer que la acumulacioacuten
alcanzase una concentracioacuten inflamable siendo un riesgo a tener en cuenta sobre
todo en mezclas de hidroacutegeno en espacios como tuberiacuteas o conductos Ademaacutes de
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estos peligros como cualquier gas distinto al oxiacutegeno a partir de determinadas
concentraciones es asfixiante Por ello es necesaria una ventilacioacuten adecuada y el uso
de sensores de deteccioacuten pues el hidroacutegeno es imperceptible por los sentidos
humanos
El hidroacutegeno a presioacuten atmosfeacuterica licuacutea a -253 degC y solidifica a -262 degC temperaturas
muy proacuteximas al liacutemite del cero absoluto (0 K= -27315 degC) por lo que si entra en
contacto con la piel humana puede causar quemaduras criogeacutenicas o dantildeos
pulmonares en caso de inhalacioacuten El almacenaje del H2 liacutequido suele realizarse a
presiones de hasta 102 atm y en recipientes criogeacutenicos para mantener estas
temperaturas extremadamente friacuteas Si se produce una fuga de hidroacutegeno liacutequido y se
derrama sobre una superficie a temperatura ambiente este herviraacute y sus vapores se
expandiraacuten con rapidez debido a la rapidez del cambio de fase liacutequida a gaseosa que
experimenta el hidroacutegeno En este proceso de cambio de estado el hidroacutegeno liacutequido
aumentaraacute 850 veces su volumen (y su presioacuten si estaacute confinado) al calentarse hasta la
temperatura ambiente Por ello si el hidroacutegeno liacutequido estaacute confinado y se calienta sin
que exista alivio de presioacuten es posible que se alcancen presiones muy elevadas que
puedan hacer explotar el recipiente aumentando en tales circunstancias la
posibilidad de una ignicioacuten del H2 Por tanto los sistemas de hidroacutegeno deben llevar
incorporados dispositivos de ventilacioacuten y alivio de presioacuten para garantizar la
seguridad
Caracteriacutesticas del hidroacutegeno frente a otros combustibles
La combustioacuten de hidroacutegeno se caracteriza por ser maacutes raacutepida que la de otros
combustibles resultando una raacutepida liberacioacuten de calor por su buena conductividad
teacutermica y por producir vapor de agua como subproducto de la combustioacuten Seguacuten
Hydrogen Tools[2] el hidroacutegeno arde con una llama azul paacutelido que es casi invisible a la
luz del diacutea aunque perceptible por la noche por lo que es casi imposible de detectar
por los sentidos humanos salvo por las impurezas u otros materiales en combustioacuten
que introduciraacuten color en la llama Ademaacutes las llamas de hidroacutegeno irradian poco calor
infrarrojo (IR) pero una importante radiacioacuten ultravioleta (UV) Esto significa que
cuando alguien estaacute muy cerca de una llama de hidroacutegeno la sensacioacuten de calor es
escasa lo que hace que el contacto involuntario con la llama sea una causa de
accidente no perceptible La sobreexposicioacuten a los rayos UV tambieacuten es preocupante
ya que puede provocar efectos similares a los de las quemaduras solares Por ello casi
siempre en los sistemas de hidroacutegeno se instalan sensores de deteccioacuten para
identificar raacutepidamente cualquier fuga y minimizar la posibilidad de que se produzcan
llamas no detectadas
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El hidroacutegeno es aproximadamente 14 veces maacutes ligero que el aire 8 veces maacutes que el
gas natural 22 que el propano 30 que el butano 50 que la gasolina 57 que el gasoacuteleo
y 86 que el queroseno Con respecto a otros combustibles alternativos derivados del
H2 es 9 veces maacutes ligero que el amoniacuteaco 16 que el metanol y 23 que el etanol
La temperatura de autoignicioacuten del hidroacutegeno temperatura miacutenima a presioacuten
atmosfeacuterica a la que un combustible en contacto con el aire inicia la reaccioacuten de
combustioacuten espontaacuteneamente sin necesidad de una fuente de energiacutea externa es
similar a la del gas natural 585 degC y 540 degC respectivamente
007056
155210
350400
600
060110
160
000
100
200
300
400
500
600
700
585540
490
365
480
96
210
630
464
363
0
100
200
300
400
500
600
700
T (deg C
)
Figura 1 Densidad relativa de los combustibles con respecto el aire Fuente Pubchem[3]Elaboracioacuten propia
Figura 2 Temperatura de autoignicioacuten en el aire para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Figura 4 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad
Fuente Bizkaia-Diputacioacuten Foral [4] Elaboracioacuten propia
El rango de inflamabilidad definido como las concentraciones miacutenimas y maacuteximas del
gas en mezcla con el aire del hidroacutegeno (entre el 4 y el 75 en el aire) es muy amplio
en comparacioacuten con otros combustibles como se puede apreciar en la figura 4 por lo
que la energiacutea miacutenima necesaria para iniciar la combustioacuten del hidroacutegeno en
condiciones oacuteptimas de combustioacuten (relacioacuten volumen hidroacutegeno-aire del 29) es
mucho menor que la requerida para otros combustibles Aunque a bajas
concentraciones de hidroacutegeno en el aire la energiacutea necesaria para iniciar la
combustioacuten es similar a la de otros combustibles foacutesiles
Co
nce
ntr
acioacute
n
de
com
bu
stib
le
Rango de
inflamabilidad
Liacutemite superior de
inflamabilidad
Liacutemite inferior de
inflamabilidad
Temperatura Temperaturas miacutenima y
maacutexima de inflamacioacuten
4 52 2 1 1
1
15
6 3
75
1510 8 8 10
5
3436
19
0
10
20
30
40
50
60
70
80
(vo
l)
Rojo Liacutemite Inferior Azul Liacutemite Superior
Figura 5 Liacutemites de inflamabilidad en aire para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad
Fuente Bizkaia-Diputacioacuten Foral [4] Elaboracioacuten propia
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El metano como combustible gaseoso es el que mayor rango de inflamabilidad tiene a
bajas concentraciones en aire Con respecto a los combustibles sinteacuteticos derivados del
H2 podemos apreciar que poseen un rango de inflamabilidad mayor que los foacutesiles
aunque no tan amplio como el del H2
Con respecto al punto o temperatura de inflamacioacuten temperatura miacutenima a la que un
combustible mezclado con un comburente da lugar a que se produzca la combustioacuten
aplicando energiacutea (por ejemplo una chispa) podemos apreciar como para el
queroseno el metanol y el etanol se alcanza a una temperatura en condiciones
ambientales tiacutepicas pudiendo producirse con mayor probabilidad una inflamacioacuten de
estos siempre que la proporcioacuten de comburente sea alta
La cantidad de energiacutea contenida en 1 kg de H2 es como miacutenimo 25 veces la
contenida en 1 kg de cualquier combustible foacutesil Concretamente 1 kg de H2 equivale a
la energiacutea contenida en 25 kg de GN 28 kg de gasolina 28 kg de dieacutesel 65 kg de
amoniacuteaco 60 kg de metanol y 45 kg de etanol
-253
-188
-104
-60-43
96
38
132
97 128
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
T (deg C
)
Figura 6 Punto de inflamacioacuten para varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Para poder comparar la densidad volumeacutetrica del hidroacutegeno respecto a los demaacutes
combustibles estudiados se ha realizado la siguiente graacutefica
La densidad del hidroacutegeno es de 008 kgm3 la menor en comparacioacuten con los demaacutes
combustibles Por ejemplo entre los diferentes gases el butano tiene una densidad 30
veces mayor que el hidroacutegeno Si hablamos de combustibles liacutequidos el gasoacuteleo tiene
una densidad 10000 veces mayor y el amoniacuteaco 8000 veces mayor
La siguiente tabla recoge un resumen comparativo de las propiedades de los diferentes
gases y combustibles que en un determinado momento pueden ser sustitutivos unos
con otros
1202
482 462 448 424 426 441
186 199268
00
200
400
600
800
1000
1200
1400M
Jkg
008 067 187 252
680
850805
696
792
648
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
kgm
3
Figura 7 Poder caloriacutefico Inferior de varios combustibles Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
Figura 8 Densidad volumeacutetrica para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Propiedades en CE Hidroacutegeno Metano Propano Butano Gasolina Gasoacuteleo Queroseno Amoniacuteaco Metanol Etanol
Formula quiacutemica H2 CH4 C3H8 C4H10 CxHy (x=4-12) C12H26 C10-C16 NH3 CH3OH C2H6O
Peso molecular (gmol) 202 1604 4410 5812 100 - 105 21170 17000 1703 3204 4607
Densidad (kgm3) 008 067 187 252 680 850 790-820 073 792 648
Densidad relativa del aire 007 056 155 210 30 - 40 400 600 060 110 160
Punto de ebullicioacuten normal (degC) -25280 -16150 -4210 -100 27 - 225 180 - 360 150-280 -3341 6470 7829
Poder caloriacutefico Inferior (MJkg) 1202 482 462 448 424 426 441 186 199 268
Punto de inflamacioacuten (degC) lt -253 -18800 -10400 -6000 -4300 52 - 96 3800 13200 970 1280
Liacutemite de inflamabilidad en aire (vol )
Miacuten 400 500 210 180 140 100 070 1500 600 330
Maacutex 7500 1500 1010 840 760 1000 500 3360 3600 1900
Temperatura de autoignicioacuten en el aire (degC)
585 540 490 365 230 - 480 52 - 96 210 630 464 363
Tabla 1 Cuadro resumen de las diferentes caracteriacutesticas de los combustibles atendiendo a las figuras
anteriores Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia
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Origen y tecnologiacuteas de produccioacuten del hidroacutegeno
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3 Origen y tecnologiacuteas de produccioacuten del hidroacutegeno
Como se ha comentado anteriormente el hidroacutegeno es un vector energeacutetico porque
su obtencioacuten necesita de un aporte de energiacutea Por lo tanto seraacute un vector sostenible
o no dependiendo de si lo son las fuentes de energiacutea primarias y los procedimientos
de produccioacuten utilizados Actualmente se etiquetan las distintas formas de obtener el
hidroacutegeno identificaacutendolas por colores un procedimiento que tiende a aligerar las
diferencias entre las opciones y que se estaacute convirtiendo en uno de los instrumentos
maacutes claros de greenwashing
Alrededor del 95 de la produccioacuten mundial actual de hidroacutegeno se realiza en base a
combustibles foacutesiles y por ejemplo seguacuten el informe The Future of Hydrogen [5] de la
Agencia Internacional de la Energiacutea (IEA en sus siglas en ingleacutes) en 2018 esa
produccioacuten provocoacute la emisioacuten de 830 millones de toneladas de CO2 La produccioacuten de
hidroacutegeno a partir del agua utilizando electricidad y biomasa es soacutelo de un 4 y de un
1 respectivamente En Espantildea el 99 del hidroacutegeno producido tiene su origen en el
gas natural
Respecto a los meacutetodos de produccioacuten encontramos tecnologiacuteas muy diferentes y con
grados de madurez dispares incluso dentro de un mismo principio proceso disciplina
o meacutetodo En la figura 8 se indican los distintos procesos de produccioacuten de hidroacutegeno
seguacuten el tipo de reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar
Figura 9 Procesos de produccioacuten de hidroacutegeno en funcioacuten de la fuente de energiacutea utilizada Fuente Hidroacutegeno Website [6]
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Los procesos maacutes utilizados para la produccioacuten de hidroacutegeno son
Procesos termoquiacutemicos
Los procesos de produccioacuten de hidroacutegeno maacutes habituales son termoquiacutemicos como la
gasificacioacuten y el reformado En cuanto al combustible se procura utilizar el que tenga la
relacioacuten atoacutemica HC (relacioacuten entre los aacutetomos de hidroacutegeno (H) y los de carbono (C))
maacutes elevada para conseguir una mayor produccioacuten de H2 por combustible consumido
Su relativo bajo coste en comparacioacuten con el resto de los procedimientos y su
composicioacuten quiacutemica hacen que el gas natural sea la principal fuente de energiacutea a
nivel mundial con la que se produce hidroacutegeno El gas natural estaacute formado
principalmente por metano (CH4) cuyas moleacuteculas constan de 4 aacutetomos de hidroacutegeno
(H) por cada aacutetomo de carbono (C) por lo que en la extraccioacuten del H2 de su estructura
quiacutemica se genera una mayor cantidad en comparacioacuten con otros hidrocarburos de
cadena maacutes larga y mucho maacutes que con el carboacuten o la biomasa en los que el H2
proviene principalmente de utilizar agua como agente oxidante
Reformado de gas natural
El reformado es el proceso quiacutemico por el cual se extrae hidroacutegeno de un combustible
gaseoso (generalmente gas natural) Existen tres meacutetodos dependiendo del agente
oxidante utilizado en la reaccioacuten y el maacutes utilizado en Espantildea es el vapor de agua
conocido como reformado de metano con vapor de agua (Steam Methane Reforming
SMR en ingleacutes) Se trata de una tecnologiacutea de produccioacuten madura que requiere de
altas temperaturas (700-1100 degC) en presencia de un catalizador para acelerar la
reaccioacuten y de agua como agente oxidante
Las altas temperaturas requeridas en el reformador se consiguen mediante la quema
de combustible externo (gas natural u otros hidrocarburos) y son necesarias para llevar
a cabo la reaccioacuten quiacutemica altamente endoteacutermica de descomposicioacuten parcial del gas
natural (CH4) en CO y H2O una reaccioacuten que consume gran cantidad de energiacutea Para
aumentar la cantidad de H2 formado este gas de siacutentesis debe someterse a la reaccioacuten
de desplazamiento con vapor de agua (Water Gas Shift WGS) Mediante esta reaccioacuten
quiacutemica ligeramente exoteacutermica se permite ajustar la relacioacuten H2CO haciendo
reaccionar el CO del gas de siacutentesis con vapor de agua formando CO2 e H2 De esta
forma el hidroacutegeno con un alto grado de pureza puede obtenerse a partir del WGS
tras la posterior eliminacioacuten del CO2 formado en la reaccioacuten del gas de siacutentesis con el
vapor de agua El reformado de gas natural puede alcanzar eficiencias de entre un 74
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y un 85 seguacuten un estudio publicado en la revista cientiacutefica Materials Science for
Energy Technologies [7]
Al igual que el proceso de gasificacioacuten es un meacutetodo de produccioacuten que libera CO2
ademaacutes de otros GEI con el impacto medioambiental que ello implica Se estima que
por cada tonelada de hidroacutegeno se emiten entre 9 y 11 toneladas de CO2 teniendo en
cuenta uacutenicamente el uso de energiacutea y las emisiones del proceso de reformado
despreciando las posibles fugas de metano Alrededor del 33 de las emisiones finales
se debe a la quema de combustibles foacutesiles para la produccioacuten del calor necesario en el
proceso de reformacioacuten A nivel mundial la generacioacuten de hidroacutegeno por reformado
de GN supone unas emisiones de 630 Mt anuales
Al proceso de produccioacuten de H2 por gasificacioacuten y reformado se le puede incorporar un
sistema de captura de carbono y almacenamiento (CCS por sus siglas en ingleacutes) yo
utilizacioacuten (CCSU y CCU) para reducir su impacto medioambiental asociado Si el CO2
es capturado de la emisioacuten de fuentes de biomasa se conoce como bioenergiacutea con
captura y almacenamiento de carbono (BECCS por sus siglas en ingleacutes) y si es con
captura directa de aire se conoce como DAC por sus siglas en ingleacutes (Direct Air
Capture)
Estos sistemas utilizan una tecnologiacutea costosa inmadura y no probada a gran escala
Ademaacutes sus tasas de captura de CO2 han sido reducidas presentan filtraciones de
gases a la atmoacutesfera y consumen grandes cantidades de energiacutea eleacutectrica para
capturar y almacenar CO2 Muchos de los proyectos CCS financiados por la Unioacuten
Europea (UE) han sido descartados y catalogados como fallidos Los proyectos actuales
maacutes avanzados de sistemas CCS soacutelo logran alrededor de un 33 de captura de los
gases de combustioacuten a pesar de que las predicciones sentildealan un objetivo de entre el
85 y 95 para el futuro por lo que en caso de lograrlo entre el 5 y 15 de todo el
CO2 hipoteacuteticamente capturado se filtraraacute y se escaparaacute de nuevo a la atmoacutesfera En
el proceso de combustioacuten tambieacuten se emiten otros gases y material particulado del
que muchas veces nos olvidamos y que merecen especial atencioacuten pues el objetivo
final es la reduccioacuten general de los GEI y la mejora de la calidad del aire
Este sistema implica la captura de CO2 pero tambieacuten el transporte y almacenamiento
por eso es tan importante el sistema de captura de carbono como la eficiencia del
almacenamiento yo uso del CO2 capturado Por ejemplo para poder inyectar CO2 en
determinadas formaciones geoloacutegicas (yacimientos de gas acuiacuteferos agotados o
cavernas de sal) se requiere de una compresioacuten del gas para alcanzar tales
profundidades lo que supone un consumo elevado de energiacutea Estudios llevados a
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cabo para la determinacioacuten del impacto ambiental de esta alternativa suelen
establecer un periacuteodo de almacenamiento de al menos 100 antildeos una consideracioacuten de
base peligrosa porque puede poner en peligro todos los esfuerzos destinados a la
descarbonizacioacuten de la economiacutea
Alternativamente al sistema CCS de almacenamiento las principales aplicaciones que
se proponen mediante CCU son almacenar el dioacutexido de carbono capturado en viejos
pozos de petroacuteleo para mejorar la recuperacioacuten del petroacuteleo o emplearlo para producir
combustibles sinteacuteticos lo que iroacutenicamente supone aumentar la disponibilidad de
combustibles contaminantes
Al hidroacutegeno obtenido a partir del reformado de gas natural se le ha asignado el
color gris y si dicho proceso incluye el sistema CCSU se le asigna el color azul o la
etiqueta de bajas emisiones Esta baja eficiencia no es razoacuten suficiente para que el
hidroacutegeno limpie su procedencia al alcanzar un color azul maacutes bien encierra el inicio
de su blanqueo como energiacutea sostenible Su precio en la actualidad alrededor de 1-
15 eurokg sin incluir la captura de carbono dificulta aunque sea desde una base de
caacutelculo no homogeacutenea la migracioacuten hacia modelos maacutes sostenibles de produccioacuten no
dependientes de combustibles foacutesiles y por tanto libres de emisiones Sin embargo
poco a poco se iraacuten equiparando a medida que aumente su precio mediante la
incorporacioacuten de los impactos ambientales asociados y se vayan reduciendo los costes
de las alternativas renovables mediante el desarrollo de la tecnologiacutea Por otro lado
los precios de la electricidad deben reflejar la realidad de la generacioacuten con renovables
y no el marginalismo de la generacioacuten con gas natural proceso que enmascara esa
realidad por el papel de juez y parte del proceso del gas natural
Gasificacioacuten
La gasificacioacuten es un proceso por el cual los combustibles liacutequidos o soacutelidos ricos en
carbono (biomasa carboacuten derivados del petroacuteleohellip) se convierten en gas denominado
gas de siacutentesis El gas de siacutentesis (o syngas en ingleacutes) es un gas cuya composicioacuten
principal es una mezcla variable de cantidades de monoacutexido de carbono (CO) y H2
estando presentes a menudo y en menor proporcioacuten otros gases como CO2 CH4 vapor
de agua
Durante este proceso de gasificacioacuten se realiza una oxidacioacuten parcial para una
combustioacuten incompleta a muy altas temperaturas (entre 800 y 1800 degC seguacuten el
proceso y la materia prima) mediante el control de la cantidad del agente oxidante
(oxiacutegeno yo vapor) empleado en la reaccioacuten Por lo general el vapor de agua (H2O)
por la presencia de H2 en su moleacutecula suele antildeadirse como agente oxidante para
incrementar la composicioacuten de hidroacutegeno del gas de siacutentesis producido tras la
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gasificacioacuten Dicha reaccioacuten se realiza en presencia de un catalizador para aumentar la
velocidad de reaccioacuten de gasificacioacuten y disminuir el tiempo requerido Dependiendo
del tipo de catalizador se requiere una menor o mayor presioacuten y temperatura para
llevar a cabo el proceso
Por otro lado dependiendo de la composicioacuten y calidad de la materia prima asiacute como
del tipo de gasificador el gas de siacutentesis resultante contendraacute bajos niveles de
hidrocarburos y trazas de diversos componentes procedentes de la materia prima o
formados durante la gasificacioacuten (especialmente en el caso de la biomasa)
Son preocupantes los intentos de considerar este gas de siacutentesis aunque sea
procedente de biocombustibles como un gas renovable sin tener en cuenta que la
consideracioacuten de renovable estaacute relacionada con que el consumo sea inferior a la
reposicioacuten y una maacutes que discutible sostenibilidad en la produccioacuten de combustibles
de primera generacioacuten que lleva impliacutecita la desforestacioacuten y el desviacuteo de la
produccioacuten agraria alimentaria a la industrial o energeacutetica
En esta liacutenea el sector petroacuteleo ha promovido un maacutes que discutible apoyo a este tipo
de combustibles en base a una estrategia definida como de neutralidad tecnoloacutegica sin
que esta se circunscriba a todo el proceso y por lo tanto pueda validarse
La presencia de moleacuteculas inertes afecta a la pureza del H2 sintetizado y deben ser
eliminadas mediante un pretratamiento de la materia prima antes de su gasificacioacuten y
con el posterior acondicionamiento del gas de siacutentesis producido para la separacioacuten de
los componentes no deseados
Debido a la baja relacioacuten hidroacutegenocarbono (HC) del carboacuten y la biomasa el gas de
siacutentesis obtenido es rico en oacutexidos de carbono (CO y CO2) y deficiente en hidroacutegeno
Por lo tanto al igual que tras el proceso de reformado de metano este debe
someterse al proceso de WGS para hacer reaccionar con vapor de agua los
componentes principales del gas de siacutentesis producido y aumentar asiacute la cantidad de
hidroacutegeno formado
La eficiencia del proceso de sintetizacioacuten de H2 es mayor para la gasificacioacuten del carboacuten
que para la de la biomasa De forma general y en base al poder caloriacutefico inferior de
los combustibles la gasificacioacuten puede alcanzar eficiencias del orden del 30 al 40
Al hidroacutegeno obtenido a partir de la gasificacioacuten del carboacuten se le han asignado los
colores negro o marroacuten y en su produccioacuten se generan 19 tCO2tH2 Por lo tanto una
opcioacuten que presenta este proceso es la posibilidad de poder capturar y almacenar este
CO2 y asiacute conseguir reducir las emisiones a la atmoacutesfera
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Piroacutelisis
Alternativamente a los procesos convencionales de sintetizacioacuten del H2 a base de
procesos termoquiacutemicos existe una tecnologiacutea novedosa por la cual el metano o
diversos combustibles como la biomasa o diferentes hidrocarburos se someten a
piroacutelisis (proceso a altas temperaturas entre 800 degC y 1200 degC en ausencia de
oxiacutegeno) dando lugar como subproducto a carbono en forma soacutelida La eficiencia en
el proceso de conversioacuten del combustible empleado a hidroacutegeno estaacute entre el 35 y el
50 similar a la del proceso de gasificacioacuten
A diferencia del reformado de metano al no utilizar un agente oxidante (y por tanto
ninguacuten compuesto quiacutemico que contenga oxiacutegeno en su moleacutecula) en la
descomposicioacuten del metano se reduce la posibilidad de produccioacuten de oacutexidos de
carbono (CO2 o CO) y como el carbono se encuentra en estado soacutelido no es necesario
ni separarlo del H2 gaseoso ni el proceso de reaccioacuten quiacutemica WGS
Mediante este meacutetodo se producen tres toneladas de residuo de carbono puro en
estado soacutelido por cada tonelada de hidroacutegeno subproducto que podriacutea ser empleado
en diferentes procesos industriales como la produccioacuten de pigmentos o poliacutemeros
entre otros
Al hidroacutegeno obtenido a partir de la piroacutelisis del gas natural se le ha asignado el color
turquesa y en la literatura tambieacuten aparece con la etiqueta de H2 de bajas emisiones
Termoacutelisis
La termoacutelisis es un proceso que se basa en la divisioacuten de la moleacutecula del agua mediante
una reaccioacuten quiacutemica exoteacutermica denominada hidroacutelisis por la cual la moleacutecula del
agua (H2O) se disocia (separa) en sus elementos constituyentes H2 (recurso) y O2 (como
subproducto de la reaccioacuten quiacutemica) La termoacutelisis es una forma de producir la
hidroacutelisis del agua por la que la energiacutea requerida para llevar a cabo esta reaccioacuten se
entrega uacutenicamente como energiacutea teacutermica lo que requiere de temperaturas muy
elevadas de aproximadamente 2500 degC La eficiencia global del proceso estaacute entre un
20 y un 45
Procesos electroquiacutemicos
Los procesos electroquiacutemicos se basan en la hidroacutelisis del agua una reaccioacuten en la que
se utiliza energiacutea eleacutectrica conocido como electroacutelisis del agua principio por el cual
una corriente eleacutectrica continua pasa por el electrodo cargado positivamente (aacutenodo)
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al electrodo cargado negativamente (caacutetodo) sumergidos en el agua mezclada con una
sustancia (electrolito) encargada de mejorar la conductividad eleacutectrica del agua al
reducir la resistencia al paso de la corriente a traveacutes del agua Al igual que en las
reacciones termoquiacutemicas en las electroquiacutemicas tambieacuten pueden antildeadirse
catalizadores (electrocatalizadores) a las superficies del electrodo que se encargan de
incrementar la velocidad de las reacciones quiacutemicas mejorando la transferencia de
electrones entre los electrodos y los reactivos
Mediante la corriente eleacutectrica se separa (disocia) la moleacutecula del agua (H2O) en sus
elementos constituyentes H2 (recurso) y O2 (como subproducto de la reaccioacuten
quiacutemica) que se liberan en la superficie de los electrodos (el hidroacutegeno se produce en
la superficie del caacutetodo mientras que el oxiacutegeno apareceraacute en el aacutenodo) en estado
gaseoso Tras la suma de las reacciones quiacutemicas que tienen lugar en ambos electrodos
(caacutetodo y aacutenodo) el nuacutemero de moleacuteculas de H2 producidas duplica el nuacutemero de
moleacuteculas de O2 Ademaacutes el nuacutemero de electrones transportados a traveacutes de los
electrodos es el doble del nuacutemero de moleacuteculas de H2 producidas y el cuaacutedruple del
nuacutemero de moleacuteculas de O2 obtenidas
En la electroacutelisis del agua la energiacutea eleacutectrica es la fuente principal para realizar las
reacciones electroquiacutemicas endoteacutermicas Dada la estabilidad de la moleacutecula del agua
se necesita un consumo elevado de electricidad Por ello los electrolizadores no
siempre se proponen para que funcionen con agua a temperatura ambiente
Termodinaacutemicamente las altas temperaturas de operacioacuten son beneficiosas ya que
reducen la corriente eleacutectrica necesaria para llevar a cabo la electroacutelisis aumentando
la cineacutetica (velocidad) de la reaccioacuten de hidroacutelisis y disminuyendo las peacuterdidas
eleacutectricas en la ceacutelula Por tanto la termoelectroacutelisis permite que una fraccioacuten
significativa de la energiacutea requerida para llevar a cabo la reaccioacuten se entregue como
energiacutea teacutermica de modo que la demanda de energiacutea eleacutectrica se reduce
considerablemente y por lo tanto el coste de produccioacuten de hidroacutegeno en
comparacioacuten con la electroacutelisis de baja temperatura
Asiacute pues para llevar a cabo el proceso de electroacutelisis se requiere de agua
desmineralizada (para evitar la deposicioacuten de minerales y en consecuencia de
reacciones electroquiacutemicas indeseadas) como materia prima de electricidad yo de
