La energía del hidrógeno
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¿Cuánta energía tiene el hidrógeno?
El hidrógeno no es específicamente una fuente de energía, más bien es un vector energético muy versátil y no contaminante.
Vamos a explicar lo del vector energético: es aquella sustancia o dispositivo que puede almacenar energía para ser usada posteriormente de forma controlada.
Como vimos en nuestro anterior artículo sobre el hidrógeno, éste no se encuentra de manera separada (H²) en nuestro planeta, por lo que hay que utilizar cierta energía para poder obtenerlo. En ese sentido, es como el petróleo, que para extraerlo del subsuelo hay que usar energía y también para refinarlo.
En nuestro anterior post sobre el hidrógeno verde, decíamos que actualmente el método más utilizado para obtener hidrógeno verde H² es mediante la electrólisis, usando energías renovables.
¿Cuánta energía necesitamos para obtenerlo?
Actualmente, para obtener un kilo de H2 con este método, se necesitan unos 53 kWh de electricidad. Recientemente están apareciendo nuevos electrolizadores capaces de bajar esta cifra hasta los 41,5 kWh , lo que disminuye notablemente su coste de producción.
En una reacción de combustión (quemándolo) el hidrógeno emite unos 33 kWh por kg, en comparación con los 10,5 kWh /kg del gas natural o los 11,5 kWh /kg del gasóleo o gasolina . Esto demuestra que su entrega energética es bastante mayor a la de los combustibles fósiles.
Además esto supone que por cada kg de hidrógeno necesitaríamos 3,1 kg de gas natural o 2,8 kg de gasóleo o gasolina para realizar el mismo trabajo.
El hidrógeno como energía
La energía del hidrógeno se puede utilizar de dos maneras principales:
Como combustible:
Del mismo modo que la gasolina, gasoil o cualquier otro hidrocarburo, el hidrógeno se puede quemar como cualquier otro combustible, para generar calor (como calefacción), o para generar energía de movimiento en un motor de combustión en cualquier tipo de automóvil, ferrocarril, avión, barco, incluso cohetes.
En la reacción de combustión con llama el hidrógeno H² reacciona con el oxígeno O² para generar agua H²O y calor. Ésta no produce emisiones contaminantes de CO². Si realizamos esta reacción con aire atmosférico en lugar de oxígeno puro, también obtenemos pequeñas cantidades de óxido de nitrógeno (NOx) que sí es contaminante.
Como productor de energía eléctrica (pila de combustible):
Para generar electricidad a partir del hidrógeno se realiza la reacción electroquímica inversa a la electrólisis que hicimos previamente para la obtención de éste. En este proceso lo hacemos reaccionar con oxígeno, obteniendo electricidad y agua. Podríamos decir que parte de la energía eléctrica que utilizamos anteriormente para romper la molécula de agua y separar el hidrógeno, ahora nos será devuelta además del agua que gastamos inicialmente.
Eso sí, como el proceso actualmente no es 100% eficiente no nos devolverá los 53 kWh empleados (como vimos en el apartado anterior) sino unos 33 kWh . El dispositivo encargado de realizar esta reacción es la pila de combustible. La generación de electricidad con pilas de combustible de hidrógeno es 100% limpia, y además se genera agua potable.
Ventajas de la energía del hidrógeno
- La principal ventaja del hidrógeno verde es que es un vector energético, muy flexible y versátil, más que las actuales baterías, que nos permite «guardar» energía eléctrica limpia, para poder usarla a demanda y de maneras que hoy todavía no podemos imaginar.
- El hidrógeno verde es 100 % sostenible ya que no emite gases contaminantes, ni durante la combustión ni durante el proceso de producción.
- Ligero: el hidrógeno es ligero ya que un depósito 170 litros de hidrógeno puede pesar unos 4 kg debido a su baja densidad.
- Versátil: el hidrógeno puede transformarse en electricidad o combustibles sintéticos para utilizarse con fines residenciales, comerciales, industriales o de movilidad.
- Generador de electricidad y agua potable en sitios de imposible acceso a otras tecnologías, como en ambientes extremos, misiones espaciales, fondo submarino, etc.
- Almacenamiento de energía de largo tiempo: Los tanques de hidrógeno comprimido son capaces de almacenar energía durante largos periodos de tiempo. Resultan más fáciles de manejar que las baterías de litio porque son más ligeros.
- El transporte pesado por carretera, la aviación o el transporte marítimo podrían encontrar en el hidrógeno verde la solución para su descarbonización, ya que las actuales baterías no pueden satisfacer su demanda para grandes distancias.
- Eficiente: Es un combustible 3 veces más eficiente que los actuales combustibles derivados del petróleo. Por eso se usa para impulsar cohetes en las misiones espaciales. Esto también significa que un vehículo impulsado por hidrógeno tiene mucha más autonomía que otro de gasolina o gasoil con la misma capacidad de depósito.
- Se usa en diversos procesos científicos e industriales, incluso para obtener otros materiales.
Desventajas del hidrógeno
- Mayor coste: Actualmente, el proceso de electrólisis con energía procedente de fuentes renovables, para generar hidrógeno verde, es más caro. La Agencia Internacional de la Energía (IEA, por sus siglas en inglés) afirma que 1 kilogramo de hidrógeno verde, cuesta obtenerlo entre 3,50 y 5€. Por contra, el hidrógeno gris (libera CO² a la atmósfera), cuesta unos 1,5€/kg, por lo que es considerablemente más barato.
- Mayor gasto energético de producción: Como vimos más arriba, actualmente, la producción del hidrógeno verde requiere más energía que otros combustibles.
- Atención a la seguridad: El hidrógeno es un elemento muy volátil e inflamable, por lo que requiere unos requisitos de seguridad elevados para evitar fugas y explosiones.
- Almacenamiento: El hidrógeno en condiciones normales es un gas de muy baja densidad, muy volátil, por lo que para poder ser almacenado y transportado se tiene que licuar a bajas temperaturas (-256°C) o comprimir a altas presiones (de 350 a 700 bar) lo que precisa de más gasto energético.
Amplia tu información...
Lee más acerca de qué es un vector energético en la Wikipedia
Web del Centro Nacional del Hidrógeno de España
La Agencia Internacional de la Energía (IEA) y el hidrógeno
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Muchas gracias.
3 comentarios en “La energía del hidrógeno”
Artículo muy interesante. La población desconocemos la mayoría de las ventajas que el hidrógeno verde nos aportaría. Su eficiencia y versatilidad debería llevarnos más a enfocar la energía hacía él. Espero y deseo que en un tiempo no muy lejano la sociedad de un giro hacía esta energía renovable y se pueda aplicar en los aspectos en los que destaca de forma notable para disfrutar de un mundo mucho más sostenible.
Muchas gracias por su aportación.
Maria.
Muy bien, pero recuerda que son kWh o kg, no Kwh o Kg. Un científico debería usar correctamente el Sistema Internacional de unidades.
Hola Miguel, tienes toda la razón… no me había percatado de tal error. Corregido! Muchas gracias por tu aporte.
Saludos.