Hidrógeno para la descarbonización: Una evaluación realista

Introducción

El hidrógeno se considera cada vez más una opción para descarbonizar determinadas fuentes de emisiones y sectores en los que la electrificación directa u otras opciones bajas en carbono podrían no ser técnica o económicamente viables. El interés por el hidrógeno no es nuevo y se remonta a la década de 1970, pero los intentos anteriores de desarrollar este vector energético potencial -los más recientes a principios de la década de 2000- nunca lograron establecer el hidrógeno como una alternativa significativa a los combustibles fósiles convencionales. Algunos sostienen que esta vez es diferente, y en algunos aspectos importantes, lo es. El entusiasmo actual por el hidrógeno está impulsado principalmente por preocupaciones climáticas, más que por consideraciones de seguridad energética. Además, el aumento sin precedentes de la producción de energías renovables y el rápido descenso de los costes de la energía eólica y solar han dado nueva vida al concepto de producir hidrógeno a partir de electricidad renovable.

Lo que no ha cambiado, sin embargo, son las propiedades físicas y químicas del propio hidrógeno, entre las que destaca su baja densidad energética volumétrica, que dificulta su almacenamiento y transporte. Estas y otras propiedades han obstaculizado históricamente la entrada del hidrógeno en nuevas aplicaciones más allá de los procesos industriales para los que se ha utilizado tradicionalmente.

No obstante, el optimismo sobre el potencial del hidrógeno como herramienta para la descarbonización sigue impulsando evaluaciones tecnoeconómicas que carecen de fundamento en los hechos y la experiencia. Esto tiene importantes ramificaciones, empezando por la tendencia a generar estimaciones poco realistas del coste probable y el suministro futuro de hidrógeno limpio.

Además, muchas evaluaciones actuales minimizan el reto de utilizar hidrógeno en diversas aplicaciones de uso final y no reconocen las compensaciones en términos de apoyo a otras tecnologías que son necesarias para permitir la descarbonización de toda la economía.

Este breve documento presenta un marco pragmático en el que el hidrógeno puede desempeñar un papel eficaz como solución climática, al tiempo que reconoce el reto de descarbonización que plantea la producción actual de hidrógeno. Desde esta perspectiva, los ingenieros, planificadores y responsables políticos de hoy pueden identificar mejor las aplicaciones rentables y de gran potencial del hidrógeno limpio.

Conceptos básicos sobre el hidrógeno

La producción de hidrógeno hoy

En la actualidad, casi toda la producción de hidrógeno utiliza materias primas fósiles. En todo el mundo, se producen anualmente unos 59 millones de toneladas de hidrógeno a partir de gas natural, mediante reformado de metano con vapor. Otras 20 Tm anuales se producen a partir del carbón, mediante gasificación, y el resto de la producción mundial se obtiene a partir del petróleo y la electricidad (la mayor parte de la producción a base de carbón se localiza en China). Estos métodos son intensivos en carbono. Alrededor del 16% de la producción de hidrógeno en 2022 consistió en hidrógeno derivado, que suele consumirse in situ.

Figura 1: Producción de hidrógeno por tecnología, 2020 - 2022

Fuente: Agencia Internacional de la Energía 2023 (Adaptado por CATF)

Métodos para descarbonizar la generación de hidrógeno

Se calcula que las emisiones directas de dióxido de carbono (_CO2) procedentes de los modos actuales de producción de hidrógeno representan aproximadamente el 2% de las emisiones mundiales de_CO2, incluidas unas 240-380 Tm/año procedentes del refinado y unas 680 Tm/año procedentes de la industria(AIE 2023). Así pues, el consumo actual de hidrógeno ofrece una oportunidad atractiva para la descarbonización. Para descarbonizar eficazmente la producción de hidrógeno a escala, merece la pena centrarse en dos vías principales: la electrólisis del agua y el reformado del metano con captura y almacenamiento de carbono (CAC).

