Hidrógeno, la alternativa más viable a la movilidad cero emisiones
Hidrógeno, la alternativa más viable a la movilidad cero emisiones
El hidrógeno apunta como una solución viable a la movilidad cero emisiones y, para España, liderar el sector del hidrógeno, como años atrás hizo con el de las energías renovables, supondría una oportunidad de creación de puestos de trabajo y de riqueza local, de mejora de la economía nacional… Además, gracias a nuestro amplio potencial de energías renovables, nos permitiría lograr una independencia energética, limpia y autosostenible. Las ventajas e inconvenientes que plantea el uso del hidrógeno, tanto a nivel nacional como internacional, en la transición hacia una movilidad sostenible, cero emisiones, fue objeto de estudio en IE Business School, de Madrid, el pasado 22 de mayo.
Durante dicha jornada, el presidente de la Asociación Española del Hidrógeno (AeH2), Javier Brey, presentó la «Contribución del hidrógeno al objetivo de movilidad cero emisiones», y Enrique Centeno, Corporate Affairs & Communications de Toyota España, trató sobre la estrategia a seguir por la marca japonesa. La posterior mesa redonda estuvo moderada por Ricardo Conesa, de la IE Business School.
En su disertación, Javier Brey expuso los problemas que las emisiones contaminantes están generando a la sociedad, como el cambio climático, la calidad del aire… y recordó que la actual concentración de CO2 en la atmósfera es la más alta de la historia, que el cambio climático causa más migraciones que la guerra y los factores económicos y que la contaminación del aire es una causa grave de muerte, lo que ha obligado a muchas ciudades europeas a actuar. Además, comentó la estadística del Ministerio de Transición Ecológica respecto a la evolución de las emisiones de CO2 en España y señaló que, en 2017, el sector del transporte representaba el 26% de las emisiones de gases de efecto invernadero en España y que las emisiones de CO2 crecieron en nuestro país a un ritmo de 4,4% en 2017, respecto a 2016.
Tras la Conferencia de París sobre el Clima (COP21), celebrada en noviembre de 2015, 195 países firmaron el primer acuerdo mundial vinculante sobre el clima. En él, los Gobiernos se comprometían a mantener el aumento de la temperatura media mundial muy por debajo de 2 ºC y a limitar el aumento a 1,5 ºC, lo que reduciría considerablemente los riesgos y el impacto del cambio climático.
Esta transición hacia un sistema libre de carbono transformaba la manera en la que la Unión Europa debía producir, almacenar y consumir energía, de forma que se necesitarían sistemas de generación de energía emisiones cero, aumentar la eficiencia energética y descarbonizar a los sectores del transporte, energía y residencial. En estos aspectos, la economía del hidrógeno juega un papel fundamental. El hidrógeno no se encuentra libre en la naturaleza, sino que hay que producirlo a partir de fuentes de energía primarias, se trata de un «vector energético», como la electricidad, y sus aplicaciones son múltiples en transporte, vivienda, logística…
En lo medioambiental, reduce las emisiones de CO2 a la atmósfera, además de aminorar la dependencia de recursos fósiles y mejorar la calidad ambiental en entornos urbanos. En lo económico y lo científico, el hidrógeno supone mayor empleo en sectores tecnológicos, tanto a nivel de desarrollo de economías locales, como a través de un mayor estímulo a start-ups y proyectos innovadores, además de impulsar el conocimiento científico de energías alternativas.
El reto de España
El reto de nuestro país pasa por una transición energética hacia un sistema libre de carbono, para lo que han de cumplirse ambiciosos objetivos como la reducción de emisiones de CO2, descarbonización masiva de todos los sectores económicos y reducción de nuestra dependencia de gas y petróleo. La solución, apunta Brey, pasa por un sistema eléctrico 100% renovable y por un transporte de cero emisiones. En este sentido, el Gobierno, en Consejo de Ministros del 22 de febrero de 2019, aprobaba el Anteproyecto de Ley de Cambio Climático y Transición Energética y el Plan Integrado de Energía y Clima 2021-2030 (PNIEC). Entre las metas de este último para 2030 están reducir el 21% las emisiones de CO2, que el 42% de la energía proceda de fuentes renovables (el 74% en el caso de la generación eléctrica) y que se mejore el 39,6% la eficiencia energética. Para 2050, el PNIEC prevé el 90% de reducciones de CO2 y contar con un sistema eléctrico 100% renovable.
