hidrógeno

Fernando Gutiérrez Martín, Catedrático de Ingeniería Química, Universidad Politécnica de Madrid

“El almacenamiento es un elemento de gestión imprescindible si queremos llegar al 100% renovable”

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Catedrático de Ingeniería Química en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Diseño Industrial de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), Fernando Gutiérrez Martín coordina el Módulo 2 (Almacenamiento de Energía) del Máster ERMA, máster propio en Energías Renovables y Medio Ambiente de la UPM, que afronta su décima séptima edición. En fin, todo un clásico, pues muy pronto –allá por el año 2006– ya reservó un módulo al Hidrógeno, entonces un futurible, hoy el vector de moda... El doctor Gutiérrez estaba allí, en aquella primera edición (y sigue estando hoy) al frente de ese módulo, que ahora se llama de Almacenamiento de Energía.
“El almacenamiento es un elemento de gestión imprescindible si queremos llegar al 100% renovable”

¿Cómo llega el hidrógeno a la carrera profesional de Fernando Gutiérrez?
Pues porque mi campo es la química. Yo soy profesor de Ingeniería Química... y el hidrógeno es química. Las renovables, salvo la biomasa, donde también hay mucha química, son pura física: fotovoltaica, eólica... energía eléctrica y mecánica... como los álabes que dan vueltas y mueven los motores eléctricos, pero las renovables necesitan ahora de la química del hidrógeno u otros almacenamientos para gestionar su variabilidad a medida que aumenta su penetración en el sistema eléctrico.

¿Dónde estaba el hidrógeno en 2006 y dónde está ahora?
Del hidrógeno la ciencia llevaba décadas hablando ya entonces. Lo que ocurre es que se hablaba en plan de futurible. Si me permites ir incluso más allá, podríamos llegar al siglo XIX, a la famosa profecía de Julio Verne, en una de sus novelas, La isla misteriosa. En ella hay un diálogo en el que se dice que el agua, disociados sus elementos, será el carbón del futuro. Es decir, que del hidrógeno como vector potencialmente muy interesante se viene hablando desde al menos Julio Verne. Hace unas décadas todo esto se veía muy lejos. Y se veía muy lejos porque teníamos un petróleo barato y pocas renovables.

Ahora las renovables son abundantes, y cada vez más baratas, pero tienen dos problemas muy importantes: son diluidas y son aleatorias, variables, fluctuantes, como se quiera decir. En España la penetración de las energías renovables es muy elevada. En esto somos líderes a nivel mundial en relación a nuestro tamaño y a nuestro sistema eléctrico. Ahora la penetración alcanza el 30, el 40%, y la gestión de todo eso se soluciona con las centrales de gas, que hasta ahora son como el hermanito mayor de las renovables. Así, cuando las renovables no funcionan porque no hay viento o no hay sol, pues entran las centrales de gas como capacidad de reserva. Y eso ha funcionado hasta ahora.

Pero, claro, con una penetración prevista de energías renovables en el sistema eléctrico para el año 2030 ó 2040 del ochenta por ciento, del noventa por ciento, los elementos potentes de almacenamiento son imprescindibles, y las baterías solo sirven para unas horas, y el bombeo hidráulico, que es la forma de almacenamiento más sencilla y barata, también tiene sus limitaciones, porque solo sirve donde hay condiciones orográficas apropiadas. Bien, pues ahí está el hidrógeno, un elemento de almacenamiento estacional, donde no llegan las baterías ni por asomo. El hidrógeno permite almacenar a gran escala y a largo plazo: o sea, nos permite almacenar renovables que sobran en verano para el invierno, o viceversa.

¿Y dónde vamos a almacenar el hidrógeno?
Hay varias posibilidades al respecto. Digamos que... a grandísima escala, si fuese necesario, lo recomendable es el almacenamiento geológico, como pasa con el gas natural. A escala menor, por ejemplo si queremos hacer una vivienda autónoma, alejada o desconectada de la red eléctrica, pues a esa escala es suficiente con un depósito de hidrógeno a presión moderada.

¿Y en el sector del transporte?
Ahí se requieren altas presiones para no penalizar la ocupación del vehículo. Por eso en vehículos ligeros seguramente el hidrógeno no compita bien con las baterías. Sin embargo, para transporte pesado, autobuses, camiones, barcos o aviones, vehículos en los que harían falta muchas baterías, o sea, mucho peso, pues ahí el hidrógeno, que no tiene problemas de almacenamiento a esa escala, no presentaría esos problemas, a presión o licuado, problemas que sí presentan sin embargo (mucho peso, ocupación de espacio) las baterías.