una fuente de energiacutea teacutermica
El proceso de electroacutelisis se lleva a cabo en los electrolizadores de los que
principalmente existen dos grandes categoriacuteas seguacuten su temperatura de
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funcionamiento los denominados de alta temperatura (700-1000 degC) al trabajar con
vapor de agua y los de baja temperatura (70-80 degC) que emplean agua en estado
liacutequido Los de esta uacuteltima categoriacutea a su vez se dividen en dos tipos los
electrolizadores de baja temperatura que funcionan en medio aacutecido y los que lo hacen
en medio baacutesico Estos uacuteltimos son los maacutes abundantes ya que no necesitan metales
preciosos como el platino o el iridio que son imprescindibles para los primeros Los
principales modelos son los alcalinos (AEC por sus siglas en ingleacutes Alkaline Electrolysis
Cell) de membrana de intercambio protoacutenico (PEM por sus siglas en ingleacutes Proton
Exchange Membrane) y los de oacutexido soacutelido (SOEC por sus siglas en ingleacutes Solid Oxide
Electrolyser Cell) La principal diferencia entre ellos se debe al material empleado como
electrolito
La tecnologiacutea de electrolizadores maacutes desarrollada actualmente y con menor coste
de inversioacuten es la de los sistemas AEC Sin embargo como consecuencia de las
caracteriacutesticas del electrolito empleado en dicho electrolizador se consiguen bajas
producciones de H2 en comparacioacuten con otras tecnologiacuteas de electroacutelisis
La industria se estaacute decantando cada vez maacutes por la tecnologiacutea PEM a pesar de que
actualmente su vida uacutetil sea la mitad y su precio maacutes elevado que el de la alcalina Esto
se debe a que poseen unos rendimientos similares pero con una mayor flexibilidad de
operacioacuten y menor tiempo de respuesta ademaacutes de una mayor capacidad de producir
H2 ya comprimido (alrededor de 30 bar) Pero sobre todo es la flexibilidad de
operacioacuten pensando en el uso de los vertidos de la electricidad generada con
renovables en sistemas hiacutebridos sobre potenciados y las aplicaciones en las que se
requiera de H2 a altas presiones (como por ejemplo en la movilidad) lo que favorece
su aplicacioacuten en aquellos casos en los que se compense el mayor coste de capital
asociado principalmente a los componentes maacutes costosos que se emplean en su
produccioacuten
Por uacuteltimo los electrolizadores tipo SOEC son la tecnologiacutea menos madura de las tres
y la que requiere de una inversioacuten inicial superior pero es la que presenta un mayor
potencial de mejora de la eficiencia energeacutetica entre las configuraciones comerciales
debido a que en contraposicioacuten a los dos electrolizadores anteriores estos sistemas
funcionan a muy altas temperaturas de operacioacuten (650-1000 degC) Una de las ventajas
adicionales es su posibilidad de funcionar de forma reversible (RSOC) tanto en modo
de electroacutelisis (SOEC) como en modo pila de combustible (SOFC) produciendo
electricidad a partir del hidroacutegeno
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El elevado consumo de electricidad de un electrolizador hace que aumenten los costes
de produccioacuten de hidroacutegeno Este coste podriacutea minimizarse y seriacutea competitivo soacutelo si
la energiacutea de entrada necesaria se suministrara a partir de fuentes de energiacutea
renovables de bajo coste A este H2 obtenido a partir de la electroacutelisis del agua con
electricidad de origen 100 renovable se le ha asignado el color verde o la etiqueta
de renovable al no generar ninguna emisioacuten de CO2 en toda su cadena de produccioacuten
El hidroacutegeno ldquoverderdquo tiene margen de mejora incrementando la capacidad y diversidad
de los electrolizadores reduciendo los costes de sus componentes todaviacutea elevados y
solventando su baja eficiencia energeacutetica medida como los kg de hidroacutegeno producido
por kWh de electricidad consumida
Actualmente se requiere de grandes cantidades de energiacutea eleacutectrica dada las bajas
eficiencias de los electrolizadores y la estabilidad de la moleacutecula del agua y de agua
desmineralizada Los electrolizadores que funcionen a temperaturas muy por encima
de las ambientales requeriraacuten ademaacutes de una fuente de energiacutea teacutermica Para
asegurar que la energiacutea teacutermica suministrada al electrolizador sea de origen renovable
es necesaria la proximidad a fuentes de calor renovables como la energiacutea termosolar
de concentracioacuten la geotermia de alta temperatura o mediante sinergias con otros
procesos de los que poder aprovechar el calor residual Pero este requisito podriacutea
suponer una limitacioacuten a la viabilidad econoacutemica
Por regla general se suele asignar un consumo eleacutectrico del electrolizador de unos 50
kWh por cada kg de H2 producido y una eficiencia en torno a un 60 - 80 Con
respecto al consumo de agua por ejemplo para un electrolizador tipo PEM de 10 MW
de capacidad como el que se instalaraacute en el proyecto P2GHM [8] es de unos 167 litros
de agua por cada kg de H2 producido
El hidroacutegeno renovable producido mediante la electroacutelisis de agua utilizando
electricidad de origen renovable tiene un coste de entre 5-7 eurokg Actualmente el
coste de la electricidad representa la mayor parte del coste de la produccioacuten de H2 en
torno al 55 - 60 y el resto corresponde a los costes relacionados con el
electrolizador
Procesos fotoquiacutemicos
En lugar de aplicar energiacutea eleacutectrica para proporcionar la energiacutea necesaria para llevar
a cabo la hidroacutelisis se estaacute estudiando utilizar la irradiacioacuten solar directamente (en
lugar de aprovechar los fotones para producir electricidad mediante el efecto
fotoeleacutectrico sobre el que se basan las placas fotovoltaicas y alimentar asiacute al
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electrolizador) para romper la moleacutecula del agua Es lo que se conoce como fotoacutelisis
intentando imitar el proceso de la fotosiacutentesis (fotosiacutentesis artificial) La fotocataacutelisis la
fotoelectroacutelisis o la descomposicioacuten fotocataliacutetica entre otros son procesos basados
en la irradiacioacuten del sol como fuente de energiacutea para sintetizar el H2 a partir del agua
aunque todaviacutea estaacuten en una fase inicial de desarrollo con bastante rango de mejora
en su eficiencia de conversioacuten
Procesos bioquiacutemicos
El proceso bioloacutegico es otra alternativa para la produccioacuten de hidroacutegeno neutro en
carbono Los meacutetodos principales son la biofotoacutelisis directa e indirecta la
fotofermentacioacuten la fermentacioacuten oscura y el procesamiento metaboacutelico Sin
embargo son teacutecnicas poco desarrolladas en proceso de investigacioacuten y por lo
general con bajas eficiencias ademaacutes de que los voluacutemenes de produccioacuten de H2 son
menores en comparacioacuten con otros meacutetodos de produccioacuten
Comparativa entre procesos
Los hidrocarburos son actualmente las materias primas maacutes utilizadas y el reformado
de hidrocarburos el meacutetodo maacutes usado y econoacutemico para la produccioacuten industrial de
hidroacutegeno pero se producen grandes cantidades de emisiones de CO2 como
consecuencia de emplear materias primas y fuentes de energiacutea basadas en carbono Es
por ello que la generacioacuten de hidroacutegeno a partir de fuentes renovables seraacute una de
las principales prioridades en el futuro por sus caracteriacutesticas limpias y sostenibles
para el medio ambiente
Excluyendo los procesos de conversioacuten de la biomasa por gasificacioacuten y piroacutelisis la
disociacioacuten del agua es el meacutetodo maacutes prometedor para la generacioacuten de hidroacutegeno a
partir de fuentes renovables pues todos los procesos teacutermicos de produccioacuten de H2
son susceptibles de ser integrados con fuentes de energiacutea renovables teacutermicas como
la energiacutea solar teacutermica Pero como la madurez tecnoloacutegica y econoacutemica de las
energiacuteas renovables se ha alcanzado principalmente en tecnologiacuteas de generacioacuten de
electricidad apostamos por los procesos de disociacioacuten del agua basados en el uso de
la electricidad (electroacutelisis)
Se abre la posibilidad de utilizar la potencia eleacutectrica generada por encima de la de
evacuacioacuten en centrales con hibridacioacuten de tecnologiacuteas o con sobre instalacioacuten de
potencia con el fin de aumentar el factor de capacidad para producir hidroacutegeno con el
fin de almacenarlo para generar en horas de menor produccioacuten o como subproducto
para otros usos En este sentido aunque el coste de oportunidad de la electricidad
utilizada es praacutecticamente cero y se abre una nueva liacutenea para utilizar la produccioacuten de
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hidroacutegeno mediante electroacutelisis como un vector de aprovechamiento de vertidos
como un elemento de cobertura de ciertas necesidades no idoacuteneas para la electricidad
o como produccioacuten necesaria para mejorar la gestionabilidad del sistema los
resultados obtenidos de diferentes simulaciones estaacuten muy lejos de ser una opcioacuten
viable econoacutemicamente
La rentabilidad de una planta de hidroacutegeno (eurokg) depende del precio de la electricidad
y de las horas de funcionamiento del electrolizador (factor de capacidad) por lo que si
soacutelo funciona en los periacuteodos con excedentes de electricidad se encarece
notablemente el precio del H2
La produccioacuten de H2 renovable mediante electroacutelisis es auacuten una tecnologiacutea no
competitiva aunque la comparacioacuten no se realice de forma homogeacutenea en todos los
procesos al no considerar las externalidades Seguacuten el informe New Energy Outlook
2020 de BloombergNEF [9] se estima que el hidroacutegeno renovable podriacutea suministrar
una cuarta parte de la energiacutea final mundial en 2050 en un escenario de poliacuteticas
soacutelidas (legislacioacuten de cero emisiones tarificacioacuten del carbono y subvenciones al H2)
Para ello se requeririacutea un 38 maacutes de electricidad de la que se produce hoy en diacutea en
el mundo Seguacuten estas previsiones el coste del hidroacutegeno renovable obtenido por
electroacutelisis podraacute ser menor que el hidroacutegeno obtenido por SMR con CCS para 2050
gracias al descenso de precios de las renovables y por tanto de la electricidad
empleada El objetivo se fija en costes inferiores a 1 eurokg un 85 menor que el de hoy
en diacutea En la siguiente figura se puede observar la proyeccioacuten de ese descenso de
costes entre 07 y 16 $kg para 2050 en la mayor parte del mundo lo que supondriacutea
que fuera maacutes barato que el hidroacutegeno gris y competitivo con el gas natural porque el
coste de produccioacuten del primero apenas bajaraacute entre los 25 y los 34 $kg mientras
que el segundo praacutecticamente se mantendraacute en los 14 y los 29 $kg
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Seguacuten el escenario de 15degC recogido en el informe World Energy Transitions Outlook
15 ordmC Pathway realizado por IRENA [11] para limitar el calentamiento global en 2050
a 15 ordmC la demanda de hidroacutegeno deberaacute aumentar en cinco veces con respecto al
consumo actual (de 120 Mt (14 EJ) en 2020 a 614 Mt (74 EJ) en 2050) Para que el
hidroacutegeno y sus derivados (principalmente el e-amoniaco el e-metanol y el e-
queroseno) representen el 12 del consumo final de energiacutea en 2050 (7 corresponde
a usos energeacuteticos y el 5 restante a no energeacuteticos) dos tercios se cubririacutean con
hidroacutegeno producido con electricidad renovable y el tercio restante con hidroacutegeno
producido por gas natural con CCS (ver Figura 10) Para ello se necesitaraacute un
crecimiento anual medio de 160 GW de electrolizadores a partir de los 03 GW de
capacidad instalada en 2020 y alcanzar asiacute una capacidad instalada de 5000 GW de
electrolizadores Para alimentar esos electrolizadores se necesitariacutean ademaacutes unos
20770 TWh de electricidad (casi el nivel actual de consumo mundial de electricidad)
que junto con la necesaria para producir los portadores derivados del mismo
supondriacutea el 30 del consumo de electricidad en 2050
Figura 10 Perspectivas de costes de la produccioacuten de hidroacutegeno Fuente Informe ldquoPerspectivas de una economiacutea de hidroacutegenordquo de BloombergNEF [10]
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Con respecto a la brecha de costes entre el hidroacutegeno producido con electricidad
renovable y el hidroacutegeno producido por gas natural con CCS dicho informe menciona
que esta podriacutea desaparecer entre los proacuteximos 5 a 15 antildeos en muchos paiacuteses a
medida que los costes de los electrolizadores vayan reducieacutendose en paralelo a los de
la electricidad renovable
Es necesario escalar la produccioacuten de electrolizadores para reducir sus costes a medida
que se adquiere conocimiento tecnoloacutegico experiencia en la produccioacuten en serie y en
la utilizacioacuten de estos Tambieacuten se requiere del despliegue de la infraestructura y de la
tecnologiacutea necesaria para su integracioacuten sectorial en aquellos subsectores que no se
puedan electrificar de forma eficiente pues en la actualidad el uso del H2 como vector
energeacutetico es miacutenimo tanto por su falta de desarrollo tecnoloacutegico y experiencia en los
usos finales como por su diferencial de coste con respecto a otros combustibles El
desarrollo teacutecnico y normativo seraacute necesario para poder aprovechar el potencial del
H2 como vector energeacutetico
La generacioacuten de hidroacutegeno verde debe estar ligada biuniacutevocamente a la generacioacuten
de electricidad con fuentes de energiacutea renovables La utilizacioacuten de electricidad de la
Figura 11 Consumo final de energiacutea por vector energeacutetico para los antildeos 2018 y 2050 seguacuten el escenario de
15 ordmC proyectado en el World Energy Transitions Outlook 15ordmC Pathway [11]
Fuente IRENA
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red sin la trazabilidad aquiacute exigida supone al tener un mix de generacioacuten no 100
renovable que su denominacioacuten responda a los colores de las energiacuteas que componen
en cada momento el mix de generacioacuten utilizado
En la siguiente tabla se reflejan a modo de resumen las ventajas y las desventajas de
los distintos tipos de hidroacutegenos asiacute como sus costes de produccioacuten y eficiencias
Colores Proceso Ventajas Inconvenientes Coste
eurokg H2 Eficiencia
energeacutetica
Verde Electroacutelisis del
agua con fuentes renovables
Sostenibilidad e hidroacutegeno maacutes
puro Mayor coste 35-5 50-70
Azul
Reformado de gas natural con captura de
carbono
Reduce emisiones de CO2 respecto al
Gris
Proceso maacutes caro que el del hidroacutegeno gris por la
captura y almacenamiento No
sostenible
2 74-85
Turquesa A partir de piroacutelisis de hidrocarburos
No emite CO2 ni CO no requiere oxiacutegeno ni agua
Se forma carboacuten y se necesitan altas
temperaturas de operacioacuten No sostenible
19- 20 35-50
Gris Reformado de gas natural sin captura
Proceso a menor temperatura
mayor eficiencia No sostenible 15 74-85
Marroacuten Gasificacioacuten del
carboacuten Menores costes de
material
Alta demanda de carboacuten Alta produccioacuten de CO2H2 No sostenible
16 30-40
Tabla 2 Ventajas inconvenientes costes y eficiencia energeacutetica de los principales meacutetodos de produccioacuten de
hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Almacenamiento transporte y distribucioacuten
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Alm
acen
amie
nto
tra
nsp
ort
e y
dis
trib
uci
oacuten
4 Almacenamiento transporte y distribucioacuten
El uso del hidroacutegeno como combustible requiere que se pueda almacenar transportar
y utilizar de una manera segura alliacute donde se necesita y para las aplicaciones que lo
demandan El almacenamiento y la distribucioacuten presenta dificultades asociadas a la
baja densidad y temperatura de ebullicioacuten del hidroacutegeno lo que supone un verdadero
reto en comparacioacuten con otros combustibles foacutesiles Partiendo de la base de que el
hidroacutegeno si queremos que sea sostenible debe producirse mediante electroacutelisis del
agua la conclusioacuten debe ser siempre que es preferible transportar electricidad y
producir el hidroacutegeno donde se vaya a usar que producirlo de forma remota para su
transporte hasta el lugar de uso
La posibilidad de que sirva como elemento de gestionabilidad del sistema permitiendo
un mayor factor de capacidad de las centrales de generacioacuten de electricidad con
fuentes renovables elimina la necesidad de transporte al ser producido y consumido
en el mismo emplazamiento aunque su bajo nivel de utilizacioacuten y sus costes ponen en
duda por el momento esta aplicacioacuten En el caso opuesto estariacutea el desarrollo de
centrales de generacioacuten de electricidad con fuentes renovables exclusivamente para
producir hidroacutegeno y transportarlo a los lugares en los que se vaya a utilizar
En cuanto al almacenamiento existen dos tipos el basado en propiedades fiacutesicas (gas a
presioacuten gas a presioacuten enfriado y liacutequido) con el inconveniente de manejar sistemas a
alta presioacuten y bajas temperaturas y los fundamentados en la formacioacuten de
compuestos con gran cantidad de moleacuteculas de hidroacutegeno lo que supone la necesidad
de obtener un compuesto que posteriormente se descomponga liberando hidroacutegeno
con la consecuente menor eficiencia global del proceso Una alternativa a este
segundo meacutetodo es usar como combustible el compuesto obtenido cuyo caso maacutes
exitoso es el amoniaco (NH3) que se puede emplear en motores de combustioacuten
Para el transporte de hidroacutegeno se barajan soluciones de tipo fiacutesico similares a las
comentadas en relacioacuten con el almacenamiento Ademaacutes se contempla la
construccioacuten de redes de transporte por tuberiacuteas especiales o mezclar hidroacutegeno con
gas natural (blending) y utilizar gasoductos para el transporte y separar la mezcla en
destino Esta praacutectica es la que el sector gasista estaacute apoyando porque implica como
elemento de valor la continuidad de las infraestructuras existentes y del gas natural
en un mercado de oferta altamente concentrado y no liberalizado
El hidroacutegeno mezclado con el gas natural no puede acabar convirtieacutendose en la
coartada para el mantenimiento de la infraestructura gasista y del uso del gas
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natural teniendo en cuenta que la produccioacuten de hidroacutegeno no tiene un punto de
origen extractivo sino que puede producirse en el lugar de consumo
Formas de almacenamiento
Como ya se ha comentado actualmente hay varios sistemas para almacenar hidroacutegeno
con la dificultad que ocasiona la baja densidad por unidad de volumen de este gas ya
que aunque tenga una mayor energiacutea por unidad de masa en el almacenamiento de
un gas se atiende principalmente al volumen que ocupa y no a la masa
Se pueden utilizar distintos meacutetodos para conseguir aumentar esta densidad
volumeacutetrica como por ejemplo comprimieacutendolo licuaacutendolo o incluyeacutendolo en el
interior de otros compuestos quiacutemicos
Otro de los inconvenientes de su almacenamiento es que no siempre se puede generar
y almacenar hidroacutegeno in situ Por ejemplo para almacenar una gran cantidad
volumeacutetrica de hidroacutegeno seriacutean necesarias formaciones geoloacutegicas concretas con la
consecuente necesidad de tener que transportar el gas desde la zona en la que se
produce hasta el lugar en el que se almacena
En la siguiente figura se recogen las distintas formas de almacenamiento de hidroacutegeno
En forma de hidroacutegeno
Gas comprimido
Crio-comprimido
Hidroacutegeno liacutequido criogeacutenico
Antildeadido a otros compuestos
Absorbentes
Liacutequidos orgaacutenicos
Hidruros intersticiales
Hidruros complejos
Hidroacutegeno quiacutemico
Figura 12 Meacutetodos para almacenar hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Hidroacutegeno como gas comprimido
El almacenamiento de hidroacutegeno comprimido o presurizado requiere trabajar con
presiones de entre 350 y 700 bares Pero aunque se trabaje a presiones muy elevadas
este tipo de dispositivos pueden llegar a albergar en teacuterminos de masa hasta tres
veces maacutes energiacutea que la gasolina (120 MJkg frente a 44 MJkg respectivamente) El
hidroacutegeno liacutequido por su parte tiene una densidad volumeacutetrica de 8 MJl frente a los
32 MJl de la gasolina lo que significa que es necesario un volumen mucho maacutes grande
de hidroacutegeno para poder almacenar el mismo contenido energeacutetico que el de la
gasolina
El proceso de compresioacuten del hidroacutegeno requiere un aporte energeacutetico alto que oscila
entre un 12 y un 16 de la energiacutea quiacutemica contenida en el hidroacutegeno (Bengt
Sundeacuten) [12]
Los tanques de almacenamiento de hidroacutegeno comprimido tienen distintas
caracteriacutesticas de disentildeo y materiales Hay cuatro tipos de tanques (tipo I II III IV) y
los maacutes utilizados son los de tipo IV fabricados en fibra de carbono a partir de
poliacrilonitrilo Para que estos sistemas de almacenamiento tengan futuro deben
cumplir ciertos requisitos como tener un peso no muy elevado un coste bajo y ser
capaces de controlar las presiones para una seguridad oacuteptima Ademaacutes tienen que ser
altamente conductivos y manejar el calor de forma exoteacutermica en el momento de
llenado del tanque
Hidroacutegeno licuado
Para almacenar hidroacutegeno liacutequido se tiene que trabajar a temperaturas criogeacutenicas
(-253 degC) Una ventaja del hidroacutegeno licuado respecto al hidroacutegeno gaseoso es que la
densidad energeacutetica por unidad de volumen es superior incluso a bajas presiones
Almacenar hidroacutegeno en fase liacutequida requiere mucha energiacutea en el proceso de
licuefaccioacuten entre el 25 y el 35 del contenido energeacutetico del hidroacutegeno debido al
punto de ebullicioacuten del hidroacutegeno y al hecho de que el gas hidroacutegeno no se enfriacutea
durante los procesos de estrangulamiento para temperaturas superiores a 73 K
No obstante esta tecnologiacutea estaacute razonablemente bien establecida constituye la base
de la red de infraestructura industrial y de distribucioacuten que existe ademaacutes de que el
hidroacutegeno liacutequido se suele transportar en grandes cantidades
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Los tanques de hidroacutegeno liacutequido deben estar bien aislados para evitar la transferencia
de calor al miacutenimo Si la presioacuten interna aumenta a causa de una transferencia de calor
del exterior podriacutea ocasionar peacuterdidas de hidroacutegeno a traveacutes de la vaacutelvula de alivio
Por lo tanto estos tanques no se podriacutean utilizar para almacenar de manera
estacionaria y por un largo periacuteodo de tiempo en ambientes caacutelidos ya que podriacutea
acabar agotaacutendose
Hidroacutegeno antildeadido a otros compuestos
Este almacenamiento estaacute referido a la unioacuten covalente ya sea en forma soacutelida o
liacutequida en compuestos que contienen gran densidad de hidroacutegeno Puede dar lugar a
sustancias liacutequidas que se pueden transportar faacutecilmente empleando las redes actuales
de suministro
Dentro de estos compuestos destacan el amoniacuteaco los liacutequidos orgaacutenicos portadores
de hidroacutegeno (LOHC) el metanol o el octano Entre estos compuestos el amoniacuteaco es
el maacutes influyente ya que no contiene carbono en su moleacutecula y existe una
infraestructura propia desarrollada
La conversioacuten del hidroacutegeno en amoniacuteaco requiere una energiacutea equivalente de entre
el 7 y el 18 de la energiacutea contenida en el hidroacutegeno dependiendo del tamantildeo y de
la ubicacioacuten del sistema Si este amoniacuteaco necesita ser reconvertido en hidroacutegeno de
alta pureza se pierde un nivel similar de energiacutea Sin embargo el amoniacuteaco se licua a
-33 degC una temperatura mucho maacutes alta que la del hidroacutegeno y contiene 17 veces maacutes
hidroacutegeno por metro cuacutebico que el hidroacutegeno licuado lo que significa que es mucho
maacutes barato de transportar que el hidroacutegeno
En la actualidad se dispone de infraestructura con una red internacional de transporte
y distribucioacuten pero es un producto quiacutemico toacutexico lo que puede limitar su uso final en
algunos sectores Existe tambieacuten el riesgo de fuga de la parte del amoniacuteaco no
quemado lo que puede provocar la formacioacuten de partiacuteculas y acidificacioacuten
Los LOHC tienen propiedades parecidas a las del petroacuteleo crudo y los productos
petroliacuteferos Su principal ventaja es que pueden transportarse como liacutequidos sin
necesidad de refrigeracioacuten Sin embargo como ocurre con el amoniacuteaco los procesos
de conversioacuten y reconversioacuten conllevan costes elevados
Tanto en el caso del amoniacuteaco como en el de los LOHC la utilizacioacuten eficaz del calor
liberado en el proceso de conversioacuten podriacutea aumentar la eficiencia de la cadena de
valor y reducir los costes globales
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Hidrogeno comprimido
Hidroacutegeno liacutequido
Amoniacuteaco LOHC
Madurez de los procesos
y de la tecnologiacutea
Conversioacuten Baja Pequentildea escala
Alta Gran escala Baja
Alta Media
Almacenamiento en tanque
Alta Alta Alta Alta
Transporte Barco Baja
Tuberiacuteas Media Camioacuten Alta
Barco Baja Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Barco Alta Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Barco Alta Tuberiacuteas Alta Camioacuten Alta
Reconversioacuten Baja Alta Media Media
Integracioacuten en la cadena de valor
Mediaalta Mediaalta Alta Media
Energiacutea consumida
12-16 25-35 7-18 35-40
En la tabla anterior madurez alta indica que es una tecnologiacutea probada y que se
comercializa madurez media significa que ya hay un prototipo demostrado y por
uacuteltimo madurez baja que es una tecnologiacutea validada o en desarrollo Por otro lado
pequentildea escala hace referencia a menos de 5 tdiacutea y gran escala a una cantidad mayor
o igual a 100 tdiacutea
Las conclusiones que podemos obtener de la tabla son que el hidroacutegeno liacutequido es una
tecnologiacutea madura siempre que sea a pequentildea escala y que el amoniacuteaco es una de las
formas de almacenamiento maacutes maduras y con tecnologiacutea avanzada
Transporte y distribucioacuten
Una vez que se produce el hidroacutegeno este debe ser transportado hasta el usuario
final Hay tres formas de transportarlo viacutea mariacutetima por tierra (camiones cisterna o
cilindros para distancias maacutes cortas) y mediante tuberiacuteas siendo esta uacuteltima opcioacuten la
maacutes econoacutemica porque ya existe una infraestructura aunque tiene limitaciones en
cuanto al porcentaje de hidroacutegeno que se puede inyectar en relacioacuten con el gas
soporte
Tabla 3 Madurez tecnoloacutegica y de procesos de almacenamiento de hidroacutegeno Fuente IEA The future of the Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia
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Mariacutetimo
En teoriacutea su principal ventaja es que permitiriacutea cubrir grandes distancias aunque la
realidad es que hoy en diacutea no hay flota de barcos que transporten hidroacutegeno puro A
modo de ejemplo sentildealar que el primer buque que transporta hidroacutegeno liacutequido
comprimido entroacute en funcionamiento en 2020 Su objetivo es transportar hidroacutegeno
desde la costa sur de Australia hasta Japoacuten En Europa la empresa noruega Moss ha
disentildeado un barco para transportar 9000 m3 de hidroacutegeno licuado Estos barcos son
parecidos a los de GNL (gas natural licuado) y requieren la licuefaccioacuten del hidroacutegeno
