¿Qué es el hidrógeno verde y cómo se produce?

El hidrógeno es el elemento químico más abundante en la Tierra. Supone el 75% de la materia del Universo: las estrellas están hechas de hidrógeno. Tener tanto y tan a mano hace que pueda convertirse en el recurso energético clave para el futuro.

Especialmente desde que el mundo ha comenzado a conocer qué es el hidrógeno verde, y cuál es su importancia.  

Pese a ser un elemento tan presente en todo nuestro entorno, en muchos aspectos, el hidrógeno es un gran desconocido. Algunos de los procesos para obtener electricidad se conocen desde el siglo XIX. Pero, es ahora cuando el mundo está volviendo los ojos a este recurso energético.

El hidrógeno verde no emite CO₂, por lo que está llamado a ser un factor fundamental en el camino hacia una sociedad descarbonizada.

El hidrógeno es uno de los elementos químicos más abundante en la Tierra.

Aunque se trata de un elemento abundante en la Tierra tiene una particularidad. «Sólo se puede encontrar formando compuestos, en hidrocarburos o en óxidos, como el agua». Así lo explica el catedrático de ingeniería eléctrica José Ángel Peña Llorente, codirector del Master en Tecnologías del Hidrógeno.

Por tanto, para utilizarlo como energía hay que extraer sus moléculas en un proceso previo.

¿Es el hidrógeno una energía?

En puridad, el hidrógeno no es una fuente de energía. Se trata de «un vector energético, un transportador de energía que sirve para almacenarla. Sobre todo cuando se produce a partir de energía eléctrica», aclara Peña. Un experto que lleva más de 20 años trabajando en las tecnologías del hidrógeno y se ha especializado en la producción, purificación y usos a partir de fuentes renovables.

Es un recurso energético que hay que crear con un proceso previo.

Se trata, por tanto, de una fuente de energía que, previamente, hay que crear. Es preciso producirlo a partir de energía, y cuando ya ha sido generado se puede recuperar esa energía a través de diversos procedimientos.

De entre las muchas formas de generarlo, Peña apunta que «la de mayor futuro medioambiental es la electrolisis». Este procedimiento lo que hace es «descomponer la molécula de agua, en hidrógeno por un lado y oxígeno por otro, aplicando una corriente eléctrica».

Los electrizadores de membranas de protones, las tecnologías más avanzadas del hidrógeno.

Los equipos que realizan esta función son los electrolizadores. Para realizar este proceso se cuenta con distintas tecnologías. «Algunos llegan desde el XIX, otras son más modernos y compactos, como los electrizadores de membranas de protones».

¿Qué es el hidrógeno verde?

Se habla de hidrógeno verde cuando este tiene origen renovable. Es decir, «la energía de la que se obtiene ese hidrógeno -porque siempre hace falta energía para generarlo- procede  de fuentes renovables», apunta Peña.

«La forma más sencilla es el agua, que es un elemento natural», recuerda este experto.

Por supuesto, en la realidad el hidrógeno no tiene ningún color, es transparente, además de inodoro e insípido. José Ángel Peña, que es también miembro de la Asociación Española del Hidrógeno desde su creación y actualmente subdirector del Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A), explica algo sobre estos colores. Son «etiquetas que nacen en los discursos periodísticos o políticos más que en los criterios científicos».

¿Cómo se obtiene el hidrógeno verde?

Una de las maneras más sencillas es el caso de la electrolisis cuando la electricidad proviene de fuentes limpias. Para el catedrático se trata de «un modo muy interesante porque puedes aplicar los excedentes de energía eléctrica de los parques eólicos y los paneles solares fotovoltaicos a la producción de hidrógeno».

El hidrógeno juega un papel único como modo de almacenamiento de la electricidad, que es una energía que no se puede acumular. En los momentos en que existe un exceso de producción de estas fuentes basadas en el aire y el sol «se puede producir hidrógeno y almacenarlo en depósitos», explica Peña.

El hidrógeno se almacena comprimido a alta presión, lo que reduce su espacio de almacenamiento.

Posteriormente, de los depósitos en los que se ha almacenado el hidrógeno se puede recuperar la energía acumulada. El hidrógeno es el elemento más pequeño de la tabla periódica. Se puede almacenar a alta presión, lo que reduce el espacio que necesita para su almacenamiento.

