El hidrógeno se puede almacenar en tanques y cavernas subterráneas, formando una red que puede energizar la industria y respaldar las redes eléctricas sin emisiones.

Foto: Scientific American / Joerg Boethling Alamy

La revista especializada Scientific American publicó en las últimas horas un análisis de cómo el hidrógeno sería clave para gestionar las redes eléctricas del futuro, admitiendo que las fuentes energéticas de la humanidad deben ser de carácter renovable y que en la actualidad las más desarrolladas y competitivas a otras alternativas sostenibles resultan ser las energías eólica y solar fotovoltaica.

La forma práctica de usar estas fuentes de energía es su transformación en electricidad. Por ello, cualquier país suficientemente avanzado tenderá a la electrificación del sistema energético en los próximos años.

Explican en el análisis que aunque la generación actual de hidrógeno renovable es escasa, Europa cuenta con hidrógeno para descarbonizar sus sistemas de energía.

La Comisión Europea anticipa que la energía renovable aumentará a más del 80 por ciento del suministro de energía de Europa en 2050, respaldada por más de 50 gigavatios de electrolizadores, la capacidad de aproximadamente 50 centrales nucleares.

Los estados miembros también están estableciendo sus propios objetivos. Francia está pidiendo a sus industrias que consumen hidrógeno que cambien al 10 por ciento de hidrógeno renovable para 2022 y del 20 al 40 por ciento para 2027.

Sin embargo, estos objetivos serán difíciles de alcanzar sin políticas que alienten a las empresas emprendedoras a impulsar la producción en masa de electrolizadores.

Mezclar hidrógeno en tuberías de gas natural supone el primer paso porque utiliza la infraestructura existente. Los ingenieros habían asumido durante mucho tiempo que el hidrógeno molecular, la molécula más pequeña y altamente reactiva, se degradaría o escaparía de las tuberías de gas natural existentes.

Pero investigaciones recientes muestran que se puede mezclar hasta 20 a 25 por ciento de hidrógeno sin filtrar o dañar tales tuberías.

Los países europeos permiten la mezcla, y las empresas en Italia, Alemania, el Reino Unido y otros lugares están inyectando hidrógeno en docenas de sitios para ayudar a alimentar los calentadores, estufas y otros electrodomésticos de los clientes, que no necesitan modificaciones mientras el contenido de hidrógeno se mantenga por debajo de aproximadamente 25 por ciento.

Actualmente, se desarrolla por parte de la firma energética con sede en París Engie, un proyecto en tuberías debajo de las calles de Cappelle-la-Grande, ayudando a energizar 100 hogares en este pueblo del norte de Francia, de tal modo que sirva de ejemplo para el mundo, especialmente en Europa.

Como señaló la Agencia Internacional de Energía en un informe reciente, "el hidrógeno está disfrutando de un impulso político y comercial sin precedentes, y la cantidad de políticas y proyectos en todo el mundo se está expandiendo rápidamente".

Engie ha estado mezclando en Cappelle-la-Grande durante más de un año sin incidentes ni oposición, según la gerente del proyecto, Hélène Pierre.

Para ella la aceptación pública se ve favorecida por un monitoreo exhaustivo que muestra que los hogares que usan la mezcla tienen aire más limpio; la adición de hidrógeno mejora la combustión de gases en los electrodomésticos, señala, reduciendo los niveles de contaminantes como el monóxido de carbono que se crean cuando el gas natural se quema de manera incompleta.

Engie no trabaja sola, pues el hidrógeno renovable es fundamental para la visión de la Comisión Europea de lograr emisiones netas de carbono cero para 2050.

También es un foco creciente para los gigantes industriales del continente. A partir del próximo año, se supone que todas las turbinas nuevas para plantas de energía fabricadas en la Unión Europea se enviarán listas para quemar una mezcla de hidrógeno y gas natural, y los fabricantes de la UE afirman que las turbinas estarán certificadas con un 100 por ciento de hidrógeno para 2030.