antes de su transporte Tanto los barcos como el proceso de licuefaccioacuten supondriacutean
costes considerables pero aun asiacute hay varios proyectos activos para desarrollar
barcos adecuados [13]
En este tipo de transporte se producen peacuterdidas significativas en la cadena logiacutestica
(como por ejemplo en la presurizacioacuten y licuefaccioacuten) lo que puede multiplicar la
demanda de energiacutea para el suministro de hidroacutegeno
En cuanto a los portadores de hidroacutegeno el amoniacuteaco es el maacutes desarrollado en
teacuterminos de transmisioacuten intercontinental apoyaacutendose en buques cisterna para
productos quiacutemicos y gas licuado de petroacuteleo semi refrigerados
Terrestre
El hidroacutegeno se distribuye en camiones siempre que sean distancias pequentildeas (lt300
km) y en algunos casos tambieacuten se utiliza el ferrocarril El principal problema es que en
la actualidad no existe una estructura que preparada para el uso generalizado del
hidroacutegeno como vector energeacutetico del futuro
Uno de los aspectos negativos de transportar el hidroacutegeno viacutea terrestre es su
ineficiencia energeacutetica debido a que es necesaria una cantidad muy superior de
material asociado por cada unidad maacutesica de hidroacutegeno transportado lo que conlleva
consumir mucha energiacutea en su transporte
El hidroacutegeno liacutequido se distribuye en cilindros con camiones cisterna criogeacutenicos que
pueden llegar a transportar hasta 4000 kg de hidroacutegeno licuado pero solo se utilizan
actualmente para viajes de hasta 4000 km La razoacuten de esta limitacioacuten de distancia se
debe a que el hidroacutegeno en distancias maacutes largas se calienta y puede provocar un
aumento de presioacuten
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Por estos motivos una economiacutea basada en el hidroacutegeno no seraacute rentable tanto por la
ineficiencia econoacutemica como energeacutetica de la utilizacioacuten de camiones como medio de
distribucioacuten normal
Si se transportara amoniacuteaco o LOHC en estos camiones cisterna seguacuten el informe The
Future of Hydrogen de la IEA [5] podriacutea llegar a distribuirse 5000 kg de hidroacutegeno en
forma de amoniacuteaco o 1700 kg en forma de LOHC
Seguacuten IRENA [14] utilizar el amoniacuteaco como portador de hidroacutegeno en camiones
supondriacutea unas peacuterdidas de energiacutea del 45 en la compresioacuten del hidroacutegeno (19) en
los electrolizadores (16) y en el convertidor de potencia (10)
Inyeccioacuten en la red actual de gas natural
La forma maacutes sencilla para transportar hidroacutegeno es utilizar la red de distribucioacuten de
gas natural introduciendo un porcentaje de hidroacutegeno mezclado con el gas natural ya
que una red propia de distribucioacuten de hidroacutegeno mediante una red de tuberiacuteas que
conecte al productor con el consumidor requiere una inversioacuten inicial muy elevada y
solo puede ser viable si se transporta gran cantidad y de forma ininterrumpida en el
tiempo
En Espantildea hay una infraestructura de gasoductos muy extensa que transportan gas
natural en la que podriacutea transportarse hidroacutegeno La opcioacuten maacutes faacutecil a corto plazo es
inyectar hidroacutegeno en dicha infraestructura hasta el usuario final introduciendo un
determinado porcentaje de hidroacutegeno en la tuberiacutea de gas natural que estaacute
compuesto en gran medida por metano y una pequentildea parte de etano
A maacutes largo plazo para 2050 se preveacute que los gases renovables sustituyan al gas
natural de origen foacutesil pero por ahora no se estaacute introduciendo hidroacutegeno en la red de
gaseoductos aunque siacute biometano que en su composicioacuten contiene entre un 95 y un
99 de metano
Introducir hidroacutegeno en la red de gaseoductos supone una modificacioacuten de la
composicioacuten del producto transportado y entregado al cliente y los porcentajes de
hidroacutegeno estaacuten regulados por el Estado asiacute como la infrautilizacioacuten de un elemento
de mayores prestaciones que el gas natural
Existen contraindicaciones debido a que a largo plazo el hidroacutegeno podriacutea dantildear la red
de transporte y tener efectos no deseados en equipos que utilicen este gas Los liacutemites
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variacutean seguacuten cada paiacutes y en Espantildea es de un 5 volumen el liacutemite de mezcla de
hidroacutegeno
En circunstancias excepcionales paiacuteses como Alemania Francia y Reino Unido podriacutean
aumentar estos liacutemites hasta un 20 en el caso de Francia y Reino Unido y un 15 en
Alemania
Los diferentes liacutemites legales que cada paiacutes considera dependen de que las redes que
han sido disentildeadas para gas natural puedan soportar otras aplicaciones porque las
propiedades quiacutemicas del hidroacutegeno son diferentes a las del gas natural sobre todo en
densidad reactividad y poder caloriacutefico por lo que para poder transportar hidroacutegeno
seriacutean necesarias ciertas modificaciones teacutecnicas
Seguacuten Marcogaz (la asociacioacuten teacutecnica de la industria europea del gas natural) [16]se
consideran diferentes tolerancias para la introduccioacuten del hidroacutegeno en los
gaseoductos que se exponen en la Tabla 4 Actualmente los componentes principales
de almacenamiento transmisioacuten y distribucioacuten de gas pueden llegar a admitir el 10
de hidroacutegeno sin modificaciones En el aacutembito domeacutestico ya hay aplicaciones que
pueden llegar a soportar el 20 de hidroacutegeno pero para un porcentaje mayor es
necesario seguir investigando En el caso de los usos industriales estos componentes
tienen una aceptabilidad menor con un 5 la tolerancia general (incluso en el caso de
las turbinas hay una admisibilidad menor) Si el gas natural se usa para producir calor
0 1 2 3 4 5 6 7
Alemania
Austria
Espantildea
Estados Unidos
Francia
Italia
Japoacuten
Lituania
Reino Unido
Suiza
Liacutemite de mezcla de H2 ( en volumen)
Figura 13 Liacutemites legales de la concentracioacuten volumeacutetrica del hidroacutegeno en la red de gas en diferentes paiacuteses Fuente Naturgy [15] Elaboracioacuten propia
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por ejemplo en quemadores u hornos se puede llegar a obtener una tolerancia del
15 sin modificaciones y es susceptible de poder aumentarse en un futuro
Sin modificaciones Con modificaciones I+D
Estructura gasista 10 20 gt20
Usos domeacutesticos 10-20 20 gt20
Usos industriales 0-15 15 gt15
Dentro de la estructura gasista hay algunos componentes a lo largo de la cadena de
valor del gas natural con una alta tolerancia a la mezcla de hidroacutegeno Por ejemplo las
tuberiacuteas de distribucioacuten de polietileno pueden soportar hasta el 100 de hidroacutegeno
Hay proyectos como el H21 Leeds City Gate en Reino Unido [17] con el que se quiere
demostrar la viabilidad de esta opcioacuten para proporcionar calor a hogares y empresas
Infraestructura del gas Uso final
Tuberiacuteas 50 (100 en
algunas condiciones) Caldera 30
Medidores de gas 50 Cocina 30
Transmisioacuten 20 Motor 5
Compresores 10 Turbinas 2-3
Almacenamiento 2 Tanques CNG 2 (30 en algunas
condiciones)
En todo caso y a modo de resumen el blending no es una solucioacuten econoacutemicamente
eficiente para voluacutemenes grandes debido a que se pierde valor intriacutenseco del
hidroacutegeno en la mezcla y a que hay dificultades teacutecnicas para poder separar los gases
Tabla 4 Tolerancia general de hidroacutegeno en la red de gas
Fuente Marcogaz[16] Elaboracioacuten propia
Tabla 5 Tolerancia actual de diferentes elementos a mezclas de hidroacutegeno
Fuente IEA The future of Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia
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en el punto de consumo como indica la Hoja de Ruta del Hidroacutegeno de Espantildea [18]
sin dejar de considerar que vamos hacia una economiacutea que tiene que prescindir del
gas natural como combustible foacutesil lo que implica tambieacuten un ldquodeadlinerdquo para el uso
conjunto de las infraestructuras con el hidroacutegeno
En relacioacuten con el transporte hay que preguntarse si es maacutes apropiado transportar el
hidroacutegeno renovable en estado gas liacutequido o mediante LOHC En funcioacuten de la
distancia y el volumen a tratar podriacutea tenerse en cuenta el siguiente cuadro en el que
figuran los costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen diario (eje
vertical) y de la distancia recorrida (eje horizontal)
Seguacuten los datos reflejados en la figura para distancias maacutes largas (a nivel
intercontinental) y con un volumen pequentildeo se transportariacutea en portadores de
hidroacutegeno orgaacutenico liacutequido para voluacutemenes maacutes grandes todo se transportariacutea en
hidroacutegeno comprimido en tuberiacuteas de transmisioacuten o distribucioacuten siendo esta la
opcioacuten maacutes econoacutemica en funcioacuten de los costes de transporte y se transportariacutea como
amoniaco en el caso de largas distancias con un volumen elevado
En teacuterminos generales los gastos de transporte y almacenamiento suponen una
parte importante de los costes del proceso de uso del hidroacutegeno por lo que la
poliacutetica de su introduccioacuten debe estar encaminada a su produccioacuten en demanda y al
transporte de electricidad antes que de hidroacutegeno
Figura 14 Costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen y la distancia recorrida ($kg) Fuente Bloomberg NEF Hydrogen Economy Outlook [10]
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Utilizacioacuten del hidroacutegeno como vector energeacutetico y como materia prima
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5 Utilizacioacuten del hidroacutegeno como vector energeacutetico y como
materia prima
En el presente capiacutetulo se describen y analizan las distintas formas de utilizar el
hidroacutegeno como vector energeacutetico y como materia prima para procesos industriales o
en procesos de regeneracioacuten de combustibles con el objetivo de que al proceder de
fuentes de energiacutea renovables y ser sostenible pueda ser utilizado como un vector
para la transicioacuten energeacutetica y sustituir a las fuentes de energiacutea de origen foacutesil
manteniendo cuando sea posible los procedimientos de uso
Usos del H2 para produccioacuten de calor y generacioacuten eleacutectrica
Las opciones del hidroacutegeno para la produccioacuten de calor y electricidad son mediante su
combustioacuten (sin emisiones) a altas temperaturas en presencia de aire como fuente de
calor o empleaacutendolo como reactivo junto con el oxiacutegeno en pilas de combustible
producieacutendose la reaccioacuten de oxidacioacuten del hidroacutegeno con la obtencioacuten directa de
electricidad y agua
Combustioacuten directa
El H₂ cuando se combina con el oxiacutegeno del aire en una reaccioacuten de combustioacuten libera
la energiacutea quiacutemica almacenada en el enlace H-H generando solamente vapor de agua
como subproducto de la reaccioacuten Dadas las diferencias entre las propiedades
fisicoquiacutemicas del gas natural y del hidroacutegeno este presenta ciertos cambios a la hora
de utilizarse de forma directa sin mezclar en los dispositivos que estaban utilizando gas
natural (quemadores turbinas motores de combustioacuten internahellip)
El sector industrial y concretamente las aplicaciones a altas temperaturas en el sector
de la metalurgia o en el quiacutemico es fuertemente dependiente de los combustibles
foacutesiles para la obtencioacuten de energiacutea caloriacutefica Como posible solucioacuten se plantea
utilizar el hidroacutegeno para la produccioacuten de calor a nivel industrial mediante su
combustioacuten en calderas en motores de combustioacuten interna (MCI) o como sustituto de
otros gases combustibles
Actualmente no se produce calor a partir de hidroacutegeno puro pero hay alternativas ya
testeadas de combustioacuten mixta de gas natural e hidroacutegeno en las que el gas natural
tiene un porcentaje entre un 15 y un 20 y el hidroacutegeno es el combustible
mayoritario En comparacioacuten con la combustioacuten de hidroacutegeno el gas natural mejora la
deteccioacuten de llama y aumenta el poder caloriacutefico de la mezcla
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Aun asiacute se siguen estudiando mejoras en la combustioacuten del hidroacutegeno 100 puro e
investigando tecnologiacuteas maacutes eficientes Ya hay proyectos a escala real en los que se
quieren electrificar aplicaciones de la industria de alta temperatura como la
produccioacuten de ceraacutemica en un horno industrial ya que el hidroacutegeno se considera
como la mejor opcioacuten para los procesos teacutermicos de alta demanda caloriacutefica
Pilas de combustible
La pila de combustible (Fuel Cell) es un dispositivo capaz de generar electricidad a
partir de la reaccioacuten quiacutemica entre el H₂ introducido en la pila y el O₂ del aire
formando vapor de agua como subproducto Es decir hacen el proceso inverso al
llevado a cabo por los electrolizadores
Al igual que una pila se basa en varias celdas individuales conectadas en serie cada
una formada por dos electrodos (aacutenodo y caacutetodo) separados por un electrolito El H₂ se
incorpora al aacutenodo donde tiene lugar la reaccioacuten de oxidacioacuten del H₂ mientras que el
oxiacutegeno del aire se suministra al caacutetodo donde ocurre la reaccioacuten de reduccioacuten De
esta forma se produce la reaccioacuten electroquiacutemica de reduccioacuten-oxidacioacuten generando
un flujo de electrones que va desde los liberados en el aacutenodo a los colectados en el
caacutetodo y que son colectados por un circuito externo produciendo asiacute una corriente
eleacutectrica
Su principal ventaja con respecto a la combustioacuten directa de H2 es que presenta
eficiencias mucho maacutes elevadas al eliminarse los pasos de la transformacioacuten (y por
tanto las peacuterdidas de eficiencia asociadas a dichas transformaciones) de la energiacutea
quiacutemica contenida en el H2 en energiacutea teacutermica de la energiacutea teacutermica a mecaacutenica
mediante una turbina y de la transformacioacuten electromecaacutenica
Estas celdas pueden adaptarse para producir energiacutea ya sea en forma de electricidad o
calor en diferentes cantidades y su uso permitiriacutea una amplia implementacioacuten de la
utilizacioacuten del H2 en muchos sectores como la movilidad o en sistemas de generacioacuten
o cogeneracioacuten de electricidad y calor tanto a nivel domeacutestico como industrial
La eficiencia actual de las pilas de combustible tipo PEM (pilas de combustible con
membrana de intercambio de protones o simplemente pilas polimeacutericas) es de un
50 lo que significa que la mitad de la energiacutea contenida en el H2 introducido en la
pila de combustible no es transformada en energiacutea uacutetil (electricidad) Para
contextualizar una turbina de gas pequentildea tiene una eficiencia del 21 y un motor de
combustioacuten interna de ciclo dieacutesel alrededor del 40 Obviamente estos valores de
eficiencia deben ser considerados de forma integral incluyendo todos los procesos de
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transformacioacuten situacioacuten en la que los vectores intermedios bajo criterios de
eficiencia que no de sostenibilidad presenta valores inferiores
Los avances en I+D son esperanzadores Seguacuten un estudio de Cleantech Group [19] la
mitad del total de patentes actuales se destinan al hidroacutegeno y a las pilas de
combustible Teniendo en cuenta las empresas que las patentan podemos hacernos
una idea ldquodel mercado que vienerdquo para estas tecnologiacuteas vehiacuteculos de hidroacutegeno
(Honda General Motors o Toyota publican 100 patentes al antildeo) electroacutenica de
consumo o aplicaciones estacionarias Espantildea no estaacute en liacutenea con este esfuerzo
investigador de otros paiacuteses avanzados
Seguacuten el informe Hydrogen_Strategy de la Comisioacuten Europea [20] las pilas de
combustible de hidroacutegeno deberiacutean fomentarse maacutes en los vehiacuteculos pesados de
carretera junto con la electrificacioacuten incluidos los automoacuteviles los vehiacuteculos
especiales y el transporte de mercanciacuteas por carretera de larga distancia dadas sus
emisiones de CO2
Toyota es una de las empresas automoviliacutesticas que maacutes estaacute apostando por estas
tecnologiacuteas En el mercado ya estaacuten disponibles vehiacuteculos con pilas de combustible de
hidroacutegeno como el Toyota Mirai [21] Ademaacutes lanzaraacute durante este antildeo un camioacuten
eleacutectrico alimentado por hidroacutegeno a traveacutes de su asociacioacuten Hino Trucks y utiliza esta
tecnologiacutea en montacargas autobuses urbanos y generadores
En cuanto a la utilizacioacuten del hidroacutegeno hay que destacar tambieacuten la produccioacuten
conjunta de electricidad y calor a traveacutes de la cogeneracioacuten La combustioacuten de hidroacutegeno
en una caldera cubre las necesidades del proceso industrial con la posibilidad de utilizar
la energiacutea residual en un ciclo Rankine (un ciclo termodinaacutemico que tiene como objetivo
la conversioacuten de calor en trabajo constituyendo lo que se denomina un ciclo de
potencia) con una turbina de vapor para la generacioacuten de electricidad formando asiacute el
sistema de cogeneracioacuten
Como siempre el hidroacutegeno utilizado en el proceso de cogeneracioacuten debe ser
producido a partir de fuentes renovables eliminando asiacute el uso de combustibles
foacutesiles para su obtencioacuten
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Hoy en diacutea la cogeneracioacuten plantea un sistema hiacutebrido con la sustitucioacuten parcial o total
del gas natural por hidroacutegeno con el objetivo de disentildear un sistema a largo plazo
basado exclusivamente en hidroacutegeno Esto supondriacutea una serie de ventajas ya que en
comparacioacuten con los sistemas de combustioacuten tradicionales tendriacutea una alta eficiencia
en el proceso ademaacutes de evitar la emisioacuten de gases contaminantes a la atmoacutesfera A
pesar de ello tambieacuten cuenta con un gran haacutendicap su alto precio aunque se espera
alcanzar costes maacutes competitivos (15-2eurokg lo que supondriacutea una reduccioacuten
significativa teniendo en cuenta que el coste actual estaacute entre los 35-5eurokg) por la
continua evolucioacuten y desarrollo de su tecnologiacutea
Para el antildeo 2050 se estima que entre el 13 y el 16 de la produccioacuten eleacutectrica total
generada provendraacute de sistemas de cogeneracioacuten altamente eficientes con el
hidroacutegeno de origen renovable como principal protagonista Ademaacutes seguacuten el estudio
Entendimiento del Mercado del Hidroacutegeno y sus oportunidades para la Cogeneracioacuten
[22] presentado recientemente este tipo de sistemas tambieacuten cubriraacuten entre un 19 y
un 27 de la demanda caloriacutefica de los diferentes sectores
Paiacuteses como Francia Espantildea o Alemania ya estaacuten desarrollando proyectos europeos
basados en parques de cogeneracioacuten hiacutebridos (hidroacutegeno y gas natural) y en parques
que pueden funcionar con hidroacutegeno sin un combustible foacutesil adicional
Tambieacuten se ha planteado la introduccioacuten del hidroacutegeno como combustible en centrales
de generacioacuten de electricidad de ciclo combinado pero obviamente el proceso
propuesto carece de loacutegica porque si un requisito previo es que el hidroacutegeno sea
producido por electroacutelisis del agua con electricidad renovable no parece racional
producir electricidad renovable para producir hidroacutegeno y que este tenga que
transformarse en combustible para producir electricidad de nuevo en un lugar donde su
generacioacuten no presenta elementos de valor en relacioacuten con el consumo Lo uacutenico que se
conseguiriacutea es mantener el sistema con procesos de mezcla de hidroacutegeno y gas natural
y estirar la vida uacutetil de este tipo de centrales
Figura 15 Implantacioacuten del H2 con sistemas de cogeneracioacuten Fuente Estudio Hidroacutegeno y Cogeneracioacuten ACOGEN [22]
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La utilizacioacuten de hidroacutegeno como combustible en las centrales de ciclo combinado no
es eficiente porque al proceso de combustioacuten para la generacioacuten de electricidad hay
que antildeadir el proceso de electroacutelisis y el transporte de H2 aunque sea mediante
blending
El hidroacutegeno como respaldo de la generacioacuten de electricidad
renovable
Uno de los potenciales usos del hidroacutegeno y al que maacutes importancia se le ha dado en
los medios es el de sistema de almacenamiento de energiacutea Almacenar energiacutea es
primordial para proporcionar flexibilidad a la hora de distribuir la electricidad y para la
integracioacuten de las energiacuteas renovables dentro del sistema energeacutetico
La opcioacuten de poder almacenar esta energiacutea durante un periacuteodo de sobreproduccioacuten y
reutilizarla en eacutepocas de deacuteficit de energiacutea eliminariacutea la necesidad de la generacioacuten a
partir de energiacuteas foacutesiles y las emisiones de carbono correspondientes Seguacuten IRENA el
almacenamiento estacional de la electricidad renovable seraacute un mercado en
crecimiento despueacutes del 2030 y el hidroacutegeno puede desempentildear un papel importante
La implantacioacuten de renovables exige aprovechar al maacuteximo la capacidad de evacuacioacuten
y el uso de las infraestructuras porque
bull Las renovables como la eoacutelica y la solar sin almacenamiento tienen de forma
individual un factor de capacidad pequentildeo lo que unido a la reduccioacuten de
costes aconseja sobredimensionar la potencia instalada en relacioacuten con la
maacutexima evacuable a poder ser hibridando tecnologiacuteas por la
complementariedad entre el viento y la radiacioacuten solar tanto a nivel de
disponibilidad estacional como horaria En la siguiente tabla se puede ver el
factor de capacidad y su evolucioacuten en el tiempo de las diferentes tecnologiacuteas de
aprovechamiento de fuentes de energiacutea renovables
Factor de capacidad
()
2010 2020 Porcentaje
de cambio
Bioenergiacutea 72 70 -2
Geoteacutermica 87 83 -5
Hidroeleacutectrica 44 46 4
Solar FV 14 16 17
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Factor de capacidad
()
2010 2020 Porcentaje
de cambio
Termosolar de
concentracioacuten 30 42
40
Eoacutelica terrestre 27 36 31
Eoacutelica marina 38 40 6
bull Por otro lado la variabilidad en las fuentes de energiacutea renovables y la no
posibilidad de gestionar una subida de potencia dado que la loacutegica es no
limitar su produccioacuten requiere con el fin de ganar en su componente de
potencia firme utilizar sistemas de almacenamiento de muy corto plazo
bull En sistemas cercanos al consumo en periodos en los que la generacioacuten es
mayor a la demanda hacer un uso efectivo de la energiacutea sobrante producida
mediante la implantacioacuten de almacenamiento estacionario es una de las
propuestas oacuteptimas
El hidroacutegeno por su capacidad energeacutetica y su idoneidad de produccioacuten mediante
electroacutelisis del agua es en teoriacutea un elemento baacutesico no solo para aprovechar las
infraestructuras sino para ganar en gestionabilidad de un sistema basado en fuentes
renovables como el viento y el sol
A continuacioacuten se presenta un esquema resumen de las eficiencias de transformacioacuten
almacenamiento y reconversioacuten de la energiacutea primaria en electricidad
Tabla 6 Evolucioacuten del factor de capacidad por tecnologiacuteas de aprovechamiento de fuentes de energiacutea
renovables Fuente IRENA [23] Elaboracioacuten propia
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Aunque a corto plazo no se preveacute que haya unas necesidades significativas de
almacenamiento estacional la poliacutetica energeacutetica debe considerar esta posibilidad
como una oportunidad real que antildeadir a los sistemas de almacenamiento de bateriacuteas
Se estima que en 2050 creceraacuten significativamente las necesidades de
almacenamiento de hidroacutegeno para integrar grandes cuotas de energiacutea solar y eoacutelica
ya que se va a producir cada vez maacutes una mayor electrificacioacuten de la demanda en los
diferentes sectores que se va a abastecer a partir de energiacuteas renovables Esto puede
ser una solucioacuten al problema que se plantea del aumento en la generacioacuten ya que
puede producir saturacioacuten en los nodos de interconexioacuten eleacutectrica
El horizonte proyectado por IRENA deberiacutea hacernos repensar el desarrollo actual
respecto a muchas de las iniciativas presentadas cuya replicabilidad no estaacute en
consonancia con la madurez del proceso
Por lo tanto habraacute que seguir analizando cuaacutel es el sistema o sistemas de
almacenamiento energeacutetico oacuteptimos de los desarrollados hasta la fecha y los maacutes
innovadores en los proacuteximos antildeos considerando tambieacuten la hibridacioacuten con
120636119912119944 = 120787120782
120636119927119914 = 120787120782 120636119916119949119942119940 = 120789120782
120636119913119916 = 120790120782
120636119912119957 = 120786120782
120636119912119949 = 120789120790
120636119914119930 = 120788120782
120636119914119919 = 120791120782
120636119917119933 = 120783120791
Figura 16 Esquema resumen de eficiencias en el proceso de transformacioacuten almacenamiento y reconversioacuten
de la energiacutea primaria en electricidad de las principales tecnologiacuteas renovables despreciando las peacuterdidas
asociadas al transporte de los vectores energeacuteticos
Fuentes Rendimientos (120636) Ag Media de aerogeneradores (Center for Sustainable Systems) [24] FV Media
de paneles solares (GreenMatch) [25] CH Central Hidroeleacutectrica (Bureau of Reclamation) [26] CS Campo
Solar (Protermosolar) [27] Elec electrolizador tipo PEM (Libro Naturgy) [15] Al almacenamiento H2 (TampE)
[28] PC=Pila de Combustible tipo PEM (Libro Naturgy) BE= Bateriacutea electroquiacutemica de ion-litio en ciclo de
carga y descarga (MDPI) [29] At= Almacenamiento teacutermico en sales fundidas (Protermosolar) Elaboracioacuten
propia
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almacenamiento (las ya existentes bateriacuteas de ion-litio volantes de inercia bombeo
etc)
La hibridacioacuten de la eoacutelica con la fotovoltaica supone un hito que deberiacutea ser la base
del desarrollo de la generacion de electricidad de forma centralizada con el fin de
aprovechar la capacidad de evacuacioacuten y de dar firmeza a la generacioacuten renovable
situacioacuten para la que es interesante analizar la utilizacion del hidroacutegeno como sistema
de almacenamiento y generacioacuten posterior de energiacutea eleacutectrica
En la Fundacioacuten Renovables hemos simulado mediante un modelo basado en datos
reales la hibridacioacuten de un parque eoacutelico de 15 MW con otro solar de 15 MWp
sumando una potencia instalada de 30 MW para un nudo de evacuacioacuten de red de 15
MW con el fin de analizar los vertidos disponibles por una generacioacuten superior a la
potencia de evacuacioacuten
En base a los datos de energiacutea eleacutectrica vendida a la red se ha calculado la energiacutea
eleacutectrica excedentaria que no puede ser aprovechada por las limitaciones impuestas
por el nudo de evacuacioacuten
De acuerdo al desarrollo horario en las siguientes figuras podemos ver como la eoacutelica
y la fotovoltaica tienen elementos de complementariedad (figura 16) pero donde
realmente se complementan es en el desarrollo estacional (figura 17)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ene
rgiacutea
(M
Wh
)
Horas
Energiacutea eoacutelica vendida (MWh) Energiacutea solar vendida (MWh) Excedentes (MWh)
Figura 17 Distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica vendida y de los excedentes del parque en estudio Elaboracioacuten propia