En la electrólisis del agua, se utiliza una corriente eléctrica para dividir el agua en sus elementos constituyentes. Siempre que la electricidad se genere con bajas emisiones de carbono, el hidrógeno resultante puede considerarse bajo en carbono (para que se considere "limpio" o "bajo en carbono" a efectos normativos o políticos, la fuente de electricidad puede tener que cumplir requisitos específicos o un umbral determinado de intensidad de carbono). La electrólisis del agua es significativamente más cara que los métodos convencionales de producción de hidrógeno, intensivos en carbono, y actualmente representa una pequeña fracción del suministro mundial de hidrógeno.

El reformado de metano con captura y almacenamiento de carbono utiliza gas natural como materia prima. Para ser bajo en carbono, este método de producción debe incluir CAC. Las emisiones de carbono del ciclo de vida de este método de producción de hidrógeno incluyen las emisiones de metano procedentes de la producción y el transporte de gas natural, las emisiones indirectas de_CO2 procedentes del consumo de electricidad y las emisiones directas_{de CO2} de la propia unidad de reformado. Para que se consideren bajas en carbono, estas emisiones deben minimizarse al máximo, mediante altos índices de captura de carbono, bajas fugas de metano y el uso de electricidad baja en carbono. Por ejemplo, para que la normativa europea las considere bajas en carbono, estas emisiones directas deben reducirse en un 90% o más utilizando tecnología de captura de carbono^.1

Suministro de hidrógeno limpio

A pesar de la gran cantidad de proyectos anunciados recientemente, el hidrógeno bajo en carbono escasea en la actualidad. En 2022, la electrólisis del agua solo representaba el 0,1 % de la producción mundial de hidrógeno, debido principalmente a los problemas económicos de esta vía de producción, pero también a una cadena de suministro poco desarrollada. Aunque los incentivos financieros y las políticas de apoyo están dispuestos a cambiar esta situación a corto plazo, siguen existiendo obstáculos importantes. Las instalaciones de producción de hidrógeno a gran escala requieren mucho capital y abundantes suministros de electricidad limpia (en el caso de la electrólisis del agua) o sistemas de captura de carbono muy eficaces con otras infraestructuras de apoyo, como tuberías de_CO2 e instalaciones de almacenamiento geológico (en el caso del reformado de metano con vapor y CAC).

Es probable que cualquiera de los dos tipos de instalaciones de producción de hidrógeno requiera años adicionales para su diseño, planificación, obtención de permisos y entrega. Además, las instalaciones de electrólisis de agua a gran escala competirán por la electricidad limpia en un momento en que la demanda de generación renovable para descarbonizar el sector energético en su conjunto es alta y creciente. Por otra parte, cabe esperar que la descarbonización directa de la red tenga prioridad debido a su importante potencial de reducción de carbono a corto plazo. Para poner estas tensiones en perspectiva, abastecer toda la producción actual de hidrógeno dedicada a Estados Unidos (10 MT/año) mediante electrólisis del agua consumiría más de la mitad (60%) de toda la generación actual de electricidad a partir de renovables de Estados Unidos .²

Comercio mundial de hidrógeno

Prácticamente todo el hidrógeno que se produce hoy en día se consume en el lugar de producción o se transporta por gasoducto a una instalación relativamente cercana; sólo cantidades menores se consumen en un lugar distante o son transportadas por empresas de gas industrial en el negocio comercial.

Figura 2: Transporte y almacenamiento de hidrógeno

Tabla 1: Propiedades físicas del hidrógeno

Fuente: Agencia Internacional de la Energía 2019

Propiedad	Hidrógeno	Comparación
Densidad (gaseosa)	0,089 kg/m3 (0˚C, 1 bar)	1/10 de gas natural
Densidad (líquido)	70,79 kg/m3 (-253˚C, 1 bar)	1/6 de gas natural
Punto de ebullición	-252,76˚C, 1 bar	90˚C por debajo de GNL
Energía por unidad de masa (LHV)	120,1 MJ/kg	3 veces el de la gasolina
Densidad energética (cond. ambiente, LHV)	0,01 MJ/L	1/3 de gas natural
Energía específica (licuada, LHV)	8,5 MJ/L	1/3 de GNL
Velocidad de la llama	346 cm/s	8x metano
Rango de encendido	4-77% en volumen de aire	6 veces más ancho que el metano
Temperatura de autoignición	585˚C	220˚C para gasolina
Energía de ignición	0,02 MJ	1/10 de metano

Las propiedades físicas del hidrógeno (Tabla 1) ponen de manifiesto por qué es una molécula difícil de almacenar y transportar: tiene una densidad volumétrica muy baja (al igual que el helio, el hidrógeno existe como gas a temperatura y presión ambiente, pero es dos veces más ligero) y un punto de ebullición que se sitúa unos pocos grados por encima del cero absoluto, la temperatura más baja teóricamente posible.

