Hidrógeno Verde: El Combustible de la Nueva Era

En la carrera por la descarbonización de la industria muchas alternativas energéticas han surgido, entre ellas las energías renovables así como también los autos eléctricos. Sin embargo, una alternativa que está cobrando cada vez más impulso es la del hidrógeno verde, especialmente para el sector del transporte. ¡Vamos a analizarlo!

Foto: www.dinero.com

Pero Antes…Un Poco de Historia

La utilización del hidrógeno como fuente de combustible no es algo nuevo, de hecho, el primer motor de combustión de la historia funcionó utilizando el hidrógeno. Fue y es utilizado por la NASA incluso y muchos motores de aeronaves en el siglo XX lo usaban como combustible. Sin embargo, el desarrollo de esta industria se detuvo en gran parte debido a un trágico accidente en 1937 relacionado al estallido del dirigible Hinderburg, donde una chispa encendió el núcleo de hidrógeno. El evento se hizo famoso además por el emblemático disco de Led Zeppelin que llevaba una foto del dirigible.

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¿Es seguro utilizar el hidrógeno como combustible?

Mucho tiempo ha pasado desde entonces, y hoy en día las condiciones y medidas de seguridad han cambiado sustancialmente. Los depósitos de hidrógeno utilizados para aplicaciones como industria de transporte o generación de electricidad son sometidos a exigentes pruebas de seguridad, ello incluye disparos, quema y exposición a otras sustancias ácidas bajo las cuales dichos depósitos de hidrógeno no producen tipo alguno de explosión.

También puedes estar preguntándote cuál es el riesgo de utilizar hidrógeno como fuente de combustible para automóviles. Como sabemos, un accidente automovilístico puede ocurrir en cualquier momento y la pregunta es si ante dicho evento existe alto riesgo de explosión. Si bien ciertamente el hidrógeno es inflamable, la verdad es que no representa un riesgo mayor que la gasolina. El nivel de concentración requerido para encender el hidrógeno puede variar desde un 4% en el peor de los casos y hasta un 75% en el mejor de los casos, mientras que la gasolina  puede variar desde 1% hasta 3%.

De hecho, una importante diferencia entre estos dos tipos de combustibles es que ante un accidente automovilístico la gasolina no se evapora sino que se derrama y puede convertirse en una fuente explosiva que abarca una mayor área y afecta toda la integridad del vehículo. Por otro lado, debido a la naturaleza ligera en forma de gas del hidrógeno (el más ligero entre los elementos) lo más probable es que ante un choque automovilístico en el que se abra la celda, el hidrógeno se evaporará hacia la atmósfera en menos de 2 minutos. En pocas palabras, en estos momentos estarás más seguro con un tanque de hidrógeno de lo que estarías con un tanque de gasolina.

Cómo se produce

Quizás te preguntes por qué se le dice hidrógeno verde. Si bien el hidrógeno es el elemento más abundante en el planeta, no está disponible libremente en la atmósfera. Este debe ser obtenido a través de un proceso químico, principalmente a través del conocido como electrólisis, proceso en el cual se aplica electricidad a la molécula de agua para dividirla en oxígeno e hidrógeno. El tipo de fuente de la energía eléctrica utilizada determina la clasificación del hidrógeno utilizado según sea gris (electricidad generada a partir de combustibles fósiles), hidrógeno azul (generada igualmente a través de combustibles fósiles pero con la diferencia de que se realiza la captura del carbono emitido a la atmósfera), y finalmente hidrógeno verde, producido utilizando fuentes renovables como generación de electricidad. Por ende, el hidrógeno verde, no produce emisiones de carbono a la atmósfera desde su producción, consumo y en algunos casos transporte.

Proceso de Electrólisis

¿Por qué usar Hidrógeno Verde?

El gran rival de los autos que utilizan el hidrógeno como combustible son los autos eléctricos. Los autos eléctricos de marcas como Tesla, Nissan, BMW, Hyundai, entre otros, utilizan baterías de litio como fuente de almacenamiento de energía. El mercado de esta tecnología está llegando hacia un punto de madurez donde ya están disponibles ampliamente a nivel comercial. Se han desplegado estaciones de carga para estos vehículos y sus precios son cada vez más accesibles, sobre todo en el mercado norteamericano. Sin embargo, las baterías de litio presentan un par de importantes desventajas respecto a las celdas de hidrógeno.

La diferencia principal radica en la energía específica que cada una de estas fuentes puede almacenar. La energía específica sirve como una referencia de la cantidad de energía que puede almacenar una fuente en función de su peso. En este sentido, el hidrógeno es capaz de almacenar 40.000Wh/kg, mientras que las baterías de litio pueden almacenar hasta 278Wh/kg, y en algunos casos incluso menos. Ello se traduce en el mejor de los casos en aproximadamente 144 veces más energía por kg de hidrógeno comparado con el litio.

