Hidrógeno verde: cómo se produce este vector energético del futuro

Se espera que, en 2030, España pueda aportar a Europa cerca de 2 millones de toneladas de hidrógeno cada año. Con ello, nuestro país se convertiría en el proveedor del 20% de todo el hidrógeno en el continente. Es más, si hablamos específicamente de la producción de hidrógeno verde, España tiene el potencial de convertirse en el mayor productor europeo, gracias al parque renovable con el que contamos, a nuestra ubicación estratégica y a nuestras infraestructuras.

¿No sabes qué es el hidrógeno verde y cómo se produce? A continuación, te contamos todo lo que necesitas saber sobre este vector energético que será protagonista en un futuro muy cercano.

¿Qué es el hidrógeno verde?

El hidrógeno verde es un tipo de hidrógeno apto para utilizarse como combustible, pero que proviene de fuentes renovables y, por tanto, tiene un impacto positivo en el medioambiente. Más específicamente, el hidrógeno verde se produce utilizando energía limpia, como la solar o eólica, para separar el agua (H₂O) en sus dos componentes: hidrógeno (H2) y oxígeno (O2).

De este modo, el proceso de cómo se produce el hidrógeno verde no genera contaminación ni emite gases de efecto invernadero, a diferencia de las formas tradicionales de producción de hidrógeno. De hecho, de aquí proviene el término “verde”, el cual no hace referencia al color del hidrógeno, pues es incoloro, sino al proceso de producción que es 100% ecológico.

¿Qué significa “hidrógeno verde” y qué otros tipos existen?

Continuando con la idea anterior, debes saber que, actualmente, según la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA), se producen cerca de 75 millones de toneladas de hidrógeno al año en su forma pura y otros 45 millones de toneladas de hidrógeno mezclado con otros gases.

No obstante, no todas esas toneladas se obtienen con un mismo proceso de fabricación, sino que existen varios tipos y cada uno tiene un impacto ambiental diferente. De este modo, en función del proceso de producción de hidrógeno que se ha seguido, este se vincula a un color, por lo que podemos hablar de hidrógeno negro, marrón, gris, verde, etc. Veamos:

• Hidrógeno negro o marrón: el hidrógeno se produce gasificando el carbón, lo cual genera una gran cantidad de gases de efecto invernadero. Es el método más barato de producción, pero, al mismo tiempo, el más contaminante.
• Hidrógeno gris: este se produce a partir de gas natural o de petróleo. Es un método barato y muy eficiente en el aprovechamiento de la energía del combustible, pero también genera gases contaminantes debido al uso de recursos fósiles.
• Hidrógeno azul: el proceso de obtención del hidrógeno es similar al anterior (gris), pero con la diferencia de que se emplean tecnologías para capturar el carbono. Asimismo, sigue siendo un método contaminante, porque no llega a capturar el 100% del carbono emitido.
• Hidrógeno turquesa: como en los casos anteriores, se utilizan recursos fósiles. El hidrógeno se produce con técnicas de degradación térmica, las cuales no generan gases contaminantes, sin embargo, se trata de un método ineficiente.
• Hidrógeno rosa y violeta: la obtención de estos hidrógenos es muy distinta a la de todos los anteriores. Este proceso consiste en separar la molécula del agua mediante electricidad, lo cual permite obtener y almacenar el hidrógeno y dejar como residuo el oxígeno, sin ningún otro residuo contaminante.

En este sentido, mientras que en el hidrógeno rosa la electricidad proviene de la energía nuclear, en el hidrógeno violeta, surge de la energía nuclear en combinación con reacciones termoquímicas.

• Hidrógeno verde: es similar al anterior, pero la diferencia es que el hidrógeno verde se produce a partir de fuentes 100% limpias.

Teniendo en cuenta los diferentes procesos de producción de hidrógeno, hay que destacar la importancia del hidrógeno verde a la hora de reducir la dependencia de los recursos fósiles. De este modo, contribuye a un futuro mucho más limpio y sostenible.

¿Para qué sirve el hidrógeno verde?

Actualmente, el hidrógeno verde tiene un gran número de aplicaciones en varios sectores. Algunos ejemplos son los siguientes:

• Movilidad: como vector energético, el hidrógeno verde se posiciona como la clave para la descarbonización de todo tipo de transporte (particular, ligero, pesado, marítimo y aéreo).

En la actualidad, el hidrógeno verde se utiliza para la generación de combustibles sintéticos de huella cero, como los utilizados por los vehículos de pila de combustible, por lo que no es extraño pensar que, en un futuro no muy lejano, también se podrán producir combustibles sintéticos ecológicos capaces de alimentar vehículos de carga pesada, como trenes, aviones y barcos.

