Alternativas energéticas para un futuro descarbonizado: el papel del hidrógeno

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En las últimas décadas, la creciente dependencia de nuestra economía de los combustibles fósiles ha agravado los desafíos tanto ambientales como económicos. Esto es debido a la combinación de dos factores: el crecimiento de la demanda energética necesaria para que las sociedades sigan funcionando y la progresiva disminución de las reservas de los combustibles fósiles. Esta situación ha generado tensiones significativas en la cadena de suministro energético, evidenciando la necesidad urgente de encontrar alternativas sostenibles. Como respuesta a esta situación, una gran parte de los esfuerzos recientes en I+D+i se han enfocado en la descarbonización de la sociedad.

Ahora bien, para que la descarbonización sea realmente eficiente, es necesario entender que el nuevo sistema energético deberá estar compuesto por una combinación de tecnologías capaces de satisfacer la creciente demanda energética de manera sostenible. En este escenario, el hidrógeno se presenta como un vector energético clave, tanto a nivel industrial como doméstico, con un enorme potencial para transformar el panorama energético global.

Hidrógeno: El comodín energético del futuro

Una de las características que hacen que el hidrógeno se posicione como gran alternativa es el hecho de que puede producirse mediante energías renovables a través de la electrólisis. Esta tecnología permite convertir los excedentes energéticos que se producen en los picos de generación renovable, cuando hay abundancia de sol o viento, en hidrógeno, un portador de energía limpio (al utilizar energías renovables para su producción las emisiones del proceso son muy bajas) y versátil. Además, este hidrógeno puede ser almacenado durante largos periodos sin pérdidas significativas; para posteriormente reconvertirse tanto en electricidad, mediante pilas de combustible o grupos electrógenos, como en calor, utilizando calderas.

Además de su capacidad de almacenamiento, el hidrógeno ofrece flexibilidad también en términos de transporte. Puede ser distribuido a través de una red de tuberías similar a la utilizada para el gas natural, aunque también es viable una producción local o descentralizada, lo que reduciría significativamente los costos de transporte. Esta descentralización favorecería la sostenibilidad y autosuficiencia del sistema eléctrico en desarrollo, aumentando la capacidad de almacenamiento y proporcionando una mayor flexibilidad y disponibilidad de energía limpia.

El hidrógeno también juega un papel clave en la industria química actual y futura, siendo un recurso valioso en procesos como la producción de gasolinas y otros derivados del petróleo. En el futuro, será fundamental en la creación de combustibles sintéticos a partir de CO2, lo que contribuirá significativamente a la reducción de la huella de carbono de estos combustibles.

Destacan la electrólisis alcalina, una de las tecnologías más antiguas; la electrólisis de membrana de intercambio protónico (PEM), cuyo desarrollo se ha acelerado en la última década; y la electrólisis de óxido sólido (SOEC), que se encuentra en desarrollo y destaca en industrias con excedentes de calor.

Los colores del H2

El camino de la transición energética hacia la descarbonización no puede prescindir de los combustibles fósiles de inmediato, sino que requiere de un enfoque planificado y gradual que considere su impacto ambiental. Aunque la producción de hidrógeno mediante energías renovables es la opción más sostenible y preferida a largo plazo, otras tecnologías aún juegan un papel importante en este proceso. Estas tecnologías permiten que el hidrógeno se produzca a partir de distintas fuentes, lo que ha llevado a la clasificación de este gas en distintos «colores», según las materias primas utilizadas y los métodos de producción aplicados.

  • El hidrógeno dorado se refiere al que existe de manera natural en la Tierra, en yacimientos subterráneos, y no requiere de procesos industriales para su obtención.
  • El hidrógeno marrón proviene de la gasificación del carbón, un proceso con altas emisiones de carbono.
  • El hidrógeno gris, producido a partir de gas natural, también emite grandes cantidades de CO2 durante su producción, y es actualmente uno de los más comunes.
  • El hidrógeno azul se produce de manera similar al gris, pero incluye sistemas de captura y almacenamiento de carbono (CCS), lo que permite reducir considerablemente las emisiones contaminantes y es una opción de transición hacia una energía más limpia.
  • El hidrógeno rosa se obtiene utilizando electricidad de origen nuclear, que, aunque es baja en emisiones, plantea debates por los residuos nucleares.
  • El hidrógeno amarillo se refiere a aquel producido utilizando electricidad de un mix energético que puede incluir tanto fuentes renovables como no renovables, lo que genera un impacto ambiental intermedio.
  • El hidrógeno verde, considerado el más sostenible, se genera a partir de energías renovables, como la solar o eólica, garantizando un proceso de producción con cero emisiones de carbono.

Al establecer esta nomenclatura, se facilita una mejor comprensión de la huella ambiental y de las ventajas o desventajas de cada tipo de hidrógeno, lo que resulta crucial para el diseño de políticas energéticas y para guiar decisiones de inversión hacia tecnologías más limpias.

