Desde hace tiempo se ha hablado sobre el potencial energético del hidrógeno. Es un recurso abundante y limpio que solo genera agua como desecho. Hasta ahora, el hidrógeno se ha transportado en tanques de presión difíciles de manipular, y que aumentan el peso a los vehículos. Pero un equipo del instituto Fraunhofer de Alemania, ha desarrollado una pasta de hidrógeno compatible con las infraestructuras existentes, y mucho más fácil de usar de la que hablaremos en próximos videos.
Distintos importantes sectores económicos, intentan reemplazar la energía de origen fósil con energía renovable en sus maquinarias y vehículos. Y si bien se han logrado algunos avances en este proceso, todavía no se han reducido de forma significativa las emisiones de dióxido de carbono.
En el mundo existen diversos reemplazos energéticos más amigables con el medio ambiente: desde la energía solar y eólica, ambas renovables, hasta los nuevos desarrollos de reactores nucleares, pero entre todas estas opciones destaca un combustible muy potente. En un kilogramo tiene hasta tres veces más energía que el diésel o la gasolina: hablamos del hidrógeno.
Si se desarrollan alternativas para producirlo de forma económica y sostenible, y para envasarlos y transportarlo sin muchas complicaciones, la transición energética podría concretarse con mayor rapidez.
El hidrógeno es un elemento muy valioso para sustituir los combustibles fósiles, los cuales emiten dióxido de carbono al ambiente, cuando se queman. El hidrógeno puro en cambio, sólo produce vapor de agua no contaminante. Además, el hidrógeno se puede utilizar en células de combustible para crear agua y electricidad, combinando hidrógeno y oxígeno, sin emitir óxidos de nitrógeno. Su problema hasta ahora, era como generarlo en grandes cantidades, y de forma accesible para las empresas. Actualmente el hidrógeno se puede obtener mediante dos procesos: la combustión y la electrólisis. El proceso de combustión consiste en combinar gas natural con vapor a altas temperaturas. Se usa un gas metano con moléculas compuestas por un átomo de carbono, unido a cuatro átomos de hidrógeno, este proceso demanda mucha energía, y emite grandes cantidades de dióxido de carbono. En este sentido, no es realmente un proceso que contribuya a cuidar el medio ambiente. Sería un contrasentido usar hidrógeno como sustituto de los combustibles fósiles, y en el proceso, generar altos niveles de dióxido de carbono que se busca reducir.
Esto descarta por completo la combustión? No necesariamente. Si las técnicas de captura de carbono mejoran, se podría generar hidrógeno a partir de gas natural, reduciendo la cantidad de dióxido de carbono a la atmósfera. El segundo proceso para generar hidrógeno que se usa en un porcentaje más pequeño, es la electrólisis. Cuando se divide agua en sus elementos constituyentes. La electrólisis también demanda de una gran cantidad de energía eléctrica, requerida para lograr la división química del agua. Si la energía eléctrica, que se utiliza para la electrólisis proviene de combustibles fósiles, como del gas natural o del petróleo sería también un sinsentido pero si la electricidad usada en el proceso proviene de una fuente renovable, como la energía eólica o la solar, se reduce la emisión de gases de efecto invernadero y su impacto ambiental. En estos casos, se considera que es hidrógeno verde.
Pero producir hidrógeno verde, es hasta tres veces más caro que producir hidrógeno derivado de gas natural, costos que hacen inviable el uso de esta energía a gran escala. Pero los problemas de acceso y asequibilidad pueden cambiar. Durante los últimos 10 años, el precio de producción de hidrógeno verde se redujo a la mitad, gracias a los bajos costos que se han alcanzado en energía solar y en energía eólica. El costo es uno de los factores que más obstaculizan el uso a gran escala del hidrógeno en vehículos. A pesar de que este combustible tiene ventajas. Por ejemplo, un tanque de hidrógeno, puede dar mayor almacenamiento energético del que tiene un vehículo solo alimentado con electricidad. Según BMW se necesitan 0,5 kilogramos de hidrógeno, para garantizar 42 km de conducción en un vehículo. Si sumamos el precio de compra inicial y el reabastecimiento de combustible, los costos del hidrógeno siguen siendo poco competitivos con respecto a los combustibles fósiles, y sigue siendo complicado almacenar y transportar el hidrógeno de forma segura y cómoda.
Algunas opciones de almacenamiento que se han intentado, incluyen combinar hidrógeno con carbono capturado de la atmósfera, para producir un combustible líquido sintético.
El combustible líquido es más fácil de manipular, envasar y trasladar, de forma similar al diésel o la gasolina. Una industria que generará 2.5 billones de dólares.
Los recientes avances en el sector del hidrógeno, plantean un escenario más favorable para este recurso. Un informe de la agencia internacional de energía, señala que para el año 2050, el hidrógeno podría satisfacer el 10 por ciento de las necesidades energéticas del mundo. Este sector podría generar unos 11 millones de gigavatios hora cada año. Esto significaría una gran competencia para la industria de los vehículos eléctricos que lidera tesla. Además, se estima que la industria del hidrógeno, podría generar hasta 2,5 billones de dólares en ingresos para 2050. Frente a este posible crecimiento, han aumentado las inversiones en generación de vehículos y tecnologías con hidrógeno.
Por ejemplo, Jeff Bezos y Bill gates apoyan económicamente la empresa emergente ZEROAVIA , que desarrolla vuelos propulsados por hidrógeno. Alemania, desde 2016 a invertido 265 millones de dólares en automóviles de hidrógeno. Con el surgimiento de alternativas, es posible que otros países sigan su ejemplo. En el año 2022 el gobierno alemán invirtió 12 millones de euros en el desarrollo de KINTO! el vehículo de hidrógeno de Toyota. Estos fondos, son parte del programa nacional de innovación de tecnología de celdas de combustible e hidrógeno. El modelo Kinto, tiene tres tanques de combustible de hidrógeno y una autonomía de 650 kilómetros.
¿Cómo funcionan los vehículos de hidrógeno comerciales? actualmente existen vehículos equipados con hidrógeno y tanques con una presión de 700 bar, este depósito proporciona energía a una pila de combustible, que transforma el hidrógeno en electricidad. Esta electricidad a su vez, alimenta un motor eléctrico que impulsa el movimiento del vehículo. Estos vehículos utilizan baterías como cualquier producto automotor eléctrico, con la diferencia de que la batería se carga con el hidrógeno. En las pilas de combustible se inyecta aire para producir un proceso electroquímico, en que se mezcla oxígeno con hidrógeno. El proceso genera energía eléctrica y agua como resultado. La electricidad se almacena en las baterías que alimentan el motor y el agua se expulsa en forma de vapor. Pero estos tanques generan algunas dificultades. Los tanques de 700 bar de presión que almacenan el hidrógeno en estado gaseoso son bastante grandes y generan un peso extra en la carrocería, y esto limita su densidad energética, la cual es una de las principales ventajas del hidrógeno frente a las baterías de iones de litio. Por este motivo, el hidrógeno no es una opción para vehículos más pequeños como los scooters eléctricos y las motocicletas. Además, los vehículos pequeños no soportan el aumento de presión que se genera durante un proceso de carga.
A pesar de estos desafíos, grandes empresas automotrices ya desarrollaron dos modelos con tanques de hidrógeno, que se comercializan en europa desde 2022. El Hyundai NEXO y el Toyota Mirái. Hay una nueva normativa europea que exigirá tener un punto de recarga de hidrógeno cada 150 kilómetros, y se estima que la red de estaciones de carga de hidrógeno aumentará considerablemente en los próximos años.
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