Las dificultades de transporte y almacenamiento del hidrógeno no han disuadido a numerosos países ricos en recursos de anunciar audaces planes para producir y exportar hidrógeno a gran escala. De hecho, algunos de estos países han firmado acuerdos de exportación de hidrógeno con importadores tradicionales de energía. Del mismo modo, algunos analistas del sector predicen que el comercio mundial de hidrógeno acabará reflejando el actual comercio de petróleo y gas natural, tanto en magnitud como en alcance.

Como base de estas grandes expectativas, los defensores apuntan a una combinación de una mayor demanda mundial de hidrógeno bajo en carbono impulsada por las políticas para ayudar a cumplir los compromisos climáticos y la ventaja de costes que algunos países ricos en recursos esperan tener como productores de hidrógeno bajo en carbono en comparación con las naciones importadoras ávidas de energía pero pobres en recursos. Sin embargo, no está claro que las proyecciones actuales reflejen adecuadamente las realidades tecnoeconómicas del transporte por hidrógeno. Estas realidades se exploran en un análisis de 2022, encargado por Clear Air Task Force (CATF), que analizaba varias vías para importar hidrógeno a Europa y destacaba las limitaciones del transporte marítimo, que sería la única alternativa al transporte por tuberías para trasladar grandes cantidades de hidrógeno a través de distancias significativas. En el recuadro³ se describen las opciones de portadores de hidrógeno líquido que podrían ser adecuados para el transporte por barco^.

Figura 3: Cadena de producción y transporte de hidrógeno

En resumen, las propiedades físicas intrínsecas del hidrógeno hacen que su transporte marítimo sea costoso y/o ineficaz. Por desgracia, estas propiedades no pueden modificarse mediante la innovación o la tecnología. En la actualidad, todos los desarrolladores de hidrógeno bajo en carbono producen y exportan productos -como amoníaco, metanol, combustibles sostenibles para la aviación y acero- que consumen hidrógeno como materia prima. En teoría, se pueden transportar volúmenes importantes de hidrógeno por tuberías, pero es probable que la geopolítica sea un factor decisivo para que el transporte por tuberías llegue a desempeñar un papel importante, sobre todo en el contexto del comercio entre el norte de África y Europa.

Priorizar los usos finales del hidrógeno limpio

En la actualidad, el consumo mundial de hidrógeno asciende a unas 95 MT/año, casi todo para su uso como materia prima (no como combustible) en el ^refinado6 (41 MT/año), la producción de amoníaco (33 MT/año), la producción de metanol (16 MT/año) y la fabricación de acero (5 MT/año). Para que el hidrógeno limpio desempeñe un papel importante en la descarbonización, los usos del hidrógeno en aplicaciones de combustible tendrían que aumentar drásticamente.

Dadas las limitaciones comentadas en las secciones anteriores con respecto a las propiedades físicas y los costes potenciales, el hidrógeno bajo en carbono se utiliza mejor en aplicaciones en las que simplemente no hay otras buenas opciones de descarbonización. Lo ideal sería que las fuerzas del mercado, moldeadas por políticas de descarbonización cada vez más estrictas, dirigieran el hidrógeno bajo en carbono hacia los usos finales óptimos. Sin embargo, la política industrial debería fomentar -o al menos no desincentivar- resultados eficientes desde el punto de vista económico y medioambiental. En las siguientes secciones se analiza un enfoque para priorizar las aplicaciones del hidrógeno limpio mientras los responsables políticos y los inversores sopesan las difíciles compensaciones para alcanzar los objetivos de descarbonización en las próximas décadas.

