Los Juegos Olímpicos de Tokio se alimentarán de un combustible con ambición: el hidrógeno. La llama olímpica ya lo está quemando. La villa olímpica se alimentará de hidrógeno fabricado en una planta de energía solar situada en la zona de exclusión creada tras el accidente nuclear de Fukushima hace una década. Los coches Mirai de Toyota, que funcionan con pilas de combustible de hidrógeno, proporcionarán la mayor parte del transporte oficial de los Juegos.
“Los Juegos Olímpicos de Tokio de 1964 dejaron como legado el sistema de trenes de alta velocidad Shinkansen. Los próximos Juegos Olímpicos dejarán como legado una sociedad del hidrógeno”, declaró en 2016 Yoichi Masuzoe, entonces gobernador de Tokio.
Japón, antaño apasionado defensor de la energía nuclear, tiene ahora serias ambiciones en materia de hidrógeno. El país cuenta con la mayor red de estaciones de servicio de hidrógeno del mundo. Tiene previsto sustituir los combustibles fósiles por el hidrógeno en industrias pesadas como la siderúrgica. Y lleva ventaja en la organización de las importaciones del combustible. En 2019, Kawasaki Heavy Industries lanzó el Suiso Frontier, el primer barco del mundo diseñado para transportar hidrógeno licuado. Su objetivo es aprovechar la prometida producción australiana de hidrógeno.
La vecina Corea del Sur tiene planes similares. En marzo de este año, el fabricante de automóviles Hyundai, el conglomerado SK Group y otros anunciaron un proyecto de 38.000 millones de dólares para desarrollar una economía basada en el hidrógeno en la próxima década.
El uso generalizado del hidrógeno, si realmente se produce, habrá tardado mucho en llegar. El primer motor impulsado por hidrógeno ya funcionaba en 1807, y ya en la década de 1860 se proponía fabricar hidrógeno mediante la electrólisis del agua para sustituir al carbón. Pero el carbón y el petróleo siempre fueron más baratos. Además, la catástrofe del Hindenburg, cuando un dirigible lleno de hidrógeno explotó en 1937, hizo que el combustible tuviera fama de inseguro.
Se habla de que puede surgir una “economía del hidrógeno” global para salvar el clima de las emisiones de carbono. El hidrógeno podría alimentar camiones, barcos y aviones y utilizarse para producir todo tipo de productos, desde cemento hasta acero y fertilizantes. Saehoon Kim, director de la división de pilas de combustible de Hyundai, declaró el año pasado en un seminario web de una asociación comercial británica: “En el pasado, nuestra tecnología y nuestra industria consistían en recoger petróleo, suministrarlo y utilizarlo. Y ahora, en el futuro, se tratará de recoger la luz del sol, entregarla y utilizarla, y lo que lo hará posible es el hidrógeno”.
Otros son mucho más escépticos. “Sólo va a ser una fuente de energía de nicho”, afirma Tom Baxter, ingeniero químico de la Universidad de Aberdeen.
Con la tecnología actual, el hidrógeno tiene una ventaja para alimentar procesos industriales en los que se requieren temperaturas superiores a los 400C, añadió Baxter. Pero, por lo demás, el hidrógeno verde suele salir perdiendo frente a la electricidad en los casos en los que ésta puede hacer el trabajo. “El hidrógeno verde nunca puede ser más barato que la electricidad verde necesaria para fabricarlo”, dijo.
¿Hidrógeno gris, verde o azul?
El hidrógeno rara vez se quema directamente como fuente de combustible. En su lugar, se utiliza como portador de energía, fabricado allí donde se dispone de energía barata para fabricarlo y enviarlo por todo el mundo hasta dónde se necesita. Por lo general, eso significa en una pila de combustible dentro del motor de un vehículo, donde el gas se mezcla con el oxígeno, liberando su energía y emitiendo sólo vapor de agua.
En los últimos dos años, los coches eléctricos han arrebatado el protagonismo al hidrógeno: la mayoría de los grandes fabricantes de automóviles han sacado modelos y algunos, como General Motors, han prometido fabricar sólo vehículos eléctricos en 15 años. También cuentan con el apoyo de los gobiernos, que invierten mucho en redes de recarga. Pero para otros sistemas de transporte que consumen combustibles fósiles y que no pueden conectarse fácilmente a la red eléctrica, como el transporte marítimo de larga distancia y la aviación, el hidrógeno puede resultar la clave para reducir las emisiones de carbono.