Múltiples usos y aplicaciones

Pero, ¿dónde se utiliza el hidrógeno verde? El hidrógeno tiene aplicaciones muy interesantes, algunas se encuentran ya avanzadas y otras aún en un proceso incipiente. Por ejemplo, la calefacción doméstica podría cubrirse a partir del hidrógeno verde, mediante este proceso de la electrolisis.

«Las comunidades de vecinos podrían tener sus placas solares para generar energía, que almacenar a través de depósitos de hidrógeno», explica Peña. De este modo, la electricidad se produciría a través de fuentes totalmente sostenibles. En uno de los ejemplos más claros de lo que se ha llamado hidrógeno verde.

Pero en estos momentos, según este experto, el sector más pujante es el de la automoción: el coche de hidrógeno. «Estos vehículos lo utilizan como combustible, con un motor eléctrico que transforma el hidrogeno en agua, mediante un proceso de oxidación», describe Peña.

Coches y trenes de hidrógeno

El motor del coche de hidrógeno no funciona como los motores de combustión de gasolina. Trabaja «mediante pilas de combustible que, a través de reacciones electroquímicas, producen agua y generan corriente eléctrica».

Solamente produce vapor de agua, que «ni siquiera se emite por un tubo de escape. Sino que se recoge en un depósito donde se condensa el agua, y se vacía posteriormente», aclara el experto.

La autonomía del coche de hidrógeno es mayor que en el eléctrico, con tiempos de recarga reducidos.

«El coche de hidrógeno ofrece una gran autonomía de viaje mucho mayor que el vehículo eléctrico», señala Peña.

Además, añade que, frente a los largos tiempos de recarga que exigen las baterías eléctricas, «el tiempo de recarga de un coche de hidrógeno es equiparable a los de uno vehículo de gasolina o diésel, apenas unos minutos».

El hidrógeno verde también apunta grandes perspectivas en la movilidad en tren. En este campo, Peña llama la atención sobre un proyecto europeo. En él la empresa española fabricante de ferrocarriles CAF, junto a otros socios, está desarrollando «una locomotora que llaman ‘trihíbrida’.

Esto quiere decir que es capaz de funcionar con catenaria, batería eléctrica e hidrógeno para trenes que circulen por recorridos con especial valor ambiental».

Hidrógeno azul, hidrógeno gris

Pese a estas buenas perspectivas de futuro, Peña nos recuerda que «actualmente, la mayoría del hidrógeno se produce a partir de materiales fósiles». Además, se dedica sobre todo a usos industriales. La forma más sencilla es «generarlo a partir de reformado de gas natural», en lo que se conoce como «hidrógeno gris”, porque genera CO2.

«Si ese CO₂ lo capturamos para que no se salga a la atmosfera es hidrógeno azul», explica el experto, volviendo a la clasificación por hipotéticos colores. El hidrógeno también puede generarse a través del biogás, que se produce por la fermentación de residuos urbanos.

La acción de las bacterias anaerobias transforma estos residuos en compuestos más ligeros. Uno de ellos es el biogás, que contiene CO2 y metano. «Cada molécula de metano puede dar lugar a dos de hidrógeno», explica Peña.

¿Qué es una planta de hidrógeno verde?

Las plantas de hidrógeno verde no son una novedad. Aún así, no ha sido hasta estos últimos años cuando ha comenzado a pensarse en ellas de manera más generalizada. Se trata de grandes instalaciones en las que el hidrógeno se produce mediante un proceso de electrolisis.

Para ello se utiliza electricidad procedente de fuentes renovables.

Arabia Saudí afirma que su proyecto en Neom producirá 650 toneladas de hidrógeno verde al día.

Al tratarse de instalaciones de grandes dimensiones su uso está orientado sobre todo a procesos productivos industriales. Por ejemplo, para la fabricación de fertilizantes ‘verdes’. En España existen algunos proyectos en marcha.

Pero, la mayor planta de hidrógeno verde del mundo es la que ha anunciado Arabia Saudí en la ciudad de Neom. Afirma que producirá 650 toneladas de hidrógeno al día, mediante un proceso de electrolisis alimentado por 4 gigavatios de energía eólica y solar.