Figura 4: Uso del hidrógeno en la industria

Fuente: Agencia Internacional de la Energía 2023 (Adaptado por CATF)

Figura 5: Aplicaciones del hidrógeno

Aplicaciones sin remordimientos del hidrógeno bajo en carbono

Sustituir el actual consumo de hidrógeno, intensivo en carbono, por hidrógeno bajo en carbono es una vía de reducción de las emisiones de carbono sin arrepentimientos, dados los usos industriales establecidos del hidrógeno y la infraestructura asociada. Este enfoque también puede garantizar la continuidad sostenible de la producción cuando no existan alternativas al hidrógeno.

Refinación de petróleo crudo - Las refinerías producen una amplia gama de productos fundamentales para el funcionamiento de la economía actual, y el hidrógeno es una materia prima esencial en sus operaciones. Muchos de estos productos son difíciles de sustituir de forma rápida y económica, y es probable que también permanezcan en nuestra economía futura. El hidrógeno se utiliza, por ejemplo, para eliminar azufre, nitrógeno, oxígeno, olefinas y metales pesados en los combustibles para el transporte. Estas operaciones de hidrotratamiento son necesarias para garantizar que los productos petrolíferos acabados cumplan los requisitos técnicos, gubernamentales y de seguridad. El hidrógeno también contribuye a aumentar el rendimiento de las operaciones de hidrocraqueo y a producir una serie de productos distintos de los combustibles, como lubricantes y coque anódico, un componente clave en la producción de acero y aluminio. El uso de hidrógeno bajo en carbono para sustituir a las 26 MT/año de producción de hidrógeno sin disminuir en las refinerías podría dar lugar a una reducción de las emisiones de_CO2 de 240-380 MT/año (equivalente a las emisiones del Reino Unido), una oportunidad de descarbonización "al alcance de la mano^".7

Figura 6: Combustibles de refinería no destinados al transporte

Producción de amoníaco - El amoníaco es un ingrediente fundamental de los fertilizantes nitrogenados, que desempeñan un papel esencial para garantizar el suministro de alimentos a las poblaciones humanas de todo el mundo. De hecho, el 70% del suministro mundial de amoníaco se destina a la producción de fertilizantes.⁸ El amoníaco también tiene otros usos importantes, como explosivos en el sector minero, fibras sintéticas y aplicaciones especializadas. Se calcula que la producción actual de amoníaco (190 millones de toneladas anuales en todo el mundo) genera 450 millones de toneladas anuales de emisiones de ^CO29 (aproximadamente el 70% del amoníaco se produce con gas natural y el resto con carbón, sobre todo en China). El hidrógeno es un insumo intermedio en la producción de amoníaco, que implica la reacción del hidrógeno con el nitrógeno de la atmósfera. Dado el papel fundamental que desempeña el amoníaco a la hora de sustentar el moderno sistema agrícola a escala industrial del que depende toda la humanidad, la descarbonización del hidrógeno utilizado para producir amoníaco debería ocupar un lugar destacado en la lista de aplicaciones del hidrógeno bajo en carbono.

Producción de metanol - El metanol (_CH3OH⁾¹⁰ es un producto químico industrial clave utilizado en la producción de formaldehído (un producto químico intermedio que se utiliza para producir poliuretano y diversas resinas), ácido acético (un producto químico intermedio que se utiliza para producir adhesivos, pinturas de látex, diversas resinas y sellantes) y plásticos (que implican la conversión del metanol en olefinas). El metanol y sus derivados también se utilizan como aditivos de los combustibles para mejorar sus propiedades de combustión. Se calcula que la producción actual de metanol (98 Tm/año en todo el mundo) contribuye en 130 Tm/año a las emisiones mundiales_{de CO2} (el 60% del metanol se produce con gas natural; el resto se produce con carbón, principalmente en China, que representa la mitad de la producción mundial de metanol)¹¹. El hidrógeno es un insumo intermedio en la producción de metanol. Dada la importancia del metanol para diversas aplicaciones industriales, la descarbonización del hidrógeno utilizado para producir metanol debería ocupar un lugar destacado en la lista de aplicaciones del hidrógeno bajo en carbono.

