El hidrógeno renovable y el de baja huella de carbono pueden ser dos vectores energéticos de gran potencial con utilidades en la industria, la movilidad o en el sistema eléctrico, siempre y cuando cuenten con un marco regulatorio adecuado que permita el desarrollo de este tipo de proyectos y haga posible su rentabilidad.
Para que las soluciones basadas en el hidrógeno sean realmente competitivas, uno de los requisitos es contar con un marco normativo adecuado que, a partir de la Hoja de Ruta aprobada por el Consejo de Ministros el pasado 6 de octubre, sea capaz de facilitar el desarrollo de este tipo de proyectos y permita alcanzar los necesarios umbrales de rentabilidad. Solo de esta forma se podrá producir la verdadera eclosión de esta tecnología, subraya Elena Verdú, científica senior de Desarrollo de Procesos de Repsol Technology Lab.
“Se estima que, una vez desplegados en todas sus posibles aplicaciones, el hidrógeno renovable y el de baja huella de carbono podrían llegar a suponer entre el 10 y el 20% del consumo energético mundial", explica Verdú. Por ello, "dentro de nuestro compromiso con la transición energética, apostamos por el desarrollo de tecnologías de producción de este tipo de hidrógenos”.
Entre sus ventajas, el hidrógeno renovable y el de baja huella de carbono aportan la versatilidad de sus usos energéticos, además de ser alternativas más sostenibles que el hidrógeno convencional que se emplea en la industria, principalmente en las de producción de amoniaco y refinado de petróleo. En el caso de Repsol, el hidrógeno renovable servirá como materia prima para fabricar los combustibles sintéticos con cero emisiones netas en la planta que la compañía planea construir en el puerto de Bilbao.
Además, el hidrógeno renovable y el de baja huella de carbono pueden emplearse también para almacenar a gran escala los excedentes de electricidad renovable que se van a producir a medida que aumente la cuota de este tipo de energías. El coste de la electricidad renovable será previsiblemente muy bajo en los momentos en que la generación supere a la demanda, por lo que se podría utilizar para generar hidrógeno a un precio competitivo.
En el ámbito de la movilidad, el vehículo de pila de combustible propulsado por hidrógeno es una de las opciones para descarbonizar el transporte pesado por carretera, principalmente.
Hidrógeno de baja huella de carbono con captura de CO2
Hoy en día, la tecnología más extendida para la producción de hidrógeno convencional es el reformado con vapor a partir de gas natural. La búsqueda de soluciones para reducir la intensidad de carbono que conlleva la producción de este hidrógeno es uno de los ejes de trabajo prioritarios del área de Tecnología de Repsol. Una posibilidad para disminuirla es el hidrógeno de baja huella de carbono, producido también por reformado de vapor a partir de materias primas fósiles, pero incorporando sistemas de captura del CO2 asociado al proceso.
Se prevé que esta ruta pueda alcanzar la competitividad antes que otras alternativas. “El desarrollo de las diferentes aplicaciones del hidrógeno de baja huella de carbono con captura de CO2 haría posible que las infraestructuras y el mercado estén más maduros y consolidados cuando el hidrógeno renovable alcance la competitividad”, explica Elena Verdú.
Electrólisis a partir de agua y energía renovable
Una de las tecnologías para producir hidrógeno renovable es la electrólisis a partir de agua, “que consiste en la separación de la molécula de agua en hidrógeno y oxígeno mediante la aplicación de energía eléctrica. Siempre que esta electricidad provenga de una fuente renovable, el hidrógeno producido conlleva cero emisiones de CO2”, continúa Verdú.
La electrólisis con energía eléctrica renovable será el proceso empleado para producir el hidrógeno renovable que se utilizará, junto con CO2 capturado, para elaborar los combustibles sintéticos con cero emisiones netas que Repsol fabricará en su futura planta de Bilbao.
Otros modos de producir hidrógeno renovable
Otra alternativa que contempla Repsol es producir hidrógeno renovable con el proceso convencional, pero cambiar la materia prima fósil por una materia de origen bio, como puede ser un biometano. Este biometano es obtenido a partir del tratamiento de desechos biológicos, lodos de aguas residuales, residuos orgánicos domésticos e industriales o biomasa. Esta opción permite seguir utilizando las instalaciones actuales.
También se avanza en los sistemas de producción de hidrógeno renovable mediante fotoelectrocatálisis, que consiste en la conversión directa de energía solar y agua para la producción de hidrógeno. “Con este sistema podríamos obtener un hidrógeno renovable competitivo y con un menor gasto energético", porque su principal ventaja frente a la electrólisis "es que no se necesita electricidad y no depende de su precio, lo que permite una reducción significativa de los costes operativos”.
Repsol está desarrollando una tecnología propia de fotoelectrocatálisis para producir hidrógeno a partir de energía solar. Este desarrollo se realiza junto con Enagás y en la iniciativa también participan varios centros de investigación de referencia como el Instituto de Investigación en Energía de Cataluña, la Universidad de Alicante y la Fundación del Hidrógeno de Aragón.
Aplicaciones en movilidad
La generalización del uso del hidrógeno renovable y del hidrógeno de baja huella de carbono también puede contribuir a la descarbonización de la movilidad terrestre, donde podrían cubrir la demanda de los vehículos eléctricos de pila de combustible propulsados por hidrógeno, una tecnología que, cuando se desarrolle plenamente, “se prevé que pueda ser complementaria con el vehículo eléctrico de batería, especialmente en el transporte pesado y de largo recorrido”. Asimismo, los combustibles sintéticos producidos con hidrógeno renovable “serán esenciales para descarbonizar sectores difícilmente electrificables, como el transporte marítimo o aéreo”, apunta Elena Verdú.
El hidrógeno es también un aliado de la generación eléctrica renovable como almacén de energía en los momentos en los que la generación excede a la demanda. Ese excedente se puede transformar mediante electrólisis en hidrógeno renovable y almacenarse.
Además, esa energía almacenada se puede utilizar para volver a generar electricidad (power to power), pero también destinarse a su uso industrial, a la generación combinada de electricidad y calor en el ámbito doméstico o como combustible en la movilidad.
Entre los retos para que el hidrógeno renovable despegue están unos costes de producción hoy superiores al hidrógeno convencional. “En el caso de la producción por electrólisis, el factor más determinante es el precio de la electricidad”, que supone el 70-75% del gasto, explica Verdú. El esperado desarrollo de las técnicas de electrólisis hará que “se reduzca la inversión y aumente su eficiencia”.