El gas contiene más energía por cada tonelada que cualquier combustible fósil y evita la necesidad de baterías. Pero su fabricación requiere mucha electricidad. Así que sólo es tan respetuoso con el clima como la energía utilizada para producirlo. Por ello, los ingenieros distinguen entre hidrógeno gris, azul y verde. El gris se produce a partir de gas natural o carbón, y tiene una gran huella de carbono. El azul también se fabrica a partir de combustibles fósiles, pero las emisiones de dióxido de carbono se capturan o reutilizan. El verde se obtiene a partir de electricidad renovable y no necesita tener ninguna huella de carbono.
Ahora mismo, el hidrógeno gris es el más barato y el que predomina para usos industriales. China produce alrededor de un tercio del total mundial, principalmente a partir de carbón de lignito. Rusia está trabajando en planes para utilizar sus abundantes reservas de gas para producir hidrógeno gris y azul. Para que sea una alternativa viable y respetuosa con el clima a los combustibles fósiles, los fabricantes tendrían que capturar el CO2 generado durante la producción y enterrarlo fuera de peligro. Sin embargo, la captura y el almacenamiento de carbono (CAC) es todavía un trabajo en curso.
Baxter, de la Universidad de Aberdeen, dijo que las empresas de combustibles fósiles están detrás del impulso para promover el hidrógeno como alternativa a la electricidad para todo, desde el combustible para vehículos hasta la calefacción del hogar. El gigante petrolero BP está estudiando planes para una planta de hidrógeno azul en Teesside (Inglaterra) que, según dice, capturaría y almacenaría bajo tierra las emisiones de CO2 resultantes.
En sus planes a largo plazo, las grandes compañías petroleras consideran el hidrógeno como una posible fuente de ingresos, una vez que la demanda de gasolina y gasóleo empiece a agotarse. Su evolución hacia los combustibles alternativos ha sido dolorosamente lenta. BP no tomará una decisión definitiva sobre la inversión en Teeside hasta dentro de tres años y no espera comenzar la construcción real antes de 2027, tres años antes de que se espere que todos los coches nuevos del Reino Unido sean eléctricos.
Si se eliminaran los subsidios, los combustibles alternativos como el hidrógeno tendrían más posibilidades de ser adoptados de forma generalizada
“Por el momento, los combustibles fósiles son más baratos y están mucho más disponibles que el hidrógeno. Esto se debe, en parte, a las cuantiosas subvenciones de los gobiernos de todo el mundo, que ascienden a 400.000 millones de dólares. Si se eliminaran esas subvenciones, los combustibles alternativos como el hidrógeno tendrían más posibilidades de ser adoptados”, afirmó Seifi Ghasemi, director general de la empresa estadounidense de gas industrial Air Products, en una conferencia del BNEF celebrada este año en Nueva York.
El verdadero premio, si el mundo se toma en serio el desarrollo de una economía del hidrógeno baja en carbono, tendría que ser la producción masiva de hidrógeno verde. Algunos países ya se ven a sí mismos como la “Arabia Saudí del hidrógeno”, produciendo en masa el combustible utilizando energía renovable barata. Entre ellos están Canadá e Islandia, que cuentan con abundante energía hidroeléctrica que podría ayudar a fabricarlo. Islandia también dispone de energía geotérmica. Marruecos está desarrollando rápidamente la energía solar en el desierto del Sáhara y tiene previsto producirla.
Arabia Saudita tiene sus propios planes. El país anunció recientemente que, junto con Air Products, está construyendo una planta de hidrógeno verde de 5.000 millones de dólares a lo largo de la costa del Mar Rojo. Un vasto conjunto de paneles solares y turbinas eólicas acabará cubriendo una extensión del desierto del tamaño de Bélgica, alimentando lo que sería la mayor fábrica de hidrógeno del mundo. La producción comenzará en 2025.
El proyecto formaría parte de la propuesta de ecociudad de Neom, un plan del líder de facto del país, Mohammed bin Salman. Además de abastecer a la ecociudad, el hidrógeno se exportaría, sustituyendo algún día el petróleo saudí por hidrógeno saudí en los mercados mundiales.
El vecino Omán tiene planes para ir aún más lejos. Su propuesta de planta de hidrógeno de 30.000 millones de dólares a orillas del Mar de Arabia exportaría tanto hidrógeno como “amoníaco verde”, para sustituir a los fertilizantes químicos producidos con combustibles fósiles.
Australia tiene planes igualmente ambiciosos para crear cinco gigantescos “centros de hidrógeno”. El año pasado dijo que convertiría una zona desértica de más de dos veces el tamaño de Luxemburgo, en Australia Occidental, en una instalación de producción de hidrógeno verde, con 10 millones de paneles solares y 1.500 turbinas eólicas.