Ante estos retos, el hidrógeno se postula como un valioso elemento de cara al objetivo de movilidad cero emisiones, porque es la sustancia química más abundante del universo, además de la más simple y ligera, que tiene entre sus beneficios ser segura e inocua para el organismo, que se produce utilizando cualquier fuente primaria, especialmente renovable, lo que promociona el empleo de éstas. El hidrógeno es fundamental para el funcionamiento de la pila de combustible, dispositivo que genera electricidad a partir de su reacción electroquímica con el oxígeno. Las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas al uso del hidrógeno son nulas (su único residuo es agua), mientras que las emisiones asociadas a la producción del hidrógeno que emplean estos vehículos dependerán de si se han empleado combustibles fósiles en su generación. Sus aplicaciones son múltiples y contribuirán a la descarbonización de grandes sectores: industria, viviendas, transporte…
Concretamente, el vehículo de pila de combustible de hidrógeno es una alternativa cero-emisiones (emiten únicamente vapor de agua), silenciosa (ya que el motor carece de partes móviles), con eficiencia superior a los motores de combustión, se repostan entre 3 y 5 minutos y superan ya los 600 km de autonomía (por ejemplo, el Hyundai Nexo, primer vehículo de pila de combustible de España, tiene una autonomía WLTP de 666 km y supera los 800 km en conducción urbana).
De desarrollarse como está previsto el sector del hidrógeno, los datos para 2030 de Hydrogen Council extrapolados para España señalan la creación de 227.000 puestos de trabajo, una inversión acumulada de 3.560 millones de euros, 1.300 millones de euros anuales de volumen de negocio en el mercado nacional, 140.000 coches de pila de combustible rodando por nuestras carreteras y 15,12 millones de toneladas de CO2 evitadas anualmente y, todo ello, avalado por la seguridad de más de 200 años de usos del hidrógeno en la industria.
Hidrógeno y transporte
La descarbonización completa del transporte requerirá el desarrollo de vehículos cero emisiones, tales como los coches eléctricos de pila de combustible (FCEV) o los eléctricos de batería (BEV). Hydrogen Council se ha marcado una serie de hitos y objetivos para los automóviles de pila de combustible, que jugarán un papel fundamental en la descarbonización del sector del transporte entre 2030 y 2050. Señala Hydrogen Council que 1 de cada 12 automóviles en 2030 estará impulsado por hidrógeno en los países y regiones que lideran estas tecnologías, como Alemania, Japón, Corea del Sur y California. Además, asegura que en el mundo entre 10 y 15 millones de coches y medio millón de camiones estarán propulsados por hidrógeno y que se desplegará una importante flota de de trenes y barcos de pasajeros movidos por hidrógeno de cara a 2030.
Los objetivos para 2050 ascienden a 400 millones de automóviles, aproximadamente el 25% del total del parque automovilístico, 5 millones de camiones (en torno al 30%) y más de 15 millones de autobuses (25%) alimentados por hidrógeno. Asimismo, el 20% de los trenes diésel serán reemplazados por otros de hidrógeno, resultando en un ahorro de 20 millones de barriles de petróleo diarios, reduciendo las emisiones de CO2 en 3,2 gigatoneladas por año.
Las principales ventajas del vehículo de pila de combustible de hidrógeno frente al eléctrico de batería, afirma Javier Brey, son el menor tiempo de recarga y su mayor autonomía, mientras que frente al de combustión aporta menor sonoridad, mejor aceleración y cero emisiones, sin por ello perder las mejores cualidades de sus rivales; es decir, es silencioso, rápido y limpio como el de batería y tan rápido en el repostaje y con tanta autonomía como el de combustión.
De la planta al coche
El hidrógeno líquido o en forma de gas se produce en plantas por distintos métodos (conversión química, termólisis, electrólisis, fermentación y fotolíticos). Según la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Sevilla, los métodos más empleados utilizan combustibles fósiles como materia prima y presentan el problema de liberar importantes cantidades de gases de efecto invernadero. Por el contrario, los costes asociados a estos métodos son relativamente bajos y el rendimiento energético de la cadena de producción es bueno. Casi todo el hidrógeno producido hoy a nivel mundial proviene del reformado de gas natural con vapor de agua, y en el corto plazo se prevé que este método de producción continúe dominando mientras los precios del gas no cambien drásticamente. Parece lógico que se utilice el método más económico para mantener satisfecha a la demanda industrial, que es, cuanto menos, minúscula en comparación con la demanda de gas natural mundial. Esta forma de producción no sería soportada durante mucho tiempo por un sistema de transporte basado en el hidrógeno, pues las reservas de gas natural se estiman en 60 años aproximadamente, con lo que no es sostenible esa opción. Una economía del transporte con alta penetración de la tecnología del hidrógeno requerirá el estudio de alternativas en los métodos de producción mucho más allá de los que se utilizan actualmente. Estos esfuerzos de investigación y desarrollo pueden agruparse en disociación biológica de agua, disociación fotoelectroquímica de agua, reformado de biomasa y residuos, disociación de agua mediante energía solar térmica y electrólisis de origen renovable. La electrolisis del agua, por ejemplo, supone actualmente el 5% de la producción de hidrógeno. Este método consiste en la disociación de la molécula de agua en sus componentes (hidrógeno y oxígeno) empleando electricidad.
