La Unión Europea impulsa el hidrógeno como alternativa limpia

La Unión Europea puso en marcha la semana pasada la creación de la llamada Alianza Europea para el Hidrógeno Limpio, una asociación con participación del Banco Europeo de Inversiones y a la que pueden adherirse empresas privadas, entidades de la sociedad civil y miniesterios tanto regionales como estatales. La idea es sentar las bases para la masificación del uso del hidrógeno limpio obtenido a través de energías renovables y contribuir, de este modo, a alcanzar el objetivo de producción de energía sin emisiones de CO2 que la Unión ha fijado para el año 2050.

Pese a que la Comisión, redactora de la estrategia, no se refiere directamente a la industria del automóvil, el impulso que se plantea dar a la producción industrial sostenible de este gas puede beneficiar directamente a aquellos fabricantes que trabajen en el lanzamiento de vehículos eléctricos capaces de generar su propia energía mediante pilas de combustible, los llamados FCV (Fuel Cell Vehicles). Tanto Toyota con el Mirai (más información en este enlace) como Hyundai con el Nexo (más información en este enlace) ya ofrecen en algunos mercados modelos de este tipo de serie.

La Unión Europea fija tres fases para el desarrollo del hidrógeno. La primera, hasta 2024, prevé la puesta en marcha de seis grandes estaciones de producción en la Unión Europea capaces de fabricar un millón de toneladas anuales de hidrógeno utilizando energía obtenida de recursos renovables. La segunda fase, la de expansión, hasta 2030, propone llegar a los 10 millones de toneladas con 40 plantas mientras que en el periodo 2030-2050 se prevé la masificación del uso del hidrógeno con su despliegue a gran escala.

La Unión se compromente a legislar para establecer las bases de la industria del hidrógeno desarrollando estándares, terminología, certificaciones y, sobre todo, un marco legislativo claro y estable que facilite la inversión de las empresas interesadas. La Alianza recién creada buscará ofrecer el primer impulso a esta industria incipiente, fomentar con la adecuada financiación iniciativas de I+D en este campo, coordinar las acciones mixtas público-privadas e informar de la mejor manera al consumidor.

La Unión Europea cree que el hidrógeno producido de manera limpia puede ser una excelente alternativa para aquelos sectores en los que la electrificación, que es la fórmula favorita para sustituir a los combustibles fósiles, resulte más complicada de aplicar. En el caso de la industria del automóvil, la idea de la Unión es impulsar la electrificación del parque con la instalación de un millón de puntos de recarga en todo el territorio comunitario pero no debe descartarse que se fomente también la producción de hidrógeno para automoción, sobre todo en el sector del transporte por carretera.

En el caso de los camiones, electrificar la flota mediante el hidrógeno podría ser una muy buena solución a medio plazo ya que los camiones disponen, en sus remolques, de mucho espacio para situar en ellos los depósitos necesarios y, al tratarse de vehículos que circulan, sobre todo, por los grandes ejes viarios europeos, no es necesaria una red de suministro con una gran capilaridad para abastecerlos, de manera que, con una primera fase de despliegue de la red de suministro bastaría para transformar paulatinamente el transporte de mercancías por carretera para que dejara de ser contaminante.

Honda empezó con el FCX Clarity, siguió Toyota con el Mirai y se apuntó Hyundai con el Nexo. Además, las marcas alemanas llevan tiempo trabajando en esta tecnología pero no ven claro todavía lanzar modelos con ella en la coyuntura actual. Uno de los principales problemas de los coches fuel cell (como sucede con los eléctricos) es el coste que debe reducirse en cuanto se entre en una fase de producción masiva.

Por ejemplo, el Hyundai Nexo, único modelo fuel cell actualmente a la venta en España, tiene un precio de 72.250 euros y lo más probable es que, siendo como es un coche de imagen, no deje ningún margen de beneficio. En este sentido, Toyota aseguró en su momento que entre el prototipo Mirai de 2008, el primero que presentó y el modelo definitivo, lanzado en 2016, consiguió reducir en un 95% el precio de la pila de combustible, un éxito espectacular, pero que no esconde que esta es una tecnología que sigue siendo muy cara.

La clave de la pila de combustible es una membrana, llamada nafión que facilita la reacción química entre el oxígeno del aire y el hidrógeno almacenado en el depósito del coche. Un sistema como el del Toyota Mirai utiliza 9 metros cuadrados de nafión, un producto cuyo precio es de unos 900 euros por metro cuadrado, entre otras cosas porque en su fabricación se emplea platino, un material de precio muy elevado. A los más de 8.000 euros que cuesta sólo la membrana hay que añadir el precio del resto del equipo, de los sofisticados sistemas de refrigeración, del motor eléctrico que impulsa el coche, de la batería donde se almacena la electricidad producida y que sirve de modulador y de los depósitos cilíndricos fabricados en fibra de carbono reforzada con sus válvulas de seguridad.

