Haciendo rentable el hidrógeno verde

El hidrógeno verde (producido a partir de electricidad renovable) se presenta como una alternativa limpia para descarbonizar sectores industriales y de transporte pesado. Sin embargo, su viabilidad económica actual es limitada debido a los altos costos de producción y la falta de infraestructura adecuada.

Costes de producción del hidrógeno verde

Actualmente, producir un kilogramo de hidrógeno verde cuesta entre 3 y 8 euros en Europa, dependiendo de la región y la tecnología utilizada Ideas PwC. En comparación, el hidrógeno gris, derivado del gas natural, tiene un costo de entre 1,5 y 3,7 euros por kilogramo. Para que el hidrógeno verde sea competitivo, su precio debería situarse entre 1 y 2 euros por kilogramo.

Recursos necesarios para producir hidrógeno verde

La producción de hidrógeno verde requiere principalmente:

• Electricidad renovable: Proveniente de fuentes como la solar o eólica.
• Agua: Utilizada en el proceso de electrólisis para separar el hidrógeno del oxígeno.
• Electrolizadores: Equipos que realizan la electrólisis.

Rentabilidad y aplicaciones del hidrógeno verde

La rentabilidad del hidrógeno verde depende, a grandes rasgos, de varios factores:

• Costos de producción: Altos en la actualidad, pero se espera que disminuyan con avances tecnológicos y economías de escala.
• Demanda: Sectores como la industria pesada y el transporte marítimo y aéreo son los principales candidatos para su uso, donde la electrificación directa no es viable.
• Infraestructura: La falta de redes de distribución y almacenamiento específicas para hidrógeno limita su adopción.

La parte más cara del proceso de producción de hidrógeno renovable (también llamado hidrógeno verde) es la electricidad renovable necesaria para alimentar el electrolizador. Este coste puede representar hasta el 70-80% del coste total de producción, según diversos estudios y empresas del sector como Iberdrola o la Agencia Internacional de Energía (IEA).

La electricidad lo más caro

El proceso de electrólisis (que separa el hidrógeno del oxígeno en el agua) necesita mucha electricidad. Si esa electricidad proviene de fuentes renovables como solar o eólica, su coste depende de la disponibilidad y los precios del mercado. Aunque el coste de las renovables ha bajado mucho, sigue siendo una gran parte del gasto porque el proceso no es eficiente al 100%.

Otros costes importantes (pero menores en proporción) son los electrolizadores (caros de fabricar e instalar, aunque sus precios están bajando poco a poco), agua purificada (necesaria, pero su coste es bajo comparado con el de la electricidad) y el almacenamiento y transporte del hidrógeno (pueden ser caros, pero dependen del uso final (industrial, movilidad, exportación, etc.).

Hidrógeno verde a partir de Electrolisis

El proceso de electrólisis es fundamental para obtener hidrógeno verde, una fuente de energía limpia y sostenible.

La electrólisis es un método que utiliza electricidad para separar el agua (H₂O) en sus dos componentes: hidrógeno (H₂) y oxígeno (O₂). Cuando esta electricidad proviene de fuentes renovables como la solar o la eólica, el hidrógeno producido se denomina “verde” porque su producción no genera emisiones contaminantes.

Tipos de electrolizadores

Existen diferentes tecnologías para realizar la electrólisis:

• Electrolizadores alcalinos: Tecnología madura y económica, utiliza soluciones alcalinas como el hidróxido de potasio.
• Electrolizadores de membrana de intercambio de protones (PEM): Ofrecen una respuesta rápida y son adecuados para fuentes de energía renovable intermitentes.
• Electrolizadores de óxido sólido (SOEC): Operan a altas temperaturas y son altamente eficientes, aunque más complejos y costosos.

Innovación y electrolizadores

Para que el hidrógeno renovable sea más barato y competitivo, es imprescindible abaratar aún más la electricidad renovable y hacer más eficientes y económicos los electrolizadores.

Existen varios proyectos innovadores que han logrado diseñar electrolizadores más económicos para la producción de hidrógeno verde. Estos avances buscan reducir los costes asociados a la electrólisis, haciendo el hidrógeno renovable más competitivo frente a los combustibles fósiles.

• Matteco (Valencia): La empresa valenciana Matteco, en colaboración con Siemens Energy y otros socios europeos, lidera el proyecto Seal-Hydrogen. Este proyecto se centra en el desarrollo de electrolizadores sostenibles, eficientes y escalables, utilizando catalizadores basados en níquel y hierro en lugar de metales preciosos como el platino o el iridio. Esta innovación permite reducir significativamente los costes de producción de hidrógeno verde. El proyecto ha recibido una financiación de 3 millones de euros por parte de la Unión Europea.
• Enapter (Alemania): La startup alemana Enapter ha desarrollado electrolizadores modulares de membrana de intercambio aniónico (AEM), que no requieren metales preciosos ni membranas especiales. Su modelo EL 4.0 es un sistema “plug-and-play” que facilita su instalación y escalabilidad. Con solo 2,4 litros de agua, este dispositivo puede generar suficiente hidrógeno para abastecer una vivienda durante varios días. Enapter ya ha implementado sus electrolizadores en más de 100 proyectos en 33 países.
• Instituto de Química de Procesos (República Checa): Investigadores del Instituto de Química de Procesos de la Academia de Ciencias de la República Checa han desarrollado un prototipo de electrolizador que combina tecnología alcalina con una membrana selectiva de iones. Este diseño permite iniciar la producción de hidrógeno en menos de tres minutos y alcanzar una producción de hasta 1.320 kg de hidrógeno al día, superando en un 32% la capacidad de algunos modelos actuales. Además, destaca por sus bajos costes de instalación y diseño modular escalable.
• Hysata (Australia): La empresa australiana Hysata ha desarrollado un electrolizador innovador que utiliza un sistema de electrólisis alimentado por capilaridad, eliminando las burbujas que generan resistencia en los electrolizadores convencionales. Este diseño mejora la eficiencia energética y reduce los costes de producción. Hysata planea comercializar esta tecnología a gran escala, con el objetivo de producir hidrógeno verde por menos de 1,5 dólares por kilogramo a mediados de la década.
• CIC energiGUNE (País Vasco, España): El centro de investigación CIC energiGUNE lidera el proyecto READER, cuyo objetivo es desarrollar electrolizadores desacoplados de alto rendimiento y durabilidad, sin necesidad de utilizar metales preciosos como el platino. Esta iniciativa busca reducir los costes de fabricación y la dependencia de materiales críticos, facilitando una producción de hidrógeno verde más eficiente y segura.

Estos proyectos demuestran que es posible diseñar electrolizadores más económicos y eficientes, lo que representa un paso importante hacia la adopción, a mayor escala, del hidrógeno verde como fuente de energía limpia y sostenible.