Fabricación de acero - El hidrógeno interviene actualmente en la fabricación de acero a través del proceso de reducción directa de hierro en horno de arco eléctrico (DRI-EAF) (conocido por la marca Midrex®), en el que el hidrógeno de un gas sintético (principalmente H2+CO) se utiliza para eliminar el oxígeno del mineral de hierro de grado DR. La idea de utilizar hidrógeno bajo en carbono en las aplicaciones de DRI existentes se ha propuesto como una forma de reducir el impacto climático de la fabricación de acero. Curiosamente, la región de Oriente Medio y Norte de África (MENA) muestra un gran potencial de descarbonización en este sentido: aunque esta región representa sólo el 3% de la producción mundial de acero bruto, representa el 46% (55 MT/año) de la producción mundial total de acero basado en DRI.

Otras aplicaciones potenciales del hidrógeno bajo en carbono

La descarbonización total del transporte conlleva retos complicados, sobre todo para aquellos medios de transporte que son difíciles de electrificar. El hidrógeno será necesario para producir combustibles para estos segmentos del sector del transporte.

Aviación - La descarbonización del sector de la aviación requerirá hidrógeno bajo en carbono para mejorar los combustibles de aviación sostenibles basados en biomasa (bio-SAF), para sintetizar combustible de aviación a partir de hidrógeno y carbono capturado (SAF sintético) y, potencialmente, para propulsar aeronaves que utilicen directamente combustible de hidrógeno. Los SAF despiertan interés porque tienen la ventaja de ser compatibles con la infraestructura y los motores existentes (por eso se les suele llamar combustibles "drop-in"). Los aceites y grasas de origen biogénico para producir bio-SAF deben tratarse con hidrógeno para producir hidrocarburos parafínicos de cadena recta sin aromáticos, oxígeno ni azufre^.12 El uso de hidrógeno bajo en carbono en la producción de combustibles de transporte basados en biomasa podría ayudar a reducir las emisiones asociadas al ciclo de vida. Sin embargo, como se señala en un informe reciente de CATF , las limitaciones de uso del suelo y de la cadena de suministro de materias primas de biomasa obligan a desarrollar otras opciones de combustible, como los combustibles sintéticos (o "e-fuels") producidos mediante una combinación de hidrógeno, electricidad y_CO2 procedentes de materias primas no biogénicas.

Sin embargo, la producción de combustibles sintéticos es actualmente un reto técnico y económico. Si todos los vuelos entre los aeropuertos JFK y Heathrow funcionaran con e-combustibles, por ejemplo, se necesitaría una instalación del tamaño del NEOM Green Hydrogen Complex sólo para suministrar las cantidades de hidrógeno necesarias para producir estos^{combustibles13.}

Camiones pesados - Un reciente análisis deCATF muestra que los vehículos eléctricos de pila de combustible de hidrógeno (FCEV) pueden desempeñar un papel importante, junto con los vehículos eléctricos de batería (BEV), en la descarbonización del sector del transporte por carretera. En comparación con los camiones diésel, los FCEV pesados pueden completar rutas de larga distancia sin un número sustancial de paradas adicionales para repostar, pueden repostar en aproximadamente el mismo tiempo y sus cadenas cinemáticas son sólo ligeramente más pesadas, de modo que los FCEV pueden transportar casi toda la carga que transportan los camiones diésel a plena carga. En la medida en que los FCEV pesados sean un buen candidato para sustituir al diésel en las rutas de larga distancia, esto aumentaría la proporción de la flota total de camiones que puede descarbonizarse, ya que los FCEV ofrecerían la misma flexibilidad operativa que los vehículos diésel y evitarían las penalizaciones de tiempo asociadas a la carga de los BEV. El papel de los FCEV, sin embargo, también se verá influido por otros factores, como el coste total de propiedad y las emisiones del ciclo de vida útil, que pueden superar las de una ruta totalmente electrificada (es decir, los BEV). Por ejemplo, un FCEV que funcione con hidrógeno bajo en carbono producido por electrólisis utilizando electricidad baja en carbono puede lograr emisiones de ciclo de vida similares a las de un BEV, pero necesitará aproximadamente 2,5 veces la electricidad de un BEV para recorrer una distancia equivalente. El hidrógeno puede producirse fuera de las instalaciones, pero la economía del transporte de hidrógeno en camión a estaciones de servicio dispersas supone un reto adicional. Alternativamente, la obtención de hidrógeno bajo en carbono a partir del reformado de gas natural con CCS y un estricto control de las emisiones de metano puede aliviar las cargas de la red eléctrica, pero esta vía puede lograr reducciones de emisiones ligeramente inferiores. Dado el carácter centralizado de las plantas de reformado de gas natural, también podría aumentar la demanda de transporte para llevar el hidrógeno a las estaciones de repostaje.

