Los grandes cambios económicos que han ocurrido a lo largo de la historia han tenido a una protagonista común, la energía.
Con las tres grandes revoluciones industriales se ha transformado el mundo en los últimos dos siglos y medio, y en cada una de ellas se ha producido la modificación y diversificación del mix energético y la aparición de nuevas fuentes de energía.
En la Primera Revolución Industrial (s. XVIII-XIX), el protagonista energético fue el carbón, que permitió el uso de la máquina de vapor. Durante la segunda (s. XX), lo fue el petróleo para los motores de combustión interna y en la Tercera (s. XX-actualidad), con el auge de la electrónica y las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones, el mix energético se ha apoyado en el petróleo, el gas natural y, de forma incipiente, en las energías renovables.
La energía nuclear ha quedado relegada a un papel secundario por sus elevados costes de instalación y mantenimiento, unido a los graves accidentes ocurridos.
Durante esta Tercera Revolución Industrial, el mix energético no se había diversificado mucho debido, en parte, a la creciente necesidad de energía por parte de las economías mundiales, dominadas por los combustibles fósiles.
Un dominio en el que poco a poco se han ido incorporando las renovables, con un papel clave en la tan necesaria transición energética.
El agotamiento de los recursos naturales, el calentamiento global y el cambio climático obligan a un cambio en el modelo energético, donde las protagonistas son las energías renovables.
Estas deberán poder hacer frente, a su vez, al incremento en la demanda energética por un mayor crecimiento poblacional y nivel de vida de una parte significativa de la población.
En este sentido, fuentes renovables como la eólica, la solar fotovoltaica, la termosolar, la hidráulica o la biomasa han experimentado un grado creciente de utilización, con un cada vez mayor desarrollo y maduración tecnológica.
Ahora bien, la producción de energía renovable tiene algunos inconvenientes que superar.
Entre estos, están el poder garantizar la disponibilidad de energía en todo momento y no de forma intermitente (dependiente de factores como la meteorología), la capacidad de ser almacenada, su eficiencia energética y el poder ser utilizada en todos los sectores, en especial en los de difícil electrificación, como son la industria y el transporte.
Los gases renovables, como el hidrógeno verde o renovable, se presentan como una solución a estos inconvenientes y es por ello que se está potenciando el desarrollo de su tecnología en los últimos años.
En el caso del hidrógeno renovable, este ofrece las siguientes ventajas:
- Se puede almacenar, como gas presurizado o como líquido, y transportar de forma similar al gas natural, aprovechando los sistemas e infraestructuras disponibles.
- Contribuye a la integración de las energías renovables en el sistema energético, almacenando y transportando los excedentes de producción de energía eléctrica.
- Se puede comprimir, licuar o transformar en otros combustibles gracias a su densidad energética y baja densidad física. Esto permite mejorar su aprovechamiento energético.
- Se puede usar en las pilas de combustible, con una alta eficiencia, lo que facilita su aprovechamiento en muchos sectores, como el de la movilidad o en sistemas de cogeneración de electricidad y calor para industrias o edificios.
Estas ventajas han convertido al hidrógeno renovable en un elemento esencial para lograr los objetivos energéticos de Europa en 2050.
Un vector energético para el que se está potenciando la innovación y desarrollo tecnológico, y del que se están viendo importantes avances en cuanto a su aplicación.
Aquí veremos algunos ejemplos relativos al sector del transporte.
Propulsión y producción del hidrógeno renovable en el mar
Barcos propulsados por hidrógeno renovable con cero emisiones. Este es el objetivo del proyecto Energy Observer, iniciado en 2017.
Un barco, de 30m de largo y 13 de ancho, sirvió como primer experimento y con él se realizó un viaje, “La Odisea para el Futuro”, en el que se visitaron 50 países.
Tras esta primera experiencia, se ha presentado la nueva versión, el Energy Observer II, enfocado en una aplicación más comercial y centrada en el transporte marítimo.
Esta nueva versión, con 120 m de longitud y 22 m de ancho, está equipada con pilas de combustible que acumulan 2,5 MW de potencia, alimentadas por un motor eléctrico de 4 MW.
El barco puede navegar a 12 nudos (velocidad comercial) y tiene capacidad para transportar hasta 5.000 toneladas de mercancías o 240 contenedores de carga.
Su diseño está previsto para el transporte de larga distancia y será propulsado por hidrógeno líquido, pudiendo almacenar 70 toneladas del mismo en tanques criogénicos. Esto le permitiría unas 4.000 millas náuticas de autonomía que equivalen a 7.500 km.
