El hidrógeno en el transporte

El hidrógeno (H2) como vector energético está llamado a jugar un papel clave en la transición energética hacia la sostenibilidad, y uno de los sectores donde puede hacerlo es en el del transporte en general y por carretera en particular. Por ello son múltiples los actores que están contribuyendo a esta transición.

Múltiples empresas de muy diferente corte están configurando un nuevo ecosistema en torno al H2 verde. El color es muy importante, ya que es el verde el que nos interesa de entre un arcoíris de colores con los que se diferencia el tipo de H2, no por pigmentación, sino por convenio para distinguir su origen, es decir la fuente energética con la que se ha producido o cómo se ha extraído, y esto en consecuencia define su grado de sostenibilidad. Así pues, el H2 verde, el que proviene de las fuentes renovables, es el que nos va a ayudar a conseguir los objetivos de descarbonización. De nada serviría el uso de  H2 en un vehículo para convertirlo en respetuoso con el medio ambiente si utilizamos H2 gris que tiene como origen el reformado del gas natural, o peor aún, el negro que proviene de una gasificación del carbón. También hay quien aboga por el H2 rosa, cuya energía primaria es la nuclear, y si solo nos fijáramos en las emisiones totales de CO2, habría que decir que sin duda son bajas.

Uno de los actores con papel protagonista en la economía del hidrógeno es Iberdrola. Desde este gigante energético no se conforman con solo producir el H2 verde en España gracias a las abundantes eólica y solar, sino que tienen ambiciones de que la I+D respecto a los sistemas de producción, almacenamiento y distribución del H2 también sean españolas. El mayor reto es tener una tecnología de los electrolizadores propia y están trabajando en ello para a su vez conseguir reducir los costes de producción. Las industrias tractoras en el consumo de H2 verde para cumplir sus propios objetivos de descarbonización son la petroquímica y la de fertilizantes. Una alta demanda por parte de estas solo puede generar economías de escala y abaratar más el precio que paguen las empresas logísticas que operen vehículos industriales con una tecnología que permita su uso, en pila de combustible o mediante motor de combustión. En cualquiera caso, ese abaratamiento junto con la eficiencia de la tecnología elegida y el abastecimiento en toda la geografía han de ser suficientes para conseguir una viabilidad económica frente al vehículo eléctrico de batería.

Las industrias tractoras en el consumo de H2 verde para cumplir sus propios objetivos de descarbonización son la petroquímica y la de fertilizantes

En cuanto al transporte de la propia molécula de H2, para grandes distancias entre puntos muy concretos de producción y consumo como pueden ser las anteriormente citadas industrias tractoras, se impone la tubería. Un ejemplo sería la planta de Fertiberia en Puertollano abastecida por una instalación de producción de H2 verde de Iberdrola con una potencia de 20MW, la más grande de Europa en el momento de su puesta en marcha en 2022. Para el resto de las aplicaciones surge una oportunidad logística interesante a través de camiones de botellas de H2 o en inglés “tube trailers”, ya que suelen ser semirremolques. Iberdrola ya cuenta con dos de ellos capaces de transportar 500kg a 300bar de presión para abastecer a sus clientes.

HIDRÓGENO VERDE EN EL TRANSPORTE

En el ámbito del uso del H2 verde en el transporte Iberdrola cuenta con TMB (Transporte Metropolitano de Barcelona) como cliente de excepción ya que esta empresa municipal cuenta con una experiencia que arranca en 2003 cuando empezaron a utilizar H2 en pilas de combustible para un autobús urbano. Actualmente consideran que ésta es una tecnología madura y fiable por lo que operan una flota de 24 autobuses alimentados con H2 producido en una planta de 2,5MW de Iberdrola. Estos buses completan rutas diarias de unos 200km consumiendo aproximadamente 18kg a 350bar. Ya hay planes para una ampliación de capacidad y flota inminentes, y desde TMB se posicionan con claridad respecto a la tecnología a utilizar: el H2 verde servirá para alimentar pilas de combustible y no motores de combustión al considerar que solo a través de la primera tecnología se puede conseguir una mayor calidad del aire en la ciudad en la que operan.

Ambas experiencias de éxito han permitido a Iberdrola aprender y escalar su negocio de H2 verde teniendo muy claras cuáles son las necesidades operativas de sus clientes a la par que contribuyendo a satisfacer sus objetivos de descarbonización. De esta manera entre su cartera de proyectos futuros se encuentra la refinería de BP en Castellón, una planta de producción de amoniaco verde, al ser sintetizado a partir de H2 del mismo color, en Palos de la Frontera y de la misma manera una planta de metanol verde en Galicia.

Otra empresa referente en el sector energético español es Cepsa, y no es casualidad si ellos también cuentan con sustanciales proyectos en este mismo sentido, como el valle andaluz del hidrógeno verde. Se proyecta la construcción de dos plantas cuya capacidad combinada de electrólisis será de 2 GW y producirán hasta 300.000 toneladas de hidrógeno verde al año. Desde Cepsa concluyen que el H2 es una, pero no la única solución, sino que los clientes deberían de tener múltiples opciones para descarbonizar sus negocios. También nos ofrecen unas pinceladas de cómo se podría segmentar el uso de las energías sostenibles indicando que la electrificación predominará entre los vehículos turismo y comerciales ligeros mientras que las soluciones basadas en H2 y sus derivados serán esenciales para aquellos sectores más difíciles de descarbonizar, como el transporte rodado pesado, el marítimo y el aéreo. Añaden también que los biocombustibles representan una solución inmediata que puede facilitar la descarbonización mientras se produce la transición hacia la economía del hidrógeno ya que están disponibles ahora, no requieren cambios en las tecnologías de uso actuales y son competitivos en costes.

