Producción, almacenamiento y distribución de hidrógeno

Producción, almacenamiento y distribución de hidrógeno

Antonio González García-Conde

Presidente de la Asociación Española del Hidrógeno

Director del Departamento de Aerodinámica y Propulsión

Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial

INTRODUCCION

Las preocupaciones sobre el cambio climático global y la degradación medioambiental resultante

del uso de los combustibles fósiles como fuente primaria de energía, junto con las inquietudes

sobre la seguridad en el suministro energético, han llevado a muchos analistas a proponer al

hidrógeno como portador universal de energía para el futuro. El uso del hidrógeno como vector

energético permite el desarrollo de un amplio número de tecnologías. En concreto, las pilas de

combustible alimentadas con hidrógeno pueden alcanzar eficiencias elevadas y presentan una

gran variedad de posibles aplicaciones, tanto móviles como estacionarias. En el caso de que las

líneas de desarrollo actuales lleguen a buen término, el hidrógeno y las pilas de combustible

podrán contribuir de forma sustancial a alcanzar los objetivos clave de las políticas energéticas

(seguridad de suministro, reducción de emisiones de CO2), especialmente en el sector

transporte. Los resultados alcanzados en los últimos años en los programas de investigación,

desarrollo y demostración han incrementado claramente el interés internacional sobre estas

tecnologías, de las que se piensa que tienen el potencial de crear un cambio de paradigma

energético, tanto en las aplicaciones de transporte como en las de generación distribuida de

potencia.

A largo plazo, la incorporación del hidrógeno como nuevo vector energético, ofrece un escenario

en el que se podrá producir hidrógeno a partir de agua, con electricidad y calor de origen

renovable, y será posible su utilización para atender a todo tipo de demandas, tanto las

convencionales de la industria, en las que el hidrógeno juega un papel de reactivo en procesos

diversos, como las energéticas en las que jugaría su nuevo papel de portador de energía. Las

únicas emisiones que llevaría asociada la utilización del hidrógeno renovable serían óxidos de

nitrógeno que se producirían en procesos de combustión. Sin embargo, su uso en pilas de

combustible llevaría a emisiones nulas. Si la fuente del hidrógeno es el gas natural o el carbón,

entonces será esencial la captura y almacenamiento del CO2 para lograr ahorros en emisiones,

pero, en cualquier caso, los vehículos propulsados por pilas de combustible alimentadas con

hidrógeno siempre reducirán las emisiones locales, dado que en el uso final el único efluente es

vapor de agua.

La visión de este sistema económico-energético del H2, se basa en la expectativa de que el

hidrógeno pueda producirse a partir de recursos domésticos, de forma económica y

medioambientalmente aceptable y en que las tecnologías de uso final del hidrógeno (pilas de

combustible) ganen una cuota de mercado significativa. Los que en el mundo abogan por el

hidrógeno indican que, si se alcanzan estas expectativas, una “economía del hidrógeno”

beneficiará al mundo proporcionando una mayor seguridad energética porque, como veremos en

este capítulo, se diversificarán las fuentes de energía, y una mayor calidad medioambiental

porque se reducirán significativamente las emisiones locales y globales. Así mismo, con el

hidrógeno se potenciará el uso de las fuentes renovables de energía. Sin embargo, alcanzar este

objetivo requiere superar muchos desafíos técnicos, sociales y políticos, siendo quizás los

últimos de más relevancia que el primero.

De las muy diversas opciones tecnológicas, la posibilidad de disponer de vehículos propulsados

por hidrógeno con pilas de combustible quizás es la que se encuentra más alejada en el tiempo,

aunque es la que ha atraído un interés sin precedentes y unos grandes volúmenes de inversión

en investigación, procedentes tanto de los gobiernos como de las compañías privadas de

automoción y del sector energético en general. Indudablemente, la posibilidad de reemplazar al

petróleo y sus derivados en el transporte, es lo que ofrece mayores garantías para la seguridad

del suministro y la reducción de las emisiones.

PRODUCCIÓN DEL HIDRÓGENO.

El hidrógeno es el elemento más ligero que existe. Se presenta de forma estable en moléculas

biatómicas, H2 , y en condiciones atmosféricas es un gas incoloro, inodoro y no es tóxico. En el

párrafo dedicado a la utilización del hidrógeno se indican sus principales propiedades físicas y

químicas y sus características de combustión comparadas con las de otros combustibles

convencionales.

Hidrógeno industrial.

La producción mundial de H2 se sitúa en torno a los 450 bcm (450x109 Nm3), lo que suponen

unos 40 millones de toneladas anuales, según datos de la Agencia Internacional de la Energía.

En la actualidad prácticamente el 96% del hidrógeno mundial se produce a partir de combustibles

fósiles, principalmente por reformado de gas natural con vapor de agua, y se consume como un

componente que forma parte de multitud de procesos convencionales, especialmente (en torno a

un 72%) en la industria química y petroquímica (refino del petróleo, amoníaco, metanol, etc.). El

resto se utiliza en metalurgia, en electrónica y en la propulsión de vehículos espaciales (figura 1).

Tan solo un 4% del total se produce por electrólisis del agua que es el hidrógeno destinado a las

aplicaciones que requieren una gran pureza del gas. Por lo tanto, las tecnologías de producción

de hidrógeno a partir de combustibles fósiles, especialmente a partir de gas natural, son

tecnologías demostradas y actualmente en aplicación. Las principales desventajas que

presentan son que en el proceso de producción de hidrógeno se emite también CO2, y que se

están utilizando como materias primas recursos agotables, de los que se dispone de unas

reservas limitadas y concentradas en pocos lugares del globo terráqueo. Por otro lado, en

España no se dispone de yacimientos de gas natural o petróleo, por lo que si se utilizan para

producir

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