Producción por electrólisis, almacenamiento, transporte, derivados y aplicaciones del hidrógeno verde en la industria, el transporte y el sistema eléctrico.
¿Qué es el hidrógeno verde?
El hidrógeno verde es el hidrógeno producido mediante electrólisis del agua con electricidad de origen renovable (solar, eólica o hidroeléctrica).
A diferencia del hidrógeno gris, obtenido a partir de gas natural con emisiones de CO₂, o del hidrógeno azul, que captura parte de esas emisiones, el hidrógeno verde no genera gases de efecto invernadero en su producción.
Además, tiene una densidad energética muy alta: 1 kg de H₂ contiene la misma energía que 2,6 kg de gas natural o 3 kg de gasolina.
¿Cómo se produce?
La electrólisis separa las moléculas de agua (H₂O) en hidrógeno (H₂) y oxígeno (O₂) mediante electricidad. Cuando esa electricidad es renovable, el proceso está libre de emisiones de carbono. Existen varias tecnologías:
- AEL (electrólisis alcalina): la más madura, aunque la menos eficiente.
- PEM (membrana de intercambio de protones): más eficiente y con respuesta rápida a la variabilidad de las renovables. El agua se descompone en oxígeno, protones y electrones, que después se recombinan para formar hidrógeno.
- SOEC (electrólisis de óxido sólido): en desarrollo; promete alta eficiencia y menor consumo energético.
Tras la electrólisis, el hidrógeno se purifica y se comprime para su almacenamiento y transporte.
Almacenamiento y transporte
Lo habitual es almacenarlo a presión (en torno a 30 atm), aunque ya se trabaja en soluciones a presiones más elevadas. Puede almacenarse como:
- Gas comprimido a alta presión.
- Líquido criogénico, enfriado a −253 °C.
- Portadores químicos, como amoníaco o metanol.
Puede usarse directamente o transportarse mediante gasoductos adaptados, camiones cisterna de hidrógeno comprimido o licuado, o convertido en derivados que facilitan su logística.
Derivados del hidrógeno verde
- Amoníaco verde (NH₃): mediante el proceso Haber-Bosch con electricidad renovable. Se emplea en fertilizantes, como combustible marítimo y como vector para almacenar y transportar hidrógeno.
- Metanol verde (CH₃OH): a partir de hidrógeno verde y CO₂ capturado. Materia prima química, combustible marítimo y terrestre, y base para gasolina sintética (proceso Methanol-to-Gasoline).
- Gas natural sintético (SNG): por metanización (reacción de Sabatier), combinando hidrógeno con CO₂ para obtener metano. Sustituye al gas fósil en redes, calderas y centrales térmicas.
- Combustibles sintéticos (e-fuels): gasolina, diésel y queroseno sostenible a partir de hidrógeno y CO₂. Alternativa para la aviación y el transporte pesado sin grandes modificaciones en los motores.
- Portadores orgánicos líquidos (LOHC): el hidrógeno se almacena en moléculas líquidas como el benciltolueno, lo que permite transportarlo con seguridad sin temperaturas extremas ni altas presiones.
¿Por qué es importante?
El hidrógeno verde es un vector energético versátil para descarbonizar la industria, el transporte, la generación eléctrica y el almacenamiento de energía.
Industria
- Acero verde: la reducción directa de hierro (DRI) con hidrógeno sustituye al carbón y elimina las emisiones de CO₂. Empresas como ArcelorMittal o el proyecto HYBRIT ya invierten en esta vía.
- Fertilizantes: el amoníaco verde permite fabricar fertilizantes sin huella de carbono.
- Refino y química: sustituir el hidrógeno fósil en refinerías y en la producción de metanol y plásticos reduce de forma significativa las emisiones.
Transporte
- Vehículos de pila de combustible (FCEV): turismos y camiones de largo recorrido con mayor autonomía y recargas más rápidas que las baterías.
- Transporte marítimo: la Organización Marítima Internacional impulsa su adopción y navieras como Maersk o CMA CGM ya prueban buques con metanol verde y amoníaco.
- Ferrocarril y aviación: en Alemania ya operan trenes de hidrógeno, y se investiga el queroseno sintético para la aviación.
Generación y almacenamiento de energía
- Almacenamiento a largo plazo: permite guardar los excedentes renovables y liberarlos cuando se necesitan, por ejemplo inyectando hidrógeno en la red de gas (Power-to-Gas).
- Turbinas de hidrógeno: fabricantes como Siemens Energy o General Electric desarrollan turbinas que generan electricidad sin emisiones cuando no hay sol ni viento.
- Calor industrial: puede sustituir al gas natural en procesos de alta temperatura, como el vidrio, el cemento o la cerámica.