Así las cosas, la próxima ola de proyectos de hidrógeno renovable en Europa podría impulsar la producción a una escala mayor.

Los consorcios industriales en Francia y Alemania están buscando financiamiento y autorización para electrolizadores de 100 megavatios, 10 veces más grandes que los más grandes en operación.

Dos grandes proyectos de electrolizadores compiten por el apoyo del gobierno para impulsar una economía regional del hidrógeno alrededor de Lingen, una ciudad en el noroeste de Alemania que alberga un par de refinerías de petróleo.

Un proyecto que involucra una gran empresa de servicios públicos llamada Enertrag y varias de las mayores empresas de energía e ingeniería de Alemania podrían proporcionar un plan para una red nacional de hidrógeno.

El proyecto aprovecha la infraestructura de gas existente pero no a través de la combinación. En cambio, la idea es reutilizar las tuberías de gas de repuesto para entregar hidrógeno renovable a las refinerías locales, así como una planta de energía e incluso una estación de servicio planificada para vehículos con celdas de combustible. "Nuestra idea es construir una red de gas de hidrógeno al 100 por ciento", dice Frank Heunemann, director gerente de Nowega, uno de los socios del proyecto y operador de la red de gas de la región.

Nowega puede reutilizar algunas tuberías vacías porque la región tiene dos redes de gas natural. Uno transporta gas natural estándar que es casi todo metano. El otro fue construido originalmente para suministrar gas natural local con alto contenido de sulfuro de hidrógeno, y el hidrógeno puede hacer que algunas tuberías de acero sean frágiles.

Nowega está eliminando gradualmente el gas local, dejando tubos de acero vacíos que, según Heunemann, deberían ser capaces de soportar cualquier reactividad con hidrógeno puro.

El proveedor europeo de energía RWE construirá el electrolizador principal del consorcio y planea quemar parte de la producción de hidrógeno en su central eléctrica de Lingen. El gigante de ingeniería Siemens tiene la intención de optimizar una de las cuatro turbinas de gas de la estación para manejar hidrógeno puro.

El consorcio también está pensando en la expansión. Lingen está a unos 48 kilómetros de las cavernas de sal subterráneas creadas para almacenar gas natural. Almacenar parte del hidrógeno de Lingen, a más de 1,000 metros de profundidad en una de las cavernas, podría ser el siguiente paso lógico, dice Heunemann. (El hidrógeno ya está almacenado en masa en cavernas en Texas y el Reino Unido).

Los fabricantes de acero europeos, mientras tanto, también están experimentando con hidrógeno renovable como combustible sustituto del carbón en sus hornos.

Japón y EE.UU.

Japón también está planeando un cambio multidecadal a una "sociedad del hidrógeno" que se ha incorporado a la política energética oficial desde 2014.

El cumplimiento de uno de los primeros objetivos de Japón, demostrar la tecnología para importar hidrógeno de manera eficiente, está programado para comenzar en 2020 con los envíos de hidrógeno gris desde los buques tanque.

Incluso en los Estados Unidos, hay signos de interés renovado. Una vez más, el gobierno federal está estableciendo objetivos para las tecnologías de hidrógeno, algunas empresas de energía están invirtiendo y algunos estados están ofreciendo apoyo.

Temores

Sin embargo, pese a esta apuesta, aún existen temores porque el hidrógeno es extremadamente inflamable y pueden ocurrir accidentes.

En muchos lugares, el público no está enamorado de la energía nuclear, las líneas de transmisión o las turbinas eólicas.

Sin embargo, el costo de los electrolizadores puede ser el mayor desafío que enfrenta el futuro del hidrógeno renovable. Para comenzar a reemplazar el hidrógeno gris en la industria, el costo de producción de hidrógeno renovable debe caer de aproximadamente $ 4 o más por kilogramo hoy a $ 2 o menos. Varios estudios indican que podría suceder para 2030 si los costos de electrolizadores continúan bajando como lo han hecho en los últimos años.