Transporte marítimo - El amoníaco con bajas emisiones de carbono es un fuerte competidor como combustible marítimo alternativo. Sin embargo, los problemas de salud, seguridad y medio ambiente asociados al aprovisionamiento, almacenamiento y combustión de amoníaco en las salas de máquinas marinas deben examinarse a fondo a nivel de sistemas antes de que pueda autorizarse el uso a gran escala de amoníaco para un posible papel en la descarbonización del transporte marítimo en alta mar. Otro combustible marino alternativo capaz de reducir las emisiones de carbono del ciclo de vida es el metanol; de hecho, se están construyendo numerosos cargueros modernos
con capacidad dual de combustible para manejar gasóleo marino hoy y metanol en el futuro. A diferencia del amoníaco, el metanol emite_CO2 cuando se quema, lo que significa que para reducir las emisiones del ciclo de vida es necesario abastecerse de átomos de carbono "sostenibles" para el proceso de producción del metanol.

Aplicaciones especializadas del hidrógeno bajo en carbono

Generación de energía - El atractivo de utilizar hidrógeno bajo en carbono en la generación de energía es fácil de entender: puede sustituir al gas natural pero no emite_CO2 al quemarse. Sin embargo, esta aplicación conlleva numerosos retos tecnológicos, de infraestructuras y de sistemas que van más allá del simple funcionamiento de las turbinas con hidrógeno. Por ejemplo, las cantidades de combustible necesarias para la generación de energía requerirían probablemente el almacenamiento geológico del hidrógeno y tuberías de transmisión y distribución específicas. Los costes asociados hacen que sea importante centrarse en la intensidad de carbono de cualquier hidrógeno utilizado. A continuación se examinan brevemente dos opciones: el hidrógeno obtenido a partir de gas natural con CAC y un estricto control de las emisiones de metano o a partir de la electrólisis con electricidad limpia.

En el caso del hidrógeno producido a partir de gas natural con CAC, una intensidad de carbono de 3 kg_{equivalentes de CO2} por kg de hidrógeno se sitúa en el extremo inferior de lo técnicamente alcanzable. La combustión de este hidrógeno "azul" en una central eléctrica de ciclo simple reduce las emisiones del ciclo de vida de la central aproximadamente a la mitad en comparación con la combustión de gas natural. Este nivel de reducción de emisiones, combinado con el coste de producir hidrógeno utilizando gas natural con CAC, da como resultado unos costes de reducción de_CO2 significativamente superiores a los de la mayoría de las opciones con bajas emisiones de carbono en el sector energético.

Utilizar hidrógeno electrolítico alimentado por electricidad baja en carbono para descarbonizar el sistema eléctrico no es, por desgracia, más atractivo, por razones que tienen que ver con el concepto de eficiencia de ida y vuelta (ETR), definido como el porcentaje de energía aportada a un sistema que puede recuperarse posteriormente con fines productivos. La figura 7 muestra que la ETR para utilizar hidrógeno electrolítico en la generación de electricidad es sólo del 24%. En otras palabras, el 76% de la electricidad utilizada para fabricar el hidrógeno no se recupera y, en términos prácticos, puede considerarse perdida. Dicho de otro modo, en una red que aún no está totalmente descarbonizada
(y, en particular, en una red en la que la descarbonización total de la red aún se enfrenta a obstáculos considerables), cuatro unidades de electricidad limpia se desviarán de una mayor descarbonización de la red para suministrar una unidad de electricidad limpia, con lo que se pierden tres unidades de electricidad limpia que podrían utilizarse para otros usos finales directos de la electricidad.

