La intermitencia de las energías renovables
Los sistemas de energías renovables tienen un punto débil: la intermitencia. Al igual que hay días en los que no hay sol ni viento, hay días en los que abundan. La solución, por tanto, pasa por el almacenamiento del exceso de energía renovable. Aquí es donde entra en juego el hidrógeno.
Las posibilidades de utilizar el hidrógeno verde como vector energético son enormes. En primer lugar, el sistema es ideal para almacenar el exceso de electricidad procedente de fuentes de energía renovables, como el sol y el viento.
Esta fuente de energía también puede utilizarse en la industria, pues el hidrógeno ya es un componente importante en los procesos de refinado de metales y en la industria siderúrgica, por ejemplo. También se utiliza en la producción de fertilizantes para la agricultura y en la fabricación de algunos productos alimentarios y electrónicos.
¿Qué es el hidrógeno? ¿Dónde lo encontramos?
El hidrógeno (H), es una sustancia gaseosa incolora, inodora, insípida e inflamable, es el miembro más simple de la familia de los elementos químicos.
El átomo de hidrógeno tiene un núcleo formado por un protón con una unidad de carga eléctrica positiva; a este núcleo se asocia también un electrón con una unidad de carga eléctrica negativa.
En condiciones normales, el hidrógeno gaseoso es un conjunto suelto de moléculas de hidrógeno, cada una de ellas formada por un par de átomos, una molécula diatómica, H2.
La primera propiedad química importante que se conoce del hidrógeno es que se quema con el oxígeno para formar agua, H2O; de hecho, el nombre de hidrógeno deriva de palabras griegas que significan «hacedor de agua».
Aunque el hidrógeno es el elemento más abundante del universo (tres veces más abundante que el helio, el siguiente elemento más abundante), sólo constituye un 0,14% de la corteza terrestre en peso.
Sin embargo, se encuentra en grandes cantidades como parte del agua de los océanos, las capas de hielo, los ríos, los lagos y la atmósfera.
Como parte de innumerables compuestos de carbono, el hidrógeno está presente en todos los tejidos animales y vegetales y en el petróleo. Aunque a menudo se dice que hay más compuestos conocidos de carbono que de cualquier otro elemento, lo cierto es que, dado que el hidrógeno está contenido en casi todos los compuestos de carbono y también forma multitud de compuestos con todos los demás elementos (excepto algunos de los gases nobles), es posible que los compuestos de hidrógeno sean más numerosos.
La movilidad del hidrógeno
En cuanto a la movilidad, puede utilizarse como materia prima para los combustibles sintéticos de cero emisiones y como fuente de energía para los vehículos de pila de combustible, que no emiten contaminantes a la atmósfera. Desde coches hasta aviones, barcos y trenes, e incluso el transbordador espacial de la NASA funciona con combustible de hidrógeno.
También es muy útil para los vuelos espaciales por otra razón:
al reaccionar con el oxígeno de las pilas de combustible, puede proporcionar agua potable y electricidad.
Esto demuestra que las aplicaciones del hidrógeno van desde lo cotidiano hasta lo extraterrestre.
El hidrógeno es, por tanto, una solución completa que puede utilizarse para lograr la descarbonización total en todos los sectores.
En el transporte En la actualidad, las baterías de los coches eléctricos no convencen a todo el mundo. Para recargarlos, es necesario instalar el equipo adecuado en casa o acudir a un punto de carga o estación eléctrica. Esto requiere tiempo, que los usuarios de automóviles pueden o no tener. Al utilizar hidrógeno en los coches, el tiempo de repostaje se reduce al mismo nivel que en una estación de carga convencional y se garantiza una mayor autonomía.
Esta solución también es aplicable a barcos, trenes, aviones, autobuses, tranvías y camiones.
¿Para que se usa el hidrógeno actualmente?
- FABRICACIOÓN DE AMONIACO: El mayor uso del hidrógeno en el mundo es la fabricación de amoníaco, que consume aproximadamente dos tercios de la producción mundial de hidrógeno. El amoníaco se fabrica mediante el llamado proceso Haber-Bosch, en el que el hidrógeno y el nitrógeno reaccionan en presencia de un catalizador a presiones de unas 1.000 atmósferas y temperaturas de unos 500º C.
- FABRICACIOÓN DE METANOL: Se utilizan grandes cantidades de hidrógeno en la preparación de metanol. Este proceso se lleva a cabo en presencia de ciertos catalizadores mixtos que contienen óxido de zinc y óxido de cromo a temperaturas entre 300° y 375° C y a presiones entre 275 y 350 atmósferas.
- HIDROGENACIÓN EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA: Otra aplicación importante del hidrógeno es la hidrogenación catalítica de compuestos orgánicos. Los aceites y grasas vegetales y animales insaturados se hidrogenan para fabricar margarina y manteca vegetal.
- INDUSTRIA QUÍMICA: El hidrógeno se utiliza para reducir aldehídos, ácidos grasos y ésteres a los alcoholes correspondientes. Los compuestos aromáticos pueden reducirse a los correspondientes compuestos saturados, como en la conversión del benceno en ciclohexano y del fenol en ciclohexanol. Los compuestos nitro pueden reducirse fácilmente a aminas.
- COMBUSTIBLE AEORESPACIAL: El hidrógeno se ha utilizado como combustible primario de cohetes para su combustión con oxígeno o flúor y es favorecido como propulsor de cohetes de propulsión nuclear y vehículos espaciales.
- INDUSTRIA SIDEROMETALÚRGICA: Otro uso creciente del hidrógeno es en la reducción directa de minerales de hierro a hierro metálico y en la reducción de los óxidos de tungsteno y molibdeno a los metales. La atmósfera de hidrógeno (reductora) se emplea en el colado de piezas de fundición especiales, en la fabricación de magnesio, en el recocido de metales y en la refrigeración de grandes motores eléctricos.
- DIRIGIBLES Y GLOBOS AEROESTÁTICOS: El hidrógeno se utilizaba antiguamente para inflar naves más ligeras que el aire, como dirigibles y globos, pero ahora se utiliza generalmente el helio porque no es inflamable. Sin embargo, los globos de barrera utilizados en Inglaterra durante la Segunda Guerra Mundial estaban llenos de hidrógeno.
- LABORATORIOS: El hidrógeno líquido se utiliza en el laboratorio para producir bajas temperaturas.
El hidrógeno en España
España ya utiliza 500.000 toneladas de hidrógeno, la mayor parte del cual procede de combustibles fósiles que liberan dióxido de carbono a la atmósfera. Sin embargo, si todo ese hidrógeno pudiera producirse por electrólisis y energía renovable, obtendríamos algo 100% ecológico. Para ello necesitamos electrolizadores más grandes, más baratos y más eficientes.
El hidrógeno podría usarse en casa para hervir agua, cocinar y calentar, igual que se usa hoy el gas natural.
Este vector energético es clave para la transición a un sistema energético sostenible, eficiente y 100% verde.