¿Es verdad como se dice en algunos foros que España es líder en cuanto a publicaciones científicas relacionadas con el hidrógeno verde?
No somos los primeros. Los alemanes por ejemplo publican más, y los japoneses, y los norteamericanos. Pero estamos en la crema. Si en términos económicos España es el país número doce, o trece, o catorce del mundo, pues en publicaciones estaríamos dentro de ese grupo o en puestos superiores. También es verdad que una cosa son las publicaciones científicas y otra, el cómo funciona el sistema Ciencia-Tecnología en este país, donde la comunicación Universidad-Empresa todavía no es tan óptima como desearíamos. De todos modos, también diría que, en todo caso, estamos en la crema... Los últimos congresos importantes del hidrógeno, tanto mundiales como europeos, se han venido organizando, a lo largo de esta última década, precisamente aquí, en España. En Zaragoza tuvo lugar el congreso mundial en 2016; el antepenúltimo y penúltimo congresos europeos tuvieron lugar en Sevilla y Málaga en 2014 y 2018; el último acaba de celebrarse en Madrid, hace unos días, y el próximo se celebrará en Bilbao, en 2024. ¡Todo un récord!

Cuando el doctor Gutiérrez empezó a impartir, hace ya 16 años, el módulo de Hidrógeno del Máster ERMA, ¿esperaba que el hidrógeno se encontrara hoy en la situación en la que se encuentra?
Pues... esperanza tenía, pero que se precipitara tan rápido el bum del hidrógeno, esa explosión que se ha producido desde el año pasado... pues realmente es... notorio. Casi todo el mundo está viendo que a las renovables les hace falta un elemento complementario, de almacenamiento, para gestionar. Y es verdad que hay otras posibilidades, como la gestión de la demanda, pero esta tiene sus limitaciones: no podemos pretender que todo el mundo ponga la lavadora, por mucha señal de precios que demos, cuando hay mucho viento y mucho sol. Al final, eso no deja de depender de decisiones caprichosas de múltiples usuarios, y no siempre sirve como un elemento de gestión robusto. Otra opción que se plantea es el intercambio transfronterizo. Pero es que España y Portugal son casi una isla eléctrica. Y en todo caso esa tampoco es una solución tan robusta, puesto que puede suceder que el mismo día haya mucho viento en España, en Francia y en el resto de Europa. Y, entonces, ¿quién exporta a quién si a todos les sobra? La exportación, la extensión de la redes, la gestión de la demanda... ayudan a diluir la variabilidad geográfica y a emitir señales de precio, pero, como elemento robusto de almacenamiento, como elemento robusto de gestión de un sistema 100% renovable, el hidrógeno y sus derivados pueden jugar un gran papel. Aquí va a haber muchos momentos en los que va a haber excedentes, un plus de renovables. Y, si guardamos ese plus, pues podremos gestionarlo para cuando no lo haya. Es algo tan simple como eso. Hay una evidencia elemental: si uno cree seriamente a futuro en las renovables, y yo personalmente creo, uno tiene que pensar seriamente en el hidrógeno, en un elemento de almacenamiento potente. Dicho almacenamiento será un elemento de gestión imprescindible si queremos llegar a ese 100% renovable.

Bien, entiendo que el hidrógeno se postula como almacén de electricidad solar o eólica. Pero también se presenta siempre como combustible clave en la descarbonización del transporte, ¿no?
Sí, para transportes pesados, que no se pueden electrificar. Nadie espera que un avión funcione solo con baterías, ¿verdad? Nadie espera que un barco o un tren vayan a funcionar a larga distancia solo con baterías. Pues ahí es donde necesitamos combustibles. Y el hidrógeno es un combustible que, si es verde, va a descarbonizar sectores difícilmente electrificables. ¿Conclusión? La combinación de las dos cosas -su capacidad de almacenamiento y de gestión de las renovables diluidas y aleatorias a gran escala y su capacidad de acoplar el sector eléctrico con el de los combustibles (producimos hidrógeno con electricidad y sustituimos con ese hidrógeno combustibles como el gas natural o la gasolina)-... ambas cosas hacen del hidrógeno un vector muy, muy, muy interesante.

Vamos a la red. ¿Cuánto hidrógeno puedo inyectar en las actuales redes de gas?
En España disponemos de una de las mejores redes de gasoductos y de regasificación, con planes para aumentar nuestra conexión a Europa, pero el protocolo que regula la inyección de gases no convencionales en la red gasística nacional establece que el hidrógeno no puede superar el 5% en estos momentos por precauciones de transporte o usos finales de combustión (aunque esta regulación es menos estricta en otros países). El problema es que los actuales gasoductos están hechos de acero al carbono, y si circula mucho hidrógeno, ese hidrógeno se va comiendo el carbono, ese acero deja de tener carbono, y entonces se convierte en una especie de hierro dulce que puede no soportar las presiones. Así que hay que desarrollar una red de ‘hidrogenoductos’ o, como transición, convertir el hidrógeno por metanización en gas sintético plenamente compatible con el natural.

