Ventajas y desventajas del hidrógeno como fuente de energía

Para reducir el calentamiento global y combatir el cambio climático, se han buscado nuevos sistemas de climatización y fuentes de energía alternativas. Se necesitan encontrar fuentes de energía que sean renovables y que no generen emisiones contaminantes.

Una de las posibles soluciones es el hidrógeno, pero, aunque no perjudique a la atmósfera, no es un elemento que se puede extraer de la naturaleza, por lo que es un combustible que se tiene que obtener a partir de otros compuestos químicos.

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¿Qué es el hidrógeno?

El hidrógeno se considera un vector energético y está llamado a ser uno de los combustibles del futuro. Es el elemento químico más abundante en la naturaleza al constituir aproximadamente el 75 % de la materia del universo. El hidrógeno se encuentra en casi toda la materia y sobre todo en el agua (H2O). Es el combustible de las estrellas y por lo tanto de nuestro sol, pero en la tierra no se encuentra en estado puro ya que es tan ligero que tiende a subir a las capas más altas de la atmosfera y escapar al espacio.

¿Cómo se obtiene el hidrógeno?

El hidrógeno es una fuente de energía limpia que podemos extraer a partir de los compuestos de los que forma parte: el agua, el gas, el alcohol, los hidrocarburos, el biogas, el bioalcohol y la biomasa entre otros. Separar el hidrógeno de estos elementos no es un proceso sencillo.

El hidrógeno puede producirse a través de dos maneras:

Reformado: El proceso de reformado, a través de gas natural con vapor de agua, es el proceso más utilizado actualmente para producir hidrógeno para fines industriales. La principal desventaja de este método es que produce emisiones dióxido de carbono y monóxido de carbono. Ambos gases son perjudiciales para nuestra atmósfera y contribuyen al calentamiento global.

Electrólisis: Este método consiste en hacer pasar una alta corriente eléctrica externa a través del agua para separar los átomos de oxígeno e hidrógeno. Este proceso tiene un coste elevado debido a la cantidad de electricidad que se necesita y, para crearla, se queman combustibles fósiles (por ejemplo, gas natural, petróleo o carbón), lo que produce emisiones de carbono.

Estas emisiones de carbono podrían evitarse si la electricidad utilizada en la electrólisis proviniera de energías renovables como, por ejemplo, paneles solares, energía hidroeléctrica o parques eólicos.

Esquema de producción de hidrógeno verde con energía solar y eólica: el agua se separa en hidrógeno y oxígeno sin emisiones de CO₂, y el H₂ se distribuye hacia edificios

Ventajas del Hidrógeno como fuente de energía:

Fuente de energía renovable y limpia: Cuando se quema el hidrógeno no se liberan elementos contaminantes a la atmósfera. La reacción que produce el hidrógeno al ponerlo en contacto con el oxígeno- no produce emisiones contaminantes de CO2, sino agua, por lo que no contamina. No emite gases de efecto invernadero durante la combustión. Es una fuente de energía limpia que solo emite vapor de agua y no deja residuos en el aire.

No es tóxico: Desde el punto de combustión de calderas, no tiene la peligrosidad del monóxido de carbono. No es tóxico ni corrosivo.

Eficiente: Tiene un poder calorífico por cada kg de combustible 3 veces superior a la mayoría de las fuentes de combustible de origen fósil, por lo que se necesita menos masa de hidrógeno para realizar las mismas tareas.

Desventajas del Hidrógeno:

Difícil de almacenar: Uno de los principales hándicaps del hidrógeno es que es un gas muy ligero, que se almacena, distribuye y consume en estado gaseoso, lo que dificulta su almacenamiento y transporte. Además, es un combustible que ocupa mucho sitio, por lo que se necesitan depósitos más grandes y tuberías más gruesas.

Es un combustible con una energía específica muy alta (33,33kWh/kg) en comparación con otros gases combustibles como el gas natural (12,39 kWh/kg). En cambio, tiene una densidad mucho más baja que el propio gas natural. Lo que hace que el poder calorífico en volumen del combustible sea inferior. Para obtener la misma energía, el volumen consumido será mayor. Tendremos que transportar y almacenar tres veces más volumen de hidrógeno que de gas natural.

Elevado coste de producción: Tanto el proceso de reformado con vapor de agua como la electrólisis son procesos caros que impiden a muchos países comprometerse con la producción masiva. Por ejemplo, con el método tradicional de electrólisis, para producir 2,99kWh de energía se tiene que gastar 2.83 kWh de electricidad. Por eso, el hidrógeno producido por la electrólisis tiene los costes muy elevados porque se necesita mucha electricidad.

Proceso de producción: Como hemos mencionado anteriormente, este vector energético no es un combustible que se pueda extraer de la naturaleza. Es un tipo de energía que se tiene que fabricar. El hidrógeno puede producirse a partir de un combustible fósil, pero emite CO2.

Seguridad: El hidrógeno es una sustancia peligrosa, al igual que el gas natural, es inflamable y volátil. En parte, su mala fama como producto inflamable proviene a causa del accidente del dirigible LZ 129 Hindenburg, un Zeppelin que utilizaba hidrógeno en vez de helio como combustible, en el que una chispa causó un incendió en 1937 que conmovió a toda la sociedad de aquella época.

Peligrosidad: El hidrógeno es un gas difícil de detectar, es inoloro e incoloro. Pero no deja de ser menos peligroso que el gas natural, gas propano o butano. El hidrógeno es un gas muy ligero, esto hace que en el aire se disperse muy rápidamente. Hay que tener cuidado con los materiales que se utilizan. En volumen, el hidrógeno tendrá una tasa de fuga 3 veces superior a la del gas natural, pero como el poder calorífico en volumen es tres veces inferior, en términos de energía, la tasa de fuga será similar a la del gas natural.

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¿Qué tipos de hidrógeno existen?

Los principales tipos de hidrógeno se clasifican por colores:

Hidrógeno Verde:

Este tipo de hidrógeno es producido mediante un proceso de hidrólisis del agua utilizando el excedente de la producción eléctrica renovable. No se genera dióxido de carbono y es la tecnología más limpia.

Hidrógeno Gris:

Se obtiene del reformado del metano. Este tipo de producción es más eficiente, se genera a partir del reformado de gas natural con vapor, en la reacción se produce CO2. Este tipo de hidrógeno es el que más se utiliza en la industria actualmente porque resulta muy barato.

Hidrógeno Azul:

Es un procedimiento intermedio. La producción del hidrógeno es similar a la del hidrógeno gris, pero en este caso las emisiones de CO2 que se producen se capturan para ser almacenadas o reutilizadas evitando que salgan a la atmósfera.

Según los expertos en la industria, el hidrógeno tendrá un papel muy importante en el futuro de la calefacción doméstica. Actualmente ya se están realizando pruebas con calderas que combinan el hidrógeno con gas natural como, por ejemplo, las calderas H2 Ready 20.

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