El cambio climático, seguramente debido a las emisiones de CO₂, y la dependencia energética a nivel planetario del petróleo hacen que no quede más remedio que avanzar hacia una nueva economía basada en las energías renovables y limpias. Conozca lo que están haciendo al respecto nuestros vecinos británicos.

El sueño de los tubos de escape

Los científicos creen haber hallado en el hidrógeno el santo grial que sustituya al petróleo. Lástima que no sea fácil de conseguir, dice Simon Hadlington.

06 Abril 2005

Estamos en el año 2050, el tráfico no es ruidoso. El aire está limpio y fresco porque los gases que emiten los tubos de escape de los exhaustos vehículos no son negros como el hollín, ni asfixiantes, sino una leve emanación de vapor de agua templada. Esto es así porque los coches ya no funcionan con gasolina o gasóleo. En lugar de eso, cuando llegas a la estación de servicio e introduces la manguera en tu depósito, lo que sale del surtidor es hidrógeno.

Bajo el capó de tu vehículo hay un dispositivo llamado pila de combustible, que combina el hidrógeno con el oxígeno del aire para producir la electricidad que mueve silenciosamente las ruedas. El único subproducto es algo tan poco dañino como el agua. Mientras tanto, por todo el país, decenas de pequeñas estaciones de energía usan pilas de combustible que consumen hidrógeno y generan la electricidad que alimenta hospitales, escuelas y comunidades locales. Las centrales energéticas que quemaban carbón, petróleo o gas han pasado a la historia.

Esta es la utópica visión de la así llamada economía del hidrógeno. El concepto es tan seductor como simple, y la mayor parte de la tecnología necesaria para llevarla a cabo está, teóricamente, a nuestro alcance. Para los entusiastas del hidrógeno el argumento es sencillo: el hidrógeno es abundante – cada molécula de agua contiene dos átomos de H – y cuando se recombina a este gas con oxígeno en una pila de combustible para generar electricidad, no aparecen subproductos contaminantes.

La pila de combustible consta de dos electrodos planos, normalmente compuestos de platino y recubiertos de carbón, separados por una membrana de polímero. El gas hidrógeno entra en contacto con uno de los electrodos, donde es tamizado en los poros de platino dividiéndose en un electrón y un protón. El protón viaja a lo largo de la membrana de polímero hacia el otro electrodo, donde se combina con el oxígeno del aire para formar agua. El electrón pasa por un circuito externo como corriente eléctrica, realizando un trabajo útil – por ejemplo accionar un motor.

Las pilas de combustible ya están disponibles comercialmente, ya se han fabricado múltiples vehículos de demostración. Sin embargo es sobradamente conocido que el coste de las pilas debería bajar y que su eficiencia debería incrementarse, si es que quieren llegar a ser viables económicamente.

No obstante, obtener el vasto volumen de gas hidrógeno necesario para activar los sistemas de transporte y alimentar las estaciones de energía sigue siendo un reto enorme. Y dado que todo el concepto de la economía del hidrógeno gira alrededor de la idea de reducir la contaminación, el gas debe obtenerse en un modo que no arrojara más carbono a la atmósfera.

En la actualidad, la mayor parte del hidrógeno mundial se produce en las centrales químicas y refinerías de petróleo. Principalmente se obtiene a partir del gas natural a través de un proceso llamado reforma por vapor. Sin embargo, este proceso requiere materias primas basadas en el carbono y el proceso libera dióxido de carbono, así que no cumple con los estándares medioambientales relevantes. El hidrógeno puede obtenerse también a partir del carbón, pero los problemas derivados del empleo de combustibles fósiles y la generación de dióxido de carbono persisten.

Quizás el modo más sencillo de obtener hidrógeno es hacer pasar una corriente eléctrica a través del agua – proceso conocido como electrolisis. La cuestión entonces es de dónde obtenemos la electricidad. Una economía del hidrógeno requeriría que la electricidad fuese sostenible y renovable. La energía nuclear podría ser una opción, pero existe una profunda antipatía pública – y por ende política – hacia esta industria. Además es cara y produce desechos radioactivos.

Muchos defensores de la idea de la economía del hidrógeno señalan a la energía renovable más madura tecnológicamente, le eólica. Una organización llamada Clean Energy Educational Trust (en adelante FEEL, abreviatura de Fundación Educativa Energía Limpia) mantiene una página web (www.hydrogen.co.uk) que defiende un argumento convincente a favor del uso de la energía eólica como medio para generar la electricidad necesaria para el transporte del hidrógeno.