Si esta electricidad es de origen renovable, se abaratarían costes y se aseguraría un hidrógeno libre de emisiones no sólo durante su uso, sino también durante su producción. Con precios de electricidad renovable como los que ya se están alcanzando en Asia y MENA (Medio Oriente y Norte de África), 2,5 céntimos el kWh, el hidrógeno de electrólisis puede competir en precio con el del reformado de gas natural. Recuerda la Escuela sevillana que el hidrógeno tiene gran parte de su porqué en el futuro sostenible de un transporte limpio, autóctono e inagotable.
Una vez producido el hidrógeno, se transporta en camiones a las estaciones de servicio de hidrógeno (también conocidas como hidrogeneras), que disponen de puntos de repostado para vehículos de pila de combustible. El llenado, que dura entre 3 y 5 minutos, dota al coche de una autonomía superior a 600 km. Una vez en el tanque, la pila de combustible combina aire limpio con hidrógeno, de cuya reacción se produce electricidad para alimentar al motor eléctrico, que emite como único «residuo» vapor de agua, que sale por el escape.
Actualmente, en España existen 4 estaciones de servicio en las que pueda cargarse hidrógeno (Sevilla, Albacete, Puertollano y Zaragoza), aunque, según los objetivos establecidos en el Marco de Acción Nacional de combustibles alternativos, se deberían alcanzar 20 instalaciones a final de 2020.
130 asociados
La Asociación Española del Hidrógeno (AeH2), presidida por Javier Brey, es una entidad sin ánimo de lucro que aglutina a 130 asociados para fomentar el desarrollo de las tecnologías del hidrógeno en España y que su impacto positivo revierta en toda la sociedad. Sus principales objetivos son servir de punto de encuentro del sector, fomentar la investigación e innovación y el impulso a las start-ups y al conocimiento tecnológico, promover aplicaciones de producción, almacenamiento y distribución de hidrógeno y pilas de combustible, educar profesionalmente a través de cursos específicos en universidades y centros de formación, promover leyes y normativas para la regulación del hidrógeno como vector energético y divulgar la necesidad del hidrógeno como vector energético y sus beneficios económicos, sociales y medioambientales.
Toyota y el hidrógeno
Por su parte, Enrique Centeno, Corporate Affairs & Communications de Toyota España, trató sobre el paso hacia una sociedad de energía de hidrógeno, refiriéndose en primer término a tres desafíos medioambientales, el cambio climático, la calidad del aire y la seguridad energética. Respecto al primero, señaló que mientras en 1995 las emisiones máximas estaban limitadas a 186 g/km de CO2, en 2005 se redujeron a 161 g/km, el 41% menos, para en 2021 reducirse otro 49% y quedar estipuladas en 96 g/km. Destacó, asimismo, el importante papel de Toyota en reducción de emisiones, ocupando el primer puesto en 2018 en el top 20 de las marcas más vendidas clasificadas por promedio de emisiones de CO2, con 99,9 g/km; seguida de Peugeot (107,7), Citroën (107,9), Renault (109,1) y Nissan (110,6).
Respecto a la calidad del aire, señaló que la alta contaminación ya causa más muertes que el tabaco en todo el mundo y se refirió a medidas tomadas por algunas ciudades para reducir la contaminación, mientras que en seguridad energética aseguró que las más controlables son la biomasa y la hidroeléctrica, mientras que consideró más flucltuables la solar y eólica.
Respecto a la factura eléctrica, Centeno señaló que la Unión Europa importa alrededor de 400.000 millones de euros de energía, el 53% de lo que se consume, por lo que sería deseable producir y consumir localmente.
Los objetivos medioambientales de Toyota son cero emisiones en fabricación, vida útil y reciclaje; minimizar y optimizar el uso del agua, establecer una sociedad y sistemas basados en el reciclaje y erigir una sociedad futura en armonía con la naturaleza. Seguidamente, trato sobre las ventajas del hidrógeno, como que no deja ni rastro de huella de carbono, su alta densidad energética, su limpieza… y concluyó con la fuerte apuesta de Toyota por el hidrógeno, que se traduce en modelos como el Mirai.
