El hidrógeno verde coge velocidad como gran vector de la movilidad del futuro

Para conseguirlo, el Gobierno ha aprobado una batería de iniciativas. Como los ambiciosos objetivos que plantea la Hoja de Ruta del Hidrógeno, que aspira a alcanzar una capacidad instalada de electrolizadores (para producirlo) de 4 GW, el 10% del objetivo europeo. Con ese horizonte se articuló el Perte de Energías Renovables, Hidrógeno Renovable y Almacenamiento (ERHA), un programa que movilizará 16.300 millones de euros entre aportaciones de los fondos Next Generation e inversión privada. En este marco, el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE) acaba de resolver la primera convocatoria de ayudas (400 millones de euros) para impulsar proyectos innovadores en toda la cadena de valor del hidrógeno renovable.

Las 222 iniciativas que se han presentado son una muestra del interés que despierta esta solución energética entre las empresas. De todas ellas, 63 son beneficiarias de 340 millones de euros en ayudas (no se ha agotado el presupuesto previsto). Y doce iniciativas, dotadas con 37,5 millones, destacan especialmente por plantear avanzadas soluciones para la descarbonización del transporte. Hay planes para desarrollar un tren bimodal que se impulse con energía eléctrica e hidrógeno renovable, para conseguir autocares interurbanos que se alimenten también de hidrógeno verde al igual que nuevos motores para embarcaciones, vehículos de recogida de basuras y para realizar una demostración del vuelo de un avión.

Por su versatilidad el hidrógeno renovable tiene un gran potencial para una movilidad sostenible. «Es una solución transversal aplicable a cualquier tipo de transporte», asegura Javier Brey, presidente de la AeH2 (Asociación Española del Hidrógeno). «A medio y largo plazo será la solución más efectiva para la electrificación y la descarbonización del sector, tanto en la movilidad pesada como en la ligera», garantiza también Santiago González, jefe del área de Hidrógeno Renovable de IDAE.

El hidrógeno verde se obtiene a partir de la electrólisis del agua. Es decir, una corriente eléctrica de origen renovable (por ejemplo, proveniente de energía solar o eólica) rompe la molécula de agua H20 y separa el oxígeno del hidrógeno. Un proceso, por tanto, con cero emisiones.

A partir de ahí, el hidrógeno se puede utilizar de diferentes maneras, como explica Brey. «Se trata de un vector energético, es decir, es una manera de transportar y almacenar energía pero no es una fuente de energía en sí misma. El hidrógeno se puede quemar para lograr energía térmica, sin emitir CO2, o introducir en un motor y convertirlo en energía mecánica para conseguir movimiento».

Donde tiene un prometedor futuro es en alimentar pilas de combustible para propulsar vehículos eléctricos. Estas celdas de combustible son un dispositivo electroquímico que utiliza hidrógeno, proveniente de depósitos instalados en un vehículo, y el oxígeno del aire para producir electricidad, «generando solo agua», matiza Brey. Ya existen automóviles, autobuses urbanos, vehículos de minería o para agricultura funcionando con esta tecnología. «Incluso hay submarinos», dice Brey. Las tecnologías del hidrógeno están «en muchos casos probadas en entornos reales y funcionan sin ningún problema. Sobre todo en movilidad pesada es donde existe el mayor potencial de crecimiento. Tenemos ejemplos en líneas de autobuses urbanos en España», cuenta Santiago González.

Las soluciones con hidrógeno verde se buscan por tierra, mar y aire. Por ejemplo, es una clara opción para descarbonizar el 35% de vías férreas que todavía están sin electrificar en nuestro país (y que en muchas ocasiones no es posible ni rentable hacerlo), por donde todavía circulan locomotoras diésel. En el transporte marítimo, «la aplicación de hidrógeno renovable abarca no solo la utilización de pilas de combustible en las embarcaciones, sino también en la maquinaria empleada en los puertos y terminales de carga», concreta González. Aunque por el momento, solo se han realizado ensayos en pequeños buques «y se estudia su viabilidad en grandes embarcaciones», añade.

Algo similar ocurre en el sector aéreo. «Las pilas de combustible constituyen una alternativa como medio de propulsión para aeronaves y para maquinaria empleada en los aeropuertos y terminales de carga. En la actualidad, solo se han desarrollado algunos proyectos demostrativos muy puntuales de vuelos de corto alcance pero no para vuelos comerciales», matiza González.

