¿Es el hidrógeno el futuro?
Aquí en la Tierra, los primeros coches impulsados por pilas de combustible de hidrógeno llegaron al mercado en 2015, prometiendo un aire más limpio y un planeta más sano. Pero si aún no has visto uno en la carretera, no eres el único. Hay menos de 7.000 en Estados Unidos. Entonces, ¿por qué no se ha generalizado el hidrógeno como alternativa a los motores de gasolina?
No emiten gases de efecto invernadero por el tubo de escape, por lo que pueden reducir la contaminación en zonas urbanas con poca circulación de aire, como el sur de California en Estados Unidos y muchas grandes ciudades de India y China.
Prácticamente no hay hidrógeno puro en la Tierra porque es muy reactivo. La mayor parte del hidrógeno se fabrica a partir del metano [gas natural] en un proceso que produce dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero. El hidrógeno también puede obtenerse a partir del agua mediante electrólisis, pero para ello se necesita energía eléctrica. Para obtenerla, volvemos a quemar combustibles fósiles.
La electricidad de origen solar puede utilizarse para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno mediante electrólisis. Dado que la energía solar sólo proporciona una parte del total de la electricidad generada en Estados Unidos, desviar la electricidad solar para fabricar hidrógeno no reduce las emisiones de gases de efecto invernadero. Esto podría cambiar si la electricidad de origen solar se incrementa en el futuro.
Coche de hidrógeno
Los organismos reguladores están endureciendo las normas de emisiones para los camiones de carretera en muchos de los mayores mercados del mundo (Cuadro 1). A partir de 2030, los organismos reguladores de Europa exigirán a los fabricantes que reduzcan las emisiones de CO2 de los nuevos camiones de carretera en un 30% en comparación con los niveles de 2019.
En Estados Unidos, el objetivo de reducción de emisiones para 2027 es un 46% inferior a los niveles de 2010. Quince estados de EE.UU., encabezados por California, cuentan con mandatos adicionales que exigirán que para 2030 el 30% de los camiones vendidos sean de emisiones cero.
Del mismo modo, los organismos reguladores chinos exigen a los fabricantes de equipos originales que reduzcan las emisiones de los camiones pesados en un 24% a partir de 2021 en comparación con 2012. Es probable que se establezcan otros objetivos a más largo plazo, dado que China se ha unido recientemente al creciente grupo de países con objetivos de emisiones netas cero para 2060 o antes.
Los fabricantes de camiones fuera de carretera están anticipando una creciente presión de descarbonización por parte de los clientes. En los últimos dos años, las principales empresas mineras han establecido ambiciosos objetivos de descarbonización, con el fin de alcanzar los objetivos de alcance 1 y 2
Hidrógeno h2
El hidrógeno (H2) es un combustible alternativo que puede producirse a partir de diversos recursos nacionales. Aunque el mercado del hidrógeno como combustible para el transporte está en sus inicios, el gobierno y la industria están trabajando para lograr una producción y distribución de hidrógeno limpia, económica y segura para su uso generalizado en vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV). Los FCEVs ligeros ya están disponibles en cantidades limitadas para el mercado de consumo en regiones localizadas a nivel nacional y en todo el mundo. El mercado también se está desarrollando para los autobuses, los equipos de manipulación de materiales (como las carretillas elevadoras), los equipos de apoyo en tierra, los camiones medianos y pesados, los barcos y las aplicaciones estacionarias. Para más información, consulte las propiedades del combustible y el Centro de Recursos para el Análisis del Hidrógeno.
El hidrógeno es abundante en nuestro entorno. Se almacena en el agua (H2O), los hidrocarburos (como el metano, CH4) y otras materias orgánicas. Uno de los retos de utilizar el hidrógeno como combustible es extraerlo de forma eficiente de estos compuestos.
Aunque la producción de hidrógeno puede generar emisiones que afecten a la calidad del aire, dependiendo de la fuente, un FCEV que funcione con hidrógeno sólo emite vapor de agua y aire caliente como escape y se considera un vehículo de cero emisiones. Se están realizando grandes esfuerzos de investigación y desarrollo para que estos vehículos y su infraestructura sean prácticos para su uso generalizado. Esto ha llevado a la puesta en marcha de vehículos ligeros de producción para los consumidores minoristas, así como a la implantación inicial de autobuses y camiones de carga media y pesada en California y a la disponibilidad de flotas en los estados del noreste.
Motor de hidrógeno
La transición global al combustible de hidrógeno ofrece grandes oportunidades para descarbonizar una serie de sectores de alto consumo energético, desde la generación de electricidad a gran escala hasta la calefacción de los hogares. El hidrógeno puede utilizarse como fuente de energía de dos maneras distintas: en pilas de combustible electroquímicas y mediante combustión. La combustión parece ser la vía principal, ya que sólo requiere un cambio tecnológico gradual. Sin embargo, el uso del hidrógeno no está exento de efectos secundarios y la ventaja que se atribuye a que sólo se libera agua como subproducto sólo es correcta cuando se utiliza en pilas de combustible. La combustión de hidrógeno puede dar lugar a la formación térmica de óxidos de nitrógeno (NOx – la suma de NO + NO2) a través de un mecanismo que también se aplica a la combustión de combustibles fósiles. El NO2 es un contaminante atmosférico clave que es perjudicial por sí mismo y es un precursor de otros contaminantes preocupantes como las partículas finas y el ozono. Es posible minimizar los NOx como subproducto de las calderas y motores de hidrógeno mediante el control de las condiciones de combustión, pero esto puede conducir a una reducción de la potencia y el rendimiento. El tratamiento posterior y la eliminación de los NOx son posibles, pero esto aumenta el coste y la complejidad de los aparatos. Por lo tanto, las aplicaciones de combustión requieren una optimización y unas normas de emisiones específicas del hidrógeno potencialmente más bajas si se quieren obtener los mayores beneficios para la calidad del aire del crecimiento del uso del hidrógeno.