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Los excedentes distribuidos en nuestro caso de forma anual en 24 horas se calculan
por el promedio de las horas en las que si existen excedentes (principalmente de 600h
a 1900h coincidente con la distribucioacuten gaussiana caracteriacutestica de la curva de
generacioacuten solar fotovoltaica) para dimensionar la capacidad del electrolizador Una
vez calculado nos permitiraacute obtener los excedentes de energiacutea eleacutectrica que seraacuten
aprovechados por el electrolizador su produccioacuten de H2 teniendo en cuenta el
consumo de electricidad y la eficiencia en funcioacuten de la carga a la que es sometido
calculada de forma proporcional a la desviacioacuten respecto al punto de funcionamiento
oacuteptimo del electrolizador De forma anaacuteloga se determina la capacidad de la pila de
combustible en base al promedio de las horas en las que se produce H2 (coincidentes
con las que se producen excedentes de electricidad) y su reconversioacuten en electricidad
teniendo en cuenta su consumo y su factor de carga
Hay que matizar que se ha escogido un electrolizador y una pila de combustible tipo
PEM para los caacutelculos realizados por sus ventajas de flexibilidad de operacioacuten y tiempo
de respuesta lo que los hacen adecuados para su hibridacioacuten con tecnologiacuteas de
generacioacuten renovables como se ha mencionado con anterioridad
El escenario proyectado es el almacenamiento estacional del H2 para su reconversioacuten e
inyeccioacuten en la red cuando la remuneracioacuten por MWh de electricidad vertida es mayor
Por ello en base a los excedentes del parque distribuidos de forma estacional se
calcula la produccioacuten de H2 en funcioacuten de la capacidad del electrolizador calculada
anteriormente Tomando la estacioacuten con mayor produccioacuten de H2 calculamos su
volumen a una presioacuten de 200 bar y por tanto la capacidad del sistema de
almacenamiento La razoacuten de optar por un sistema estacional sobredimensionado se
basa en poder aprovechar las ventajas de almacenamiento temporal que aporta en
contraposicioacuten con otros vectores energeacuteticos
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Se ha realizado un anaacutelisis de sensibilidad con el coste de la electricidad utilizada en el
electrolizador partiendo de un coste cero pues de otra manera la electricidad
excedentaria generada seriacutea desperdiciada
Por otro lado los resultados de un escenario definido a partir de la utilizacioacuten de
electricidad procedente de la red en horas de bajo precio para producir y almacenar
hidroacutegeno con el fin de incrementar el factor de uso de los electrolizadores al margen
de la no sostenibilidad de un mix que no es 100 renovable no suponen una ventaja
econoacutemica tanto por el factor de capacidad de la planta hibridada como por los
costes de oportunidad y de generacioacuten de la electricidad de la red y de la planta
respectivamente
En base al procedimiento de caacutelculo utilizando al descuento de los flujos de caja y los
datos del parque eoacutelico y solar empleados el resultado obtenido dista mucho de ser
competitivo principalmente por el peso de las inversiones a llevar a cabo La todaviacutea
poca madurez de la tecnologiacutea de los electrolizadores y de las pilas de combustible
introducen un alto coste unitario de los equipos (1200 eurokW y una vida uacutetil de unas
42200 horas para los electrolizadores y 1000 eurokW para la pila de combustible)
representando entre ambos el 92 del Capex
Ante tal magnitud cabe pensar que la hibridacioacuten de un parque de generacioacuten
renovable con un electrolizador tendriacutea que ser fuertemente subvencionada en torno
a un 80 con parte de los Fondos Next Generation EU recogidos en Espantildea en el Plan
de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia (PRTR) concretamente en los asignados
0
500
1000
1500
2000
2500
Primavera Verano Otontildeo Invierno
Ene
rgiacutea
(M
Wh
antilde
o)
Estaciones
Excedentes (MWh)
Figura 18 Excedentes del parque de estudio distribuidos por estaciones de un antildeo Elaboracioacuten propia
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al Componente 9 destinados al hidroacutegeno dado el beneficio medioambiental positivo
que implicariacutea su integracioacuten en la red eleacutectrica
La combinacioacuten entre subvenciones y precios de venta de electricidad mayores por su
gestionabilidad es otra de las variables que se ha analizado lo que supone encontrar
puntos de rentabilidad en un modelo eleacutectrico en el que la generacioacuten firme tenga un
plus de precio al fijado por el pool actual Esta consideracioacuten deberiacutea limitar la
realizacioacuten de plantas a las necesidades exigidas para un adecuado desarrollo
tecnoloacutegico del proceso ya que un mayor ritmo supone un sobrecoste anticipado que
acaba siendo contraproducente
En el estado del arte de la tecnologiacutea el aumento de la capacidad de produccioacuten del
electrolizador y por tanto del H2 producido tampoco arroja mejoras significativas
dado que el iacutendice de progreso del Capex en relacioacuten con el tamantildeo en la actualidad no
es significativo
La comparacioacuten tambieacuten se llevoacute a cabo en un modelo con hibridacioacuten basada en
bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio y en condiciones de disentildeo operativo similares el
resultado es diametralmente opuesto al obtenerse un resultado econoacutemico positivo
Este resultado estaacute generado no solo por un menor Capex sino sobre todo por una
mayor utilizacioacuten porque la bateriacutea consigue reconvertir casi un 350 maacutes los
excedentes en energiacutea eleacutectrica final que el electrolizador como puede observarse en
las siguientes figuras
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20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ene
rgiacutea
(M
Wh
)
Horas
Excedentes noaprovechadosPeacuterdidas de energiacutea en elproceso de transformacioacutenH2 no aprovechado parareconvertir en electricidadPeacuterdidas en el proceso dereconversioacutenH2 reconvertido en energiacuteaeleacutectrica
Figura 19 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de H2 como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable
Elaboracioacuten propia
Figura 20 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de bateriacuteas como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable
Elaboracioacuten propia
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ene
rgiacutea
(M
Wh
)
Horas
Excedentes noaprovechados
Peacuterdidas en la bateriacutea
Peacuterdidas en el inversor
Energiacutea eleacutectricareconvertida por la bateriacutea
Excedentes
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A raiacutez de los resultados obtenidos queda de manifiesto que debemos seguir
avanzando en la mejora de la tecnologiacutea relacionada con el hidroacutegeno Sin embargo si
se constata la idoneidad no solo de la hibridacioacuten sino del uso de bateriacuteas de
almacenamiento de ion litio la unioacuten del parque eoacutelico con un parque solar
fotovoltaico del mismo tamantildeo incrementa las horas de funcionamiento en un 161
A continuacioacuten se muestran las diferencias tecnoloacutegicas y econoacutemicas maacutes
significativas entre los electrolizadores PEM y las bateriacuteas electroquiacutemicas de ion litio
Electrolizador PEM Bateriacuteas electroquiacutemica ion litio
Eficiencia () 70 80
Vida uacutetil (antildeos) 48 10
Capex (eurokW y eurokWh) 1200 11645
Materia prima Agua y electricidad Electricidad
Emplazamiento Impuesto por la disponibilidad de
agua Versatilidad
Carga parcial miacutenima respecto a la potencia nominal
5 ~ 0
Elementos auxiliares
Sistema de tratamiento de agua compresor sistema de
almacenamiento y pila de combustible
Inversor DCAC y ACDC (salvo si la energiacutea eleacutectrica es DC)
Los resultados obtenidos corresponderiacutean a un proyecto de estas caracteriacutesticas
llevado a cabo en 2021 Sin embargo seguacuten estudios realizados para los antildeos 2030 y
2050 en referencia a sistemas de almacenamiento estacionales se puede observar
que con la utilizacioacuten del hidroacutegeno se produciraacute una reduccioacuten en el coste de la
electricidad
Tabla 7 Comparativa entre electrolizadores PEM y bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio
Elaboracioacuten propia
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Por el contrario en las estimaciones realizadas para los antildeos 2030 y 2050 se preveacute que
el coste no disminuiriacutea en la electricidad producida en centrales de bombeo (PHS) o en
plantas con turbina a gas comprimido (CAES)
Nos queda mucho recorrido sobre todo atendiendo al funcionamiento no continuo de
los electrolizadores y a los efectos que tiene esta praacutectica tanto en el rendimiento y la
vida uacutetil de los equipos como en el coste antildeadido por un menor nuacutemero de horas de
utilizacioacuten
Produccioacuten de combustibles a partir del hidroacutegeno
El H2 puede ser empleado como materia prima para producir otros combustibles
sinteacuteticos derivados lo que supone almacenar hidroacutegeno de una forma maacutes versaacutetil
aprovechando las ventajas que ofrecen los distintos combustibles para su integracioacuten
en las aplicaciones de uso final sin que se tengan que modificar los sistemas
actualmente existentes dada la naturaleza quiacutemica de sus propiedades
Los combustibles sinteacuteticos liacutequidos en condiciones ambientales poseen ventajas
frente a los gaseosos en cuanto a densidad energeacutetica se refiere que los hace
utilizables para aplicaciones de movilidad al poder transportar mayor cantidad de
combustible por volumen incrementando la autonomiacutea de los medios de transporte
en general
A partir del H2 se pueden obtener otros electrocombustibles tanto en estado liacutequido
(Power-to-Liquids P2L los productos Fischer-Tropsch (FT) (e-dieacutesel e-gasolina o e-
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
H2 PtPPEMPEM
H2 PtP H2 PtP H2 PtGPEM HENG
H2 PtGPEM
methan
PHS CAES
LCO
E (U
SDM
Wh
)
2030 2050
Figura 21 Reduccioacuten de los costes de electricidad seguacuten Fuente Technology Roadmap Hydrogen and Fuel Cells (aeh2org) [30] Elaboracioacuten propia
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queroseno) e-metanol (MeOH) y el hidroacutegeno transportado en compuestos liacutequidos
orgaacutenicos portadores de hidroacutegeno (LOHC)) como en estado gaseoso (Power-to-gas
P2G metano y amoniacuteaco)
Estos combustibles poseen propiedades fisicoquiacutemicas ideacutenticas a los productos
petroliacuteferos de origen foacutesil (o a las sustancias producidas a partir de combustibles
foacutesiles) y suponen una manera de producir combustibles sinteacuteticos y almacenar
hidroacutegeno (y en primer teacutermino electricidad renovable) capaz de integrarse
faacutecilmente en la infraestructura logiacutestica existente (gasoductos buques cisterna
infraestructura de reabastecimiento de combustiblehellip) Sin embargo aunque no
implican ninguna barrera teacutecnica en su uso final los principales inconvenientes son la
baja eficiencia energeacutetica global (tanto en el proceso de obtencioacuten como en la
tecnologiacutea final de uso en la combustioacuten) y el coste del proceso de produccioacuten al
margen de significar un apoyo a la continuidad de un modelo energeacutetico insostenible
Existen propuestas de almacenartransportarusar hidroacutegeno a traveacutes de estos
electrocombustibles si se utilizan directamente como es el caso del amoniacuteaco o del
metanol sin olvidar que en los procesos de combustioacuten (a excepcioacuten del H2 y el NH3)
contaminan exactamente igual que sus anaacutelogos de origen foacutesil
1 Metano Mediante el proceso de hidrogenacioacuten se produce la metanizacioacuten
del CO2 produciendo de esta forma metano sinteacutetico La propuesta de
produccioacuten del metano sinteacutetico a partir del H2 podriacutea distribuirse de forma
sencilla en la red de gas natural existente
Figura 22 Diagrama explicativo de la produccioacuten de electrocombustibles Fuente European Technology and Innovation Platform [31] Traduccioacuten al espantildeol del original
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2 Amoniaco El amoniacuteaco (NH3) es un gas incoloro con un olor muy caracteriacutestico
Es 16 veces maacutes ligero que el aire El NH3 es faacutecilmente licuable debido al
fuerte enlace de hidroacutegeno entre las moleacuteculas A una presioacuten de una
atmoacutesfera hierve por debajo de la temperatura ambiente a unos -333 degC por
lo que puede conservarse en estado liacutequido bajo presioacuten a temperaturas bajas
mediante su refrigeracioacuten o almacenado bajo presioacuten Esto hace que se
requiera de un equipo especial para su almacenaje y dispensado
Se trata del segundo quiacutemico industrial maacutes producido en el mundo y la
principal materia prima producida a partir del hidroacutegeno Seguacuten el informe
Hydrogen A renewable energy perspective publicado por IRENA [14] se
producen alrededor de 175 millones de toneladas al antildeo de las cuales casi el
90 se destinan como materia prima para la fabricacioacuten de fertilizantes
sinteacuteticos nitrogenados soacutelidos o gaseosos empleados en el sector agriacutecola
(urea nitrato de amonio sulfato de amonio) y para la produccioacuten de otros
productos quiacutemicos
El amoniacuteaco tiene una densidad energeacutetica de 186 MJkg aproximadamente la
mitad que la del petroacuteleo y comparable a la de la biomasa por lo que ademaacutes
de su uso como materia prima surge junto con el hidroacutegeno un intereacutes por su
utilizacioacuten como vector energeacutetico para desplazar el uso de combustibles foacutesiles
en aquellos sectores maacutes difiacuteciles de descarbonizar El amoniacuteaco resulta
interesante por ser el uacutenico portador de energiacutea derivado del H2 libre de
carbono durante su combustioacuten al igual que el hidroacutegeno puro
En su combustioacuten el amoniacuteaco no arde con facilidad ni mantiene la combustioacuten
debido a su bajo iacutendice de cetano y a la baja velocidad de la llama excepto para
mezclas estrechas de amoniacuteaco-aire del 15-25 en volumen de aire lo que
dificulta su aplicacioacuten en los motores de combustioacuten Cuando se mezcla con
oxiacutegeno arde con una llama de color verde amarillento paacutelido
Sin embargo el amoniacuteaco es un compuesto quiacutemico altamente toacutexico para los
seres humanos si se inhala ademaacutes de provocar graves quemaduras en la piel y
dantildeos en los ojos si se entra en contacto con eacutel El amoniacuteaco tiene la propiedad
de disolverse faacutecilmente en el agua siendo una sustancia muy toacutexica para la
vida acuaacutetica con efectos duraderos en el tiempo si se producen fugas en
masas de agua Se trata ademaacutes de un gas inflamable y si su combustioacuten no
estaacute perfectamente optimizada puede ser una fuente de emisiones de oacutexido
nitroso (NO2) un gas de efecto invernadero con 300 veces mayor potencial de
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calentamiento global que el CO2 ademaacutes de la posible emisioacuten de amoniacuteaco no
quemado tras su combustioacuten y su potencial efecto venenoso y contaminante
Mediante el proceso de Haber-Bosch (HB) se consigue sintetizar la moleacutecula
del amoniacuteaco (NH3) a partir del H2 y del nitroacutegeno (N2) Para que el amoniacuteaco se
considere un electrocombustible es necesario que el H2 proceda de electroacutelisis
con electricidad renovable Sin embargo el N2 actualmente se obtiene a partir
de la eliminacioacuten del oxiacutegeno del aire a traveacutes de la reaccioacuten de combustioacuten del
metano y todaviacutea no existe una alternativa clara de produccioacuten de N2 libre de
carbono que sustituya el meacutetodo de produccioacuten actual pues todas las
propuestas se encuentran en una fase prematura de investigacioacuten y desarrollo
A nivel mundial se genera un promedio de casi tres toneladas de CO2 por cada
tonelada de NH3 producido
3 Produccioacuten de hidrocarburos liacutequidos Se pueden producir hidrocarburos
liacutequidos a partir de un gas de siacutentesis mediante la combinacioacuten de moleacuteculas
simples de H2 y carbono (C) para dar lugar a moleacuteculas de cadena maacutes larga
con una composicioacuten similar a los productos liacutequidos derivados del petroacuteleo
(proceso quiacutemico de Fischer-Tropsch (FT)) Los hidrocarburos obtenidos son
combustibles con faacutecil salida en el mercado sobre todo porque no tienen
ninguna barrera teacutecnica en su uso final No obstante el principal inconveniente
es la baja eficiencia energeacutetica global y los altos costes Por ejemplo en la
actualidad el coste del queroseno sinteacutetico es entre 4 y6 veces superior sin
contar los impuestos sobre carbono
4 Metanol El metanol (CH3OH) es un compuesto quiacutemico cuyo estado de
agregacioacuten a temperatura y presioacuten ambiente es liacutequido con baja densidad
incoloro inflamable y altamente toacutexico para los seres humanos
El metanol se produce de forma tradicional a partir de fuentes de carbono
concentradas como el gas natural o el carboacuten Actualmente alrededor del 65
de la produccioacuten de metanol se basa en el proceso SMR mientras que el resto
(35) los hace en gran medida en la gasificacioacuten del carboacuten Para producir
metanol el gas natural y el carboacuten tienen que convertirse en gas de siacutentesis La
eficiencia global de la conversioacuten energeacutetica de una planta SMR se situacutea en
torno al 70 mientras que en el caso de la conversioacuten de carboacuten en metanol
la eficiencia es del orden del 50-60
El metanol puede producirse utilizando energiacutea renovable y materias primas
renovables pero dando lugar a emisiones de GEI significativamente menores
durante todo su ciclo de vida (unos 05 kg de dioacutexido de carbono equivalente
(CO2-eq) por kg de metanol en el caso del gas natural frente a 26-38 kg de
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CO2-eq kg de metanol para el carboacuten) En la actualidad tan soacutelo un 02 del
metanol producido a nivel mundial proviene de fuentes renovables
Para producir una tonelada de metanol se necesitan aproximadamente unas
138 t de CO2 y 019 t de H2 (aproximadamente 17 t de agua) Para producir
una tonelada de e-metanol se necesitan unos 10-11 MWh de electricidad la
mayor parte para la electroacutelisis del agua
El metanol es un producto clave en la industria quiacutemica utilizaacutendose
principalmente como materia prima para la produccioacuten de otros productos
quiacutemicos como el formaldehiacutedo el aacutecido aceacutetico y los plaacutesticos Actualmente
se producen alrededor de 98 millones de toneladas al antildeo casi todo a partir de
combustibles foacutesiles (gas natural o carboacuten) Las emisiones del ciclo de vida de la
produccioacuten y del uso actuales del metanol son de alrededor de 03
gigatoneladas de CO2 al antildeo (aproximadamente el 10 de las emisiones totales
del sector quiacutemico) La produccioacuten de CH3OH casi se ha duplicado en la uacuteltima
deacutecada y seguacuten el informe Innovation Outlook Renewable Methanol de IRENA
[32] la produccioacuten podriacutea aumentar a 500 millones de toneladas al antildeo 2050
De la misma forma que el H2 y el NH3 adicionalmente a su utilidad como
materia prima el metanol puede ser empleado como combustible en el
transporte Sin embargo cuando se quema se producen emisiones de GEI y de
partiacuteculas contaminantes Por otro lado la energiacutea quiacutemica del metanol puede
convertirse en energiacutea eleacutectrica a temperatura ambiente mediante pilas de
combustible de metanol (DMFC) sin embargo este proceso de transformacioacuten
tampoco estaacute libre de emisiones
En la actualidad al igual que con el H2 el principal obstaacuteculo para la produccioacuten
de metanol renovable es su mayor coste en comparacioacuten con las alternativas
basadas en combustibles foacutesiles Seguacuten el informe anteriormente citado el
coste de la produccioacuten de metanol a partir de combustibles foacutesiles se situacutea
entre 84 y 210 eurot mientras que los costes de produccioacuten de bioetanol y e-
metanol se estiman actualmente entre 269 y 647 eurot y 1008 y2016 eurot
pudiendo llegar a reducirse en 2050 hasta los 185-470 eurot y 210-529 eurot
respectivamente
5 Compuestos liacutequidos orgaacutenicos portadores de hidroacutegeno (LOHC Liquid
Organic Hydrogen Carriers) Son compuestos orgaacutenicos cuyo estado de
agregacioacuten a presioacuten y temperatura atmosfeacuterica es liacutequido (ademaacutes de no ser
volaacutetil en estas condiciones) capaces de absorber H2 mediante reacciones
quiacutemicas de hidrogenacioacuten y liberar hidroacutegeno mediante reacciones de
deshidrogenacioacuten Estas cualidades les permiten ser empleados como medios
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de almacenamiento de hidroacutegeno que puede ser transportado en estado
liacutequido en condiciones ambientales
Necesitamos avanzar en procesos de investigacioacuten para conseguir meacutetodos de
produccioacuten menos intensivos en energiacutea y sin emisiones que necesariamente deben
pasar por una mejor integracioacuten de fuentes de energiacutea renovables para la produccioacuten
de estos electrocombustibles Actualmente se basan principalmente en procesos
termoquiacutemicos cuyos requerimientos energeacuteticos son elevados dadas las altas
presiones y temperaturas de operacioacuten necesarias para llevar a cabo las reacciones
quiacutemicas Estos requerimientos sumados a las necesidades energeacuteticas para producir
hidroacutegeno nos muestran la realidad de que detraacutes de cada electrocombustible existe
una multitud de procesos de transformacioacuten de energiacutea (y por tanto de peacuterdidas) que
hacen cuestionarse algunas aplicaciones propuestas para el uso de estos Debemos ser
eficientes en el uso de la energiacutea e intentar cubrir nuestras necesidades con el
menor consumo y transformacioacuten de energiacutea posible
Con respecto a los costes si el hidroacutegeno renovable todaviacutea es caro estos
electrocombustibles lo son maacutes auacuten El estudio publicado en la revista cientiacutefica
Renewable and Sustainable Energy Reviews [33] concluye que las producciones
estaraacuten en el rango de 200-280 euroMWhcombustible en 2015 y 160-210 euroMWhcombustible en
2030
Aplicaciones del hidroacutegeno en la industria
Dado que el hidroacutegeno no es una fuente de energiacutea primaria sino un vector energeacutetico
que requiere de una conversioacuten que implica importantes peacuterdidas de energiacutea requiere
una reflexioacuten sobre la escala y velocidad necesaria para su desarrollo uso y capacidad
de suministro
Sus aplicaciones deben centrarse en aquellos sectores en los que la electricidad no
pueda tener cabida bien por el proceso del que se trate por su utilizacioacuten como
elemento quiacutemico o por la necesidad de funcionamiento no conectado a la red
eleacutectrica lo que exige la existencia de sistemas de almacenamiento Obviamente salvo
por razones de eficiencia y sus requisitos de operacioacuten el hidroacutegeno no deberiacutea ser un
vector energeacutetico utilizable de forma amplia
En Espantildea se consumen 500000 toneladas de hidroacutegeno al antildeo El 99 de ese
hidroacutegeno es producido a base de gas natural sin captura de CO2 (gris) El 6 del
consumo total de gas natural en Espantildea se destina a la produccioacuten de hidroacutegeno La
praacutectica totalidad de este consumo se produce en las plantas de fabricacioacuten de
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productos industriales y en las refineriacuteas siendo Repsol el mayor productor y
consumidor de hidroacutegeno del paiacutes con el 72 del total Por sectores el consumo se
reparte en un 70 como materia prima principalmente en refineriacuteas
(mayoritariamente las situadas en Huelva Cartagena Puertollano y Tarragona) un
25 en faacutebricas de productos quiacutemicos de uso industrial (amoniacuteaco) y el 5 restante
en sectores como el metaluacutergico
Obviamente la electrificacioacuten de la demanda y la menor necesidad de combustibles
foacutesiles en el futuro van a reducir la utilizacioacuten del hidroacutegeno al descender la produccioacuten
de las refineriacuteas
En la industria del refino el H2 se emplea en el proceso de hidrotratamiento del
petroacuteleo para eliminar el azufre el nitroacutegeno y otras impurezas Como ejemplo en el
proceso de hidrotratamiento del dieacutesel se utiliza una relacioacuten hidroacutegenodieacutesel que se
situacutea en el rango de los 200-700 Nm3m3
En las refineriacuteas tambieacuten se emplea el hidroacutegeno en el hidrocraqueo para mejorar los
crudos maacutes pesados rompiendo sus moleacuteculas de cadena larga y convirtieacutendolos en
crudos maacutes ligeros proceso en el que se rompe el enlace carbono-carbono
Por uacuteltimo en la industria del refino se destaca la hidrodesulfuracioacuten que tiene el fin
de reducir el contenido de azufre que se encuentra en las fracciones de petroacuteleo
rompiendo los enlaces carbono-azufre En un proceso en el que se realiza la
hidrodesulfuracioacuten de un caudal de dieacutesel se necesitan aproximadamente 0050 kgh
de hidroacutegeno por cada kgh del combustible foacutesil Conforme los requisitos de las
emisiones de oacutexidos de azufre (Sox) se han ido haciendo maacutes estrictos se ha dado
lugar a un progresivo aumento de la demanda de hidroacutegeno en las refineriacuteas para la
desulfuracioacuten de los combustibles foacutesiles
En la industria quiacutemica se emplea la composicioacuten molecular del H2 para la elaboracioacuten
de productos quiacutemicos como el amoniacuteaco y el metanol para su uso en fertilizantes
productos quiacutemicos en general para la produccioacuten de biocombustibles resinas
poliacutemeros plaacutesticos etc
En la industria metaluacutergica el hidroacutegeno se emplea en la manufactura de hierro acero
y aleaciones Una de las etapas en las que se requiere su uso es en el proceso de
recocido para restaurar la ductilidad del metal ademaacutes de en otras aplicaciones como
agente reductor
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La descarbonizacioacuten de la produccioacuten de acero y cemento con hidroacutegeno tendriacutea un
coste de 60 doacutelares por tonelada de CO2 seguacuten BloombergNEF siendo este precio
superior al actual del reacutegimen de comercio de derechos de emisioacuten de la UE pero
inferior al precio global del carbono de 75 doacutelares por tonelada para el 2030
recomendado por el Fondo Monetario Internacional (FMI) La siguiente figura muestra
la variacioacuten del coste por sectores
Otros procesos industriales con un menor peso en el consumo final de H2 son la
fabricacioacuten de vidrio (se burbujea para evitar la oxidacioacuten de algunos elementos) de
alimentos (hidrogenacioacuten de grasas) de productos quiacutemicos especializados y a granel
semiconductores y refrigeracioacuten de los generadores eleacutectricos Su participacioacuten
conjunta representa solamente el 1 de la demanda mundial de hidroacutegeno
El hidroacutegeno en el transporte
El modelo de transporte futuro debe estar basado en la utilizacioacuten de la electricidad
los biocombustibles o el hidroacutegeno en sustitucioacuten de los combustibles foacutesiles
actualmente utilizados de forma generalizada
El hidroacutegeno se integra de forma directa en el transporte a traveacutes del uso de pilas de
combustible para la produccioacuten de electricidad (FCEV) del gas natural y los
biocombustibles utilizados en motores de combustioacuten interna y de la electricidad con
el uso de los coches eleacutectricos con almacenamiento en bateriacuteas (VEB)
La utilizacioacuten del hidroacutegeno en pilas de combustible presenta como ventajas una
mayor autonomiacutea y menores tiempos de recarga asiacute como una reduccioacuten de la tara lo
Figura 23 Coste de la reduccioacuten de CO2 con hidroacutegeno Fuente BloombergBNEF Hydrogen Economy Outlook [10]
