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Qué es el combustible de hidrógeno

El tema del combustible alternativo es muy sonado en todo el mundo. El combustible de hidrógeno es una forma alternativa del combustible común y el cual busca ser el “combustible del futuro” lo cual ayudará al cuidado del planeta.

Hidrógeno

Hidrógeno

El hidrógeno está ubicado en el primer grupo y el primer período de la tabla periódica, es el primer elemento de la tabla periódica, convirtiéndolo en el elemento más liviano en el universo. No es ni un metal ni un no metal, pero aún es considerado un no metal. Actúa como un metal cuando es comprimido a altas densidades.

Es de hecho el elemento más abundante, constituyendo casi tres cuartas partes de la masa del universo, forma parte de gran parte de los elementos de la tierra.  Se encuentra en el agua, que cubre el 70% de la superficie terrestre, y en toda la materia orgánica. También puede decirse que es el elemento más simple del universo: se compone de un protón y un electrón.

Como otro dato es el más ligero de todos los elementos y gases, y es 14 veces más ligero que el aire. Un “chorro” de hidrógeno gaseoso se esparce inmediatamente por el aire, sin contaminar el suelo o las aguas subterráneas. El hidrógeno es incoloro, inodoro e inocuo. No produce lluvia ácida, ni reduce el ozono ni produce emisiones nocivas.

Dado que el gas de hidrógeno es tan ligero, se eleva en la atmósfera y por lo tanto raramente es encontrado en su forma pura, H2. Si se produce en el aire atmosférico en vez de oxígeno puro (como normalmente es el caso), la combustión del hidrógeno puede producir pequeñas cantidades de óxido de nitrógeno, junto con el vapor de agua.

El calor de la combustión le permite al hidrógeno actuar como un combustible. Sin embargo, el hidrógeno es un vector energético, como la electricidad, no un recurso de energía. ​ Las empresas de energía primero deben producir el gas de hidrógeno y esa producción induce impactos ambientales. Esta es una de las limitaciones del combustible de hidrógeno

Combustible de hidrógeno

Combustible de hidrógeno

El combustible de hidrógeno es un combustible de emisión cero que usa celdas electroquímicas o la combustión en motores internos, para propulsar vehículos y dispositivos eléctricos. También es usado en la propulsión de naves espaciales y potencialmente puede ser producido en masa y comercializado para su uso en vehículos terrestres de pasajeros y aeronaves. Es tan importante encontrar combustibles sustentables para la industria que Porsche y Siemens Energy avanzan en el desarrollo de combustibles no contaminantes.

Usos

Usos

Este combustible puede proporcionar la fuerza motriz para automóviles, embarcaciones y aeronaves, aplicaciones de celdas de combustible estacionarias o portátiles, que pueden alimentar un motor eléctrico. Con respecto a la seguridad en relación a explosiones accidentales, el combustible de hidrógeno usado en vehículos automotores es al menos tan seguro como la gasolina.

Aunque este combustible parece ser muy interesante y llamativo, ¿Por qué no es tan usado? La respuesta está en su costo de producción. Pero es uno de los ecocombustibles como complemento de la electrificación.

Producción

Producción

Debido a que el hidrógeno puro no ocurre naturalmente, como ya mencionamos se requieren substanciales cantidades de energía para su producción industrial. Existen diferentes formas de producirlo, tal como la electrólisis (la forma más común de producción)y el proceso de reformación vapor-metano.

En la electrólisis, se conduce electricidad a través del agua para separar los átomos de hidrógeno de los átomos de oxígeno. Este método puede utilizar diferentes fuentes de energía tales como la eólica, solar, geotermal, hidráulica, combustibles fósiles, biomasa y muchas otras.

Obtener hidrógeno por este proceso está siendo estudiado como una forma viable de producirlo domésticamente a bajo costo. La reformación vapor-metano, la actual tecnología líder para producir hidrógeno en grandes cantidades, logra extraer el hidrógeno del metano.