Si bien el H2 presenta algunos retos en su almacenaje y transporte, la síntesis de otros vectores energéticos como el amoníaco y el metanol a partir del H2 verde permite una mayor facilidad de manipulación y densidad energética [MJ/l] más ventajosa. Ello es a expensas de tener una energía específica menor [MJ/kg] y un paso más en el proceso de convertir el fotón solar o el metro cúbico de viento en kg transportados por km recorrido. Esa penalización en la eficiencia energética del proceso WTW (Well to Wheel – Pozo a la rueda) de los sintéticos bien pueda ser compensada por la simplificación en el almacenamiento del amoniaco y el metanol, y aunque serían más kilógramos de ellos vendrían en depósitos más pequeños y ligeros que ni son criogénicos ni presurizados. Concluimos que el H2, y/o sus derivados sintéticos, pueden resultar excelentes candidatos para su uso en el transporte por carretera según las rutas y tonelajes a transportar, así como en otros medios de transporte como el marítimo y el aéreo aparte de en otras muchas industrias como la química.

Si bien el H2 presenta algunos retos en su almacenaje y transporte, la síntesis de otros vectores energéticos como el amoníaco y el metanol a partir del H2 verde permite una mayor facilidad de manipulación

Otros agentes del ecosistema del H2 son los proveedores de sistemas de conversión energética para producir potencia útil a partir de la molécula de H2. La tracción eléctrica de vehículos ofrece muchas ventajas, entre otras la inmediatez en la respuesta con un gran par [Nm], la alta potencia específica [kW/kg] y la capacidad de recuperar energía en la frenada. Sin embargo, si se quiere prescindir de una gran batería eléctrica y utilizar H2 como energía abordo que nos proporcione una mayor autonomía, la pila de combustible, FC por sus siglas en inglés (Fuel Cell), es la llamada a convertir la molécula en electrón. Desde un punto de vista de rendimiento y prestaciones, parece que la fórmula de “FC + batería + tracción eléctrica” sea la única posible, pero hay toda una industria, la del motor de combustión interna, que reivindica que el H2 verde también es un combustible. Argumentan que su uso para conseguir la descarbonización puede resultar mucho más inmediato ya que la capacidad industrial de motores que, si bien requieren algunas modificaciones en el sistema de inyección y calibración, está muy establecida. Esto redunda en costes de inversión inicial inferiores respecto a los vehículos equipados con pilas de combustible y mayor disponibilidad a gran escala. No son pocos en este espacio que invierten y demuestran la viabilidad tecno-económica del uso del H2 en motores de combustión:

·       Deutz, un fabricante independiente de motores con sede en Alemania y una historia de más de 160 años proveyendo estos a máquinas de obras públicas y agrícolas se reinventa para alimentar sus motores con H2. Según nos explica su CEO, Dr. Sebastian Schulte, el sistema de propulsión completo, incluyendo el almacenamiento del H2, corresponde a empresas integradoras u OEMs que comercializan los mencionados productos finales, mientras que Deutz se concentra en lo que hace mejor, la tecnología del motor.

·       Phinia, una spin-off del proveedor Tier-1 BorgWarner, permanece por sus propios fueros como uno de los Tier-1 más grandes del mundo dentro de la industria automotriz. Su ingeniero jefe, Xavier Boncompte, nos ilustra sobre la visión de esta empresa respecto al uso de H2 en motores para vehículos pesados de todo tipo y como consecuencia su apuesta firme para el desarrollo de los sistemas de alimentación de H2 que lo hará posible.

·       Evarm, una innovadora empresa española de ingeniería especializada en sistemas de propulsión, transforma vehículos industriales para ofrecer a sus clientes soluciones a medida, dotándolos de capacidad para el uso de GNC, GNL, GLP, H2 en motores de combustión y también en pila de combustible y electricidad en forma de híbridos enchufables. Su CEO, Xavier Ribas, no nos enumera los más de 3.000 vehículos que han pasado por sus instalaciones, pero sí destaca que toda la experiencia acumulada permitió el desarrollo de un camión ganador del rally Dakar 2024, sección Future Mission 1000. El sistema Evarm permitía alimentar al motor con diésel e hidrógeno verde al 20% y 80% respectivamente, consiguiendo 800 cv para impulsar un MAN 6x6 sobre las dunas africanas. Xavier ha sido el ingeniero a bordo durante la competición y destaca que sin ese saber hacer no se podría haber conseguido la robustez y eficacia del sistema de hidrógeno y su adaptación al motor que les ha llevado al éxito. Añade que sería difícil encontrar un banco de pruebas más exigente que el Dakar.

El hidrógeno es un vector energético muy diverso. Lo es en cuanto al origen de la energía fuente a partir de la que se produce, por lo tanto del color con el que se etiqueta, respecto a las formas de transportarlo comprimido, licuado, sintetizando etanol, amoniaco e incluso en estado sólido combinándolo con algunos metales, también según las tecnologías para extraer la energía contenida en él y ponerla al servicio de cada aplicación, es decir mediante pila de combustible o motor de combustión y finalmente en sus múltiples aplicaciones, que pueden ser estacionaria para industrias varias o para el transporte por tierra, mar y aire. Dicha diversidad lo hace un denominador común que permite unir multiplicidad de recursos con multiplicidad de necesidades, y por tanto está llamado a ser un elemento central en nuestras cadenas energéticas y economías desarrolladas.