El hidrógeno y el futuro modelo energético
Recientemente se ha hecho pública una nueva hoja de ruta para conseguir una economía europea baja en carbono en 2050, esta vez impulsada por la European Climate Foundation y McKinsey&Company. En dicho informe se asigna al hidrógeno un importante papel en el futuro modelo energético que planea sustituir al vigente y basado en energías fósiles. Por ejemplo, el informe considera que en 2050 el 15% de los kilómetros para transporte terrestre podrían ser realizados por vehículos impulsados por hidrógeno. No es la primera vez que el hidrógeno aparece en propuestas serias sobre tecnología energética sostenible. La Agencia Internacional de la Energía considera en sus últimos informes que hasta un 22% del combustible utilizado para transporte podría proceder del hidrógeno en 2050. Para la producción de electricidad con origen en el hidrógeno el escenario más favorable es mucho menos optimista, situándose en un 2,5% del total en dicho año.
Sin embargo, aunque constantemente recibimos noticias sobre los avances en la implantación de tecnologías energéticas renovables como la eólica, la solar, de biocombustibles o del vehículo eléctrico alimentado por baterías, las propuestas alrededor del hidrógeno pueden seguir pareciendo exóticas para el gran público ¿Qué claves tecnológicas y económicas hace falta conocer para ver mejor ese futuro protagonismo del hidrógeno en el sector energético?
En primer lugar, conviene distinguir entre conversión de hidrógeno en energía consumible y producción de hidrógeno. En conversión de hidrógeno claramente se apuesta por las pilas de combustible, debido a su mayor eficiencia frente a los motores de combustión. Sin embargo, la producción de electricidad mediante pilas de combustible es aún muy cara (0,25 - 0,95 euros/kWh), lo que no las hace aún competitivas. En producción de hidrógeno todas las tecnologías consolidadas utilizan combustibles fósiles ya que resulta más barato que su producción mediante energías renovables. Así, un 48% del hidrógeno producido se obtiene del reformado del gas natural, un 30% se obtiene del petróleo, un 18% de la gasificación del carbón y el resto, principalmente mediante electrólisis de agua. Esto nos lleva a la conclusión de que actualmente casi la totalidad de la producción de hidrógeno implica emisiones de dióxido de carbono.
Por otra parte, los costes de producción de hidrógeno se ven afectados en consideración a si los sistemas de producción son centralizados o descentralizados. Así, aunque en los primeros la producción de hidrógeno se produce a un coste menor, la necesidad de transportarlo a puntos de consumo muy distribuidos en un territorio le lleva, por lo general, a colocar sus costes por encima de los correspondientes a sistemas descentralizados.
Pero lo que es auténticamente clave de cara al futuro es que los precios de los combustibles fósiles aumentarán y que los costes de las energías renovables disminuirán. En algún momento será más barato producir hidrógeno con fuentes renovables que con fuentes convencionales contaminantes, lo que constituye un plus para las renovables. Además, ya nadie cuestiona que i) hay que pagar por emitir dióxido de carbono a la atmósfera, y cada vez más; y ii) cuando los costes se vayan acercando, hacia el final de la era del petróleo barato, el inversor preferirá apostar por costes de producción de hidrógeno estables a través de energías renovables antes que por costes muy volátiles a partir de la utilización de combustibles fósiles con precios sometidos a shocks.
Según nuestros estudios recientemente publicados en el International Journal of Hydrogen Energy, la obtención de hidrógeno mediante gasificación por biomasa ya ha alcanzado la paridad de costes con la gasificación de carbón y el reformado de metano en sistemas centralizados, mientras que es previsible que dicha paridad se alcance con los procesos de producción mediante la mayoría de energías renovables en la década 2020-2030. En el caso de los sistemas descentralizados, es previsible alcanzar la paridad de costes entre la extracción de hidrógeno de biocombustibles y el reformado de metano hacia el año 2015, y dicha paridad se alcanzará con los procesos de electrólisis de agua mediante la mayoría de energías renovables en el período 2013-2016. Estas paridades de costes se acelerarían si los derechos de emisión de dióxido de carbono, actualmente en una media de 13-14 euros/Tm CO2, se incrementaran significativamente como recomiendan distintos organismos internacionales. Por ejemplo, si los derechos de emisión de carbono se situaran en torno a los 100 euros/Tm, la paridad de costes entre la extracción de hidrógeno de biocombustibles y el reformado de combustibles fósiles ya se habría alcanzado.
En resumen, la producción de hidrógeno a través de renovables en términos de paridad de costes respecto a las formas de obtención a través de combustibles fósiles es un hecho, especialmente para sistemas descentralizados. Su generalización podría acelerarse si aumenta el precio de los derechos de emisión de carbono y la volatilidad en los precios de los combustibles fósiles. De esta forma, el problema del coste en la producción de hidrógeno quedaría resuelto, y considerando un avance tecnológico paralelo para lograr la reducción de costes de producción de electricidad mediante pilas de combustible, el hidrógeno podría empezar a penetrar con fuerza en el sistema energético en menos de una década. El futuro, como casi siempre, está a la vuelta de la esquina.
Ricardo Guerrero Lemus / José Manuel Martínez Duart. Investigadores de FocusAbengoa-Fedea