• Industria: el hidrógeno verde se utiliza como materia prima en una gran variedad de procesos industriales. De este modo, contribuye a electrificar todo un gran sector que, tradicionalmente, siempre ha dependido de los combustibles fósiles para poder funcionar. Por ejemplo, el hidrógeno verde sirve como materia prima en la industria siderúrgica para producir acero, en la industria química para producir fertilizantes, en la industria cementera para producir clinker, etc.
• Almacenamiento de energías renovables: al ser un vector energético, el hidrógeno verde sirve para almacenar energías renovables y liberarlas cuando sea necesario. Por ejemplo, puede almacenar el excedente que se genera cuando hay una alta producción de energía fotovoltaica o eólica (por días soleados o fuertes vientos), pero, al mismo tiempo, la demanda de estas energías es baja. Esto permite contar con reservas energéticas cuando la demanda de energía sea mayor o cuando las fuentes renovables no estén generando suficiente electricidad.

Hidrógeno verde: ¿cómo se produce?

Cómo se produce el hidrógeno verde es una pregunta bastante común entre quienes quieren saber qué hay detrás de este vector energético tan limpio. Te explicamos paso a paso su proceso de producción:

1. Generación de electricidad renovable: en primer lugar, se genera electricidad a partir de fuentes renovables, como la energía solar, eólica, hidroeléctrica o geotérmica.
2. Conducción de la electricidad hacia el electrolizador: la electricidad generada se dirige hacia un dispositivo llamado electrolizador. Este aparato es el responsable de llevar a cabo el proceso de electrólisis para producir hidrógeno verde.
3. Electrodeposición del agua en el electrolizador: el electrolizador recibe agua (H₂O) y descompone sus moléculas en hidrógeno (H2) y oxígeno (O2), al usar la electricidad recibida. Como puedes ver, el agua actúa como materia prima principal en la producción de hidrógeno verde.
4. Separación del hidrógeno y el oxígeno por medio de la electrólisis: en el electrolizador, se producen dos flujos separados de gases. Por un lado, el hidrógeno generado, que es el componente deseado, y, por el otro, el oxígeno liberado como subproducto. Sin embargo, cabe mencionar que no se liberan emisiones de carbono durante este proceso.
5. Recolección y almacenamiento del hidrógeno: el hidrógeno verde producido se recoge y se almacena para su posterior uso. Se puede comprimir y almacenar en tanques o convertirlo en líquido para facilitar su transporte y almacenamiento a mayor escala.
6. Transporte del hidrógeno a su destino final: una vez almacenado, el hidrógeno verde se transporta hacia su destino final.
7. Utilización del hidrógeno en diferentes aplicaciones: en este punto, el hidrógeno verde ya puede ser utilizado en alguna de su variedad de aplicaciones.

¿Qué tipo de agua se necesita para producir hidrógeno verde?

Para producir hidrógeno verde mediante el proceso de electrólisis, se necesita agua pura, también conocida como agua desionizada o desmineralizada, que no contenga impurezas ni aditivos.

De este modo, el agua empleada debe ser lo más limpia y libre de contaminantes posible, ya que cualquier sustancia presente podría interferir en el proceso de electrólisis, formando residuos y depósitos en el electrolizador, y afectar la eficiencia de la producción de hidrógeno verde. Además, la pureza del agua también garantiza que el hidrógeno verde que se produce sea de alta calidad y libre de contaminantes.

En este contexto, generalmente, se utiliza agua dulce (de ríos, embalses, acuíferos subterráneos, etc.). Sin embargo, para reducir el gasto de agua dulce, se está optando cada vez más por el uso de plantas de desalinización, las cuales también se encargan de desmineralizar y purificar el agua del mar necesaria para producir el hidrógeno verde.

¿Dónde se produce el hidrógeno verde?

El hidrógeno verde se produce en plantas de última generación, acondicionadas con electrolizadores, maquinarias especializadas y grandes infraestructuras de procesamiento, transporte y almacenamiento energético.

Algunos de los lugares de España donde se produce el hidrógeno verde son los siguientes:

• Planta de Fertiberia en Puertollano: esta instalación posee una planta solar fotovoltaica con una capacidad de generación de 100 MW, utilizados para la producción de 20 MW de hidrógeno verde. Este hidrógeno verde se usa para alimentar las naves industriales durante el proceso de fabricación de amoniaco y fertilizantes ecológicos.
• Planta de Petronor: se sitúa en el municipio Abanto-Zierbena (País Vasco) y cuenta con un electrolizador cuyo objetivo es proveer hidrógeno verde al Parque Tecnológico Ezkerraldea-Meatzaldea y al llamado Corredor Vasco del Hidrógeno (BH2C).
• Valle del Hidrógeno de Cataluña: desarrollado por la Generalitat de Catalunya, tiene el objetivo de producir hasta 50 toneladas de hidrógeno verde al día para varios fines, en especial, para el abastecimiento industrial.
• Clúster del Hidrógeno Verde de Castilla-La Mancha: en la localidad de Puertollano (Ciudad Real), funciona dentro del Centro Nacional del Hidrógeno y está formado por más de 40 empresas. Se trata de un clúster que desarrolla la producción, la logística y el almacenamiento de hidrógeno verde.

