Hidrógeno, el vector energético más esperado

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La legislación sobre sostenibilidad hará que pronto nos resulte imposible seguir utilizando energías no renovables como la gasolina. Esto ha despertado un gran interés por las alternativas eléctricas y, sobre todo, por el hidrógeno. Es el elemento más frecuente en la naturaleza y no genera ningún tipo de emisiones de carbono, solo emite agua. También es fácil de almacenar y transportar, lo que hace que sea una forma de obtener energía todavía más limpia, además de prácticamente inagotable. Además, en no mucho tiempo el hidrógeno será el puente que nos lleve a la tan necesaria economía circular, imprescindible en la lucha contra el cambio climático.  

¿Qué es el hidrógeno y de donde proviene?

Este elemento es el más sencillo que tenemos, pues está formado por un solo electrón y un protón. Así, es el primer elemento de la tabla periódica y el elemento más liviano y abundante en el universo.

Su gas es tan ligero que asciende en la atmósfera y, por tanto, es poco frecuente encontrarlo en su forma pura, H2. Normalmente se produce en el aire atmosférico en vez de oxígeno puro, apareciendo como resultado vapor de agua, energía en forma de calor y pequeñas cantidades de óxido de nitrógeno.

La obtención de energía que hemos mencionado es lo que ha captado su interés para utilizarlo como combustible. Pero, ¿cómo almacenarlo? ¿cómo provocar dicha reacción cuando nosotros la necesitemos?

Vector energético y no fuente energética

Debes saber que, igual que la electricidad, el elemento que nos ocupa no es una fuente de energía en sí mismo (como sería el petróleo, gas natural, el viento…). Ha de producirse primero y almacenarse, lo cual también necesita energía. Se puede obtener de diversas formas, como veremos más adelante.


Compromiso de la Unión Europea con el hidrógeno

La Directiva 2018/2001, relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables, y la Iniciativa del Hidrógeno (2018) constituyen compromisos de los Estados miembros de la Unión Europea, la Comisión Europea, y otros países y organizaciones. Con ello, pretenden destacar el uso de este elemento como fuente de energía sostenible y alternativa a las actuales, que producen un exceso de carbono en la atmósfera.

Además, el Pacto Verde Europeo incluye la aprobación de varias estrategias y medios de financiación para promocionar el uso de este elemento en su forma renovable. Dentro de las políticas a desarrollar en el marco del citado Pacto, el objetivo de la Estrategia Europea del Hidrógeno (EU Hydrogen Strategy) es establecer las pautas necesarias para implementar su uso en forma limpia. Así, reduciremos las emisiones en la UE de una manera eficiente. 

Para asegurar el avance de las tecnologías de este elemento renovable, la Estrategia establece tres horizontes temporales en los años 2024, 2030 y 2050.

Es esperado también una apuesta en firme por el hidrógeno durante la cumbre del clima 2021 celebrada en Glasgow que ayude a cumplir los objetivos en esta materia.

hidrógeno como energía renovable

Clasificación del hidrógeno según la materia prima y las emisiones de CO2

Aunque sea el elemento más abundante del universo, en nuestro planeta apenas se encuentra de forma libre. Lo encontramos formando parte de materia orgánica y otras moléculas. Por eso, necesitamos obtenerlo por medio de materias primas como:

  • Recursos fósiles: Derivados del petróleo, gas natural o carbón.
  • Recursos renovables: Agua o biomasa.

Las emisiones de CO2 y, por tanto, el grado en que la obtención de este elemento sea contaminante depende de la técnica que utilicemos para extraerlo:

  • Procesos de conversión química: Son el reformado, la gasificación y la pirólisis. En este caso se requiere energía térmica, que podemos obtener del mismo proceso o de una fuente externa.
  • Procesos termolíticos: Termólisis directa y por ciclos termoquímicos. Igual que en el caso anterior, necesitamos recurrir a una fuente externa de energía.
  • Procesos electrolíticos: Es la electrólisis. Necesitamos electricidad. Actualmente es común el uso de electrolizadores PEM y alcalinos.
  • Procesos biológicos: Fermentación o digestión anaerobia. Es decir, son organismos vivos los que promueven las reacciones.
  • Procesos fotónicos: Fotoelectrólisis, fotobiólisis y fotocatálisis. La energía se obtiene gracias a la radiación solar.

En cuanto a las emisiones de CO2, son nulas en todos los procesos salvo aquellos en los que la fuente para obtener el elemento sea el gas natural o el carbón.

El proceso de producción de hidrógeno verde, tan comentado en la actualidad y que será el que más cabida tendrá para lograr los objetivos en la lucha contra el cambio climático, se realiza mediante electrolizadores PEM que convierten el agua en hidrógeno gracias al aporte de energías renovables (solar, eólica, entre otras) y de la red eléctrica y que pueden complementarse con otros procesos en paralelo para lograr la economía circular.

Aplicaciones del hidrógeno hoy en día

Al tratarse de un vector energético, podemos almacenar este elemento fácilmente y usarlo para un amplio espectro de aplicaciones. Actualmente destacan:

  • Transporte (vehículos).
  • Uso doméstico.
  • Industria.
  • Generación, transporte y almacenamiento de energía.

Dispositivos para la producción y acumulación

La forma más frecuente para almacenar este elemento es en depósitos a alta presión, en centros de producción esta presión suele ser de 200 bares y se almacena en botellas o plataformas. También es bastante común el almacenamiento a una presión de 350 bares. En el caso de vehículos se disponen de dos presiones, 350 y 700 bares. Para ello se emplean, por ejemplo, tanques ligeros de 3 capas, como existen en algunos modelos de vehículos propulsados con él.

Otra forma de almacenarlo es en estado líquido, pero para ello necesitamos una temperatura de -253 º C.

Por último, el sistema menos desarrollado para almacenar el elemento es mediante hidruros metálicos. Es decir, unido a otros elementos como magnesio, titanio, hierro, manganeso, níquel o cromo.

Como puedes ver, el hidrógeno es una de las formas más sostenibles de obtener energía. Sin embargo, queda todavía camino por delante hasta idear un método eficiente para almacenarlo.

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