El hidrógeno se perfila como clave para descarbonizar sectores industriales y de transporte pesado

El hidrógeno emerge como un portador energético crítico para descarbonizar sectores de difícil electrificación, según un reciente estudio publicado en Nature.

La década de 2020 está presenciando una rápida transición hacia la electricidad renovable y los vehículos eléctricos a batería; sin embargo, el progreso vital es más lento en sectores donde la electrificación por sí sola no puede mitigar las emisiones, particularmente en la industria, el transporte marítimo y la aviación.

El hidrógeno es un portador energético versátil que puede producirse y utilizarse de muchas maneras y se considera especialmente útil en estos sectores de difícil descarbonización. Estas cualidades han impulsado el interés académico y la inversión financiera en una visión del hidrógeno como un combustible para el futuro. Sin embargo, su implementación masiva requiere superar desafíos técnicos, económicos y de infraestructura. Este artículo explora los roles realistas del hidrógeno en la transición energética, basado en evidencia científica y proyecciones de expertos.

La versatilidad del hidrógeno implica que puede alimentar múltiples aplicaciones; sin embargo, el hidrógeno limpio debe implementarse estratégicamente en áreas donde muestre mayor potencial para ofrecer beneficios de coste y sostenibilidad frente a alternativas como la electrificación directa con fuentes de energía limpias.

Para superar barreras sistémicas, la oferta, la demanda y las infraestructuras de apoyo deben desarrollarse simultáneamente. No obstante, las propiedades físicas del hidrógeno —su baja densidad energética, inflamabilidad, tendencia a fugarse y a fragilizar metales— imponen desafíos en términos de costo, seguridad y aceptación en todas las etapas.

Durante décadas, las proyecciones de una economía del hidrógeno limpio han dependido de un rápido escalamiento que reduzca costos. Ahora bien, los costos de producción están dominados por los insumos de ingeniería y energía, complementados por los de transporte, almacenamiento y uso; ninguno de los cuales parece susceptible de reducciones tan rápidas como las observadas en la energía solar fotovoltaica y las baterías.

Para contribuir a los objetivos de descarbonización, el hidrógeno limpio debe generar bajas emisiones en toda su cadena de valor. Evaluaciones a nivel sistémico identifican problemas con emisiones de gases de efecto invernadero (directas e indirectas) en la producción de hidrógeno limpio, junto con otros impactos ambientales.

Se requieren varias condiciones previas para garantizar un hidrógeno sostenible y limpio en todo su ciclo de vida.

A corto plazo, la electricidad renovable podría lograr mayores reducciones de emisiones si se usa directamente para reemplazar combustibles fósiles en generación eléctrica, calefacción o transporte, en lugar de destinarse a producir hidrógeno verde. A largo plazo, el hidrógeno podría facilitar la integración de energías renovables al almacenar excedentes de generación en los sistemas eléctricos.

El hidrógeno bajo en carbono será esencial para descarbonizar sus aplicaciones actuales (como petroquímicos y fertilizantes, ~2% de las emisiones globales de CO₂) o en sectores donde alternativas de descarbonización son inviables por costo, como la siderurgia, el transporte pesado y el almacenamiento energético de larga duración. Las estrategias de hidrógeno deben priorizar y apoyar estas áreas para maximizar su impacto.

Sectores clave para la aplicación del hidrógeno

   1. Industria Pesada y Química

• Acero y cemento: Sustituir carbón con hidrógeno verde (producido mediante electrólisis con energías renovables) podría reducir hasta un 90% las emisiones de estos sectores, responsables del 8% global de CO₂.
• Amoníaco y fertilizantes: El hidrógeno ya se usa en estos procesos, pero su producción debe migrar de fuentes fósiles (hidrógeno gris) a renovables.

   2. Transporte de larga distancia

• Aviación y transporte marítimo: Baterías eléctricas son inviables para viajes transoceánicos. El hidrógeno líquido o combustibles derivados (e-keroseno) son alternativas prometedoras.
• Camiones pesados: Pilas de combustible podrían dominar en rutas donde la infraestructura de carga rápida es limitada.

   3. Almacenamiento estacional de energía

• El hidrógeno permite almacenar excedentes de energías renovables por meses, a diferencia de las baterías (horas/días). Ideal para equilibrar redes en inviernos con baja solar.

Barreras tecnológicas y económicas

• Costos y escala: Producir hidrógeno verde cuesta hoy 2–3 veces más que el gris. Se necesitan electrolizadores masivos y energía renovable ultra-barata (<$20/MWh) para competir.
• Infraestructura: Transportar y almacenar hidrógeno requiere inversiones billonarias en tuberías, puertos y criogenia. Europa ya planea una red de 40,000 km de hidroductospara 2040.
• Eficiencia: Convertir electricidad en hidrógeno y luego en energía pierde hasta un 70% de la energía inicial. Solo es viable donde no hay alternativas directas.

Casos de éxito y proyecciones

• UE y Japón: Lideran proyectos piloto, como la planta de acero verde HYBRIT en Suecia (SSAB) y los puertos de Rotterdam y Yokohama para importar hidrógeno.
• Chile y Australia: Apuestan por exportar hidrógeno verde a Asia, aprovechando su potencial solar y eólico. Chile proyecta producir a $1.5/kg para 2030.

• Brasil: Potencial para producir hidrógeno a <1.5 USD/kg usando energía eólica offshore

La AIE estima que el hidrógeno cubrirá el 12% de la demanda energética global en 2050, pero solo el 10% de ese hidrógeno será verde si no hay políticas agresivas. Según Nature, priorizar su uso en sectores sin alternativas podría multiplicar por 5 su impacto climático versus aplicaciones marginales (ej. calefacción urbana).

En conclusión, el hidrógeno no será la solución universal que algunos pronostican, sino un complemento especializado en la transición energética. El éxito dependerá de asignar el hidrógeno verde donde realmente marque la diferencia, enfocándose en sectores prioritarios, como la industria y el transporte pesado, evitando aplicaciones donde existan alternativas más eficientes. Contar con políticas coordinadas: subsidios a tecnologías limpias, impuestos al carbono y estándares de emisiones.

Esto permitiría que para 2050 el hidrógeno pueda abastecer el 12-15% de la demanda energética global, crear un mercado de 2.5 billones de USD anuales y evitar 6 gigatoneladas anuales de emisiones de CO₂.

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