Las baterias de hidrogeno utilizan hidrógeno como combustible en un proceso electroquímico que combina hidrógeno y oxígeno para producir electricidad y agua. El proceso inverso de electrólisis produce hidrógeno y oxígeno a partir del agua y puede utilizar una serie de fuentes de energía renovables (eólica, undimotriz, solar) para producir hidrógeno como combustible para la generación de energía renovable. El interés de la industria por la energía del hidrógeno también está creciendo, ya que se trata de una fuente de energía excepcionalmente limpia que produce calor y cuyo único subproducto es el agua.
El hidrógeno verde producido mediante electrólisis y energías renovables es una opción de alto coste, que sólo representa alrededor del 5% de la producción total de H2 . En la actualidad, la inmensa mayoría de la producción mundial de hidrógeno procede de combustibles fósiles (reformado de gas metano) y seguirá siendo así durante las próximas décadas. Sin embargo, con el aumento de la capacidad de fabricación de electrolizadores más eficientes y rentables, se espera que los costes de producción disminuyan significativamente a medida que se disponga de tecnologías y capacidades maduras de generación de energía renovable.
Para crear un sistema energético seguro, resistente y descarbonizado, la producción de hidrógeno y su almacenamiento a granel desempeñarán un papel importante a la hora de equilibrar el suministro intermitente de energía procedente de fuentes renovables con la demanda de los usuarios finales (es decir, la electricidad de la red, la calefacción doméstica e industrial) y los combustibles para el transporte.)
El debate sobre las ventajas y desventajas de las baterias de hidrogeno continua, pero a pesar de sus limitaciones actuales, el hidrogeno sigue siendo una alternativa respetuosa con el medio ambiente a los combustibles fosiles para el transporte de energia y propulsion flexible y de alta densidad utilizando la tecnologia de baterias de hidrogeno para una variedad de plantas y modos industriales.
Ventajas de baterias de hidrogeno
● Renovables y fácilmente disponibles
El hidrógeno es el elemento más abundante del universo y, a pesar de las dificultades para extraerlo del agua, es una fuente de energía renovable excepcionalmente abundante que se adapta bien a nuestras futuras necesidades de producción combinada de calor y electricidad sin emisiones de carbono.
● El hidrógeno es una fuente de energía limpia y flexible
Las baterias de hidrogeno proporcionan una fuente de energia inherentemente limpia que no tiene un impacto negativo en el medio ambiente durante su funcionamiento para bateria coche electrico, ya que los subproductos son solo calor y agua. A diferencia de los biocombustibles o la hidroelectricidad, el hidrógeno no requiere grandes extensiones de tierra para su producción. De hecho, la NASA incluso ha estado trabajando para utilizar el hidrógeno como recurso y emplear el agua producida como subproducto para el agua potable de los astronautas.
Esto sugiere que las baterias de hidrogeno son una fuente de combustible no tóxica y, por tanto, superior en este aspecto al carbón, el gas natural y la energía nuclear, todos ellos potencialmente peligrosos o difíciles de obtener. La producción, el almacenamiento y el uso del hidrógeno desempeñarán un papel importante para impulsar el desarrollo de las energías renovables, equilibrando el enfoque intermitente de la oferta con la exigente demanda de los usuarios finales.
● Más potente y eficiente energéticamente que los combustibles fósiles
La tecnología de las baterias de hidrogeno ofrece una fuente de energía de alta densidad con una buena eficiencia energética. El hidrógeno tiene el mayor contenido energético en peso de todos los combustibles comunes. La densidad energética en peso del hidrógeno gaseoso y líquido a alta presión (unos 120 MJ/kg) es unas tres veces superior a la del gasóleo y el GNL, y la densidad energética volumétrica es similar a la del gas natural.
● Alta eficiencia en comparación con otras fuentes de energía
Las baterias de hidrogeno son mas eficientes que muchas otras fuentes de energia, incluidas muchas soluciones de energia verde. Esta eficiencia del combustible permite producir más energía por libra de combustible. Por ejemplo, mientras que las centrales eléctricas de combustión convencionales generan el 33-35% de su electricidad de forma eficiente, las baterias de hidrogeno generan hasta el 65%. Lo mismo ocurre con los coches, en los que las baterias de hidrogeno utilizan entre un 40% y un 60% de la energía del combustible, al tiempo que consumen un 50% menos.
