Joan Puertas: ''És l'hora de l'hidrogen''

D'un temps cap aquí, s'ha començat a sentir parlar de l'hidrogen com una alternativa energètica als sectors de la mobilitat i de la indústria pesada on, difícilment, l'energia elèctrica procedent de renovables s'hi pot fer un lloc. Però, d'on prové l'hidrogen? Com s'anirà estenent el seu ús? Què cal tenir en compte? Joan Puertas, president del grup de treball d'Energies Primàries de la comissió d'Energia d'Enginyers Industrials de Catalunya i exdirector de d'Enginyeria i Tecnologia a Naturgy, ens dona tots aquests detalls als Fulls d'Enginyeria.

 

L'hidrogen és una alternativa energètica a tenir en compte? Les energies del futur no havien de ser renovables?

En efecte, l'energia elèctrica provindrà en pocs anys, exclusivament, de fonts renovables: eòlica, solar i hidràulica. Però l'energia elèctrica constitueix tan sols un 30% de l'energia final consumida. El 70% restant són combustibles líquids utilitzats en mobilitat aèria, marítima i terrestre i gas natural utilitzat en processos tèrmics a la indústria i en els sectors domèstic i terciari. La mobilitat de curta distància, en un futur pròxim, serà elèctrica i el gas natural, probablement, perdrà presència en els habitatges però l'energia elèctrica no serà una alternativa per a la mobilitat de llarga distància i la indústria pesada. L'hidrogen pot complir aquesta funció.

D'on surt l'hidrogen?

L'hidrogen és l'element químic més abundant i constitueix el 75% de la matèria de l'univers però, malauradament, no es troba lliure en el nostre planeta. Per a aïllar-lo, cal dissociar-lo d'altres elements químics. Fins ara, l'hidrogen s'obtenia dissociant la molècula de gas natural però el procés genera considerables emissions de diòxid de carboni i la seva producció per aquesta via, l'anomenat hidrogen gris, agreuja el problema del canvi climàtic. Existeix però, un altra forma d'obtenir hidrogen dissociant la molècula d'aigua mitjançant l'aplicació d'energia elèctrica (procés d'electròlisi de l'aigua). És un procés més car que el primer i per això no s'utilitza de forma massiva. Malgrat tot, la proliferació d'energia elèctrica renovable podria modificar aquesta tendència: serà possible obtenir hidrogen verd, és a dir, exempt d'emissions contaminants, a preus competitius.

Com?

Per cobrir la totalitat de la demanda elèctrica amb energies renovables serà necessari utilitzar una gran quantitat de potència renovable (a Espanya s'estima que pugui assolir els 250 GW) però la corba de demanda elèctrica no és constant. En certs períodes, per exemple, en hores nocturnes, la demanda és molt inferior a certs períodes diürns però generant amb fonts renovables existeix  la possibilitat de que els parc eòlics estiguessin produint de nit a plena potència i l'energia seria excedentària (igual passaria amb l'energia fotovoltaica en dies festius). Aquests excedents d'energia elèctrica renovable es podrien utilitzar per produir hidrogen verd que podria substituir, com a tal o processat, als combustibles fòssils líquids i gasosos. L'hidrogen actua com un carrier absorbint l'energia elèctrica excedentària en un procés d'una eficiència acceptable de l'ordre del 85%.

L'hidrogen verd podria substituir l'hidrogen gris com a matèria primera i al gas natural com a combustible amb lleugers ajustos en els equips de combustió. En automoció, l'opció més plausible passaria per utilitzar-lo en piles de combustible, equips inversos als electrolitzadors, i produir electricitat que mogués un motor elèctric. A més, amb hidrogen verd es poden produir combustibles sintètics (querosens i gasoils) neutres en emissions que s'apunten com la solució a la mobilitat aèria i marítima.

No sembla difícil, per què no es comença ja?

Per diverses raons. En primer lloc hi ha un tema de preu. L'hidrogen gris s'utilitza en l'actualitat com a matèria primera en la indústria petroquímica i en la producció d'amoníac i fertilitzants. Per substituir-lo per hidrogen verd, els seus costos haurien aproximar-se.

Produir un kg d'hidrogen gris costa actualment uns 2€  i en la seva producció s'emetrien uns 10kg de diòxid de carboni que incrementarien el seu preu en 0,25€/kg. El preu a què caldria produir l'hidrogen verd perquè pogués desplaçar a l'hidrogen gris a la indústria seria de 2,25€/kg. Això fins ara no era possible però amb els excedents elèctrics que hem explicat i que es vendran a un preu marginal, d'aquí a poc, podria ser possible. En altres sectors, altament intensius en energia, com ara la producció d'acer, l'hidrogen hauria de desplaçar carbó o gas natural i per fer-ho el seu cost de producció hauria de ser sensiblement inferior a l'indicat.