Debido a su elevada densidad de energía y su naturaleza liviana, el hidrógeno es capaz de alimentar un vehículo por largos recorridos sin la necesidad de incrementar sustancialmente su peso, elemento que para la industria automovilística es importante y que tiene de hecho un tremendo impacto en la industria de la aviación.

Por otro lado,  es mucho más rápido cargar una celda de hidrógeno que cargar una batería de litio. Si bien la batería de litio puede tardar como mínimo 30 minutos utilizando las estaciones de carga rápida de Tesla (aunque si usas un sistema de carga residencial puede tardar varias horas), la celda de hidrógeno puede cargarse totalmente en menos de 5 minutos.

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¿Puede el Hidrógeno convertirse en el combustible del futuro?

Si bien el combustible de hidrógeno ofrece grandes ventajas frente a sus competidores, tiene todavía retos por abordar, principalmente direccionados a la reducción de los costos operativos y la optimización de la eficiencia de generación consumo. Por lo cual, la tecnología está aún en las etapas iniciales de su desarrollo para poder hacerla más competitiva a nivel comercial en una escala global.

Aun así, y en contra de las declaraciones del magnate de Tesla, Elon Musk, tanto el gobierno de Japón como la industria automovilística del país oriental han decidido apostar por una economía basada en hidrógeno con el objetivo de reducir completamente su huella de carbono para 2050. Dentro del plan de gobierno se estima que cerca de 160 estaciones y más de 40.000 vehículos basados en hidrógeno estarán en circulación para Marzo del 2021, eso es en tan solo unos meses. Ya para 2030 se estima tener más de 900 estaciones de servicio con cerca de 800.000 vehículos con celdas de hidrógeno circulando, incluyendo transportes públicos.

Más allá de la industria del transporte, el hidrógeno también puede ser utilizado para generar electricidad y es precisamente lo que los japoneses piensan hacer dentro de su plan de acción para el 2050.

El país tiene un alto consumo de electricidad y posee pocos combustibles fósiles disponibles, depende ampliamente de las importaciones de carbón y gas natural, así como también de centrales nucleares, que bajaron su producción considerablemente después del accidente de Fukushima en 2011.  Sabiendo esto, se ha llegado un acuerdo con el gobierno Australiano que es capaz de producir hidrógeno líquido en grandes cantidades de manera sostenible para generar electricidad, siendo transportado en forma líquida que mucho más fácil de transportar que en forma gaseosa.

Si bien en este caso, sería hidrógeno azul, dado que se basaría en extracción de hidrógeno de un mineral llamado lignito (atrapando las emisiones generadas), otros productores en el mercado como Chile están expandiendo sus horizontes produciendo hidrógeno verde (únicamente proveniente de fuentes renovables). Por otro lado, al momento de generar electricidad utilizando el hidrógeno es también posible modificar centrales termoeléctricas, cambiando sistemas de inyección y de combustión para que funcionen quemando el hidrógeno verde y poder generar electricidad sin la necesidad de destruir instalaciones anteriores o tener que construir nuevas.

Este ejemplo marca el camino para que el hidrógeno pueda convertirse en una importante alternativa no sólo para el sector de transporte automovilístico (y en especial de la aviación) sino también para la generación de electricidad.

Referencias

  • https://www.motorpasion.com/industria/primera-planta-hidrogeno-verde-espana-se-estrenara-2022-20-mw-fuentes-renovables

  • https://www.iberdrola.com/sostenibilidad/hidrogeno-verde#:~:text=100%20%25%20sostenible%3A%20el%20hidr%C3%B3geno%20verde,durante%20el%20proceso%20de%20producci%C3%B3n.

  • https://www.bbc.com/mundo/noticias-50974930

  • https://www.abc.es/motor/reportajes/abci-video-falso-coche-hidrogeno-peligroso-sucio-y-caro-202002210115_video.html

  • https://www.youtube.com/wat ch?v=ce0yzTF9WUY

  • https://www.youtube.com/watch?v=f7MzFfuNOtY

  • https://www.youtube.com/watch?v=YJBzEYduKK8

  • https://asia.nikkei.com/Spotlight/Environment/Climate-Change/Japan-to-bet-big-on-hydrogen-to-meet-2050-zero-emission-goal

  • https://www.japantimes.co.jp/news/2020/11/04/business/japanese-new-hydrogen-project/

  • https://www.diariomotor.com/dgt/multas/abrigo/

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