El proyecto está actualmente en suspenso después de que los ministros rechazaran los planos en junio por las amenazas a la biodiversidad, pero puede que finalmente siga adelante. Mientras tanto, hay planes para otro centro de hidrógeno verde en Hunter Valley, una región de campos de carbón en Nueva Gales del Sur, así como un plan de hidrógeno gris, que utiliza lignito en el valle de Latrobe, en Victoria. El objetivo de todos ellos es exportar a Japón y otros países asiáticos.
¿Quién creará el Tesla de los cielos?
La aviación puede ser el mayor premio. Airbus, el segundo mayor fabricante de aviones del mundo, presentó el año pasado sus planes para tres aviones de hidrógeno de emisiones cero que, según dice, podrían estar en servicio en 2035. Por su parte, la empresa californiana ZeroAvia ya tiene un avión de investigación de seis plazas que funciona con gas. Despegó por primera vez del aeropuerto británico de Cranfield el pasado otoño. El avión se estrelló en un campo en abril, pero nadie resultó herido, y aún podría convertirse en el Tesla de los cielos.
“Una reducción sustancial de las emisiones de dióxido de carbono es casi imposible sin el hidrógeno”, afirma Christian Bauer, del Instituto Paul Scherrer, un centro suizo de investigación en ingeniería. “Yo diría que en los próximos diez años veremos avances sustanciales en este sentido”.
Proliferan otros acuerdos entre proveedores potenciales y grandes mercados. La empresa danesa de energía eólica Orsted ha firmado un acuerdo con Maersk, la mayor naviera del mundo, y Scandinavian Airlines para utilizar la energía eólica marina generada en el Mar del Norte para producir hidrógeno verde para autobuses y camiones en la zona de Copenhague a partir de 2023, a los que seguirán barcos y aviones.
¿Será posible todo esto? Los escépticos afirman que la creación de cadenas de suministro mundiales para fabricar, transportar y suministrar hidrógeno es demasiado engorrosa e ineficiente, sobre todo cuando la infraestructura tendría que construirse desde cero. Según algunos cálculos, dos tercios de la energía se perderían por el camino.
“Las pérdidas de eficiencia se producen tanto en el lado de la oferta, en el proceso de producción de los combustibles basados en el hidrógeno, como en el lado de la demanda: un motor de combustión desperdicia mucha más energía que uno eléctrico”, explica Romain Sacchi, colega de Christian Bauer en el Instituto Paul Scherrer. Aun así, el hidrógeno podría funcionar para el transporte de mercancías en largas distancias, dijo Bauer a Diálogo con China: “Hoy en día, un camión grande tendría que estar equipado con una batería de varias toneladas para recorrer más de cien kilómetros”.
La disponibilidad del hidrógeno es “demasiado incierta para sustituir ampliamente a los combustibles fósiles, por ejemplo en los coches o en la calefacción de las casas”, según Falko Ueckerdt, del Instituto de Investigación del Impacto Climático de Potsdam. En su lugar, el mundo debería dar prioridad a las aplicaciones para las que el hidrógeno es indispensable como fuente de energía baja en carbono, afirma. El hidrógeno podría utilizarse para eliminar el 10% más difícil de las emisiones de carbono, ya que el mundo se propone alcanzar las emisiones cero.
“El acero primario y la producción de amoníaco son puntos de entrada razonables para el hidrógeno verde”, afirma. En ambos casos, el hidrógeno puede sustituir a los combustibles fósiles como parte esencial del proceso, además de proporcionar energía.
Pero advierte que el aumento de la demanda en ámbitos como la calefacción de edificios podría dar ventaja al hidrógeno azul barato y crear un “bloqueo de los combustibles fósiles que ponga en peligro los objetivos climáticos”.
Los combustibles basados en el hidrógeno como solución climática universal podrían ser una falsa promesa. “Aunque son maravillosamente versátiles, no hay que esperar que sustituyan ampliamente a los combustibles fósiles”, argumentó Ueckerdt.
“La economía del hidrógeno sólo puede establecerse si tiene sentido desde el punto de vista energético. De lo contrario, otras soluciones mejores conquistarán el mercado. Existen infraestructuras para casi cualquier hidrocarburo líquido sintético, mientras que el hidrógeno requiere una red de distribución totalmente nueva”, argumentan Ulf Bossel, consultor de pilas de combustible, y Baldur Eliasson, investigador de ABB Suiza, en un libro blanco sobre la economía del hidrógeno.
Es probable que los combustibles basados en el hidrógeno escaseen y no sean competitivos durante al menos otra década.