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que lo hace especialmente interesante para aquellas necesidades en las que la
distancia y el peso de la carga a transportar es factor diferencial como puede ser el
transporte pesado por carretera y la navegacioacuten naval o aeacuterea
El objetivo principal es que se produzca la electrificacioacuten de los vehiacuteculos con
motores de combustioacuten interna que son los que utilizan mayoritariamente
combustibles foacutesiles con la utilizacioacuten de hidroacutegeno en pilas de combustible o
directamente en vehiacuteculos eleacutectricos con almacenamiento en bateriacuteas
El punto de debate es la identificacioacuten de en queacute usos se debe utilizar el hidroacutegeno
siendo conscientes de que el proceso de obtencioacutenutilizacioacuten es doblemente ciacuteclico
generacioacuten de electricidad-produccioacuten de hidroacutegeno mediante electroacutelisis-uso en pilas
de combustible para producir la electricidad necesaria para la movilidad del vehiacuteculo
Al fin y al cabo tienen el mismo uso y en los procesos de transformacioacuten se producen
peacuterdidas de energiacutea que ocasionan una disminucioacuten de la eficiencia de los procesos
razoacuten por la que los usos deben ser aquellos en los que el modelo eleacutectrico no cumple
alguno de los requisitos de autonomiacuteapeso
El sector transporte es uno de los primeros sectores que ha incorporado la tecnologiacutea
del hidroacutegeno en sus diferentes modalidades transporte por carretera ligero y pesado
mariacutetimo ferroviario y aeacutereo
Transporte ligero
En este apartado se incluyen los vehiacuteculos automoacuteviles los de transporte de
mercanciacuteas de menor volumen o de hasta 35 toneladas como maacuteximo o los que
realicen distancias cortas
En la siguiente figura se pueden observar maacutes detalladamente los valores de eficiencia
de cada uno de los procesos resaltando aquellos en los que se producen las mayores
peacuterdidas
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La eficiencia de los coches eleacutectricos es de un 77 es decir de 100 unidades de
energiacutea de electricidad soacutelo 23 se pierden y el resto se transforma en energiacutea
mecaacutenica para accionar las ruedas del coche En un coche convencional con motor de
combustioacuten interna de 100 unidades de energiacutea contenida en el combustible soacutelo 30
son transformadas para el fin uacuteltimo de accionar las ruedas mientras que el resto se
pierde (principalmente en energiacutea teacutermica en forma de calor) debido a la eficiencia de
los motores teacutermicos comparados con los eleacutectricos (30 frente a un 90-94
aproximadamente)
En cuanto a los vehiacuteculos que funcionan con pilas de combustible con hidroacutegeno
procedente de fuentes renovables la eficiencia global es del 33 Esto quiere decir
que de 100 unidades de energiacutea contenida se pierden un total de 67 unidades
principalmente en el proceso de transformacioacuten del hidroacutegeno a electricidad y en
menor medida aunque tambieacuten se debe considerar en el proceso de electroacutelisis en el
que se disocia la moleacutecula de agua razoacuten por la que siacute se debe avanzar hacia un
modelo eleacutectrico y abandonarse la idea del de celdas de combustible
Respecto a las eficiencias que presentan los combustibles sinteacuteticos son mucho
menores si se comparan con las de los vehiacuteculos eleacutectricos ya que tienen unos valores
del 20 y del 16 para dieacutesel y la gasolina respectivamente
Figura 24 Datos de eficiencia de coches eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport and Environment [34]
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En 2050 se espera alcanzar una eficiencia del 81 en la electrificacioacuten directa de
automoacuteviles desarrollando mejoras en la eficiencia de carga de las bateriacuteas en la
conversioacuten DCAC y en la eficiencia del motor eleacutectrico En cuanto a los vehiacuteculos de
uso particular con pilas de combustible se estima que se podraacute alcanzar una eficiencia
del 42 al incrementar la eficiencia en el proceso de conversioacuten de hidroacutegeno a
electricidad en el proceso de electroacutelisis y reduciendo las peacuterdidas en el transporte
almacenamiento y distribucioacuten principalmente
En referencia a los combustibles sinteacuteticos en este caso en estado liacutequido como el
dieacutesel y la gasolina se estima que alcanzaraacuten una eficiencia del 22 y del 18
(suponiendo esto un incremento de un 2 con respecto al antildeo 2020) producieacutendose
mejoras en el proceso de electroacutelisis para la obtencioacuten de hidroacutegeno en la captura de
CO2 y en el proceso de siacutentesis Fischer-Tropsch
Los camiones eleacutectricos de transporte ligero y los que utilizan pilas de combustible
presentan datos con los mismos valores de eficiencias tanto en sus procesos de
transformacioacuten como en sus peacuterdidas energeacuteticas
Las expectativas para 2050 al igual que con los vehiacuteculos de uso personal preveacuten que
los camiones eleacutectricos incrementaraacuten su eficiencia alcanzando un valor del 81
desarrollando mejoras en la eficiencia de carga de las bateriacuteas en la conversioacuten DCAC
Figura 25 Datos de eficiencia de camiones eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport and Environment [34]
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y en la eficiencia del motor eleacutectrico En los camiones con pilas de combustible se
estima que se podraacute alcanzar una eficiencia del 42 al incrementar la eficiencia en el
proceso de conversioacuten de hidroacutegeno a electricidad en el proceso de electroacutelisis y
reduciendo las peacuterdidas en el transporte almacenamiento y distribucioacuten
principalmente
Respecto a los combustibles sinteacuteticos o electrocombustibles se calcula que se
alcanzaraacute una eficiencia del 29 para los hidrocarburos sinteacuteticos liacutequidos y del 28
para los hidrocarburos sinteacuteticos gaseosos como el metano Esto se debe a mejoras en
la eficiencia del proceso de electroacutelisis en la captura de CO2 y en los procesos de
siacutentesis de Fischer-Tropsch y metanizacioacuten o digestioacuten anaerobia asiacute como en el
incremento de la eficiencia de los motores de combustioacuten Cabe destacar tambieacuten que
este aumento global en la eficiencia con la utilizacioacuten de metano se produce debido a
una disminucioacuten de las peacuterdidas en el transporte el almacenamiento y la distribucioacuten
Como en el caso de los automoacuteviles los camiones con electrificacioacuten directa son la
mejor opcioacuten para el transporte ligero por sus altos valores de eficiencia aunque por
el contrario al recorrer largas distancias necesitan de bateriacuteas con gran capacidad lo
que ocasionariacutea un alto coste por lo que no seriacutea rentable usar camiones eleacutectricos
con bateriacuteas
Como conclusioacuten en el transporte ligero es maacutes recomendable fomentar el uso de
vehiacuteculos eleacutectricos Obviamente estamos considerando que la autonomiacutea del
vehiacuteculo eleacutectrico y los sistemas de recarga estaacuten plenamente desarrollados para
cubrir las necesidades de largas distancias
Transporte pesado
En este caso nos referimos a vehiacuteculos destinados al transporte de mercanciacuteas por
carretera tanto a nivel nacional como internacional (en los que el peso de los
productos o bienes supera las 35 toneladas pero no supera las 6 toneladas maacuteximas
permitidas) tranviacuteas autobuses camiones de carga o vehiacuteculos ligeros con uso
intensivo responsables de la gran parte de emisiones equivalentes de CO2 o que
recorren largas distancias
A diacutea de hoy en la flota de vehiacuteculos pesados de la Unioacuten Europea estaacuten registrados
62 millones de camiones [35] En la siguiente figura se observa que Espantildea tiene solo
un 10 de esta flota de camiones a nivel europeo mientras que es uno de los paiacuteses
que tiene una mayor presencia en el transporte a larga distancia representando el
13 de los 140 billones de vehiacuteculos por kiloacutemetro en el antildeo 2019 [36]
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Debido a que el dieacutesel sigue siendo el combustible que usan aproximadamente el 98
de los camiones cada vez maacutes se estaacute impulsando el uso de camiones con
combustibles alternativos buscando mejorar el rendimiento medioambiental del
transporte con estos vehiacuteculos
Por ello en Europa se estaacute comenzando a introducir en la flota de camiones vehiacuteculos
hiacutebridos enchufables vehiacuteculos eleacutectricos de bateriacutea y vehiacuteculos de pilas de
combustible teniendo una mayor presencia los vehiacuteculos de gas natural licuado o gas
natural comprimido
6480
21317
11
28
1014
0 5000 10000 15000 20000 25000
GNL
GNC
H2 FCEV
PHEV
BEV
Flota de camiones de combustible alternativo
0 50 100
GNL
GNC
H2 FCEV
PHEV
BEV
Porcentaje de camiones con combustibles alternativos en los
paiacuteses de la UE
Beacutelgica
Francia
Alemania
Italia
Luxemburgo
Espantildea
Suecia
Paiacuteses Bajos
Polonia18
Alemania17
Italia8
Espantildea13
Francia11
Rumania 3
Grecia 1
Repuacuteblica Checa 3
Paiacuteses Bajos 7
Otros EU27 paiacuteses19
140000 millones km de vehiacuteculos
Polonia 18
Alemania 16
Italia 15
Espantildea 10
Francia 10
Rumania 5
Grecia 4
Repuacuteblica Checa 3
Paiacuteses Bajos 3
Otros EU 27 16
62 millones de vehiacuteculos pesados (HDV)
Figura 26 Resumen de la flota de camiones de la UE (2019) y de los vehiacuteculos-kiloacutemetro (2019) por paiacutes
Fuente ACEA 2021 Eurostat 2020 Elaboracioacuten propia
Figura 27 Flota de camiones con combustibles alternativos de la UE totales y porcentajes por paiacutes en 2020 Fuente EAFO 2021 Elaboracioacuten propia
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Seguacuten datos del antildeo 2020 y que se pueden ver en la figura anterior a nivel europeo
se registraron 1014 vehiacuteculos de bateriacutea mientras que los de pilas de combustible
fueron 28 [37] Espantildea todaviacutea tiene un largo camino que recorrer para el impulso de
este tipo de combustibles alternativos en comparacioacuten con otros paiacuteses de la UE
Para el transporte pesado la principal aplicacioacuten y uso del hidroacutegeno es en el vehiacuteculo
eleacutectrico con pila de combustible debido a que estos vehiacuteculos tienen un mayor
consumo de combustible y necesitan de maacutes autonomiacutea y velocidad de carga que la
que puede prestar el coche eleacutectrico de bateriacuteas Actualmente se estaacuten produciendo
mejoras en la autonomiacutea del coche y del camioacuten eleacutectrico de bateriacuteas de hecho a nivel
comercial se estaacuten fabricando camiones eleacutectricos de bateriacutea (BET) con una autonomiacutea
de hasta 400 km utilizaacutendose principalmente para la logiacutestica urbana
El uso del hidroacutegeno en el vehiacuteculo eleacutectrico con pila de combustible se aplica sobre
todo para transporte pesado o camiones de carga en los que se utiliza el hidroacutegeno
como sustituto directo de los combustibles foacutesiles tradicionales producieacutendose asiacute su
descarbonizacioacuten En el caso concreto de un camioacuten pesado convencional se evitariacutean
unas emisiones de entre 30-35 gCO2t-km
En la siguiente figura se pueden observar las emisiones equivalentes de CO2 por
kiloacutemetro correspondientes a un camioacuten remolque de 40 t que se evitariacutean si se
utilizasen nuevas tecnologiacuteas yo combustibles alternativos como es el caso del
hidroacutegeno
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
DIESEL
VGN
GNL
FCET-H2 de GN
FCET-H2 de mix elec
FCET-H2 de eoacutelica
BET- mix energiacutea
BET- eoacutelica
BIODIESEL
BIOMETANO
BIOGNL
gCO2 equivalente por km
Tip
o d
e e
ne
rgiacutea
Figura 28 Emisiones del pozo a la rueda del camioacuten-traacuteiler de 40t GVW por tipo de energiacutea
Fuente CE DELFT amp TNO 2020 Elaboracioacuten propia
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De estos datos destaca que hay grandes diferencias en cuanto a la cantidad de
emisiones generadas en funcioacuten de cuaacuteles sean las fuentes de energiacutea utilizadas para
la produccioacuten de electricidad (para vehiacuteculos de bateriacutea) o para la produccioacuten de
hidroacutegeno (en vehiacuteculos de pilas de combustible) [38]
En el caso de FCET y BET en ambas situaciones se emite una menor cantidad de
emisiones cuando las fuentes de energiacutea son de origen renovable como es en este
caso la energiacutea eoacutelica Utilizando electricidad de origen renovable en un vehiacuteculo de
bateriacutea las emisiones disminuiriacutean en un 98 con respecto al gasoacuteleo y en un vehiacuteculo
de pilas de combustible estas emisiones se reduciriacutean en un 95
En cuanto a los costes para que las nuevas aplicaciones del hidroacutegeno sean
competitivas destaca que las relacionadas con la movilidad comercial como los
camiones para transporte de mercanciacuteas llegaraacuten a ser viables cuando se alcancen los
3 $kg Por otro lado de media los vehiacuteculos particulares llegaraacuten a ser viables
econoacutemicamente cuando logren los 2 $kg sin tener en cuenta los costes de
distribucioacuten
Se puede concluir que es en el transporte pesado con vehiacuteculos de pilas de
combustible donde el hidroacutegeno debe tener una mayor aplicacioacuten tanto por
economiacutea como por las caracteriacutesticas operativas del transporte el tamantildeo de la
carga y el recorrido medio de las rutas
En la figura siguiente se muestra la proyeccioacuten de precios del hidroacutegeno en funcioacuten de
la demanda del iacutendice de progreso y cuando seria competitivo para los diferentes
usos
Figura 29 Costes de produccioacuten de hidroacutegeno por sectores y regiones Fuente McKinsey DoE IEA [39]
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Transporte ferroviario
La apuesta por el ferrocarril como medio de transporte de pasajeros y de mercanciacuteas
es uno de los pilares de la poliacutetica energeacutetica y de la descarbonizacioacuten del transporte
por esta razoacuten la descarbonizacioacuten del ferrocarril es clave Las propuestas energeacuteticas
de impulso maacutes usuales son dos la tecnologiacutea basada en la electrificacioacuten y la
utilizacioacuten de pilas de combustible como sustitutos del anterior vector energeacutetico
utilizado hasta el momento el gasoacuteleo con el que se emiten grandes cantidades de
GEI
En mayo del antildeo 2019 el ferrocarril en Espantildea teniacutea una electrificacioacuten del 63 por lo
que el objetivo es alcanzar el 100 en 2025 como propone la Fundacioacuten Renovables
No compartimos la utilizacioacuten de las pilas de combustibles con hidroacutegeno como
sistema de traccioacuten de los ferrocarriles sobre todo si se considera que la produccioacuten
de hidroacutegeno se realiza con procesos electroacutelisis Estariacuteamos produciendo hidroacutegeno
con electricidad para posteriormente producir electricidad con este hidroacutegeno
La apuesta por las ceacutelulas de combustible solo tendriacutea sentido si la red ferroviaria no
estuviera electrificada
En Espantildea ya hay prototipos de trenes disentildeados para cercaniacuteas y medias distancias
que utilizan pilas de combustible de hidroacutegeno en sustitucioacuten del dieacutesel y que cuentan
con bateriacuteas intermedias que se recargan durante las frenadas y hacen de apoyo para
el arranque
El futuro del ferrocarril estaacute en la utilizacioacuten directa de electricidad en sustitucioacuten del
gasoacuteleo debido a que ya existen rutas totalmente electrificadas por lo que el uso de
pilas de combustible se destinaraacute para crear nuevas rutas que hoy en diacutea no se hayan
electrificado por no ser viables econoacutemicamente o en aquellas rutas en las que no
exista transporte ferroviario De esta forma tambieacuten se ahorran las peacuterdidas que se
producen en el proceso de electroacutelisis y sobre todo en el proceso de transformacioacuten
del hidroacutegeno en electricidad
Un ferrocarril de gasoacuteleo y uno eleacutectrico de 500 toneladas de carga tienen un consumo
unitario de 44 kWhkm y de 14 kWhkm respectivamente con la ventaja que presenta
el segundo al consumir electricidad directa de la red ahorraacutendose las peacuterdidas que se
produciriacutean en la combustioacuten del gasoacuteleo en un motor de combustioacuten interna
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Se estima que para el antildeo 2050 se produzca una reduccioacuten en las emisiones de CO2
equivalentes de entre el 35 y el 40 en el transporte por ferrocarril
A modo de resumen los esfuerzos se deberiacutean llevar a cabo para electrificar la red de
ferrocarriles y potenciar su uso tanto para viajeros como para mercanciacuteas tanto en
cercaniacuteas como en larga distancia Invertir en trenes que funcionen con hidroacutegeno y
no en electrificar el ferrocarril es un error tanto tecnoloacutegico como energeacutetico y de
gestioacuten de las inversiones en bienes y servicios puacuteblicos
Transporte mariacutetimo
Un objetivo claro en el desarrollo de un nuevo modelo energeacutetico es descarbonizar el
transporte mariacutetimo ya que el 3 de los GEI proceden de los barcos Histoacutericamente
los barcos siempre han utilizado combustibles foacutesiles de peor calidad los llamados
heavy fuel oiacutel con contenidos de azufre muy por encima de lo deseable Las razones
siempre tienen el mismo origen y son la economiacutea y la idea de que por donde se
mueven los grandes barcos no hay problemas de contaminacioacuten En 2020 se establecioacute
el liacutemite maacuteximo de 050 masamasa del azufre contenido en el combustible de los
barcos que se utilizan en el transporte de mercanciacuteas reducieacutendose asiacute el anterior que
estaba en un 350 masamasa
Esta situacioacuten es tema de discusioacuten por los problemas en los atraques en puertos
urbanos y la contaminacioacuten de estos barcos en un entorno que ya siacute importa porque
en muchos casos se trata de ciudades turiacutesticas y la contaminacioacuten no es buen
reclamo al margen de las protestas de la ciudadaniacutea
Se apuesta asiacute por los barcos sin fueloil en los que el stand by sea eleacutectrico y no esteacuten
con los motores en ralentiacute en plena ciudad con la consiguiente emisioacuten de gases
contaminantes a la atmoacutesfera Asiacute se reduciriacutean considerablemente las emisiones de
los buques atracados El objetivo seriacutea sustituir los motores auxiliares por la conexioacuten a
la red eleacutectrica (planteando tambieacuten que sea con origen en fuentes renovables como
por ejemplo con la utilizacioacuten de un generador eleacutectrico a partir de hidroacutegeno) durante
operaciones de escala en los puertos para cubrir la demanda de calefaccioacuten o
refrigeracioacuten para la iluminacioacuten y para el funcionamiento de los equipos informaacuteticos
y sistemas de mantenimiento Aunque respecto a la electrificacioacuten el gran haacutendicap
son las altas inversiones y la alimentacioacuten eleacutectrica que necesitan estos buques con
altos costes asociados A pesar de ello ya algunos puertos de Europa tienen las
instalaciones e infraestructuras para que sea posible el suministro de electricidad para
estas actividades auxiliares y para la propia navegacioacuten Debido a esto se opta por la
opcioacuten de cubrir los servicios miacutenimos con electricidad
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En el transporte mariacutetimo se debe cumplir el convenio Marpol [40] un convenio
internacional para prevenir y reducir al maacuteximo la contaminacioacuten del medio marino
por los buques tanto en su fase de funcionamiento como en situaciones ocasionadas
accidentalmente como el vertido o el derrame de hidrocarburos en alta mar
Pero hoy en diacutea en determinadas praacutecticas el cumplimiento de este convenio es
miacutenimo Uno de los problemas que ocurren con mayor frecuencia es el de los vertidos
procedentes del lavado de tanques en alta mar que suele llevarse a cabo durante la
noche para no tener que realizarlo en el puerto De igual forma ocurre con los vertidos
de residuos procedentes de la limpieza de las sentinas de los barcos Las sentinas son
el espacio o lugar que se encuentra en la parte inferior de los barcos en la que se
almacenan todos los desperdicios del barco mezcla de aguas y residuos aceites o
filtraciones generadas en el funcionamiento habitual Su limpieza perioacutedica se deberiacutea
realizar en tierra pero hay constancia de que se realiza en alta mar a pesar de que
esta praacutectica estaacute prohibida Algunos buques incluso llevan estos residuos a
incineracioacuten praacutectica que ocasiona grandes emisiones de GEI por lo que seriacutea
necesario establecer una normativa de emisiones tambieacuten en la navegacioacuten mariacutetima
Para reducir las emisiones contaminantes que provoca el uso de combustibles foacutesiles
una de las soluciones que se propone a mediolargo plazo es el uso de biocarburantes
como el biodieacutesel el bioetanol o los combustibles sinteacuteticos Una propuesta asumible
de forma global pero no local al margen del mantenimiento de modelos que ya se
han demostrado como no vaacutelidos
Otras opciones que se contemplan de cara al futuro son el uso directo de electricidad y
de hidroacutegeno en pilas de combustible para este tipo de transporte ya que se
conseguiriacutea una descarbonizacioacuten completa si se dispone de un mix de generacioacuten
100 renovable
Para el transporte pesado con el uso de hidroacutegeno en pilas de combustible seriacutea
posible electrificar el 99 o la mayor parte de los viajes que recorren la ruta del
Paciacutefico aunque todaviacutea no se ha implantado a nivel comercial sobre todo para
distancias largas ya que tiene un alto consumo y necesidades de almacenamiento
Sin embargo el hidroacutegeno de origen renovable es viable con almacenamiento en
bateriacuteas ademaacutes al haber aumentado en los uacuteltimos antildeos el rango de la potencia hasta
el MW es posible su utilizacioacuten en cruceros pequentildeos o transbordadores
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El amoniaco como vector energeacutetico complementario al hidroacutegeno es idoacuteneo para
cubrir trayectos maacutes largos en embarcaciones de mayor tamantildeo Al igual que el
hidroacutegeno se puede emplear en motores de combustioacuten interna y a su vez en pilas
de combustible para la produccioacuten de electricidad Al ser unos de los productos
quiacutemicos maacutes utilizados a nivel mundial no hay problemas de disponibilidad y si se
genera a partir de hidroacutegeno con origen en fuentes renovables se consigue una
reduccioacuten en las emisiones Algunos problemas que presenta es el de su
almacenamiento debido a que es fuertemente toacutexico el de su peso que es el doble
que el del fueloacuteleo con una menor densidad energeacutetica y que es corrosivo
La apuesta por el amoniacuteaco no estaacute respaldada por una realidad sino por una
propuesta de desarrollo tecnoloacutegico en base a las idoacuteneas condiciones de partida
situacioacuten que al igual que en otras aplicaciones debe ser tenida en cuenta con las
reservas propias de una iniciativa no madura y en desarrollo
El Instituto alemaacuten Fraunhofer estaacute trabajando en un proyecto para desarrollar la
primera celda de combustible (de alta temperatura) con amoniacuteaco para el transporte
mariacutetimo para el antildeo 2023
En la reaccioacuten de la pila de combustible se obtiene electricidad que acciona el motor
eleacutectrico y como productos finales se obtienen agua y nitroacutegeno desarrollando un
catalizador para evitar las emisiones de dioacutexido de carbono
Transporte aeacutereo
En cuanto al transporte aeacutereo se plantean alternativas a los ya conocidos
combustibles tradicionales para que se produzca su descarbonizacioacuten debido a que se
encuentra operativo de forma continua y necesita grandes cantidades de combustible
sin olvidar que la iniciativa maacutes interesante por sus efectos sobre el cambio climaacutetico
es minimizar su uso apostando tanto por medios de transporte terrestres como el
ferrocarril como por una economiacutea de desarrollo maacutes local
Como soluciones a mediolargo plazo se presentan diferentes biocombustibles o los
innovadores combustibles sinteacuteticos Algunos estudios proponen la utilizacioacuten de
hidroacutegeno y dioacutexido de carbono procedente de la atmoacutesfera para la produccioacuten de
estos nuevos tipos de hidrocarburos
Debido a que la mayoriacutea de los aviones y barcos no pueden utilizar bateriacuteas de gran
almacenamiento y a que por su peso no pueden funcionar eleacutectricamente se
deberiacutea priorizar para este tipo de transporte el uso de electrocombustibles
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Se plantea tambieacuten la introduccioacuten del hidroacutegeno como combustible en aviones ya
que en su combustioacuten se genera como componente mayoritario vapor de agua y su
utilizacioacuten para la produccioacuten de la electricidad necesaria para el correcto
funcionamiento de los componentes eleacutectricos y electroacutenicos a partir de pilas de
combustible
El problema que se presenta es coacutemo realizar su almacenamiento debido a las grandes
cantidades de combustible que son necesarias y al peligro que supone llevar gas a
presioacuten almacenado durante el vuelo ademaacutes de las limitaciones por las restricciones
de peso que tienen ya los propios aviones En este sentido hay alternativas como el
almacenamiento como hidroacutegeno licuado (en estado liacutequido o criogeacutenico) en tanques
situados en la parte trasera del avioacuten Aunque esto tambieacuten supondriacutea modificar la
aerodinaacutemica debido a que los aviones tradicionales llevan situados los depoacutesitos de
combustible en sus alas Ademaacutes hay que considerar que un avioacuten de hidroacutegeno
supone una inversioacuten adicional a la de uno eleacutectrico
Para finalizar este capiacutetulo se han elaborado el siguiente esquema resumen de las
diferentes formas en las que el hidroacutegeno interviene como materia prima y vector
energeacutetico y la tabla 8 en la que se pueden comparar las ventajas y las desventajas que
presentan los diferentes usos del hidroacutegeno como vector energeacutetico y materia prima
Figura 30 Esquema resumen de las diferentes formas en las que se utiliza el hidroacutegeno como materia prima y vector energeacutetico Elaboracioacuten propia
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Actividad Ventajas Inconvenientes
Uso del H2 renovable general
Reduccioacuten y eliminacioacuten de emisiones contaminantes
Mayor eficiencia que combustibles convencionales y sinteacuteticos
Menor eficiencia global que la electrificacioacuten directa
Poco desarrollo de la tecnologiacutea implicada
Electrocombustible derivado del H2
Permite adecuar el tipo de combustible a su uso final
Menor eficiencia que con el uso del H2
En la mayoriacutea se requiere carbono como MMPP y dependiendo de su
origen cambiaraacute su impacto medioambiental
Apoyo a la generacioacuten de electricidad renovable
Descarbonizacioacuten de la red eleacutectrica Flexibilizacioacuten y mejora de la
integracioacuten en la red de las energiacuteas renovables
Tramitacioacuten lenta y compleja Grandes peacuterdidas en el proceso de
obtencioacuten de electricidad con hidroacutegeno No rentabilidad
Energiacutea como base del
transporte
General Menor tiempo de recarga y mayor
autonomiacutea que con bateriacuteas
Problemas seguridad en colisiones Mayor inversioacuten y desarrollo en
infraestructura de recarga
Terrestre ligero Interesante para largos recorridos o
con alta tasa de utilizacioacuten
No mejoran la flexibilidad del sistema eleacutectrico (V2G) ni suponen un sistema
de almacenamiento para las viviendas (V2H)
Terrestre pesado
Menor peso y mayor autonomiacutea que electrificacioacuten por bateriacuteas