Sin embargo, esta reacción causa una producción colateral de dióxido de carbono y de monóxido de carbono, que son gases de efecto invernadero y que contribuyen al calentamiento global, convirtiéndolo en un atentado al planeta. La dicultad para obtener hidrógeno 100% limpio ha llevado a los productores a clasicar el producto resultante en función de su valor sostenible.

De este modo, el hidrógeno gris, el más utilizado actualmente -por ejemplo, en la industria química o en las grandes refinerías de petróleo- es el menos respetuoso con el medio ambiente, pues su generación sigue requiriendo de combustibles fósiles.

Como alternativa, el ‘hidrógeno azul o bajo en carbono’ sigue requiriendo de combustibles fósiles, pero emite menos carbono, pues este se retira con un método llamado ‘captura y almacenamiento’.

La opción más ecológica es el ‘hidrógeno verde‘, producido a partir de energías renovables, una alternativa 100% sostenible que, sin embargo, es la menos común del mercado.

Hidrógeno Verde

Hidrógeno Verde

Según una investigación realizada por la Universidad Stanford y la Universidad Técnica de Múnich, la producción de hidrógeno podría ser rentable si se utilizase todo el exceso de energía renovable que no se consume, y que, por tanto, no puede almacenarse.

Según el estudio, la clave de todo es que el rendimiento de las energías renovables es intermitente, con lo que el suministro de electricidad a partir de estas fuentes también es variable.

 “A veces es insuciente para satisfacer la demanda, mientras que en ocasiones se produce demasiada y se pierde, o bien se deja de producir, ya que no se puede almacenar en el momento“.

Este problema se debe, según Javier Brey, presidente de la Asociación Española del Hidrógeno, al funcionamiento propio del sector eléctrico, que solo produce la electricidad que va a ser consumida, lo que se traduce en un desaprovechamiento de la energía que deja de producirse solo porque en ese momento no hay demanda.

Tal y como explica el propio Brey, esta complicación se hace aún mayor a medida que aumenta el porcentaje de energía renovable en el mix eléctrico, algo que podría acabarse con un sistema de almacenamiento a gran escala basado en el hidrógeno.

En aquellos momentos en los que la capacidad de producción eléctrica renovable exceda la demanda, en lugar de parar esas instalaciones, la electricidad se derivaría a parques de electrolizadores, donde se produciría y almacenaría el hidrógeno para luego volverlo a transformar en electricidad mediante el uso de pilas de combustible. De este modo -sostiene Brey- el hidrógeno facilitaría al mismo tiempo la penetración de las energías renovables.

Un sistema de almacenamiento a gran escala basado en el hidrógeno podría permitir almacenar la energía renovable excedente para usarse posteriormente.

¿Podría ser el hidrógeno el combustible limpio del futuro?

¿Podría ser el hidrógeno el combustible limpio del futuro?

Por supuesto que si. Javier Brey confía en que el abaratamiento del precio de las energías renovables acabará convirtiendo al hidrógeno generado por electrólisis en la alternativa energética más sostenible del mercado.

Actualmente este combustible ya se ha ‘colado’ en la vida cotidiana, aunque de manera muy tímida. Las ‘hidrogeneras’, estaciones de servicio de hidrógeno, son una realidad en Japón, Estados Unidos y Alemania. En España también existen, aunque su distribución es todavía escasa, pues también es el número de vehículos que funcionan con este combustible.

Un ejemplo más esperanzador, según informa Justo Lobato, la encontramos en Groninga, el proyecto HEAVENN [H2 Energy Applications (in) Valley Environments (for) en el norte de Holanda, en el que participan más de 65 entidades nacionales e internaciones y con una inversión de más de 1.000 millones de euros, pretende basar en el hidrógeno todo el sistema energético del norte de Holanda, un país que está apostando fuerte por este combustible alternativo.