La viabilidad de este prototipo es un paso para completar la descarbonización de los barcos industriales de tamaño medio, utilizando el hidrógeno como combustible.
Otro tipo de buque, que ha recibido la aprobación básica de diseño de la sociedad de clasificación italiana RINA, es el buque cisterna MR de la FKAB Marine de Suecia. Este buque está propulsado por GNL y que combinaría GNL con vapor de agua para producir hidrógeno y CO2 a bordo.
El hidrógeno se utiliza directamente como combustible de los motores de combustión interna y de las celdas de combustible en el sistema de energía híbrido ABB.
El sistema captura el CO2 dividiendo las moléculas de GNL, en lugar de generar gases de escape.
Este diseño permite el uso del hidrógeno como combustible, sin necesidad de abastecimiento, ni almacenamiento a bordo. Con esto, se superaría los objetivos de la OMI para 2050, para una reducción del 70% de la intensidad de carbono.
Este diseño tiene la ventaja de no requerir de ninguna infraestructura de hidrógeno en el puerto y, además, su tecnología de producción de hidrógeno puede instalarse en embarcaciones ya existentes, de distintos tipos y tamaño, lo que permite aprovechar las embarcaciones y reducir el coste de adquirir nuevas.
Ambos ejemplos de embarcaciones son una muestra de los avances que se están logrando en cuanto al uso del hidrógeno como combustible para el transporte marítimo.
Hidrógeno verde para mover trenes
Una de las propuestas más llamativas en el uso del hidrógeno para la movilidad son los trenes de hidrógeno.
A nivel local, este tipo de trenes ya se pusieron en funcionamiento en Alemania, en 2018, quién planea un despliegue nacional en 2024.
En Japón, la mayor compañía ferroviaria empezará a probar el primer tren de hidrógeno en breve.
Se trata del tren “Hybari”, de dos vagones, que puede recorrer hasta 140 km, a una velocidad máxima de 100 km/h con una sola carga de hidrógeno.
España también se apunta al debut en este tipo de transporte con el primer tren de hidrógeno de Talgo, que comenzará a recorrer las vías del territorio durante esta primavera. El objetivo es que se utilice para cubrir trayectos de cercanía y media distancia.
Una vez se complete el ciclo de pruebas, este tipo de trenes podrían transitar por el 40% de las vías que están sin electrificar en Europa (80.000 km), sin emitir CO2.
Otra empresa española de este sector que también está haciendo sus pruebas es CAF, con la colaboración de Renfe y con un tren de la serie Civia.
Así, Talgo y CAF se unen a las europeas Alstom y Stadler en el avance hacia la incorporación de los trenes de hidrógeno de uso comercial.
Volar con la propulsión del hidrógeno renovable
Los avances en la utilización del hidrógeno como energía con cero emisiones para el transporte también han llegado al sector de la aviación.
La corporación Airbus va a comenzar a desarrollar la tecnología para poner en funcionamiento su primer avión propulsado por hidrógeno en 2035.
En este caso, el avión no utilizará células de hidrógeno o pilas de combustible para producir electricidad, sino que emplearía el hidrógeno como combustible. Para ello, se modificará el quemador, el sistema de combustible y el sistema de control de un turbohélice GE Passport.
Un proyecto aún en fase de pruebas donde se medirá si efectivamente no se producen emisiones en los nuevos motores.
Si se consigue, el uso del hidrógeno para el transporte aéreo sería todo un hito puesto que el funcionamiento de aviones de media y larga distancia con baterías es imposible por la baja densidad energética de las mismas. El hidrógeno resultaría ser la solución para la descarbonización de este sector del transporte.
Estos ejemplos sobre las innovaciones tecnológicas en el uso de la energía renovable para el transporte son una muestra del trabajo que se está realizando para poder hacer efectivo el cambio global del modelo energético.
Las principales potencias industriales del mundo están haciendo un esfuerzo inversor para propiciar la transición energética en sus respectivos países y poder disponer de un mix energético sostenible y eficiente, que permita la independencia respecto a los combustibles fósiles.
La industria energética está cambiando hacia las renovables y el avance de la transición dependerá de las inversiones, tanto de capital público como del privado, que se realicen en estas fuentes de energía.
En este sentido, desde la Unión Europea se quiere dar impulso a la transición energética a través de las inversiones previstas en el Plan de Recuperación de Europa, por medio del programa NextGenerationEU y los Planes de Recuperación y Transformación y Resiliencia de cada país miembro.
El cambio en el modelo energético está en marcha y a él nos sumamos con nuestros servicios y proyectos para el desarrollo de la tecnología de producción de gases renovables.