● Emisiones prácticamente nulas
Las baterias de hidrogeno no producen emisiones de gases de efecto invernadero como las fuentes de combustible fósil, reduciendo así la contaminación y mejorando la calidad del aire.
● Reducción de la huella de carbono
Prácticamente sin emisiones, las baterias de hidrogeno no emiten gases de efecto invernadero, lo que significa que no dejan huella de carbono durante su uso.
● Tiempos de carga rápida
El tiempo de carga de la unidad motriz de las baterias de hidrogeno es muy rápido, similar al de un vehículo convencional con motor de combustión interna (ICE) y significativamente más rápido en comparación con los vehículos eléctricos alimentados por baterías. Mientras que los vehículos eléctricos tardan entre 30 minutos y varias horas en recargarse, las baterias de hidrogeno pueden cargarse en cinco minutos. Este rápido tiempo de carga significa que los vehículos impulsados por hidrógeno ofrecen la misma flexibilidad que los vehículos convencionales.
● Sin contaminación acústica
Las baterias de hidrogeno no generan la contaminación acústica que otras fuentes de energía renovables como la eólica. Esto también significa que, de forma muy similar a los coches eléctricos, los coches impulsados por hidrógeno son mucho más silenciosos que los coches con motores de combustión interna convencionales.
● Sin contaminación visual
Algunas fuentes de energía con bajas emisiones de carbono, como las centrales eólicas y de biocombustibles, pueden resultar llamativas, pero las baterias de hidrogeno no requieren el mismo espacio, lo que significa también menos contaminación visual y más amigable para el reciclaje de baterias de coche.
● Mayor tiempo de uso
Las baterias de hidrogeno son más eficientes en términos de tiempo de uso. Los coches impulsados por hidrógeno tienen la misma autonomía que los que utilizan combustibles fósiles (unas 300 millas). Este rendimiento es mejor que el que ofrecen actualmente los vehículos eléctricos (VE), que cada vez se desarrollan más utilizando unidades de alimentación de pilas de combustible como extensoras de autonomía. A diferencia de los vehículos eléctricos, las baterias de hidrogeno tampoco se ven afectadas significativamente por las temperaturas externas y no se deterioran con el frío. Esta ventaja aumenta aún más cuando se combina con tiempos de carga más cortos.
● Ideal para su uso en zonas remotas
Cuando las condiciones locales lo permitan, la obtención de hidrógeno mediante la generación y el almacenamiento de energía local puede resultar una alternativa al gasóleo para la electricidad y la calefacción en zonas remotas. Esto no sólo reducirá la necesidad de combustibles para el transporte, sino que también mejorará la vida de las personas que viven en zonas remotas al proporcionar combustibles no contaminantes procedentes de recursos naturales fácilmente disponibles.
● Una amplia gama de usos
A medida que avance la tecnología, las baterias de hidrogeno podrán suministrar energía a toda una serie de aplicaciones fijas y móviles. Los vehículos impulsados por hidrógeno son sólo un ejemplo, pero también puede utilizarse para aplicaciones más pequeñas, como productos domésticos y sistemas de calefacción a mayor escala. Al igual que ocurre con los motores de combustión interna, la capacidad de almacenamiento de energía (es decir, el depósito de combustible) y el tamaño del motor están funcionalmente separados, a diferencia de lo que ocurre con los motores basados en baterías (es decir, la potencia es linealmente proporcional a la masa), lo que ofrece una gran flexibilidad de diseño.
● Democratización del suministro de electricidad
Las baterias de hidrogeno tienen el potencial de reducir la dependencia de un país de los combustibles fósiles, lo que contribuiría a la democratización del suministro energético y eléctrico en todo el mundo. Esta mayor independencia resultaría beneficiosa para muchos países que actualmente dependen del suministro de combustibles fósiles. Por supuesto, también evitaría el problema del aumento de los precios de los combustibles fósiles a medida que disminuyen las reservas.