Un altre problema a resoldre té a veure amb la pròpia molècula de l'hidrogen ja que es tracta de l'element químic més lleuger. Al costat positiu és l'element químic que posseeix el major poder calorífic per unitat de massa (gairebé 142 MJ/kg) però transportar-lo i emmagatzemar-lo resulta complicat.

Com es resoldrà això?

Per a cada aplicació de l'hidrogen caldrà una solució adequada. És possible que el gas que consumeixi la indústria pesada es produeixi in situ encara que, a diferència de l'actualitat, on la producció s'acobla a la demanda, caldrà instal·lar dipòsits d'emmagatzematge. Una altra possibilitat, si les indústries es trobessin agrupades, podria consistir en la construcció de "hidrogenoductes" que unissin els punts de producció i els de consum. Aquests productes, però, serien diferents als gasoductes que coneixem en l'actualitat ja que per transportar la mateixa quantitat d'energia haurien d'operar a pressions tres vegades superiors el que, sens dubte, incrementarà el seu cost.

Per a altres usos, com la mobilitat, l'hidrogen es distribueix comprimit a pressions de 70 MPa però el seu transport en cilindres no és massa eficaç i l'alternativa de la liquació haurà de reduir els seus costos si pretén ser competitiva.

Es podran resoldre aquests problemes?

Tot apunta que ha arribat l'hora de l'hidrogen. La Unió Europea va aprovar al febrer de l'any passat el pla Hydrogen Roadmap Europe que pretén que en 2030 s'hagin instal·lat 40 GW d'unitats de producció d'hidrogen i que en 2050 l'hidrogen constitueixi el 25% de l'energia final consumida, eviti l'emissió anual de 540 MtCO2eq i ocupi a més 5 milions d'europeus. Per a això faran falta inversions de més de 850.000 M€. Espanya ha posat a consulta la Hoja de Ruta del Hidrógeno, alineada amb el document anterior, que pretén contribuir amb 4 GW de electrolitzadors instal·lats en 2030 a l'objectiu europeu. A Catalunya, per la seva banda, l'ICAEN està estudiant en aquests moments el seu full de ruta.

A més de les actuacions normatives existeixen ja aplicacions concretes amb hidrogen en certs països especialment actius: a Alemanya, per exemple, circulen ja, a la Baixa Saxònia, trens amb piles de combustible del fabricant francès Alstom i Talgo acaba de presentar el model SOIH2 com a alternativa als trens dièsel de mitja distància en línies no electrificades. En vehicles de transport de mercaderies, fabricants com Hyundai i Toyota tenen models comercials de camions dotats de pila de combustible amb autonomies de més de 500 km i temps de proveïment similars al gasoil i aquests mateixos fabricants posseeixen models comercials de vehicles utilitaris (Toyota Mirai i Hyundai Nexe) que circulen a milers en estats especialment sensibles al problema mediambiental, com Califòrnia.

Què caldria per aconseguir l'enlairament definitiu de l’hidrogen?

En primer lloc ajudes econòmiques, com van rebre en el seu dia les energies renovables, per fer competitiu l'hidrogen amb els combustibles als que pretenen substituir. Convé indicar que els preus, per a certs usos, no estan  tan allunyats ja que amb un preu de producció de 2,5€/kg als quals caldria afegir 1,5€/kg de transport, l'hidrogen seria ja competitiu amb el dièsel d'automoció amb lleugers ajustos fiscals. En segon lloc, coordinació entre els diversos països ja que per resoldre el problema de la mobilitat, per  exemple, caldrà la instal·lació coordinada d'una xarxa de punts de provisió en els diferents països o la construcció d'infraestructures: hidrogenoductes que permetin vehicular l'hidrogen entre països.

Finalment els costos dels equips necessaris per al desenvolupament de l'hidrogen: electrolitzadors i piles de combustibles hauran de reduir els seus costos com ho van fer al seu dia els aerogeneradors o les plaques fotovoltaiques.

És optimista, per tant?

Sens dubte, crec que el binomi energies renovables i hidrogen serà la palanca definitiva que permeti reconduir els danys mediambientals generats durant el segle XX per l'ús intensiu de combustibles fòssils. A més, potser, sigui el pont per a l'energia nuclear de fusió, també basada en l'ús d'isòtops d'hidrogen, que ens doti d'energia, neta i inesgotable. L'hidrogen, sens dubte, està de moda i ha vingut per quedar-se.

CAPTCHA
This question is for testing whether or not you are a human visitor and to prevent automated spam submissions.