Un electrolizador separa el hidrógeno y el oxígeno del agua con electricidad renovable. Así se obtiene una molécula que puede ayudar a reducir las emisiones de industrias y transportes de difícil electrificación.
Un electrolizador separa el hidrógeno y el oxígeno del agua con electricidad renovable. Así se obtiene una molécula que puede ayudar a reducir las emisiones de industrias y transportes de difícil electrificación.
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Abrir un grifo y llenar un vaso parece tener poco que ver con una fábrica de acero o un barco que cruza el océano. Sin embargo, el agua contiene uno de los ingredientes que pueden ayudar a transformar estas actividades: el hidrógeno. La pista está en su fórmula, H₂O. Cada molécula reúne dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Y separarlos permite obtener hidrógeno, pero nada es fácil. Para conseguirlo hace falta aportar energía. Si esa energía es electricidad de origen renovable, hablamos de hidrógeno verde. La tecnología que lo hace posible tiene un nombre que a partir de ahora vas a recordar: electrolizador. Entender cómo funciona un electrolizador ayuda a comprender dónde nos puede ser útil.
Separarlos permite obtener hidrógeno, pero nada es fácil. Para conseguirlo hace falta aportar energía. Si esa energía es electricidad de origen renovable, hablamos de hidrógeno renovable o hidrógeno verde. La tecnología que lo hace posible tiene un nombre que a partir de ahora vas a recordar: electrolizador. Entender cómo funciona ayuda a comprender dónde nos puede ser útil.
El hidrógeno no cambia de color. El adjetivo solo describe cómo se produce. Frente al hidrógeno obtenido a partir de combustibles fósiles, también conocido como hidrógeno gris, la ruta verde que aquí explicamos utiliza agua y electricidad renovable, como la generada por el sol o el viento. Conviene distinguir la materia prima de la energía: el agua aporta el hidrógeno; la electricidad permite separarlo. Pero no se trata de sacar energía gratis del agua. El hidrógeno ¿y sus derivados? es un vector energético: una forma de almacenar y transportar energía que se ha obtenido previamente de otra fuente.
Energía en transformación
Un electrolizador utiliza electricidad renovable para separar el agua en hidrógeno y oxígeno.
La materia prima · H₂O
Del sol o del viento
Energía en forma de molécula · H₂
e⁻ · electrones por el circuito externo →
La oxidación del agua libera oxígeno, protones (H⁺) y electrones (e⁻).
Los protones cruzan al cátodo.
Los protones reciben electrones y se unen para formar moléculas de H₂.
Porque la electricidad que impulsa la electrólisis procede de fuentes renovables.
La energía renovable se guarda como hidrógeno para utilizarla más adelante.
Puede sustituir combustibles fósiles en la industria y en algunos usos del transporte.
Imaginemos un equipo formado por pequeñas unidades que trabajan juntas. Son las celdas electroquímicas. En ellas hay dos electrodos, llamados ánodo y cátodo, y un medio que permite el movimiento de partículas con carga eléctrica. Al aplicar corriente, tienen lugar las reacciones que permiten obtener los dos gases.
En los electrolizadores de membrana de intercambio de protones, conocidos como PEM, se forma oxígeno en el ánodo. Los protones atraviesan la membrana y, en el cátodo, se combinan con electrones para formar hidrógeno. La membrana también mantiene separados los gases. Hay otras tecnologías, como la alcalina, cuyo funcionamiento interno es diferente. El hidrógeno obtenido se acondiciona según su destino, por ejemplo purificándolo y comprimiéndolo. Pasar de una pequeña instalación a una planta industrial exige reunir equipos de electrólisis y sistemas para tratar el agua, suministrar electricidad y gestionar el gas.
La electricidad renovable puede utilizarse directamente en uso final o transformarse en hidrógeno y derivados para diversos usos industriales y de transporte. Cada ruta tiene aplicaciones distintas.
La electrificación directa permite prescindir de combustibles en muchas actividades. Pero algunos procesos necesitan una materia prima química, y algunos transportes la electrificación con baterías no es posible a nivel técnico / económico. En esos casos, el hidrógeno y sus derivados pueden ampliar las opciones para reducir emisiones. La Agencia Internacional de la Energía destaca su potencial en la química, el acero, la navegación y la aviación.
INDUSTRIA. El hidrógeno ya se utiliza en actividades como el refino y la fabricación de fertilizantes. Sustituir el obtenido de fuentes fósiles es una de sus aplicaciones. También puede intervenir en determinadas rutas de fabricación de acero para reducir el uso de carbón.
TRANSPORTE MARÍTIMO. Para un buque, la opción puede ser un derivado del hidrógeno, como el metanol o el amoníaco producido con hidrógeno renovable. Su utilización requiere tecnologías y medidas de seguridad específicas. No equivale a llenar de hidrógeno el depósito de un barco convencional.
AVIACIÓN. Una de las vías es emplearlo para fabricar combustibles sintéticos de aviación o eSAF. El hidrógeno participa en su producción: eso no significa que los aviones comerciales actuales lo utilicen directamente. Es una ruta diferente de la de los biocombustibles obtenidos a partir de residuos.
CAMIONES. Una pila de combustible transforma el hidrógeno en electricidad para mover el vehículo. Su interés depende de la ruta, el coste y el suministro. Los camiones de batería también avanzan: el transporte pesado no queda automáticamente fuera de la electrificación directa.
La expresión moléculas verdes agrupa soluciones de distinto origen. El informe ¿Por qué Europa necesita moléculas verdes?, de Moeve con la colaboración de PwC, plantea que complementan la electrificación, especialmente en las actividades más difíciles de descarbonizar.
El informe vincula el desarrollo de estas moléculas con una menor dependencia de combustibles importados y con oportunidades para la industria europea. Producirlas localmente podría reforzar el suministro y crear actividad industrial.
Un escenario del informe Moeve y PwC indica que:
Dependencia energética exterior de la UE: del nivel de 2024 al que el estudio considera posible en 2040 con producción interna de moléculas verdes. Es una proyección condicionada a su despliegue, no un resultado garantizado ni atribuible solo al hidrógeno.
En Palos de la Frontera, Huelva, Moeve ha iniciado la construcción de Onuba, la primera fase del Valle Andaluz del Hidrógeno Verde. El proyecto contará inicialmente con 300 MW de capacidad de electrólisis y podrá producir aproximadamente 45.000 toneladas de hidrógeno renovable al año. Se trata de magnitudes previstas para una instalación actualmente en construcción.
Los megavatios indican la potencia del sistema de electrólisis, no la cantidad de hidrógeno producida. El ejemplo permite visualizar cómo el mismo proceso explicado aquí puede organizarse a gran escala.
Producir hidrógeno requiere electricidad, equipos e infraestructura. Transformar y transportar la energía también introduce pérdidas. Por eso, su utilidad debe valorarse para cada aplicación, junto con las alternativas disponibles. Además, producirlo mediante electrólisis no basta para que sea renovable: importa el origen renovable de la electricidad. Y valorar su impacto climático exige mirar el conjunto del proceso, no quedarse en la etiqueta. El coste eléctrico y la eficiencia del equipo también condicionan su viabilidad.
El vaso de agua del principio no es, por sí solo, un combustible. Pero contiene hidrógeno que la electricidad renovable permite obtener. El electrolizador une ambos ingredientes y abre una posibilidad concreta: llevar energía renovable a procesos donde reducir las emisiones sigue siendo especialmente difícil.