Figura 7: Eficiencia del sistema (RTE) del uso de hidrógeno electrolítico en la generación de electricidad

Almacenamiento de energía de larga duración - El hidrógeno electrolítico podría desempeñar un papel útil en un sistema eléctrico descarbonizado como forma de almacenamiento de energía de larga duración para equilibrar la red en momentos en los que la generación renovable superaría la demanda y habría que restringirla. Sin embargo, es probable que este papel sólo sea relevante en una red totalmente descarbonizada. Incluso en ese caso, se necesitaría un análisis basado en pruebas para examinar la totalidad del diseño del sistema eléctrico, evaluar alternativas para el almacenamiento de energía de larga duración y optimizar el coste total del sistema y las vías de descarbonización.

Solicitudes que carecen de justificación

Uso residencial - Numerosos estudios independientes han llegado a la conclusión de que alternativas como las bombas de calor, los sistemas térmicos solares y la calefacción urbana son más económicas, más eficientes, consumen menos recursos y tienen un menor impacto ambiental en comparación con el hidrógeno cuando se trata de opciones para la calefacción doméstica. Además, aunque el hidrógeno se maneja habitualmente en aplicaciones industriales, su uso en entornos residenciales presenta riesgos de seguridad potencialmente graves, tanto por la alta susceptibilidad del hidrógeno a las fugas (sin llama visible ni olor) como porque su rango de inflamabilidad es seis veces superior al del gas natural. Por estas razones, es muy poco probable que el hidrógeno sea la opción de descarbonización preferida para uso residencial.

Vehículos ligeros - Los vehículos de pila de combustible de hidrógeno requieren aproximadamente entre 2,0 y 2,5 veces la cantidad de energía que los vehículos eléctricos y sus costes por kilómetro o milla recorrida son varias veces superiores, lo que probablemente sea un factor clave de sus limitadas ventas y del reducido número de fabricantes de automóviles que se esfuerzan activamente por desarrollar un vehículo de pasajeros de hidrógeno. Las ventajas que ofrecen actualmente los vehículos eléctricos ligeros de pila de combustible en relación con los vehículos eléctricos de batería (mayor autonomía y menor tiempo de repostaje) pueden ser importantes para algunos usuarios, pero las mejoras en la tecnología de las baterías probablemente harán que estas características sean menos decisivas a la hora de favorecer a los FCEV.

Reflexiones finales

El hidrógeno bajo en carbono puede ser una herramienta esencial para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de ciertas industrias, pero sus realidades físicas y de costes sugieren que puede no ser una herramienta polivalente (la "navaja suiza", por así decirlo) para la descarbonización, como a veces se ha presentado. Además, el hidrógeno no es una fuente primaria de energía y no contribuye a la seguridad energética, dados los costes y las grandes cantidades de energía necesarias para producir hidrógeno; de hecho, estos requisitos energéticos (incluso más que la disponibilidad de equipos de electrólisis o reformadores de gas natural) son los que limitan hoy en día el suministro de hidrógeno bajo en carbono.

El hidrógeno ya es y seguirá siendo un producto químico esencial que debe producirse a escala industrial para todo tipo de fines, como la fabricación de diversos productos químicos esenciales, como materia prima para los fertilizantes necesarios para alimentar a la población mundial y para proporcionar combustibles a segmentos clave del sector del transporte. En la actualidad, el debate principal no se centra en si será técnicamente factible ampliar en gran medida la producción y el uso de hidrógeno bajo en carbono, sino más bien en dónde y en qué medida el cambio a hidrógeno bajo en carbono puede ser una estrategia energéticamente eficiente y rentable para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, teniendo en cuenta la disponibilidad de vías alternativas de descarbonización.

En resumen, los responsables políticos tendrán que ser reflexivos a la hora de decidir cómo priorizar el hidrógeno limpio y diseñar políticas inteligentes en torno a la producción y el uso de hidrógeno bajo en carbono. Hacerlo será fundamental para trazar un camino inteligente hacia una descarbonización rápida y eficaz de toda la economía.