Grandes peacuterdidas en el proceso de obtencioacuten de electricidad con
hidroacutegeno
Ferrocarril Posibilidad de uso en rutas sin
electrificar Menor eficiencia que con
electrificacioacuten directa
Mariacutetimo
H2 Viable en transporte mariacutetimo ligero
NH3 Mayor densidad volumeacutetrica que con el H2
H2 En grandes buques no se encuentra implantado a nivel
comercial NH3 Poco desarrollo en la tecnologiacutea
asociada
Aviacioacuten H2 Posible alternativa al queroseno
E-queroseno propiedades ideacutenticas al convencional
H2 Baja densidad volumeacutetrica E-queroseno requiere carbono para
su produccioacuten
MMPP en la industria Erradicacioacuten del H2 de origen foacutesil
Fuente de energiacutea para ciertos procesos teacutermicos industriales
Mayor coste lo que dificulta la sustitucioacuten del hidrogeno de origen
foacutesil
Tabla 8 Cuadro resumen de ventajas e inconvenientes de los diferentes usos y aplicaciones del hidroacutegeno
Elaboracioacuten propia
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Estrategias del hidroacutegeno
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6 Estrategias del hidroacutegeno
Unioacuten Europea
La UE aproboacute en julio de 2020 la Hoja de Ruta para la tecnologiacutea del hidroacutegeno en la
que se le identifica como un vector energeacutetico indispensable para poder cumplir con
los objetivos marcados en el Acuerdo de Pariacutes
El objetivo es descarbonizar la produccioacuten del hidroacutegeno y expandir su uso a sectores
en los que puede reemplazar a los combustibles foacutesiles Maacutes concretamente la
estrategia de la UE se centra en la produccioacuten de hidroacutegeno con energiacuteas renovables
(el llamado ldquohidroacutegeno verderdquo1) Sin embargo aunque la atencioacuten de la Estrategia del
Hidroacutegeno de la UE [20] se centra en el hidroacutegeno verde tambieacuten reconoce el papel de
otros hidroacutegenos bajos en carbono en la fase de transicioacuten a corto y medio plazo Hay
que tener presente el alcance del Reglamento 8522020 [41] sobre inversiones
sostenibles y la reduccioacuten de exigencia en la taxonomiacutea para la clasificacioacuten del
concepto sostenible asimilable no en valor absoluto sino relativo
El informe preveacute una inversioacuten acumulada de entre 3000 y 18000 Meuro para el
hidroacutegeno de baja emisioacuten de carbono de origen foacutesil frente a los 180000 y 470000
Meuro para el hidroacutegeno renovable (producido principalmente con energiacutea solar y eoacutelica)
El camino marcado por la Estrategia del Hidroacutegeno de la UE se divide en tres fases
Cada una establece un objetivo especiacutefico que debe alcanzarse dentro de la fase
correspondiente La UE resume los objetivos de cada fase de la siguiente manera
bull Fase 1 (2020-24) el objetivo es descarbonizar la produccioacuten de hidroacutegeno
existente para los usos actuales como el sector quiacutemico y promoverla para
nuevas aplicaciones Esta fase se basa en la instalacioacuten de al menos 6 GW de
electrolizadores de hidroacutegeno renovable en la UE para 2024 y en la produccioacuten
1 La Estrategia del Hidroacutegeno de la UE ofrece la siguiente definicioacuten de hidroacutegeno verde hidroacutegeno producido mediante la electroacutelisis del agua (en un electrolizador alimentado por electricidad) y con la electricidad procedente de fuentes renovables Las emisiones de gases de efecto invernadero durante todo el ciclo de vida de la produccioacuten de hidroacutegeno renovable son casi nulas El hidroacutegeno renovable tambieacuten puede producirse mediante el reformado de biogaacutes (en lugar de gas natural) o la conversioacuten bioquiacutemica de la biomasa si se cumplen los requisitos de sostenibilidad
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de hasta un milloacuten de toneladas de hidroacutegeno renovable al antildeo que
supondriacutean el 001 del H2 total consumido anualmente en Europa2
Esta situacioacuten a priori parece complicada por el diferencial existente en
cuanto a los costes de produccioacuten lo que supondriacutea el traslado de estos
incrementos al producto final en el que interviene el hidroacutegeno o la
subvencioacuten del este
bull Fase 2 (2024-30) el hidroacutegeno debe convertirse en parte intriacutenseca de un
sistema energeacutetico integrado con el objetivo estrateacutegico de instalar al menos
40 GW de electrolizadores de hidroacutegeno renovable para 2030 y la produccioacuten
de hasta 10 millones de toneladas de hidroacutegeno renovable en la UE El uso del
hidroacutegeno se extenderaacute gradualmente a nuevos sectores como la siderurgia
los camiones el ferrocarril y algunas aplicaciones de transporte mariacutetimo Se
seguiraacute produciendo principalmente cerca del usuario o de las fuentes de
energiacutea renovables en ecosistemas locales
bull Fase 3 (2030-50) las tecnologiacuteas de hidroacutegeno renovable deben alcanzar la
madurez y desplegarse a gran escala para llegar a todos los sectores difiacuteciles de
descarbonizar en los que otras alternativas podriacutean no ser viables o tener
costes maacutes elevados
En el informe realizado por Oxford Institute for Energy Studies e Institute of Energy
Economics at the University of Cologne ldquoContrasting European hydrogen pathways An
analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42] que revisa el tratamiento del
hidroacutegeno en los Planes Nacionales de Energiacutea y Clima de cada Estado miembro y del
Reino Unido se analizan escenarios bajos y altos para la produccioacuten de hidroacutegeno
renovable en 2030 asiacute como la demanda de hidroacutegeno y gas natural de cinco paiacuteses
europeos en 2018 como se puede observar en las siguientes figuras Los datos
muestran la gran diferencia entre el consumo de hidroacutegeno a fecha de 2018 y la
esperada en 2030 en un escenario alto
2 La produccioacuten anual total de hidroacutegeno en Europa se situacutea en torno a las 9756 Mt (hidroacutegeno comercial e hidroacutegeno producido a propoacutesito y no hidroacutegeno producido como subproducto) Steinberger-Wilckens R Truumlmper S C amp GbR P L A N E T ldquoEuropean Hydrogen Infrastructure Atlasrdquo and ldquoIndustrial Excess Hydrogen Analysisrdquo PART II Industrial surplus hydrogen and markets and production
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El objetivo maacutes importante de este plan es el aumento de la capacidad de produccioacuten
de hidroacutegeno (es decir la instalacioacuten de electrolizadores) La Estrategia del Hidroacutegeno
de la UE preveacute la creacioacuten de una Alianza Europea para el Hidroacutegeno Limpio con el
objetivo principal de identificar y crear una reserva clara de proyectos de inversioacuten
viables reuniendo a las partes interesadas puacuteblicas y privadas Tambieacuten se ponen a
disposicioacuten instrumentos financieros en particular el EU ETS Innovation Fund que
reuniraacute unos 10000 Meuro para apoyar las tecnologiacuteas de baja emisioacuten de carbono
durante el periacuteodo 2020-2030 y como parte del Plan de Recuperacioacuten de la Comisioacuten
la Ventana de Inversioacuten Estrateacutegica Europea de InvestEU
Figura 31 Demanda actual (2018) de gas natural (izquierda) y de hidroacutegeno (derecha) por paiacuteses Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42]
Figura 32 Escenarios bajos y altos de la Empresa Comuacuten FCH para la demanda de hidroacutegeno en 2030 por sector y paiacutes Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key
marketsrdquo [42]
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La UE tiene una Hoja de Ruta para el hidroacutegeno con vistas a 2050 que aspira a canalizar
500000 Meuro para desarrollar las infraestructuras que permitan cubrir un 14 de la
demanda energeacutetica europea con este gas desde electrolizadores que lo separen del
agua hasta plantas eleacutectricas renovables que los alimenten pasando por vehiacuteculos y
faacutebricas que lo consuman o las redes de distribucioacuten y almacenes Para ello tiene
prevista una bateriacutea de ayudas y subvenciones adicionales al
Fondo de Recuperacioacuten incluidas en distintos programas del Presupuesto comunitario
de 2021 a 2027 -y maacutes allaacute- que estaacuten orientados al fomento de la innovacioacuten y la
descarbonizacioacuten de la economiacutea al aumento de la resiliencia de la industria y el
transporte a la cooperacioacuten ligada a la energiacutea limpia etc
Los programas que se pueden utilizar para la financiacioacuten de la Estrategia del
Hidroacutegeno son
bull El Innovation Fund destinado a las tecnologiacuteas innovadoras bajas en carbono
contaraacute con una dotacioacuten de 10000 Meuro entre 2020 y 2030 dependiendo de los
precios del CO2 en el mercado europeo La segunda convocatoria se abrioacute en el
primer trimestre de 2021
bull El Programa Horizon cuenta con 75900 Meuro de 2021 a 2027 de los que el 35
estaacute destinado a abordar los desafiacuteos del cambio climaacutetico incluye la Clean
Hydrogen Alliance un instrumento especiacutefico para canalizar 2600 Meuro para
fomentar el gas priorizando las sinergias con la aviacioacuten y el transporte
ferroviario o la produccioacuten de acero Con remanentes del Horizon del anterior
Presupuesto la European Green Deal Call ofrece 1000 Meuro y estuvo abierta
desde mediados de septiembre de 2020 hasta enero de 2021
bull La Connecting Europe Facility para infraestructuras de energiacutea transporte y
servicios digitales que contempla 28396 Meuro de los que un 60 iraacuten destinados
a objetivos climaacuteticos 21384 Meuro a transporte 5180 Meuro a energiacutea y 1832 Meuro
a digitalizacioacuten
bull Y el Fondo de Transicioacuten Justa para apoyar a las regiones afectadas por el
abandono de los combustibles foacutesiles que estaraacute dotado con 7500 Meuro del
objetivo de crecimiento y el empleo a Espantildea le corresponderaacuten 800 Meuro
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Es importante por otro lado tener presente que la Estrategia de Hidroacutegeno de la UE
es consecuencia de la labor de lobby de la industria del gas cuyo primer logro ha sido
conseguir que el ldquohidroacutegeno azulrdquo forme parte de la Estrategia contando con apoyo
poliacutetico regulatorio y financiero (inversiones de 18000 Meuro) El lobby del gas al
apoyarse en el sistema CCSU reetiquetoacute el hidroacutegeno basado en gas foacutesil (gris) como
hidroacutegeno limpio y bajo en carbono (azul) Como ya se comentoacute al inicio de este
documento el hidroacutegeno azul se estaacute intentando vender como combustible de
transicioacuten como una solucioacuten limpia de la industria con un respaldo tecnoloacutegico
ficticio para enmascarar las emisiones de los procesos industriales mientras continuacutean
con sus actividades y modelos de negocio habituales basados en combustibles foacutesiles
El eacutexito de este hidroacutegeno supone darle una nueva vida al gas natural un combustible
foacutesil que no es ldquolimpiordquo ni en la extraccioacuten ni en el transporte ni en su uso y en este
proceso el Reglamento 8522020 UE va a ser fundamental para clasificar como
sostenible aquellas iniciativas que en sentido estricto no lo son
Esta estrategia del hidroacutegeno depende de la importacioacuten masiva de hidroacutegeno verde
o de electricidad renovable fuera de la UE una accioacuten que perpetuacutea la misma
relacioacuten de dependencia y de no corresponsabilidad con el problema
medioambiental bajo un claro posicionamiento NIMBY que ya existe con los
combustibles foacutesiles y por la estructura de lobbies del actual modelo centralizado que
bloquea la transicioacuten hacia un sistema energeacutetico maacutes democraacutetico y sostenible
Hoja de ruta para el hidroacutegeno con vistas a 2050
bull500000
bullMillones
Connecting Europe Facility
bull1703760
bullMillones
Innovation Fund
bull10000
bullMillones
Clean Hydrogen Alliance del Programa Horizon
bull2600
bullMillones
European Green Deal Call
bull1000
bullMillones
Fondo de Transicioacuten Justa destinado a Espantildea
bull800
bullMillones
Figura 33 Programas destinados a financiar energiacuteas bajas en carbono de la Unioacuten Europea y Espantildea Elaboracioacuten propia
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Esta gran apuesta de la UE por el H2 y el desarrollo de su tecnologiacutea (especialmente en
electrolizadores) estaacute tambieacuten relacionada con su ambicioacuten de liderar esta carrera
pues en la de las bateriacuteas ya se encuentra muy por detraacutes de la actual capacidad de
produccioacuten asiaacutetica casi 15 veces menos con una previsioacuten de reducir esta brecha
hasta un poco maacutes de 4 en 2025 como se puede apreciar en la siguiente figura
Espantildea
Tras la aprobacioacuten de la Hoja de Ruta para la tecnologiacutea del hidroacutegeno de la UE en julio
de 2020 Espantildea aproboacute su propia Hoja de Ruta en octubre del mismo antildeo
El objetivo principal es la implantacioacuten del hidroacutegeno renovable posicionando a
Espantildea como referente en cuanto a su produccioacuten y aprovechamiento mediante la
adopcioacuten de un enfoque estrateacutegico para lograr que este sea competitivo tal y como
se indica en la Estrategia de la Unioacuten Europea sobre el Hidroacutegeno
En esta Hoja de Ruta se marcan 60 medidas en las siguientes 4 liacuteneas de accioacuten
1 Instrumentos regulatorios se recogen medidas de caraacutecter regulatorio como
la introduccioacuten de un sistema de garantiacuteas de origen para asegurar que el
hidroacutegeno es 100 renovable
2 Instrumentos sectoriales estas medidas buscan incentivar el uso de hidroacutegeno
renovable y la puesta en marcha de proyectos en aacutembitos como el industrial el
energeacutetico o el de la movilidad
Figura 34 Capacidad de fabricacioacuten de bateriacuteas (GWh) por continentes en funcioacuten de la ubicacioacuten de la faacutebrica Fuente BloombergNEF[43]
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3 Instrumentos transversales incluyen medidas para fomentar el conocimiento
del potencial del hidroacutegeno renovable en el conjunto de la sociedad
4 Impulso a la I+D+i se contemplan medidas para fomentar la investigacioacuten el
desarrollo y la innovacioacuten en el aacutembito del hidroacutegeno renovable
Los principales objetivos que se plantean para 2030 y que son coherentes con la
Estrategia del Hidroacutegeno de la UE son los siguientes
bull Instalar 4000 MW de potencia en electrolizadores lo que supone un 10 del
objetivo europeo de 40000 MW para 2030 Como hito intermedio se estima
que para el antildeo 2024 seriacutea posible contar con una potencia instalada de
electrolizadores de entre 300 y 600 MW
bull Que el 25 del consumo de hidroacutegeno industrial seraacute de origen renovable en
2030 en sustitucioacuten del hidroacutegeno de origen foacutesil (o hidroacutegeno gris que
emplea gas natural como materia prima en su elaboracioacuten)
bull Disponer de una flota de al menos 150 autobuses 5000 vehiacuteculos ligeros y
pesados y 2 liacuteneas de trenes comerciales propulsadas con hidroacutegeno renovable
bull Disponer de una red con un miacutenimo de 100 hidrogeneras y de maquinaria de
handling propulsada con hidroacutegeno en los 5 primeros puertos y aeropuertos
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Asimismo en la Hoja de Ruta se recogen algunas de las oportunidades o beneficios que
el hidroacutegeno puede aportar a Espantildea como los siguientes
bull Eliminar las emisiones de contaminantes y de GEI al medioambiente en
sectores o procesos difiacutecilmente descarbonizables
bull Desarrollar las cadenas de valor de la economiacutea del hidroacutegeno y posicionar a
Espantildea como referente tecnoloacutegico generar riqueza y crear puestos de trabajo
altamente cualificados
bull Disminuir la dependencia energeacutetica nacional y del entorno europeo menos
dependiente de importaciones de productos energeacuteticos foacutesiles de otros paiacuteses
y proporcionando la seguridad de suministro de la energiacutea eleacutectrica
bull Convertir a Espantildea en una de las potencias europeas de generacioacuten de
energiacutea renovable
bull Favorecer la descarbonizacioacuten de los sistemas energeacuteticos aislados pues
dadas las restricciones fiacutesicas y de acceso a la energiacutea en estos territorios el
hidroacutegeno renovable tendraacute una funcioacuten relevante tanto en el almacenamiento
temporal de energiacutea eleacutectrica como en los usos relativos a la movilidad
Figura 35 Objetivos de Espantildea respecto al hidroacutegeno para 2030 Fuente Hoja de ruta del hidroacutegeno renovable [18]
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Dentro del objetivo global de cero emisiones para 2050 y en liacutenea con la Hoja de Ruta
del Hidroacutegeno el Componente 9 del Plan de Recuperacioacuten Transicioacuten y Resiliencia
denominado Hoja de ruta del hidroacutegeno renovable y su integracioacuten sectorial [44]
pretende posicionar a Espantildea como referente tecnoloacutegico en produccioacuten y
aprovechamiento del hidroacutegeno renovable creando cadenas de valor innovadoras
basadas en PYMEs y centros tecnoloacutegicos asiacute como construir sobre la misma un cluacutester
de produccioacuten e integracioacuten sectorial de hidroacutegeno renovable a gran escala y
vertebrarlo territorialmente con proyectos pioneros
Este componente representa el 224 de la financiacioacuten total de Plan y se distribuye
de la siguiente manera
Inversioacuten
Inversioacuten estimada TOTAL (M euro) incluyendo otras fuentes de financiacioacuten distintas al Mecanismo de Recuperacioacuten y
Resiliencia
1555000000 euro de fondos puacuteblicos
Inversioacuten del componente (M euro) BAJO EL MECANISMO DE RECUPERACIOacuteN Y RESILIENCIA
1555000000 euro de fondos puacuteblicos
Periodificacioacuten 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026
Plan de financiacioacuten
- 400 555 600 - - -
En el Anexo pueden analizarse los diferentes proyectos e iniciativas del sector
energeacutetico espantildeol y como las diferentes empresas estaacuten apostando por jugar un
papel preponderante en la estrategia espantildeola del hidroacutegeno Desgraciadamente
muchas de las iniciativas mantienen un caraacutecter puntual maacutes interesadas en la
captacioacuten de los Next Generation UE que en participar de una estrategia comuacuten
A modo de resumen en los siguientes cuadros se reflejan cuaacuteles son los principales
objetivos que han fijado Europa y Espantildea para los antildeos 2024 2030 y 2050 en cuanto a
los meacutetodos de produccioacuten de los diferentes tipos de hidroacutegeno y las estrategias de
uso del hidroacutegeno como vector energeacutetico y materia prima
Tabla 9 Inversioacuten y plan de financiacioacuten del componente 9
Fuente Plan de Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia [44]
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Colores Posicioacuten Europa Posicioacuten Espantildea
Objetivo 2024 Objetivo 2030 Objetivo 2050 Objetivo 2024 Objetivo 2030 Objetivo 2050
Verde
Instalar 6 GW en electrolizadores Produccioacuten de 1 milloacuten de toneladas de
hidroacutegeno
Instalar 40 GW de electrolizadores y producir 10 millones de toneladas
de hidroacutegeno
Hidroacutegeno verde a gran escala en sectores poco
descarbonizados
Instalar entre 300 y 600 MW en
electrolizadores
Instalar 4 GW en electrolizadores El
hidroacutegeno renovable seriacutea el 25 del consumo de hidroacutegeno industrial
Ser un referente tecnoloacutegico en produccioacuten y
aprovechamiento del hidroacutegeno
Azul
Se apuesta por el hidroacutegeno azul principalmente para reducir raacutepidamente las emisiones de la produccioacuten actual de hidroacutegeno y apoyar la utilizacioacuten paralela y
futura del hidroacutegeno renovable No utilizar otro hidroacutegeno que no sea de origen renovable
Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en 46 millones de toneladas equivalentes de CO2
(CO2eq)
No utilizar otro hidroacutegeno que no sea de origen renovable Turquesa
Como vector para reducir las emisiones de GEI
Como vector para reducir las emisiones de GEI Gris
Marroacuten
Tabla 10 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y de Espantildea asociados a diferentes tipos de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Actividad Posicioacuten UE Posicioacuten Espantildea
Uso del H2 renovable en general Utilizacioacuten del H2 en sectores difiacutecilmente electrificables
Uso como electrocombustible derivado del H2
Uacuteltimo recurso para complementar al H2 Consideran el CCS como recurso de carbono para la produccioacuten de combustibles sinteacuteticos neutros en carbono
Apoyo a la generacioacuten de electricidad renovable
Hidroacutegeno como meacutetodo almacenamiento de excedentes de energiacutea eleacutectrica producida por las plantas renovables para la mejora de la gestioacuten y flexibilidad de la demanda
Energiacutea base del transporte
Terrestre ligero Relegado a usos cautivos y flotas comerciales de vehiacuteculos
ligeros Para 2030 se preveacute una flota de 5000-7500 vehiacuteculos ligeros y 150-200 autobuses con pilas de combustible
100-150 hidrogeneras se implantaraacuten para que puedan realizar el repostaje Terrestre pesado
Relegado a usos cautivos y flotas comerciales de vehiacuteculos pesados
Ferrocarril Apuesta por trenes de pilas de combustible para algunas
rutas comerciales de ferrocarril no electrificadas Al menos dos liacuteneas comerciales de media y larga distancia no electrificadas
Mariacutetimo Entre 2030 y 2050 se espera que el H2 y los combustibles sinteacuteticos derivados del mismo puedan penetrar en los sectores de aviacioacuten y navegacioacuten
Aviacioacuten
MMPP en la industria Sustitucioacuten por H2 renovable en las refineriacuteas en la
produccioacuten de NH3 o en la fabricacioacuten de acero Para 2030 el H2 renovable contribuiraacute en un 25 al total de H2 consumido
como materia en la industria del refino quiacutemica y metalurgia
Tabla 11 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y Espantildea de los diferentes usos y aplicaciones del
hidroacutegeno Elaboracioacuten propia
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Posicioacuten de la Fundacioacuten Renovables
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7 Conclusiones
Consideraciones sobre la uacutenica poliacutetica energeacutetica posible
En todos los documentos y manifestaciones de la Fundacioacuten Renovables hemos
mantenido que la uacutenica poliacutetica energeacutetica posible es la que se lleve a cabo a partir de
una oferta de energiacutea basada en fuentes de energiacutea renovables desarrollada de
forma sostenible y de una poliacutetica de cobertura de nuestras necesidades energeacuteticas a
partir de la consideracioacuten de la energiacutea como un bien de primera necesidad y como
un servicio puacuteblico asumiendo que tiene que ser gestionable a traveacutes del ahorro y de
la eficiencia energeacutetica e incorporando de forma ineludible los conceptos de
inclusioacuten racionalidad sostenibilidad y de respeto con la biodiversidad
La poliacutetica energeacutetica por el desarrollo alcanzado por las distintas tecnologiacuteas de
aprovechamiento de las fuentes de energiacutea renovables debe centrar sus objetivos
como ya hemos mencionado con anterioridad en la electrificacioacuten de la demanda
Obviamente la electricidad como vector energeacutetico que no como fuente primaria de
energiacutea tiene limitaciones teacutecnicas para determinados usos finales como la de que no
es almacenable y por lo tanto necesita de otros vectores energeacuteticos que permitan
superar esas limitaciones tanto en lo que respecta a un desarrollo del sistema
eleacutectrico eficiente y no sobredimensionado en la oferta como a la cobertura de
demandas de energiacutea en las que la electricidad no es el vector maacutes indicado aunque siacute
lo sea para otros vectores que cubran las necesidades con mayor idoneidad
El intereacutes por el hidroacutegeno nace de la posibilidad de complementar y poner en
marcha un sistema cada vez maacutes electrificado tanto en su faceta de almacenamiento
y mejora de la gestionabilidad como en la cobertura de demandas de energiacutea no
idoacuteneas para la electricidad mencionada anteriormente
Es importante no perder la caracteriacutestica de complementariedad porque si
analizamos muchos de los planes presentados parece que el hidroacutegeno debiera ser el
centro del modelo energeacutetico situacioacuten que nunca seraacute asumible por rendimientos
costes e idoneidad La exigencia de un cambio en el modelo de la oferta hace que el
hidroacutegeno no pueda ser la coartada de la continuidad del modelo actual validaacutendolo a
partir de incorporar un grado maacutes de complejidad
En los capiacutetulos anteriores ha quedado clara la dificultad e ineficiencia de transportar y
almacenar el hidroacutegeno lo que pone en duda un modelo de produccioacuten centralizada y
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uso distribuido manteniendo el concesional de infraestructuras como el actual que
deberiacutea estar maacutes dirigido a anteponer el transporte de la electricidad al del
hidroacutegeno fomentando que su produccioacuten y uso sea en el mismo emplazamiento
La poliacutetica propuesta para apoyar al hidroacutegeno pretende que este asuma la misma
configuracioacuten que han tenido los combustibles foacutesiles produccioacuten centralizada
transformacioacuten para almacenamiento y transporte dentro de un modelo de lobby
econoacutemico que ni se sostiene con los combustibles foacutesiles ni con el hidroacutegeno
No podemos perder de vista el estado actual y las proyecciones del desarrollo
tecnoloacutegico de cada uno de los elementos que configuran la cadena de produccioacuten de
hidroacutegeno ni los diferentes escenarios previstos para que alcance el papel de
complemento anteriormente mencionado Somos conscientes de las expectativas que
se han generado pero no debemos olvidar que instituciones como IRENA o la AIE
establecen su horizonte de madurez en el largo plazo lo que implica por un lado
reclamar prudencia para los objetivos a corto plazo y por otro exigencia en el
esfuerzo tecnoloacutegico de desarrollo
Consideracioacuten sobre el hidroacutegeno
Para la Fundacioacuten Renovables el uacutenico H2 que se considera sostenible para la senda
de la descarbonizacioacuten de la economiacutea es el hidroacutegeno producido a partir de la
electroacutelisis del agua empleando electricidad de origen 100 renovable Todas las
alternativas propuestas como transicioacuten hacia el hidroacutegeno renovable basadas en
combustibles foacutesiles son un parche y un engantildeo que no solo no soluciona el problema
de emisiones de GEI ni de la dependencia de los combustibles foacutesiles sino que
ralentiza el paso hacia una economiacutea sostenible y libre de emisiones
La produccioacuten de gases sinteacuteticos para el aprovechamiento de la produccioacuten de H2
mediante gasificacioacuten debe ser analizada bajo el prisma de la consideracioacuten de la
biomasa como recurso local y para ser utilizadas por su capacidad de gestionabilidad
en otros procesos antes que en la produccioacuten de H2
Para la Fundacioacuten Renovables el hidroacutegeno debe ser producido siempre que se pueda
en el sitio de uso mediante electrolizadores abastecidos por electricidad de origen
renovable bien producida in situ o trasportada desde su lugar de origen Siempre es
maacutes interesante transportar electricidad que hidroacutegeno
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El hidroacutegeno como materia prima
El H2 como materia prima (MMPP) tiene experiencia y recorrido de uso en aquellos
sectores industriales que lo demandan hoy en diacutea Sin embargo se requiere la
sustitucioacuten del hidroacutegeno basado en combustibles foacutesiles por el de electroacutelisis con
electricidad renovable en aquellos procesos industriales que realmente resulten
interesantes descarbonizar a largo plazo
La demanda de H2 para el refino de petroacuteleo estaacute destinada a su desaparicioacuten tanto