La evolución tecnológica detrás del hidrógeno verde

El crecimiento de las energías renovables ha impulsado el desarrollo de la electrólisis de agua como una de las principales tecnologías para producir hidrógeno verde. Este proceso utiliza energía limpia, como la solar o la eólica, para separar la molécula de agua en hidrógeno y oxígeno. Actualmente, existen tres tecnologías comerciales de electrólisis, y una en desarrollo:

  • La electrólisis alcalina. Emplea un medio básico y opera a temperaturas próximas a 80ºC y presión atmosférica (1,01325 bar), aunque se puede trabajar con hasta 30 bar. Se usan densidades de corriente bajas, lo cual implica una menor producción por superficie ocupada, pero se consiguen eficiencias elevadas, próximas al 70%. Para su construcción se pueden emplear materiales abundantes como el acero o el níquel.
  • La electrólisis PEM (membrana polimérica protónica). Emplea un medio ácido y opera a temperaturas algo más bajas que la anterior (60ºC), y presiones más elevadas, por encima de los 30 bar. Se usan densidades de corriente elevadas, permitiendo crear equipos muy compactos, pero la eficiencia es ligeramente menor. En su construcción se han de emplear metales raros, lo cual encarece estos equipos.
  • La electrólisis SOEC (celda de electrolizador de óxido sólido). Se caracteriza por tener un electrolito sólido y emplear agua a muy altas temperaturas, alrededor de 800ºC, y presión atmosférica. La densidad de corriente empleada es algo inferior a la empleada en los electrolizadores PEM, dando lugar a equipos compactos; y se consiguen eficiencias de incluso el 80%, aunque necesitan un aporte externo de energía en forma de calor. Los materiales empleados son más caros debido a que deben aguantar las elevadas temperaturas.
  • La electrólisis AEM (membrana de intercambio aniónico). Combina lo mejor de las tecnologías PEM (las condiciones de temperatura y presión) y alcalina (el medio básico); obteniendo densidades de corriente elevadas y una eficiencia media entre la electrólisis PEM y la alcalina. Sin embargo, los equipos actuales todavía no tienen el nivel de desarrollo necesario para ser competitivo. Si bien los materiales necesarios son abundantes, el problema reside en la membrana, para la que todavía no se ha desarrollado un material adecuado.

Pioneros en hidrógeno: GENESAL Energy apuesta por el cambio

En GENESAL Energy la apuesta por el hidrógeno es clara. A través del proyecto H2OG, estamos desarrollando un equipo de producción de hidrógeno, nuestro propio electrolizador, con el objetivo de adquirir experiencia en esta tecnología. A medio plazo, este conocimiento nos permitirá realizar de forma óptima la integración de este vector energético en nuestros equipos, no solo en los grupos electrógenos, sino también en el sistema de gestión y almacenamiento.

El desarrollo de este proyecto comenzó con el diseño de un electrolizador a pequeña escala, que permite validar su funcionamiento y garantizar los resultados esperados. Esta planificación es clave antes de construir el equipo final, de mayor tamaño, para ya que permite resolver posibles problemas de diseño antes de la integración definitiva en el sistema productivo, lo que se traduce en costes menores.

Si quieres saber más con el proyecto, mira el siguiente vídeo, en el que Guillermo Martínez, Ingeniero Químico, nos explica un poco más sobre el tema.

Beneficios de las Comunidades Energéticas Industriales para las pymes españolas

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Las pequeñas y medianas empresas españolas son, actualmente, la columna vertebral de la economía nacional, representando una fuente crucial del empleo y valor añadido. Según los datos del Ministerio de Industria suponen el 99,8% del total de las empresas del país generando más del 62% del Valor Añadido Bruto y llegan casi al 70% del empleo empresarial total.

Sin embargo, en el marco de un entorno económico cada vez más exigente y competitivo, se enfrentan cada día a desafíos significativos que limitan su capacidad de competir en igualdad de condiciones con las grandes corporaciones.

Uno de ellos, es la falta de acceso a economías de escala, especialmente en al ámbito de la energía, donde se encuentran con unos costes que pueden llegar a representar una parte significativa de los gastos operativos. Esta situación lleva a las empresas a la necesidad constante de innovar y buscar soluciones que les permitan mantener y mejorar su posición en el mercado.

En este marco, emerge una solución estratégica para mejorar la competitividad de las pymes, las comunidades energéticas industriales, que tienen el potencial de reducir dichos costes y además promueven la sostenibilidad y la democratización de la energía.

¿Qué son las comunidades energéticas?

En palabras simples, una comunidad energética es una entidad cooperativa en la que sus miembros, ya sean particulares, entidades públicas o empresas, se agrupan para producir, gestionar y consumir energía de forma conjunta.