Entiendo que España es líder en renovables, y que está bien posicionada en la carrera del hidrógeno. ¿Qué falta para que eclosione de una vez la tantas veces anunciada economía del hidrógeno?
En España hay gran recurso solar y eólico; y, a nivel de empresa, a nivel de economía nacional, somos uno de los líderes a escala mundial en fabricación de componentes solares y eólicos. Ese es un punto de partida excelente para que apostemos ahora por el hidrógeno y tratemos de lograr también un cierto liderazgo en este campo. Somos líderes en renovables en relación al tamaño de nuestro sistema. Alemania y Estados Unidos tienen en potencia bruta mucha más instalada que nosotros, pero en porcentaje de su sistema, en porcentaje del tamaño del sistema eléctrico, somos número uno del mundo, empatados quizá con Portugal o con algún otro país pequeño. Pero, de los grandes, de entre los países grandes, somos uno de los que tiene una penetración mayor en relación al tamaño de su sistema. ¿Qué pasa con el hidrógeno? ¿Qué falta? Pues que todavía tenemos que dar muchos pasos. Todavía no hay fábricas de electrolizadores a gran escala en España. Hay empresas que fabrican electrolizadores pequeños, para aplicaciones a pequeña escala. Pero todavía no fabricamos electrolizadores grandes con tecnología propia. Ese es un paso importante que nos queda por dar y para el que ya hay un gran proyecto anunciado en pocos años. Y los fondos Next Generation pueden ser una gran oportunidad en ese sentido.

El Máster ERMA, que enfila su décima séptima edición, tiene nada más y nada menos que 14 módulos. Y Almacenamiento de Energía es el segundo de ellos. Mucho protagonismo, ¿no? Al caso: ¿cuáles son los focos de interés en ese módulo?
Empiezo por el final. En el módulo tocamos los diferentes métodos de almacenamiento de energía, sobre todo baterías, electrolizadores, el hidrógeno... Son dos semanas completas. Y con respecto a lo del protagonismo... Te adelanto que ahora mismo estamos trabajando en la Politécnica de Madrid (no sé si nos dará tiempo a empezar ya en el próximo curso o será ya en el 23-24 como tarde)... Estamos ideando y programando -digo- un máster propio, como el máster ERMA, pero dedicado exclusivamente al hidrógeno y a las pilas de combustible. Porque está adquiriendo tal importancia el asunto que creemos que ya merece un máster exclusivo. En todo caso, ya adelanto también que en el máster ERMA el hidrógeno seguirá siendo parte esencial, porque su conexión con las renovables es absolutamente evidente; es un elemento no solo complementario, sino también facilitador de las energías renovables variables.

La última: el Gobierno reconoce que el hidrógeno no será competitivo hasta el año 2030. ¿No es mucho tiempo ese?
Sería mejor que fuese menos tiempo. De todos modos, ese es el cálculo que se hacía hace un año o dos. Ahora, tal y como está el tema, el punto de corte, seguramente se haya acercado. Porque aquella previsión era con precios del gas natural como los que había hace un año y medio, y ahora esos precios se han multiplicado por diez. También dependerá de cómo se abaraten los electrolizadores. Ahora mismo se considera que en Antofagasta, en el desierto de Atacama, ya se estaría produciendo hidrógeno, en los electrolizadores que allí se están desplegando, en los valles del hidrógeno de esa zona de Chile, que es donde está la radiación solar de mayor calidad del mundo, ya se estaría produciendo hidrógeno a menos de dos euros por kilo, a euro y medio. Aquí en Europa todavía estaríamos por unos cuatro euros. Así que... competitivo, no competitivo... Vamos a ver: si hoy, para recorrer 100, 120 kilómetros en un vehículo con motor de combustión convencional -gasolina, gasóleo-, necesitamos siete litros de combustible y este está a dos euros, gastaremos 14 euros. Si producir en Europa ahora mismo un kilo de hidrógeno cuesta cuatro euros y pon por caso que te lo venden a siete u ocho con los correspondientes márgenes de beneficio del productor, impuestos, etcétera, y sabemos que con un kilo de hidrógeno podemos recorrer 120 kilómetros, pues entonces las cuentas están muy claras: porque recorrer 100, 120 kilómetros con derivados del petróleo nos sale a catorce euros, y la misma distancia con un kilo de hidrógeno nos saldría a siete u ocho. Ahora. Hoy. En 2030 ni te cuento: eso debería llegar a ser un chollo. Como cargar las baterías de los vehículos eléctricos por las noches en las ciudades, que hoy ya es un chollo, porque sale baratísimo. Por kilómetro, con energía de horas valle.

Máster ERMA, máster propio en Energías Renovables y Medio Ambiente de la UPM

• Esta entrevista exclusiva es uno de los contenidos incluidos en el número de junio de 2022 de Energías Renovables en papel (ER 212), que puedes descargar gratis aquí

Añadir un comentario
Jürgen
No sé dónde se saca este hombre, ni el periodista, que somos lideres en la fabricación de componentes electrónicos. Para dar un dato de la solar, en construcción de células solares no tenemos ni una marca entre las 25 primeras.
Sol Mediterráneo
Gracias por este artículo y por abrir el hilo de los costes actuales. Falta el coste de la energía del coche eléctrico para comparar. También nos falta los precio de venta y los costos de mantenimiento de los coches de cada tecnología, una tabla habría redondeado su excelente trabajo. Seguiremos trabajando para aumentar considerablemente la energía de origen fotovoltaica y eólica en los próximos años.
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