maacutes cuanto se reduzcan aquellas tecnologiacuteas o usos que dependan de los combustibles
foacutesiles
El volumen de H2 empleado por los fabricantes de fertilizantes sinteacuteticos debe ser
reconsiderado y reducido bajo paraacutemetros de sostenibilidad antes de su sustitucioacuten
completa por hidroacutegeno renovable pues el uso final de estos fertilizantes es el
causante de numerosos impactos sobre los ecosistemas
Vector energeacutetico
La experiencia del H2 como vector energeacutetico en todos los usos finales es miacutenima
principalmente porque si procede de la electrolisis del agua no puede convertirse en
el objetivo y ser consecuencia de un ciclo de regeneracioacuten perverso electricidad-
hidroacutegeno-transportetransformacioacuten-electricidad situacioacuten reforzada si se tiene en
cuenta su caraacutecter emergente al que contribuyen la falta de desarrollo tecnoloacutegico y
un diferencial de coste con respecto a otros combustibles para las mismas aplicaciones
finales
Al ser un electrocombustible derivado de la electricidad (otro vector energeacutetico) el
H2 es para la Fundacioacuten Renovables un recurso para la transicioacuten energeacutetica
complementario a la electrificacioacuten El primer objetivo que se debe perseguir es ser
eficiente con el uso del recurso y el segundo la electrificacioacuten directa de la demanda
con energiacuteas renovables herramientas clave para llevar a cabo la transicioacuten de forma
competitiva y sin incrementar las emisiones locales
Por tanto la razoacuten de apostar en primer lugar por la electricidad y no por el
hidroacutegeno no es otra que por eficiencia por la mejora de la calidad del aire y por la
incorporacioacuten del consumidor como agente activo Antes de sustituir nuestros
consumos por vectores energeacuteticos sostenibles debemos analizar cada uso final de la
energiacutea y prescindir de este consumo siempre que sea posible pues un cambio de
modelo energeacutetico no soacutelo se basa en sustituir los combustibles foacutesiles debemos
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cambiar la forma en la que nos relacionamos con la energiacutea No podemos simplemente
sustituir los consumos finales por vectores que nos permitan seguir haciendo un uso
ineficiente de la energiacutea y acabar dependiendo de tecnologiacuteas y vectores energeacuteticos
aunque sean maacutes sostenibles
Apostar por la electricidad como vector principal para la sustitucioacuten de los
combustibles foacutesiles y como elemento para producir hidroacutegeno exige que su precio no
dependa por regulacioacuten de aquellos combustibles que quiere sustituir razoacuten por la
que desde la Fundacioacuten Renovables consideramos que es urgente la reforma del
sistema de fijacioacuten de precios y el abandono del marginalismo como praacutectica de
mercado para el cierre del precio mayorista de la electricidad
El hidroacutegeno como elemento de valor en la generacioacuten de electricidad de
origen renovable
La optimizacioacuten de la capacidad de evacuacioacuten mediante la maximizacioacuten del factor de
capacidad en centrales de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica con fuentes renovables y la
necesidad de disponer de generacioacuten maacutes gestionable pueden abrir la posibilidad de
utilizar el hidroacutegeno como sistema de almacenamiento de excedentes aunque las
simulaciones realizadas reflejan la necesidad de un cambio de paradigma en las
relaciones de intercambio entre vectores energeacuteticos para que sea viable
En la actualidad los sistemas de almacenamiento con bateriacuteas de ion-litio son la
alternativa maacutes real y competitiva como se ha podido ratificar en las conclusiones
desarrolladas en el apartado El hidroacutegeno como respaldo de la generacioacuten de
electricidad renovable
La implantacioacuten de sistemas hiacutebridos principalmente entre la eoacutelica y la fotovoltaica
han demostrado que es la liacutenea que seguir para la optimizacioacuten del factor de capacidad
y de la rentabilidad de las inversiones aunque se incremente la cuantiacutea de los
vertidos vertidos cuyo coste de oportunidad cero pueden ser el origen para producir
hidroacutegeno o para almacenarse en bateriacuteas ion-litio originando un valor antildeadido al
mejorar la gestioacuten de la energiacutea producida y adecuarse al deseado equilibrio que se
quiere alcanzar entre la oferta y la demanda de la red eleacutectrica La realidad es que el
hidroacutegeno estaacute muy lejos de poder competir con los sistemas de bateriacuteas de ion-litio
El almacenamiento con hidroacutegeno y su posterior transformacioacuten en electricidad con
pilas PEM se configura como una alternativa aunque como ratifica IRENA sea a muy
largo plazo en base a los siguientes elementos
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bull Utilizacioacuten de vertidos por su coste de oportunidad cero
bull Produccioacuten de hidroacutegeno y su utilizacioacuten para generar la energiacutea eleacutectrica in
situ
bull Necesidad de generar mercados en los que la capacidad de flexibilizar la
inyeccioacuten de electricidad en la red esteacute valorada
bull Mejorar y adatar el funcionamiento de electrolizadores en funcionamiento
discontinuo y con alta variabilidad de carga
La unioacuten de la generacioacuten de electricidad renovable para la produccioacuten de hidroacutegeno
como PPA (Power Purchase Agreement) con precios de generacioacuten bajos es una
alternativa todaviacutea lejana para la produccioacuten de hidroacutegeno de menor coste al disponer
de precios de electricidad mucho maacutes bajos que los que el mercado ofrece Pero esta
produccioacuten debe ser lo maacutes cercana posible al punto de uso con el fin de minimizar el
transporte y por lo tanto ser maacutes eficiente Volvemos a recordar que es maacutes idoacuteneo
transportar electricidad que hidroacutegeno
A pesar de los potenciales beneficios del hidroacutegeno mencionados con anterioridad en
base a los caacutelculos realizados por la Fundacioacuten Renovables en el apartado El hidroacutegeno
como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable todaviacutea queda mucho
camino por recorrer para poder aprovechar las ventajas que nos ofrece en este
aacutembito pues auacuten nos encontramos en la fase de crecimiento de la curva de desarrollo
de las tecnologiacuteas asociadas a la produccioacuten almacenamiento y reconversioacuten del H2
En cuanto a la utilizacioacuten de hidroacutegeno para producir energiacutea eleacutectrica en procesos de
cogeneracioacuten debe ser entendida como viable siempre y cuando estemos hablando del
aprovechamiento de calores residuales del proceso industrial que ha utilizado el
hidroacutegeno como vector energeacutetico para cubrir sus necesidades
Como cobertura de necesidades energeacuteticas especificas
Transporte
Transporte terrestre
El H2 solo deberiacutea ser utilizado en los usos en los que por limitaciones de
autonomiacutea asociadas a sus ciclos de trabajo o por peso en relacioacuten con su
capacidad no sea posible llevarlo a cabo mediante vehiacuteculos eleacutectricos con
bateriacuteas en la actualidad de ion-litio Solamente se deberiacutea considerar el
uso del hidroacutegeno en pilas de combustible en aquellos vehiacuteculos de largo
recorrido o de alta tasa de utilizacioacuten como camiones autobuses taxis
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carretillas elevadoras o flotas cautivas Es importante reiterar la necesidad
de tener presente el filtro de la eficiencia
Con respecto a los vehiacuteculos ligeros salvo casos excepcionales deberaacuten
ser vehiacuteculos eleacutectricos de bateriacutea Hay que destacar la utilidad de los
vehiacuteculos eleacutectricos como elemento de almacenamiento para mejorar la
flexibilidad del sistema eleacutectrico La recarga inteligente y el Vehicle to Grid
(V2G) deben ser elementos baacutesicos para la gestionabilidad del sistema
El transporte pesado (autobuses camiones y maquinaria pesada) debe ser
atendido con la combinacioacuten de vehiacuteculos a base de pilas de combustible y
la electrificacioacuten directa (por ejemplo en el caso de los autobuses con el
trolebuacutes) o indirecta mediante bateriacuteas dependiendo de la carga
autonomiacutea y ciclos de trabajo porque el hidroacutegeno siacute puede ser
competitivo en la descarbonizacioacuten de autobuses y camiones de largo
recorrido
La propuesta de disponibilidad de infraestructuras de recarga debe estar
disentildea pensando exclusivamente en estos segmentos de vehiacuteculos y usos y
en la posibilidad de sistemas de abastecimiento alrededor de los puntos de
consigna de uso profesionalizado nunca bajo el mismo criterio que marca
la necesidad de puntos de recarga eleacutectricos
En relacioacuten con el transporte por ferrocarril este deberiacutea ser 100
eleacutectrico pues se trata de una tecnologiacutea sobradamente conocida y
electrificable Por ello consideramos que se deberaacute apostar por la
electrificacioacuten de aquellos tramos que todaviacutea no disponen de tendido
eleacutectrico antes que por la implantacioacuten de trenes impulsados con
hidroacutegeno
El fomento del uso del ferrocarril tambieacuten como transporte de mercanciacuteas
ademaacutes de solventar parcialmente el dilema de la electrificacioacuten de los
vehiacuteculos por bateriacuteas o pilas de combustible reduciriacutea el traacutefico por
carretera y aumentariacutea el volumen de carga transportada en comparacioacuten
con el transporte pesado No compartimos el uso del hidroacutegeno en el
ferrocarril atendiendo a su no idoneidad ni econoacutemica ni teacutecnica frente
a un sistema 100 electrificado
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Transporte mariacutetimo
Para el transporte mariacutetimo de larga distancia el amoniacuteaco renovable
destaca como una solucioacuten para sustituir a los combustibles ya que las
opciones de utilizar directamente el hidroacutegeno en estado gas o liacutequido no
presenta en teacuterminos de eficiencia ratios que recomienden su uso en los
casos en los que conlleven un consumo elevado de combustible En esta
liacutenea de actuacioacuten no puede olvidarse el riesgo asociado a las fugas de
amoniacuteaco en el mar ademaacutes de las emisiones de oacutexido de nitroacutegeno si la
combustioacuten no estaacute perfectamente optimizada al margen de la necesidad
de seguir avanzando en el perfeccionamiento tecnoloacutegico del proceso de
Haber-Bosch para reducir su consumo intensivo en energiacutea
Transporte aeacutereo
Al margen de la consideracioacuten del transporte aeacutereo como una praacutectica que
debe ser minimizada o sustituida por otras alternativas terrestres como el
ferrocarril salvo que se produzca una disrupcioacuten tecnoloacutegica la versioacuten
sinteacutetica del queroseno foacutesil es la mejor alternativa a corto y medio plazo
para la descarbonizacioacuten del sector Es necesaria una actualizacioacuten del
proceso de Fischer-Tropsch para sintetizar el queroseno de la forma maacutes
eficiente y sostenible posible
Materia prima en la industria
Dado que el hidroacutegeno no es una fuente de energiacutea primaria sino un vector energeacutetico
que requiere de una conversioacuten que implica importantes peacuterdidas de energiacutea es
necesario hacer una reflexioacuten sobre la escala y velocidad necesaria para su
desarrollo uso y capacidad de suministro Sus aplicaciones deben centrarse en
aquellos sectores en los que la electricidad no pueda tener cabida
El uso del hidroacutegeno en la industria debe ser modificado atendiendo a
1 El cambio de la produccioacuten de hidroacutegeno desde el reformado de gas a la
produccioacuten mediante electroacutelisis del agua con electricidad de origen renovable
En buena loacutegica esta consideracioacuten dada la todaviacutea inmadurez tecnoloacutegica e
industrial de la produccioacuten de hidroacutegeno mediante electroacutelisis debe llevar
consigo amortiguar el crecimiento de la demanda de hidroacutegeno porque si no lo
que haremos es fomentar el uso del gas natural para cubrir las demandas
creadas o la aportacioacuten de fondos para cubrir el diferencial econoacutemico hoy diacutea
existente entre ambas formas de produccioacuten de hidroacutegeno
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2 La sustitucioacuten de procesos teacutermicos de los combustibles foacutesiles por hidroacutegeno
siempre que se cumpla que no puedan ser abastecidos por electricidad
Los usos actuales del hidroacutegeno en refineriacuteas e incluso en la produccioacuten de fertilizantes
deben considerarse en liacutenea con las exigencias que la lucha contra el cambio climaacutetico
implica Es claro que debemos apostar por la erradicacioacuten de los combustibles foacutesiles
pero tambieacuten por hacer maacutes sostenible la industria de los fertilizantes
La industria del amoniacuteaco debe emprender en consecuencia un proceso de evolucioacuten
y transformacioacuten acorde con los compromisos asumidos tanto para la minimizacioacuten de
emisiones como de los riesgos que algunos componentes llevan de forma inherente a
su produccioacuten y uso
Electrocombustibles derivados del hidroacutegeno
Los electrocombustibles derivados del H2 renovable deben considerarse como el
uacuteltimo recurso por principios de eficiencia pues estos combustibles precisan de dos
procesos de transformacioacuten a partir de la electricidad con el consumo de energiacutea y las
peacuterdidas en los procesos de transformacioacuten que conllevan Peacuterdidas asociadas no soacutelo
al proceso de transformacioacuten para su produccioacuten sino tambieacuten a su uso final que
generalmente es en motores teacutermicos mucho menos eficientes que los eleacutectricos o
que la pila de combustible
No menos importante es el haacutendicap del requerimiento de carbono (a excepcioacuten del
amoniacuteaco) como materia prima para su siacutentesis que hace que el uso final de estos
electrocombustibles basados en carbono no suponga ninguna mejora en cuanto a
reduccioacuten de emisiones en el proceso de combustioacuten comparado con los combustibles
foacutesiles tradicionales
Desde la Fundacioacuten Renovables en teacuterminos generales no consideramos la utilidad
de los electrocombustibles del H2 tanto por la ya mencionada baja eficiencia como
por la contribucioacuten al mantenimiento del sistema energeacutetico tradicional en lugar de
contribuir a un nuevo modelo en consonancia con las exigencias climaacuteticas
Este seriacutea el caso de la produccioacuten de metano sinteacutetico para incorporar a la
infraestructura actual del gas una actividad totalmente contraria a los principios de la
Fundacioacuten Renovables pues el hidroacutegeno en ninguacuten caso puede servir de excusa
para continuar con la quema de combustibles (foacutesiles o sinteacuteticos) contaminantes
como el metano Otro ejemplo similar seriacutea la produccioacuten de gasolina y gasoacuteleo
sinteacutetico para los actuales motores de combustioacuten interna
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De los electrocombustibles el que resulta maacutes interesante para eliminar los
combustibles foacutesiles de aquellos procesos maacutes difiacuteciles de descarbonizar es el
amoniacuteaco (NH3) al ser un gas faacutecilmente licuable con una densidad energeacutetica
moderada que dada la ausencia de carbono en su moleacutecula se elimina la posible
formacioacuten de gases de CO2 y CO en su combustioacuten Sin embargo las principales
consecuencias negativas de su uso son la posible formacioacuten de NO2 y su alta toxicidad
para los seres humanos y los ecosistemas en los que haya una posible fuga de NH3
(especialmente las masas de agua)
En cuanto a los electrocombustibles citados en este documento que contengan
carbono en su composicioacuten molecular soacutelo se consideraraacute de utilidad para su uso
como vector energeacutetico el queroseno sinteacutetico de origen renovable (H2 producido por
electroacutelisis del agua con electricidad de origen 100 renovable y carbono procedente
de la biomasa aprovechada de manera sostenible) al ser la uacutenica alternativa al
combustible actual empleado por los aviones de largo recorrido
Por ello el uso de combustibles liacutequidos sinteacuteticos quedaraacute relegado a aquellos
subsectores en los que se demuestre que la electrificacioacuten no es la opcioacuten maacutes
eficiente ni existe una alternativa sostenible o de uso directo del hidroacutegeno Este es
el caso del transporte aeacutereo que junto con el mariacutetimo son los medios de transporte
maacutes difiacuteciles de descarbonizar aunque en este uacuteltimo la posibilidad del uso de
hidroacutegeno sin transformar es maacutes factible pero maacutes compleja
Transporte de hidroacutegeno
El objetivo debe ser minimizar las necesidades de transportar hidroacutegeno
Por otro lado el hidroacutegeno no puede servir de excusa para continuar apostando por
los combustibles foacutesiles y su inyeccioacuten en la red de gas (blending) ya que supondriacutea
una modificacioacuten de la composicioacuten del producto transportado y entregado al cliente
ademaacutes de que la red de transporte podriacutea dantildearse a largo plazo y tener efectos no
deseados en los equipos que utilicen esta mezcla de gases
La praacutectica del blending supone la degradacioacuten en teacuterminos de valor de un vector
energeacutetico como el hidroacutegeno como componente minoritario de la mezcla con un
elemento con menor capacidad exergeacutetica y que ademaacutes no es sostenible como es el
gas natural
Por consiguiente el hidroacutegeno debe ser producido in situ lo maacutes proacuteximo a los puntos
de consumo para reducir asiacute al maacuteximo las necesidades de transporte pues el uacutenico
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vector energeacutetico eficientemente transportable es la electricidad y por ello se debe
transportar la electricidad alliacute doacutende se encuentren los electrolizadores cercanos al
punto de consumo
El hidroacutegeno no puede convertirse en una coartada
El hidroacutegeno renovable tiene futuro en la senda de la descarbonizacioacuten pero no
podemos confundir su proyeccioacuten futura con la euforia de las empresas energeacuteticas ni
con la expectacioacuten mediaacutetica
Desde la Fundacioacuten Renovables hemos intentado poner un punto de reflexioacuten al boom
del H2 detraacutes del que se encuentran las mismas empresas energeacuteticas que hace diez
antildeos renegaban de las renovables por inmaduras y caras y hoy se entregan a ellas para
producir hidroacutegeno renovable una tecnologiacutea auacuten cara e inmadura Su intereacutes por el
H2 no estaacute relacionado con abordar la emergencia climaacutetica sino con preservar su
actual modelo de negocio para mantener la relevancia y rentabilidad del modelo
energeacutetico centralizado basado en combustibles foacutesiles cuya propiedad y control estaacute
en un pequentildeo grupo de grandes empresas energeacuteticas y en la posibilidad de captar
recursos puacuteblicos como son los Next Generation UE
La creacioacuten de estas expectativas del hidroacutegeno con carteras de proyectos y
estrategias tanto a nivel nacional como mundial se ajusta directamente a los
intereses del sector energeacutetico maacutes tradicional actuando como lobby del hidroacutegeno en
una propuesta de dar continuidad a la industria del gas Su principal objetivo es el de
conseguir un esquema regulatorio y financiero a gran escala para crear una
economiacutea del hidroacutegeno y liderar este ldquonuevo amanecerrdquo del gas Si toda la
economiacutea demanda hidroacutegeno seriacutea casi imposible satisfacer esa demanda soacutelo con
hidroacutegeno renovable (incluso si es importado) lo que se traduciriacutea en seguir
produciendo H2 a base de gas foacutesil (con y sin eliminacioacuten de carbono) o blending de H2
renovable en la red de gas lo que podriacutea propiciar un mayor consumo de gas foacutesil bajo
el pretexto de un gas ldquomaacutes natural y sosteniblerdquo No es de extrantildear que la actual
apuesta por el hidroacutegeno renovable esteacute siendo utilizada por el lobby del gas como un
intento de satisfacer la economiacutea del hidroacutegeno de Europa mediante hidroacutegeno
producido a partir de combustibles foacutesiles pues una economiacutea de hidroacutegeno renovable
podriacutea poner a la industria del gas fuera de juego
En Espantildea y en Europa en general ya se cuenta con una red sobredimensionada de
gas que o bien se convertiraacute en activos varados (peacuterdida de valor de las
infraestructuras a medida que se eliminan los combustibles foacutesiles) que requeriraacuten de
un costoso desmantelamiento o nos encerraraacute con su reutilizacioacuten en maacutes deacutecadas
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de quema de combustibles foacutesiles Ademaacutes no soacutelo pretenden mantener sus
gaseoductos en uso sino ampliarlos sustancialmente como demuestra el proyecto
European Hydrogen Backbone en el que participan los 11 principales gestores de la red
de transporte de gas de Europa
Por otro lado nunca debemos olvidar la volatilidad de los precios del gas natural y las
consecuencias de su consideracioacuten como el vector principal de apoyo a la transicioacuten
energeacutetica Estamos viendo como los movimientos geoestrateacutegicos ponen en riesgo la
poliacutetica de electrificacioacuten de la demanda
Es claro que el modelo marginalista no se disentildeoacute para el mix energeacutetico actual y su
perpetuacioacuten es darle al gas natural la oportunidad aunque su aporte sea pequentildeo de
tener la uacuteltima palabra para fijar precios y cercenar todo el esfuerzo que la evolucioacuten
de las renovables ha tenido Fomentando la causa del problema nunca encontraremos
la solucioacuten Cuando el precio de la electricidad en el modelo marginalista actual lo fija
el gas la apuesta por electrificar la demanda pasa a ser una quimera
El objetivo de este tipo de proyectos relacionados con el hidroacutegeno es captar los
recursos de financiacioacuten nuevos yo existentes de la UE para mantener el peso del gas
recursos financieros como los del Plan de Inversiones Sostenibles (Sustainable
Investment Plan) del Fondo para la Recuperacioacuten y Resiliencia (Recovery and
Resilience Facility) del Fondo para Conectar Europa (Connecting Europe Facility) y a
traveacutes de las normas revisadas de ayuda estatal como Proyectos Importantes de
Intereacutes Comuacuten Europeo (Important Projects of Common European Interest (IPCEI))
Posicionamiento frente a la estrategia espantildeola del hidroacutegeno
Estamos de acuerdo en que Espantildea debe apostar por el hidroacutegeno para no perder su
posicioacuten en la senda trazada por la UE pero esta apuesta nunca puede olvidar la
realidad a la que se enfrenta el hidroacutegeno definida por sus costes y sus ineficiencias
como vector energeacutetico
La apuesta no puede ser fomentar la demanda de hidroacutegeno porque su cadena de
valor no estaacute madura y lo uacutenico que se conseguiraacute es arrastrar el diferencial de costes
hacia el futuro hipotecando las sentildeales de precio y su propio desarrollo
El establecimiento de objetivos concretos de penetracioacuten de H2 puede ser peligroso y
maacutes auacuten si se establece en un sector en concreto Si se restringen las opciones
tecnoloacutegicas con las que se debe llegar a un objetivo se puede estar excluyendo otras
alternativas renovables como la electricidad generando por tanto un sobrecoste para
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el conjunto de la economiacutea ademaacutes de poner en riesgo alcanzar los objetivos de
descarbonizacioacuten establecidos por haber implementado una poliacutetica ineficiente maacutes
centrada en mostrar la grandeza del empentildeo que los criterios de eficiencia en su maacutes
amplio sentido
La intencioacuten de convertir a Espantildea en uno de los principales exportadores de H2 es un
error entre otras razones por la ineficiencia de los procesos de transformacioacuten para el
transporte al margen de que puede suponer perpetuar el esquema actual centralizado
de zonas de recursosgeneracioacuten y consumo en lugar de dotar a cada territorio de
energiacutea que es la mejor forma de empoderamiento El caraacutecter distribuido de las
fuentes de energiacuteas renovables permite generar cerca de los puntos de consumo
(generacioacuten distribuida) reduciendo el transporte aumentando la eficiencia y
fomentando la autosuficiencia energeacutetica en lugar de desembocar en sumideros
energeacuteticos
No entendemos el volumen econoacutemico destinado a fomentar iniciativas de inversioacuten
en proyectos de hidroacutegeno en la mayoriacutea de los casos como iniciativas piloto alejadas
de la apuesta para mejorar las condiciones baacutesicas de su produccioacuten No podemos
volver a caer en los errores del pasado y apostar por monumentos funerarios con
tecnologiacuteas inmaduras para cubrir necesidades no reales impulsadas con el uacutenico
objetivo de obtener reacuteditos financieros a inversiones al amparo de regulaciones
creadas ad hoc con una dependencia eterna de los fondos puacuteblicos Experiencias
como el depoacutesito Castor la central de Elcogaacutes el sobredimensionamiento de las
infraestructuras gasistas o incluso el desarrollo fuera de los objetivos fijados para las
energiacuteas renovables han sido apuestas que pagamos los consumidores aunque en su
inicio contaran con subvenciones al capital
Fomentar la demanda para que se desarrolle la oferta no es buena solucioacuten si esta no
va acompantildeada de una apuesta por el desarrollo tecnoloacutegico e industrial de
electrolizadores y de equipamiento auxiliar de tamantildeos no centralizados que
puedan generar una industria utilizable frente a la promocioacuten de proyectos piloto
megaliacuteticos que acabaraacuten como siempre convirtieacutendose en monumentos funerarios
de las liacuteneas de financiacioacuten ad hoc disponibles
Se debe priorizar la adaptacioacuten al marco regulatorio existente de los sistemas de
Garantiacuteas de Origen del hidroacutegeno para antes de 2022 puesto que hoy en diacutea con
este vaciacuteo administrativo no podriacutea asegurarse la procedencia del hidroacutegeno
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Debemos tener una poliacutetica fiscal que introduzca criterios de homogeneidad Es
verdad que por ahora el precio del H2 producido a partir de gas natural es de
alrededor de 1-15 eurokg mientras que el hidroacutegeno producido mediante la electroacutelisis
de agua utilizando electricidad de origen renovable tiene un coste de entre 5-7 eurokg
pero tambieacuten es verdad que los combustibles foacutesiles siguen gozando de bonificaciones
fiscales sin internalizar los costes de los dantildeos causados al medio ambiente y a las
personas derivados de las externalidades negativas por las emisiones de GEI
La apuesta de Espantildea como siempre ha defendido la Fundacion Renovables debe ser
hacia la electrificacioacuten de la demanda y en base a la generacioacuten de electricidad 100
con fuentes renovables y en este objetivo el hidroacutegeno puede tener un papel pero
seraacute de forma puntual y no determinante No podemos apostar por un hidroacutegeno que
a traveacutes del blending sea la coartada del modelo energeacutetico foacutesil actual
Como recordatorio debemos apostar por la produccioacuten de hidroacutegeno a traveacutes de la
hidroacutelisis del agua con electricidad de origen renovable en emplazamientos en los
que se minimice su transporte porque siempre es maacutes interesante transportar
electricidad que hidroacutegeno
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Anexo
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 115
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Anexo
En este Anexo se recogen los principales proyectos de las energeacuteticas espantildeolas para
obtener parte de estos fondos
Proyectos de hidroacutegeno en Espantildea y estrategia de las principales
energeacuteticas espantildeolas