Y es que el hidrógeno tiene sus limitaciones. «Actualmente, no existen pilas de combustible lo suficientemente grandes para impulsar barcos, porque necesitan más potencia», indica Brey. Y si bien es un gas ligero, ocupa mucho volumen, lo que es un gran hándicap para los aviones. «Su baja densidad exige depósitos bastante voluminosos para su estado gaseoso obligando a recurrir a muy altas presiones. Por otro lado, su bajo punto de ebullición, que es de -258ºC, hace inviable, desde el punto de vista energético, su almacenaje criogénico, aunque es una ruta tecnológica que están explorando algunos fabricantes, sobre todo en el transporte pesado por carretera. Veremos si es exportable a otros modos de transporte», dice González.

Por ello se han abierto nuevas líneas de investigación. Brey considera que el hidrógeno se utilizará en motores y turbinas de barcos y aviones de la misma forma que se emplea gasoil y queroseno. «La combustión de hidrógeno solo produce agua, no CO2, y aunque puede generar NOx (óxido de nitrógeno), se puede controlar», asegura.

La otra alternativa es utilizar otros combustibles derivados del hidrógeno verde como amoniaco, etanol, o combustibles sintéticos. «Al ser líquidos a temperatura ambiente, facilitará su manejo y almacenaje», indica González.

En su favor, hay que decir que el hidrógeno se recarga rápidamente en tanques y depósitos. «Ya hay coches con una autonomía de 700 kilómetros, y hasta de mil, que recargan en 5 minutos», detalla Brey. Además, como combustible, su precio es tan competitivo como el de los fósiles. Y su producción y utilización no genera emisiones de gases de efecto invernadero.

Eso sí, se necesita una infraestructura para que el hidrógeno verde esté disponible «en estaciones de servicio, en la red ferroviaria, en puertos y aeropuertos», apunta Brey. Habrá que «instalar una capacidad de electrolizadores suficiente para producir el hidrógeno demandado. Además de disponer de la suficiente energía eléctrica de origen renovable para alimentar los electrolizadores», añade González. A la par, Europa ya trabaja en el desarrollo de una normativa de requisitos técnicos y de seguridad para certificar estas tecnologías y que puedan entrar en operación.

El reto está ahora en lograr esos primeros medios de transportes que se impulsen con hidrógeno verde. Y ahí es donde encajan las 12 iniciativas de movilidad que se han visto beneficiadas por el IDAE.

En ese grupo figura el proyecto Hympulso, de Talgo, que tendrá una ayuda de 6,5 millones de euros para una inversión total de 16. La compañía afronta así un gran desafío ya que el sector ferroviario cuenta con escasa experiencia en la tecnología del hidrógeno. En este caso, se trata de adaptar un tren de alta velocidad que funciona con diésel y electricidad a la tecnología del hidrógeno. «Usará electricidad de la catenaria en alta velocidad. En los tramos de vía no electrificados, podrá utilizar la energía acumulada en baterías, pero la consumirá a los 80 o 100 kilómetros. Por eso incorporamos tanques con hidrógeno que permiten hasta mil kilómetros de autonomía. El hidrógeno pasará a unas pilas de combustible, que junto al oxígeno del aire, lo transformarán en electricidad. Un software que estamos desarrollando decidirá cuándo y en qué medida utilizar cada una de estas soluciones», explica Emilio García, director de Innovación de Talgo.

El nuevo tren circulará a 250 km/h en modo eléctrico y a 180 cuando utilice baterías o hidrógeno. «Se necesita mucha potencia para alcanzar 300 km/h. Todo el tren tendría que llevar pilas de hidrógeno y depósitos. No habría espacio para pasajeros», detalla García.

Esta es la parte que le toca a Talgo, pero el desarrollo de este nuevo tren forma parte de un plan más ambicioso donde están implicadas otras compañías para desarrollar toda la cadena de valor, desde la generación del hidrógeno verde hasta su uso en las locomotoras. «Repsol, por ejemplo, se encargará de asegurar que vamos a tener unas instalaciones de carga de hidrógeno verde y está diseñando junto con Sener una hidrolinera fija y otras portátiles, que puedan inyectar hidrógeno en el tren en cualquier lugar de la red ferroviaria. No se trata de hacer una red de hidrolineras, sino de desarrollar la tecnología para validarla y ver que funciona. Luego las empresas ofrecerán estas soluciones al mercado», concreta García.