Inconvenientes de baterias de hidrogeno
● Extracción de hidrógeno
Aunque el hidrógeno es el elemento más abundante del universo, no existe por sí mismo, por lo que es necesario extraerlo del agua mediante electrólisis o separarlo de los combustibles fósiles de carbono. Ambos procesos requieren una gran cantidad de energía para llevarse a cabo. Esta energía puede ser superior a la que se obtiene del propio hidrógeno y es cara. Además, dicha extracción suele requerir el uso de combustibles fósiles, que en ausencia de CAC pueden socavar las credenciales ecológicas del hidrógeno.
● Se necesitan inversiones
Las baterias de hidrogeno requieren inversiones para convertirse en una fuente de energia realmente viable. También requieren invertir tiempo y dinero en el desarrollo para mejorar y madurar la tecnología. En resumen, el reto global para el desarrollo de una energía del hidrógeno generalizada y sostenible es cómo construir mejor la cadena de suministro y demanda de la manera más rentable y progresiva.
● Costes de las materias primas
Las pilas de combustible y ciertos tipos de electrolizadores de agua suelen requerir metales preciosos como el platino y el iridio como catalizadores, lo que significa que el coste inicial de las pilas de combustible (y los electrolizadores) puede ser elevado. Este elevado coste ha impedido a algunas personas invertir en la tecnología de las baterias de hidrogeno. Es necesario reducir estos costes para que las baterias de hidrogeno sean una fuente de combustible viable para todos.
● Cuestiones reglamentarias
Las cuestiones reglamentarias relativas al marco de definición de los modelos de despliegue comercial también presentan obstáculos. Sin un marco regulador claro que permita a los proyectos comerciales comprender su base de costes e ingresos, puede resultarles difícil tomar decisiones de inversión financiera (FID).
● Coste total
Actualmente, las baterias de hidrogeno cuestan más por unidad de electricidad que otras fuentes de energía, incluidos los paneles solares. Esto puede cambiar a medida que avance la tecnología, pero por ahora este coste es un obstáculo para el uso generalizado del hidrógeno, aunque sea más eficiente una vez producido. Este coste afectará aún más a los costes, como el precio de los coches impulsados por hidrógeno, por lo que su adopción generalizada es poco probable en la actualidad.
● Almacenamiento de hidrógeno
El almacenamiento y el transporte del hidrógeno son más complejos que los de los combustibles fósiles. Esto significa que hay que tener en cuenta los costes adicionales de utilizar baterias de hidrogeno como fuente de energía.
● Infraestructura
La infraestructura para este suministro eléctrico ya existe, puesto que los combustibles fósiles se utilizan desde hace décadas. La adopción masiva de la tecnología de las baterias de hidrogeno en aplicaciones de automoción requerirá una nueva infraestructura de repostaje que la respalde, aunque para aplicaciones remotas, como camiones de gran tonelaje y de reparto, es probable que se utilice el repostaje de extremo a extremo.
● Altamente inflamable
El hidrógeno es un combustible muy inflamable, lo que plantea problemas de seguridad comprensibles. El hidrógeno arde en el aire en concentraciones de entre el 4% y el 75%.
Conclusión
Las ventajas de las baterias de hidrogeno como una de las mejores fuentes de energía renovable son evidentes, pero aún quedan muchos retos por superar para aprovechar todo el potencial del hidrógeno como motor clave del sistema energético descarbonizado del futuro.
En el lado positivo, las baterias de hidrogeno podrían proporcionar energía totalmente renovable y limpia para aplicaciones estacionarias y móviles en un futuro próximo. Para lograr este objetivo, es necesario ampliar la producción de hidrógeno descarbonizado y la fabricación de pilas de combustible, así como desarrollar el marco normativo necesario para definir claramente los modelos de implantación comercial. Se espera que nuevos avances tecnológicos reduzcan los costes asociados a la extracción, el almacenamiento y el transporte, al tiempo que se invierte más en la infraestructura necesaria para ello.
El hidrógeno podría ser la mejor solución para satisfacer nuestras futuras necesidades energéticas, pero hará falta inversión para hacerlo realidad. Sin embargo, a medida que se agoten los combustibles fósiles, el hidrógeno y las baterias de hidrogeno podrían convertirse en la solución clave para satisfacer las necesidades energéticas mundiales.