En España, la legislación actual reconoce dos tipos de comunidad energética de las que las empresas pueden formar parte siempre que cumplan una serie de condiciones:

    • Comunidad Energética Renovable (CER), previstas por la Directiva 2018/2001. Orientadas a fomentar el uso de la energía procedente de fuentes renovables, permiten la entrada de PYMES locales con menos de 250 trabajadores, un volumen de negocios anual inferior a 50 millones de euros anuales y un balance general por debajo de los 43 millones de euros.
    • Comunidad Ciudadana de Energía (CCE), previstas por la Directiva 2019/944. Tienen como objetivo el asegurar los derechos y libertades de acceso a la red en condiciones de igualdad y no discriminación; y, en este caso, solo permiten la presencia de microempresas y pequeñas empresas que no superen los 50 trabajadores y cuyo volumen de negocio esté por debajo de los 10 millones de euros.

Estas condiciones que, a priori pueden parecer estrictas, permitirían que casi el 99% de las pymes nacionales participasen en cualquiera de los dos tipos de comunidades. De hecho, en España, ya existen ejemplos de comunidades energéticas impulsadas por empresas, especialmente en parques empresariales. Es en estos espacios en los que se dan las condiciones perfectas para ejecutar este tipo de iniciativas por dos motivos principales, el primero de ellos, por la aglomeración de empresas en el mismo espacio que facilita la cooperación y la creación de sinergias entre ellas. El segundo motivo es por la facilidad para disponer de amplias superficies, como son las cubiertas de las naves, que ofrecen un espacio ideal para la instalación de infraestructuras de energías renovables.

Estas características permiten que las empresas que quieran puedan aprovechar al máximo los recursos disponibles y generar su propia energía de manera eficiente y sostenible.

Beneficios para pymes de las comunidades energéticas

La pregunta ahora es: ¿cómo pueden beneficiarse las pymes de las comunidades energéticas?

En primer lugar, uno de los beneficios más tangibles e inmediatos tiene que ver con el problema de los costes mencionado al principio; y es que estas comunidades permiten una reducción de los costes energéticos. De este modo, al compartir recursos y participar en la generación de energía renovable, las empresas pueden acceder a tarifas más competitivas que las ofrecidas por el mercado tradicional, llegando a conseguir reducciones de entre un 20% y un 40%. Este ahorro no solo hace que mejoren los márgenes operativos, sino que también libera recursos que pueden ser reinvertidos en otras áreas de la compañía.

Pero el impacto económico va más allá de una mera reducción de costes. En una economía en la que los precios de la energía son volátiles y, en ocasiones, difíciles de prever, la participación en una comunidad energética permite a las empresas beneficiarse de precios más estables, facilitando una planificación financiera más precisa y reduciendo al mismo tiempo los riesgos asociados.

En tercer lugar, si por algo se caracterizan las comunidades energéticas es la posibilidad de tomar decisiones y participar de forma activa en su gobernanza a diferencia de las grandes corporaciones energéticas donde no tienen ningún poder de decisión. Así, tienen la oportunidad de influir directamente en aspectos cruciales como el tipo de energía a utilizar, las inversiones a realizar en infraestructura y la distribución de beneficios. Esta capacidad de decisión no sólo fortalece la autonomía de la empresa respecto a su suministro energético, sino que también les permite influir en las estrategias energéticas a largo plazo, alineándolas con sus propios objetivos de negocio y también de sostenibilidad.

Otro de los beneficios, es la disminución del impacto ambiental y el impulso de la cohesión social en ámbito local ya que al participar en las comunidades energéticas las empresas tienen acceso a fuentes de energía renovables, reduciendo su dependencia de los combustibles fósiles tradicionales, y mejorando consecuentemente su huella de carbono.

Teniendo en cuenta que, cada vez más, tanto los consumidores como los socios comerciales valoran este tipo de aspectos, contar con una energía limpia puede convertirse en un diferenciador crucial.

Por otro lado, en cuanto a los aspectos sociales, las empresas participantes de las comunidades suelen crear redes de colaboración entre ellas, fomentando sinergias que van más allá del ámbito energético. Efectivamente, se generan oportunidades para compartir conocimientos, desarrollar proyectos conjuntos y mejorar la competitividad global de las empresas involucradas. Además, al tratarse de iniciativas de participación abierta, las comunidades también ayudan a impulsar nuevas fórmulas de intercooperación a nivel local entre la ciudadanía, las administraciones públicas y las pymes.

En definitiva, las comunidades energéticas industriales suponen una oportunidad perfecta para que las empresas puedan superar las barreras impuestas por las economías de escala, ofreciéndoles acceso a una energía más económica y estable, y ayudando a mejorar su competitividad frente a las grandes corporaciones.