Juan Luis Franco
Fotos: AeH2
Hablamos con…
Javier Brey, presidente de la Asociación Española del Hidrógeno (AeH2)
¡Lideremos el sector del hidrógeno!
Javier Brey, ingeniero de Telecomunicación por la Universidad de Sevilla y doctor por la Universidad Pablo de Olavide, de la misma capital, realizó su tesis doctoral sobre Economía del Hidrógeno. En 1998 se incorporó al equipo de Abengoa, comenzando a trabajar en proyectos de I+D relacionados con el hidrógeno y las pilas de combustible. En 2013 es nombrado CEO de Abengoa Hidrógeno y en 2016 constituye y dirige H2B2, empresa tecnológica orientada a la producción limpia de hidrógeno.
Además de presidente de la Asociación Española del Hidrógeno (AeH2), es vicepresidente de la Asociación Europea del Hidrógeno (EHA), vicepresidente de la Asociación Española de Pilas de Combustible (Appice) y secretario de la Plataforma Tecnológica Española del Hidrógeno y de las Pilas de Combustible (PTE HPC).
Asimismo, ha participado en los Comités de Normalización de UNE, tanto de hidrógeno como combustible, como de pilas de combustible, representando a España en los correspondientes Comités internacionales.
La migración hacia un nuevo vector energético podemos planteárnosla como una crisis o como una oportunidad. Es cierto que va a suponer inversiones en el ámbito de la infraestructura, o incluso en el ámbito de producción del hidrógeno; pero, por otra parte, va a suponer también una oportunidad para nuestro país, de creación de puestos de trabajo, de creación de riqueza local, de mejora de la economía nacional…
El cambio en un paradigma energético, a priori, no suena sencillo. Sin embargo, hemos cambiado numerosas veces de vectores energéticos y siempre ha sido para ir mejorando; se sustituyó el carbón, se sustituyó el gas ciudad, se sustituyó la madera…y ahora toca sustituir a los combustibles fósiles por un nuevo combustible, el hidrógeno, que no se encuentra en estado libre en nuestro planeta, pero que puede ser fácilmente producido a partir de fuentes de energías renovables.
Nuestro país presenta unas cifras económicas fuertemente ligadas al sector de los hidrocarburos (importando el 100% de nuestras necesidades) y al del transporte, contando con numerosa industria dedicada a la fabricación del automóvil, o al suministro de servicios y productos auxiliares a la construcción de éste.
Pero, también es verdad, nuestro país cuenta con un amplio potencial de energías renovables, que le permitirían lograr una independencia energética, limpia y autosostenible.
Para España, la adopción del hidrógeno como un vector energético supone la reducción de las importaciones, la reducción de las emisiones, la reducción de la dependencia energética de terceros países, el aumento de la capacidad de instalación de fuentes de energías renovables, la posibilidad de producir localmente un combustible sostenible y, por todo ello, la posibilidad de crear puestos de trabajo de calidad, especializados alrededor de una industria que aún tenemos la oportunidad de desarrollar por nosotros mismos.
Nuestro país es especialmente activo en cuanto al desarrollo de tecnología relacionada con el hidrógeno y las pilas de combustible. Así, la producción de artículos científicos derivados de proyectos investigadores duplica al porcentaje de España en cuanto a PIB; es decir, producimos el doble del trabajo científico que nos correspondería según nuestra posición en el PIB mundial. Eso, unido a las más de dos décadas que nuestras empresas han venido contemplando el hidrógeno como una posible alternativa a otros combustibles y a otros métodos de almacenamiento, hacen que este sector en nuestro país tenga un potencial que merezca la pena desarrollar.
Para la Asociación Española del Hidrógeno es clave que España tenga un Plan Nacional orientado a la utilización de este gas como un vector energético, como un complemento, un puente a otros vectores energéticos, que ayude a la descarbonización de la industria, el sector residencial y el transporte, conforme a los objetivos que tenemos marcados, y que permita la gestión de un mayor mix de energías renovables en nuestra generación eléctrica. Este Plan, al igual que ya tienen otros países del Norte de Europa, de América o de Asia, vendría a definir una estrategia necesaria para que no perdamos esta oportunidad y, del mismo modo que en el pasado se lideró la generación de energía renovable (no solo en cuanto a plantas instaladas o a kW/hora producidos, sino también desde el punto de vista de desarrollo y exportación de tecnología) lideremos ahora, de nuevo, el sector del hidrógeno.