La fuerte apuesta por esta fuente de energiacutea y su consideracioacuten como inversioacuten elegible
para los Next Generation UE ha supuesto que las energeacuteticas espantildeolas hayan asumido
el reto de liderar la industria del hidroacutegeno Las razones de este intereacutes al margen de la
captacioacuten de fondos europeos hay que buscarlas en la posibilidad que les da de
transformacioacuten y proteccioacuten de su core business hacia un vector energeacutetico de futuro
bull Sector petroacuteleo y gas Supone no solo la continuidad de la utilizacioacuten del gas y
de sus infraestructuras con el blending sino sobre todo un incremento del
consumo de gas natural como fuente de energiacutea maacutes barata en los teacuterminos del
mercado actual para producir hidroacutegeno Por otro lado permite una conexioacuten
perfecta entre su migracioacuten hacia los mercados relacionados con la electricidad
y las renovables aunque su intereacutes estaacute maacutes en el mantenimiento del hidroacutegeno
gris y azul que el del verde
bull Sector eleacutectrico Es una oportunidad no solo de incrementar la produccioacuten de
electricidad y de las inversiones en generacioacuten con renovables sino tambieacuten de
introducir como propio un vector crucial para la gestionabilidad del sistema
eleacutectrico el aprovechamiento de los vertidos en centrales de generacioacuten y la
optimizacioacuten de procesos como la hibridacioacuten de tecnologiacuteas o el
sobredimensionamiento de potencia instalada
La siguiente figura muestra coacutemo el ecosistema espantildeol cuenta con representacioacuten en
toda la cadena de valor de esta tecnologiacutea
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Estas empresas se encuentran inmersas en muchos proyectos para reducir costes en la
produccioacuten almacenaje y transporte del combustible asiacute como para convertir en
realidad su utilizacioacuten diaria para movilidad generacioacuten de energiacutea eleacutectrica en
industrias etc
Espantildea
Espantildea ha presentado como objetivo liderar el desarrollo de la economiacutea del H2
buscando crear una nueva industria a su alrededor (fabricacioacuten de pilas de combustible
y de electrolizadores entre otros) y eso se ve reflejado en su Hoja de Ruta en la que se
establece como objetivo principal para la proacutexima deacutecada instalar 4 GW de potencia
de electroacutelisis (el 10 del objetivo establecido por la UE para 2030)
Para alcanzar los objetivos fijados en La Hoja de Ruta del Hidroacutegeno se estima una
inversioacuten necesaria hasta 2030 en torno a 8900 Meuro que movilizar por el sector
privado con el apoyo eficiente del sector puacuteblico Ademaacutes en el marco del Fondo
Europeo de Recuperacioacuten el Gobierno preveacute destinar maacutes de 1500 Meuro al desarrollo
del hidroacutegeno renovable Consecuentemente las grandes energeacuteticas han disparado
sus inversiones hacia el H2 mediante proyectos para aprovechar los fondos europeos e
invertir en nuevos activos convirtieacutendose en una de las principales apuestas incluso
en las compantildeiacuteas eleacutectricas
Figura 36 Representacioacuten del ecosistema espantildeol en la cadena de valor del hidroacutegeno Fuente The conversation [45]
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 117
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Fondos Next Generation EU
Posicionamiento de las empresas energeacuteticas en Espantildea
A continuacioacuten se presenta un cuadro resumen de proyectos de hidroacutegeno de algunas
de las principales empresas energeacuteticas del paiacutes que han solicitado financiacioacuten de
fondos europeos o espantildeoles
Proyecto Descripcioacuten
Endesa
Hasta 23 proyectos relacionados con el hidroacutegeno renovable en las distintas fases de la cadena de valor de este gas por valor de maacutes de 2900 millones de
euros (Meuro) para poner en marcha 340 megavatios (MW) de potencia en electrolizadores alimentados con 2000 MW de potencia renovable
Tambieacuten planea proyectos extrapeninsulares que absorben otros 900 millones de inversioacuten y que van desde la produccioacuten de hidroacutegeno verde en plantas de
generacioacuten al paso de plantas operativas a su funcionamiento con bicombustible y la sustitucioacuten de potencia de otras plantas operativas por
hidroacutegenogas
Del carboacuten de La Robla al hidroacutegeno solar
Apertura de una faacutebrica de hidroacutegeno limpio en La Robla (Leoacuten) que produciraacute aproximadamente 9000 toneladas de H2 verde al antildeo mediante un
electrolizador de hasta 60 MW y un parque solar fotovoltaico de cuatrocientos megas (400 MW)
Produccioacuten destinada el consumo local la inyeccioacuten a la red gasista y posibilitar una futura exportacioacuten hacia el noroeste de Europa
Mallorca
El proyecto industrial Power to Green Hydrogen Mallorca (proyecto de produccioacuten a escala industrial de hidroacutegeno renovable hasta 75 MW de
electroacutelisis) es el nuacutecleo de Green Hysland una iniciativa europea a traveacutes de la cual la UE ha comprometido 10 millones de euros
Produccioacuten destinada como combustible en autobuses y vehiacuteculos de alquiler que podraacuten repostar en una estacioacuten de servicio -hidrogenera- construida a tal
efecto Asiacute mismo seraacute empleado para la generacioacuten de calor y energiacutea para edificios comerciales y puacuteblicos o como energiacutea auxiliar en ferris y operaciones portuarias Ademaacutes parte de ese hidroacutegeno verde se inyectaraacute en la red de gas
de la isla con el apoyo de Redexis y a traveacutes de un Sistema de Garantiacuteas de Origen desarrollado por Acciona Enagaacutes y Acciona lideran el proyecto
Puertollano
Integracioacuten de una instalacioacuten solar fotovoltaica de cien megavatios (100 MW) un sistema de bateriacuteas de ion-litio con una capacidad de almacenamiento de veinte megavatios hora (20 MWh) y un sistema de produccioacuten de hidroacutegeno
mediante electroacutelisis de 20 MW (que funcionaraacute con energiacutea 100 renovable) inversioacuten de 150 millones de euros Produccioacuten destinada seraacute empleado en la faacutebrica de amoniaco de Fertiberia en Puertollano que tiene una capacidad de
produccioacuten superior a las 200000 toneladas antildeo
Ingeteam
El fabricante noruego de electrolizadores Nel (a traveacutes de su filial Nel Hydrogen Electrolyser) y la compantildeiacutea eleacutectrica Iberdrola han firmado un acuerdo para desarrollar electrolizadores de gran tamantildeo y promover la
cadena de valor de esta tecnologiacutea en Espantildea Para materializar el proyecto Iberdrola junto a la empresa vasca Ingeteam han constituido la compantildeiacutea Iberlyzer con el fin de convertirla en el primer
fabricante de electrolizadores a gran escala de Espantildea Iberdrola asegura que Iberlyzer suministraraacute maacutes de 200 MW de electrolizadores en 2023 con una
inversioacuten inicial cercana a los 100 millones de euros
Medios de transporte mariacutetimo
El proyecto Bahiacutea H2 Offshore impulsado por el cluacutester de energiacuteas marinas de Cantabria tiene como objetivo el disentildeo construccioacuten instalacioacuten y
seguimiento de un prototipo marino de produccioacuten de hidroacutegeno y amoniaco verde alimentado por plataformas solares flotantes
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Proyecto Descripcioacuten
Bahiacutea H2 Offshore estaacute incluido en la propuesta Cantabria re-Activa y se desarrollaraacute en un espacio de dominio puacuteblico de la Autoridad Portuaria de
Santander El combustible verde obtenido se destinaraacute a buques y equipamientos de liacuteneas y operadoras del Puerto de Santander
Asturias
Duro Felguera ha firmado un acuerdo con la empresa puacuteblica Hunosa y con el distribuidor Nortegas para desarrollar proyectos de hidroacutegeno verde en la zona
central de Asturias Los proyectos se centraraacuten en la produccioacuten almacenamiento transporte inyeccioacuten en la red de gas natural y uso en
movilidad de hidroacutegeno
Repsol
Produccioacuten en sus nuevas instalaciones de Bilbao hidroacutegeno a partir de agua (H2O)
Ademaacutes la petrolera asegura que estaacute desarrollando una tecnologiacutea propia de fotoelectrocataacutelisis para producir hidroacutegeno a partir de energiacutea solar (proyecto
Sun2Hy) Este desarrollo lo realiza junto con Enagaacutes En la iniciativa tambieacuten participan varios centros de investigacioacuten
Talgo
Desarrollo de un tren hiacutebrido que permite una operacioacuten flexible hidroacutegeno-eleacutectrico disentildeada para la plataforma de Cercaniacuteas Regional Vittal de Talgo
En el proyecto de Talgo el principal colaborador es el Centro Nacional del Hidroacutegeno
Hydrogen In Gas GridS
Estudio para la descarbonizacioacuten de la red de gas y su utilizacioacuten cubriendo las lagunas de conocimiento del impacto que los altos niveles de hidroacutegeno
podriacutean tener en la infraestructura de gas sus componentes y su gestioacuten El proyecto se desarrolla en varias actividades entre ellas la cartografiacutea de los
obstaacuteculos y facilitadores teacutecnicos juriacutedicos y normativos el ensayo y la validacioacuten de sistemas y la innovacioacuten la elaboracioacuten de modelos
tecnoeconoacutemicos y la preparacioacuten de un conjunto de conclusiones como viacutea para permitir la inyeccioacuten de hidroacutegeno en las redes de gas de alta presioacuten
Empresas asociadas Coordinacioacuten por Fundacioacuten Hidroacutegeno de Aragoacuten (FHa) con la participacioacuten de Redexis Tecnalia DVGW (Asociacioacuten alemana de gas y
agua) HSR (Universidad de Ciencias Aplicadas de Rapperswil Suiza) y ERIG (Instituto de Investigacioacuten Europeo para el gas y la innovacioacuten energeacutetica
Beacutelgica) Presupuesto 2 millones (procedentes de Fuel Cells and Hydrogen Joint
undertaking (FCHJU))
SeaFuel
Objetivo del proyecto Demostrar la viabilidad de alimentar redes locales de transporte utilizando combustibles producidos a traveacutes de fuentes renovables y
del agua del mar Descripcioacuten El proyecto contiene una instalacioacuten de energiacuteas renovables (51
MW) asociada a una hidrogenera (25 kg H2diacutea a 350 bar) que estaraacute conectada directamente a los aerogeneradores y seraacute abastecida por agua de mar
produciendo el hidroacutegeno a partir de los recursos naturales disponibles El hidroacutegeno generado se destinaraacute a la sustitucioacuten de parte de la flota de
vehiacuteculos dieacutesel por coches de hidroacutegeno Las plantas fotovoltaicas abasteceraacuten la estacioacuten de servicio y la planta desaladora (125 m3 diacutea (24 kWm3))
Empresas asociadas 9 socios y 6 miembros asociados incluyendo empresas de todas las aacutereas Enagaacutes miembro asociado Duracioacuten 2017-2020
Localizacioacuten Tenerife
H2Ports
Objetivo del proyecto Realizacioacuten de estudios de viabilidad para el desarrollo de una cadena de suministro de hidroacutegeno sostenible en el puerto para reducir
el impacto ambiental de sus operaciones Descripcioacuten Proyecto piloto a escala europea localizado en el Puerto de
Valencia que desarrolla y valida la transformacioacuten a H2 de dos maacutequinas (gruacutea telescoacutepica y cabeza de camioacuten) en condiciones reales de
operacioacuten El proyecto incluye el desarrollo de una hidrogenera a 350 bares asiacute como el estudio y desarrollo de la logiacutestica de suministro de H2 en el Puerto
Empresas asociadas Autoridad Portuaria de Valencia la Fundacioacuten Valenciaport (coordinador) el Centro Nacional del Hidroacutegeno y las empresas
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Proyecto Descripcioacuten
privadas MSC Terminal Valencia Grupo Grimaldi Hyster-Yale Atena Ballard Power Systems Europa y Enagaacutes
Duracioacuten 2019-2023 Localizacioacuten Puerto de Valencia
Presupuesto 4 millones de euros (39999475 euro procedentes de Fuel Cells and Hydrogen Joint undertaking (FCHJU))
Tabla 12 Proyectos de hidroacutegeno que han solicitado financiacioacuten de fondos europeos o espantildeoles Elaboracioacuten propia
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 120
Iacutendice de figuras y tablas
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde
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Iacutend
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Iacutendice de figuras y tablas
Iacutendice de figuras
Figura 1 Densidad relativa de los combustibles con respecto el aire
Fuente Pubchem[3]Elaboracioacuten propia 22
Figura 2 Temperatura de autoignicioacuten en el aire para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 22
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad Fuente Bizcaia-Diputacioacuten
Foral [4] Elaboracioacuten propia 23
Figura 3 Diagrama explicativo del rango de inflamabilidad Fuente Bizcaia-Diputacioacuten
Foral [4] Elaboracioacuten propia 23
Figura 4 Liacutemites de inflamabilidad en aire para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 23
Figura 5 Punto de inflamacioacuten para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 24
Figura 6 Poder caloriacutefico Inferior de varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 25
Figura 7 Densidad volumeacutetrica para varios combustibles
Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 25
Figura 8 Procesos de produccioacuten de hidroacutegeno en funcioacuten de la fuente de energiacutea
utilizada Fuente Hidroacutegeno Website [6] 28
Figura 9 Perspectivas de costes de la produccioacuten de hidroacutegeno
Fuente Informe ldquoPerspectivas de una economiacutea de hidroacutegenordquo de BloombergNEF [10]
39
Figura 10 Consumo final de energiacutea por vector energeacutetico para los antildeos 2018 y 2050
seguacuten el escenario de 15 ordmC proyectado en el World Energy Transitions Outlook 15ordmC
Pathway [11] Fuente IRENA 40
Figura 11 Meacutetodos para almacenar hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 44
Figura 12 Liacutemites legales de la concentracioacuten volumeacutetrica del hidroacutegeno en la red de
gas en diferentes paiacuteses Fuente Naturgy [15] Elaboracioacuten propia 50
Figura 13 Costes de transporte de hidroacutegeno en funcioacuten del volumen y la distancia
recorrida ($kg) Fuente Bloomberg NEF Hydrogen Economy Outlook [10] 52
Figura 14 Implantacioacuten del H2 con sistemas de cogeneracioacuten Fuente Estudio
Hidroacutegeno y Cogeneracioacuten ACOGEN [22] 57
Figura 15 Esquema resumen de eficiencias en el proceso de transformacioacuten
almacenamiento y reconversioacuten de la energiacutea primaria en electricidad de las principales
tecnologiacuteas renovables despreciando las peacuterdidas asociadas al transporte de los
vectores energeacuteticos Fuentes Rendimientos (120636) Ag Media de aerogeneradores
(Center for Sustainable Systems) [24] FV Media de paneles solares (GreenMatch) [25]
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Iacutend
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CH Central Hidroeleacutectrica (Bureau of Reclamation) [26] CS Campo Solar
(Protermosolar) [27] Elec electrolizador tipo PEM (Libro Naturgy) [15] Al
almacenamiento H2 (TampE) [28] PC=Pila de Combustible tipo PEM (Libro Naturgy) BE=
Bateriacutea electroquiacutemica de ion-litio en ciclo de carga y descarga (MDPI) [29] At=
Almacenamiento teacutermico en sales fundidas (Protermosolar) Elaboracioacuten propia 60
Figura 16 Distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica vendida y de los excedentes del parque en
estudio Elaboracioacuten propia 61
Figura 17 Excedentes del parque de estudio distribuidos por estaciones de un antildeo
Elaboracioacuten propia 63
Figura 18 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de
H2 como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable Elaboracioacuten propia 65
Figura 19 Peacuterdidas en el proceso de transformacioacuten de la energiacutea en el caso del uso de
bateriacuteas como respaldo de la generacioacuten de electricidad renovable Elaboracioacuten propia
65
Figura 20 Reduccioacuten de los costes de electricidad seguacuten Fuente Technology Roadmap
Hydrogen and Fuel Cells (aeh2org) [30] Elaboracioacuten propia 67
Figura 21 Diagrama explicativo de la produccioacuten de electrocombustibles
Fuente European Technology and Innovation Platform [31] Traduccioacuten al espantildeol del
original 68
Figura 22 Coste de la reduccioacuten de CO2 con hidroacutegeno Fuente BloombergBNEF
Hydrogen Economy Outlook [10] 74
Figura 23 Datos de eficiencia de coches eleacutectricos transporte ligero Fuente Transport
and Environment [34] 76
Figura 24 Datos de eficiencia de camiones eleacutectricos transporte ligero Fuente
Transport and Environment [34] 77
Figura 25 Resumen de la flota de camiones de la UE (2019) y de los vehiacuteculos-kiloacutemetro
(2019) por paiacutes Fuente ACEA 2021 Eurostat 2020 Elaboracioacuten propia 79
Figura 26 Flota de camiones con combustibles alternativos de la UE totales y
porcentajes por paiacutes en 2020 Fuente EAFO 2021 Elaboracioacuten propia 79
Figura 27 Emisiones del pozo a la rueda del camioacuten-traacuteiler de 40t GVW por tipo de
energiacutea Fuente CE DELFT amp TNO 2020 Elaboracioacuten propia 80
Figura 28 Costes de produccioacuten de hidroacutegeno por sectores y regiones Fuente
McKinsey DoE IEA [39] 81
Figura 29 Esquema resumen de las diferentes formas en las que se utiliza el hidroacutegeno
como materia prima y vector energeacutetico Elaboracioacuten propia 86
Figura 30 Demanda actual (2018) de gas natural (izquierda) y de hidroacutegeno (derecha)
por paiacuteses Fuente ldquoContrasting European hydrogen pathways An analysis of differing
approaches in key marketsrdquo [42] 91
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Iacutend
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Figura 31 Escenarios bajos y altos de la Empresa Comuacuten FCH para la demanda de
hidroacutegeno en 2030 por sector y paiacutes Fuente ldquoContrasting European hydrogen
pathways An analysis of differing approaches in key marketsrdquo [42] 91
Figura 32 Programas destinados a financiar energiacuteas bajas en carbono de la Unioacuten
Europea y Espantildea Elaboracioacuten propia 93
Figura 33 Capacidad de fabricacioacuten de bateriacuteas (GWh) por continentes en funcioacuten de la
ubicacioacuten de la faacutebrica Fuente BloombergNEF[43] 94
Figura 34 Objetivos de Espantildea respecto al hidroacutegeno para 2030 Fuente Hoja de ruta
del hidroacutegeno renovable [18] 96
Figura 35 Representacioacuten del ecosistema espantildeol en la cadena de valor del hidroacutegeno
Fuente The conversation [45] 116
Iacutendice de tablas
Tabla 1 Cuadro resumen de las diferentes caracteriacutesticas de los combustibles
atendiendo a las figuras anteriores Fuente Pubchem [3] Elaboracioacuten propia 26
Tabla 2 Ventajas inconvenientes costes y eficiencia energeacutetica de los principales
meacutetodos de produccioacuten de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 41
Tabla 3 Madurez tecnoloacutegica y de procesos de almacenamiento de hidroacutegeno
Fuente IEA The future of the Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia 47
Tabla 4 Tolerancia general de hidroacutegeno en la red de gas Fuente Marcogaz[16]
Elaboracioacuten propia 51
Tabla 5 Tolerancia actual de diferentes elementos a mezclas de hidroacutegeno Fuente
IEA The future of Hydrogen [5] Elaboracioacuten propia 51
Tabla 6 Evolucioacuten del factor de capacidad por tecnologiacuteas de aprovechamiento de
fuentes de energiacutea renovables Fuente IRENA [23] Elaboracioacuten propia 59
Tabla 7 Comparativa entre electrolizadores PEM y bateriacuteas electroquiacutemicas de ion-litio
Elaboracioacuten propia 66
Tabla 8 Cuadro resumen de ventajas e inconvenientes de los diferentes usos y
aplicaciones del hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 87
Tabla 9 Inversioacuten y plan de financiacioacuten del componente 9 Fuente Plan de
Recuperacioacuten Transformacioacuten y Resiliencia [44] 97
Tabla 10 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y de Espantildea asociados a
diferentes tipos de hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 98
Tabla 11 Cuadro resumen de los objetivos de Europa y Espantildea de los diferentes usos y
aplicaciones del hidroacutegeno Elaboracioacuten propia 99
Tabla 12 Proyectos de hidroacutegeno que han solicitado financiacioacuten de fondos europeos o
espantildeoles Elaboracioacuten propia 119
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Bibliografiacutea
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Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 125
Bib
liogr
afiacutea
Bibliografiacutea
[1] X Yu et al laquoChanges in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcingraquo 2018 doi 1020892jissn2095-394120170150
[2] Hydrogen Tools laquoHydrogen Compared with Other Fuelsraquo httpsh2toolsorgbestpracticeshydrogen-compared-other-fuels (accedido sep 17 2021)
[3] National Center for Biotechnology Information laquoPubChemraquo httpspubchemncbinlmnihgov (accedido sep 17 2021)
[4] Bizkaia-Diputacioacuten Foral laquoTutoriales Propiedades de los combustiblesraquo httpswwwbizkaiaeushome2TemasDetalleTemaaspTem_Codigo=3756ampidioma=CAampdpto_biz=7ampcodpath_biz=77C1537C18797C37337C37347C3756 (accedido oct 04 2021)
[5] T Guumll y D Turk laquoThe Future of Hydrogen Seizing todayrsquos opportunitiesraquo IEA no June 2019 doi 1017871e0514c4-en
[6] Centro de Ingenieriacutea y Tecnologiacutea laquoProcesos de produccioacuten de hidroacutegenoraquo 2014 httpshidrogeno18wixsitecomhidrogenoblank-cjg9 (accedido sep 17 2021)
[7] S Shiva Kumar y V Himabindu laquoHydrogen production by PEM water electrolysis ndash A reviewraquo Mater Sci Energy Technol vol 2 no 3 pp 442-454 dic 2019 doi 101016JMSET201903002
[8] J Sureda Bonnin laquoProyecto baacutesico de actividad Power to Green Hydrogen Planta de electroacutelisis integrada con un parque fotovoltaicoraquo 2019
[9] BNEF laquoNew Energy Outlook 2020raquo Neo2020 no October 2020 [En liacutenea] Disponible en httpsbnefturtlcostoryneo2018teaser=true
[10] Bloomberg New Energy Finance laquoHydrogen Economy Outlookraquo p 12 2020
[11] IRENA World energy transitions outlook 15degC Pathway 2021
[12] B Sundeacuten laquoHydrogenraquo Hydrog Batter Fuel Cells pp 37-55 ene 2019 doi 101016B978-0-12-816950-600003-8
[13] J A Roca laquoGEV desarrollaraacute un barco de hidroacutegeno comprimido para exportar el H2 verde de Australia a los mercados asiaacuteticos ndash raquo El Perioacutedico de la Energiacutea 2020
[14] IRENA Hydrogen a Renewable Energy Perspective no September 2019
[15] J Ramoacuten M Teresa A Gotzon G J Guilera A Tarancoacuten y M Torrell laquoHidroacutegeno Vector energeacutetico de una economiacutea descarbonizada Fundacioacuten Naturgyraquo
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 126
Bib
liogr
afiacutea
[16] Marcogaz laquoOverview of available test results and regulatory lmits for hydrogen admission into existing natural gas infrastructure and end useraquo pp 1-8 2019
[17] H21 laquoH21 Leeds City Gateraquo httpsh21greenprojectsh21-leeds-city-gate (accedido sep 17 2021)
[18] Ministerio para la Transicioacuten Ecoloacutegica y el Reto Demograacutefico (MITERD) laquoHoja de ruta del hidroacutegeno una apuesta renovableraquo oct 2020 httpswwwmitecogobesimageseshojarutahidrogenorenovable_tcm30-525000PDF
[19] laquoHydrogen 2020 Engaging with Innovation | Cleantech Groupraquo httpswwwcleantechcomhydrogen-2020-engaging-with-innovation (accedido sep 17 2021)
[20] European Comission laquoA hydrogen strategy for a climate-neutral Europeraquo Eur Comm p 24 2020
[21] Hiacutebridos y Eleacutectricos laquoToyota apuesta por el hidroacutegeno en Europa maacutes allaacute de los coches eleacutectricosraquo httpswwwhibridosyelectricoscomarticuloactualidadtoyota-apuesta-hidrogeno-europa-mas-alla-coches-electricos20201209132451040669html (accedido sep 17 2021)
[22] ACOGEN laquoEntendimiento del Mercado del Hidroacutegeno y sus oportunidades para la Cogeneracioacutenraquo 2021
[23] International Renewable Energy Agency (IRENA) laquoRENEWABLE CAPACITY STATISTICS 2020raquo 2020
[24] Center for Sustainable Systems laquoWind Energy Factsheetraquo 2020 [En liacutenea] Disponible en httpcssumichedufactsheetswind-energy-factsheet
[25] A Vourvoulias laquoHow Efficient Solar Panels Are in 2021raquo GreenMatch 2021 httpswwwgreenmatchcoukblog201411how-efficient-are-solar-panels (accedido sep 27 2021)
[26] US Department of the Interior Bureau of Reclamation Power Resources Office laquoHydroelectric Powerraquo 2005
[27] laquoPROTERMOSOLAR Asociacioacuten Espantildeola para la Promocioacuten de la Industria Termosolarraquo httpswwwprotermosolarcom (accedido sep 27 2021)
[28] Transport amp Environment laquoCampaigning for cleaner transport in Europeraquo httpswwwtransportenvironmentorg (accedido sep 27 2021)
[29] H C Hesse M Schimpe D Kucevic y A Jossen Lithium-ion battery storage for the grid - A review of stationary battery storage system design tailored for applications in modern power grids vol 10 no 12 2017
[30] IEA laquoTechnology Roadmap Hydrogen and Fuel Cellsraquo [En liacutenea] Disponible en wwwieaorgtampc
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 127
Bib
liogr
afiacutea
[31] ETIP Bionergy laquoOverview on electrofuelsraquo httpswwwetipbioenergyeuvalue-chainsconversion-technologieselectrofuels (accedido sep 17 2021)
[32] International Renewable Energy Agency (IRENA) Innovation Outlook Renewable Methanol 2021
[33] S Brynolf M Taljegard M Grahn y J Hansson laquoElectrofuels for the transport sector A review of production costsraquo Renew Sustain Energy Rev vol 81 pp 1887-1905 ene 2018 doi 101016JRSER201705288
[34] Transport amp Environment laquoElectric cars - Campaigning for cleaner transport in Europeraquo httpswwwtransportenvironmentorgchallengescarselectric-cars (accedido sep 17 2021)
[35] European Automobile Manufacturers Association laquoACEA report 2021 Vehicles in use Europeraquo Acea no January 2021 p 21 2021 [En liacutenea] Disponible en httpswwwaceaautofilesreport-vehicles-in-use-europe-january-2021-1pdf
[36] Eurostat laquoAnnual road freight transport by distance classraquo 2021 httpsappssoeurostateceuropaeunuishowdodataset=road_go_ta_dcamplang=en (accedido oct 04 2021)
[37] EAFO laquoVehicles and fleet (n2-n2)raquo 2020 httpseafoeuvehicles-and-fleetn2-n3 (accedido oct 04 2021)
[38] H Wagter P Van De Lande Berg R H V Essen J A van Rijn y J S Spreen laquoOutlook Hinterland and Continental Freightraquo pp 1-83 2018 [En liacutenea] Disponible en httpswwwnarcisnlpublicationRecordIDoaitudelftnluuid3A282d5146-c5a4-45f1-9c17-db673a2fd3ed
[39] Hydrogen Council laquoPath to hydrogen competitiveness a cost perspectiveraquo no January p 88 2020 [En liacutenea] Disponible en wwwhydrogencouncilcom
[40] MARPOL laquoConvenio internacional para prevenir la contaminacioacuten por los buquesraquo httpswwwimoorgesAboutConventionsPagesInternational-Convention-for-the-Prevention-of-Pollution-from-Ships-(MARPOL)aspx (accedido sep 17 2021)
[41] C de la U E Parlamento Europeo laquoReglamento (UE) 2020852 del Parlamento Europeo y del Consejoraquo D Of la Unioacuten Eur vol 2018 no 2 pp 210-230 2020
[42] M Lambert y S Schulte Contrasting European hydrogen pathways An analysis of differing approaches in key markets no March 2021
[43] Bloomberg laquoAre Batteries the Trade War Chinarsquos Already Wonraquo httpswwwbloombergcomnewsarticles2020-09-16are-batteries-the-trade-war-china-s-already-won (accedido sep 17 2021)
[44] Gobierno de Espantildea laquoHoja de ruta del Hidroacutegeno y su integracion sectorial (plan de recuperacion transformacio y resiliencia)raquo Espantildea Puede 2021
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 128
Bib
liogr
afiacutea
[45] laquoLa hoja de ruta del hidroacutegeno en Espantildea iquestpodemos cumplir los objetivosraquo httpstheconversationcomla-hoja-de-ruta-del-hidrogeno-en-espana-podemos-cumplir-los-objetivos-150469 (accedido sep 17 2021)
Minimizacioacuten en el uso de los recursos naturales mediante la generacioacuten de hidroacutegeno verde | 129
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