Además, la membrana necesita unas condiciones de temperatura ideales para hacer su trabajo con eficiencia y eso implica que hay que calentarla cuando la temperatura exterior es negativa y exige un sistema de refrigeración muy solvente ya que debe impedirse que supere los 100 grados centígrados. Además, necesita filtros de aire muy eficaces ya que precisa tanto de hidrógeno como de oxígeno lo más puros posible. Lo primero es relativamente fácil, pero lo del oxígeno, en nuestras contaminadas ciudades, no lo es tanto. Toyota y Hyundai utilizan filtros muy densos y no montan un catalizador previo que encarecería todavía más el modelo.

Al ser un gas, el hidrógeno exige depósitos cilindrícos que, además, condicionan el diseño del coche y dada su baja densidad, deben ser depósitos relativamente grandes. Los del Mirai, que lleva dos, cuestan unos 1.000 euros cada uno. Se calcula que el precio de todo el sistema de propulsión del Toyota –y del resto de modelos de pila de combustible- es de unos 40.000 euros por los 4.000 que cuesta un motor de gasolina o gasoil equivalente con todos sus periféricos o los 6.000 de un sistema híbrido (12.000 si es enchufable con batería de iones de litio).

El hidrógeno es un gas muy peculiar. Es un elemento muy poco denso -el menos denso de los conocidos-, inflamable por encima de los -18 grados y que licúa a muy baja temperatura. Su baja densidad obliga a comprimirlo para su transporte y almacenamiento, lo que supone un problema añadido a su producción. De momento, se fabrica para aplicaciones industriales y, en el caso de que se necesitasen cantidades más elevadas para alimentar un parque de vehículos, debería poderse fabricar mediante procesos limpios.

Actualmente, la mayoría del hidrógeno se produce a partir de gas natural a un precio razonable, de manera que usar un Fuel Cell equivale, a nivel económico para el usuario a conducir un modelo diésel. La ventaja de los modelos de hidrógeno es que no contaminan, pero si no se produce el hidrógeno mediante fórmulas más limpias (electrólisis a partir de agua, por ejemplo pero usando energía eléctrica limpia) la contaminación en origen es muy elevada.

Fabricar un kilo de hidrógeno a partir de gas genera 10 kilos de CO2. Las tecnologías de fabricación alternativas existen, pero encarecen drásticamente el precio del kilo de hidrógeno y hay que tener en cuenta que el producto industrial actual no está gravado a nivel impositivo, algo que seguramente sí debería soportar el hidrógeno fabricado como combustible de automoción.

Transportar el hidrógeno es otro reto importante a causa de su bajísima densidad. Comprimir el hidrógeno a 200 bar supone consumir un 10% de la energía que es capaz de generar ese hidrógeno y se ha calculado, en función de la capacidad energética del hidrógeno y de la gasolina, que para transportar una cantidad de energía equivalente, harían falta 20 camiones cisterna de hidrógeno para igualar uno de gasolina. Eso sin contar con el consumo de los camiones. Se ha calculado que, en un transporte de 500 km, el camión habrá consumido una energía equivalente a la del hidrógeno que transporta. Licuar el hidrógeno sería una solución interesante si no fuera porque el proceso es muy costoso tanto económica como energéticamente de manera que la única alternativa es transportarlo en tuberías aunque evidentemente hay que construir la red desde cero.

Las peculiaridades del hidrógeno y las numerosas medidas de seguridad a aplicar en su tratamiento (hay que refrigerarlo para repostar) hacen que las futuras “hidrogeneras” resulten muy caras. Las empresas que han instalado un surtidor de hidrógeno han invertido unos 2 millones de euros en el mismo, diez veces más de lo que vale la instalación de una gasolinera convencional. Por este motivo, no parece que vayan a florecer las instalaciones de este tipo, al menos si no existe una flota de coches a los que abastecer. Y esta flota no se creará sin la red de manera que estamos ante un circulo vicioso con difícil salida.

El problema es que, para cuando exista una red de distribución de hidrógeno fabricado mediante tecnologías limpias y a un precio razonable, lo más probable es que los coches eléctricos dispongan ya de una autonomía lo suficientemente amplia para asegurar una movilidad similar a la de los modelos actuales con motor de combustión. Además, si crear una red de recarga para vehículos con algo tan simple como la energía eléctrica disponible en cualquier punto está costando tanto, se hace difícil pensar que la popularización del hidrógeno sea algo posible a corto plazo, por más que la Unión Europea apueste con fuerza por ello. Posiblemente este es el motivo por el que la UE, que apuesta decididamente por el hidrógeno hable de fomentarlo entre "aquellos usos industriales más refactarios al empleo de electricidad". De ahí lo que decíamos al principio: más en camiones que en turismo.