La empresa catalana QEV Technologies también está entre las seleccionadas por el IDAE. Recibirá una ayuda de 1,2 millones para desarrollar un autocar interurbano eléctrico impulsado por hidrógeno, que contará con baterías y pilas de combustible. Otro desafío pues hasta ahora existen pocos transportes de este tipo. «El hidrógeno se transporta en tanques situados en una bodega y en el techo. Se almacenará a 350 bares de presión lo que permite que resulte más económico y seguro. En los turismos, con menos espacio, se utilizan tanques de hidrógeno presurizado a 700 bares. El autocar tendrá una autonomía de entre 400 y 600 km y 15 metros de longitud (lo habitual suelen ser 12). Necesitamos que lleve cierto número de pasajeros, entre 55 y 75, para que sea rentable», cuenta Emilio García, responsable de Producto de QEV Technologies.

Esta empresa espera tenerlo disponible en 2024. «Reducirá la huella de CO2, será más confortable porque vibrará menos y generará menor contaminación acústica. Eso sí, el precio del autocar de hidrógeno triplica al de combustión. Por eso necesitamos la iniciativa pública», concluye García.

La empresa vasca Guascor Energy, fabricante de motores marinos, también recibirá 1,4 millones de euros (de un presupuesto total de 3,7 millones) del IDAE para desarrollar un motor de hidrógeno destinado a embarcaciones, con cero emisiones de CO2. La iniciativa «está dirigida a diseñar y ensayar en nuestro centro de I+D de Vitoria un concepto de motor 100% de hidrógeno para su aplicación industrial y marina. Tenemos que cambiar el concepto de motor actual a un sistema de inyección de combustible en puerto y hacer revisiones a nivel estructural para que funcione de forma óptima con hidrógeno y sea fiable. Es un proyecto a largo plazo, hasta 2025», destaca Eva Garmendia, responsable de Producto, Marketing y Comunicaciones de Guascor Energy.

El objetivo es desarrollar un concepto de motor de hidrógeno que permita, ya fuera del alcance del proyecto de la IDAE, fabricar un demostrador para probar en un barco en entorno real y poder industrializar. Su uso estará destinado a la propulsión en ferrys y pequeñas embarcaciones pesqueras y a la generación de electricidad como sistema auxiliar a bordo de grandes buques y en puertos.

Otro de los proyectos elegidos por el IDAE es la demostración en vuelo de un avión que aprovecha el hidrógeno como fuente auxiliar de energía. Lo llevará a cabo Airbus. Esta compañía lleva años trabajando en su programa ZEROe con el objetivo de poner en servicio el primer vuelo comercial cero emisiones del mundo en 2035. Para ello está probando tres configuraciones de aeronaves posibles que puedan ser propulsadas con hidrógeno. «El hidrógeno es un elemento clave para el cumplimiento de los objetivos de descarbonización de la aviación comercial. Es muy versátil y se puede utilizar para sintetizar combustibles sostenibles o bien directamente a bordo para su combustión directa en motores similares a los actuales o en pilas de combustible», destaca David Álvaro, representante nacional de Ingeniería de Aviones Comerciales de Airbus en España.

Pero todavía queda un largo camino para que el hidrógeno pueda sustituir al queroseno, como reconoce. «El uso de hidrógeno -dice- tendrá un impacto muy grande en la arquitectura del avión, ya que para transportarlo hace falta cuatro veces más volumen de lo que necesita el queroseno, y además en condiciones criogénicas (a -253ºC) lo que supone un reto para el diseño de las aeroestructuras y los sistemas del avión», detalla.

Ya se ensayan diversos proyectos con hidrógeno en el sector de la aviación comercial. «Sin embargo, para aviones comerciales de gran tamaño estimamos que será a mediados de la próxima década cuando tengamos un producto preparado para su industrialización y puesta en servicio. Ahora estamos en fase de exploración para comprender los retos asociados a esta fuente de energía y estamos estudiando todas las implicaciones a nivel de impacto climático, diseño del avión, seguridad, mantenimiento, industrialización, operaciones...», añade Álvaro.

Así son las nuevas investigaciones y desarrollos en la búsqueda del santo grial del hidrógeno verde para descarbonizar y hacer más sostenible nuestra movilidad.