Además, también existen otros proyectos que están en fase de negociación, planificación o desarrollo para la creación de más plantas de producción de hidrógeno verde. Por ejemplo, algunos casos son los de la plataforma del Valle del Hidrógeno Verde de la Región de Murcia, la planta de hidrógeno en Andorra, el Corredor del Hidrógeno del Ebro y el proyecto a gran escala ErasmoPower2x, entre muchos otros.

También, podemos encontrar más de siete laboratorios relacionados con el Centro Nacional del Hidrógeno, donde se llevan a cabo procesos de I+D+i para producir hidrógeno verde de diferentes formas.

En este sentido, para 2025, se espera que entre en funcionamiento el proyecto más grande de toda Europa para la producción de hidrógeno verde: Holland Hydrogen I. Este contará con un potente electrolizador de 200 MW, capaz de producir 60 toneladas de hidrógeno verde al día.

Ventajas y desventajas del hidrógeno verde

Para tener una perspectiva más objetiva sobre este tipo de combustible ecológico, es necesario conocer las ventajas y desventajas del hidrógeno verde.

Ventajas del hidrógeno verde

Las principales ventajas del hidrógeno verde son:

• No es contaminante: su proceso de producción no genera gases de efecto invernadero.
• Posee una densidad energéticamuy alta: una pequeña cantidad de hidrógeno almacena una gran cantidad de energía.
• Tiene una gran variedad de aplicaciones: como fuente de energía, el hidrógeno verde puede utilizarse en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo transporte, industria, etc.
• Se puede emplear para almacenar energía a gran escala, algo clave para la movilidad eléctrica.
• Contribuye a reducir la dependencia de los combustibles fósiles y, por lo tanto, a disminuir la huella ambiental.

Desventajas del hidrógeno verde

Las desventajas que presenta el hidrógeno verde son:

• Es más costoso de producir en comparación con otras formas de energía convencionales. Esto se debe en gran parte a los altos costos asociados con la generación de electricidad renovable y la tecnología de electrólisis utilizada en su producción.
• Cuenta con una infraestructura para el almacenamiento, transporte y distribución limitada y requiere de inversiones significativas para desarrollar una red eficiente y extensa que permita su uso a gran escala.
• Necesita grandes cantidades de electricidad renovable: para llevar a cabo el proceso de electrólisis, se precisa de electricidad proveniente de fuentes renovables, lo que aumenta la demanda de estas fuentes de energía.
• Uso intensivo de agua: el proceso de electrólisis para producir hidrógeno verde requiere agua pura y desionizada, lo cual puede ser un problema en regiones con escasez de agua.
• Es altamente inflamable: si bien existen medidas de seguridad para mitigar los riesgos, si se produce una fuga, puede provocar incendios. Esto es algo importante a tener en cuenta en su manejo y uso.
• Precisa de un mayor desarrollo: el hidrógeno verde tiene características diferentes a los combustibles tradicionales. Por ello, se necesita el desarrollo y la adopción de tecnologías y equipos específicos para su almacenamiento, transporte y empleo.

Hidrógeno verde: clave para la energía del futuro

El hidrógeno verde ofrece una forma eficiente de almacenar energía a gran escala, lo que permite superar los desafíos de intermitencia inherentes a las fuentes de energía renovable. Además, su capacidad de ser utilizado en aplicaciones de alta densidad energética, como en los vehículos de pila de combustible, proporciona una alternativa viable y de largo alcance para reducir las emisiones en el sector del transporte, que históricamente ha sido uno de los mayores contribuyentes de emisiones de carbono y, por tanto, a la contaminación ambiental.

Al impulsar la movilidad sostenible, el hidrógeno verde contribuye significativamente a la descarbonización y a la transición hacia una economía más limpia y respetuosa con el medioambiente, ofreciendo una solución versátil y prometedora para alcanzar objetivos ambientales y energéticos en el futuro.

España está comprometida con este fin y, por ello, ha desarrollado el Proyecto Estratégico para la Recuperación y Transformación Económica (PERTE), con el objetivo de invertir en reforzar el liderazgo de España en Europa en la producción de energía no contaminante, como el hidrógeno verde, y la Hoja de Ruta del Hidrógeno, para que el país logre tener una infraestructura eléctrica 100% limpia para el año 2050.