Esta fundación imagina agrupaciones de molinos de viento cercanas a la costa que alimentarían a las fábricas generadoras de hidrógeno. Se calcula que una sola turbina eólica capaz de generar 2MW de energía eléctrica podría producir hidrógeno suficiente para mantener 18 grandes autobuses (u 846 coches) operativos bajo condiciones de conducción en ciudad.

Si aumentamos la escala, una instalación de 5 000 turbinas de este tipo, situadas en las aguas poco profundas de la costa del Reino Unido podría manufacturar gas suficiente como para mover 4,32 millones de vehículos pequeños (o medianos) que usaran hidrógeno como propelente. Sin embargo, en 1998, había en torno a 22 millones de coches con licencia en el Reino Unido, y la industria del motor estima que para el 2020 este número habrá crecido hasta superar los 30 millones. Para mover un número de coches similar con hidrógeno, basándonos en las estimaciones de FEEL, necesitaríamos instalar en la región alrededor de 35.000 aerogeneradores.

El profesor Ian Fells, presidente de FEEL en Blyth, Northumberland, comenta: “Para conseguir el H necesario para una economía del hidrógeno nada mejor que conseguir suficiente energía renovable. Si a lo largo de los próximos 30 años queremos cambiar todos nuestros vehículos de carretera al hidrógeno, deberíamos de doblar el tamaño de la industria eléctrica”.

Y añade: “Creo que hay cabida para el hidrógeno. Podría ser útil en los vehículos de transporte público de aquellas áreas que cuentan con problemas de contaminación del aire”.

El profesor Andrew Oswald, economista en la Universidad de Warwick, y el consultor de energía Jim Oswald, han examinado los requerimientos energéticos de la economía del hidrógeno. Dicen que existen muy buenas razones para considerar el cambio de vehículos de petróleo por los de hidrógeno, ya que se reducirían las emisiones de CO₂ y disminuiría la dependencia que el país tiene del petróleo. No obstante, según Jim Oswald, “seguimos sin comprender lo enorme que es el reto verde”.

Los Oswald han calculado que serían necesarios en torno a 100.000 aerogeneradores para suministrar todo el hidrógeno necesario para mover los vehículos de carretera del Reino Unido. Si los colocásemos en aguas poco profundas, ocuparían una franja de 10 kms de ancho que rodearía toda la línea costera de las islas británicas. Mas aún, dicen, si tuviésemos que obtener esa electricidad mediante centrales nucleares, deberíamos construir 100 reactores nuevos.

Mike Koefman, secretario de Campaign for a Hydrogen Economy (Campaña para una Economía del Hidrógeno) no está de acuerdo con las cifras de aerogeneradores calculadas por los Oswald. Koefman dice que se están desarrollando turbinas más grandes y eficientes (de 5 MW), y que estas reducirían sustancialmente el número de aerogeneradores necesarios. Koefman cree que, a largo plazo, la tecnología fotovoltaica, que convierte directamente la luz del sol en electricidad, suministrará la cantidad de energía necesaria para activar una economía del hidrógeno global, donde las regiones calurosas del norte de África exportarán energía al norte de Europa. Koeman opina que un esfuerzo concertado a nivel mundial de los distintos gobiernos, podría producir los avances tecnológicos necesarios. “No veo razón por la que el mundo no pueda producir hidrógeno suficiente mediante energía renovable dentro de 50 años”, asiente.

Semejante escenario, sin embargo, requeriría avances significativos en el desarrollo de los así llamados, sistemas orgánicos fotovoltaicos, ya que son más baratos y sencillos de producir en masa que las células solares actuales, las cuales se basan en semiconductores como el silicio. Por desgracia la mayoría de los expertos están de acuerdo en que las fotovoltaicas orgánicas están, de momento, solo en fase embrionaria de desarrollo.

A principios de este año, la asesoría energética E4tech elaboró para el gobierno una revisión sobre el modo en que el hidrógeno podría contribuir a la mezcla de energía del país. “Existe una especie de aura nebulosa positiva rodeando al hidrógeno, pero lo que queríamos hacer era un consulta más estructurada acerca del modo en que el Reino Unido debería encarar la economía del hidrógeno para maximizar sus beneficios”, comenta Adam Chase, director de E4tech. “Llegamos a la conclusión de que utilizar hidrógeno en el transporte tiene grandes perspectivas de reducir el dióxido de carbono, pero que no era un opción especialmente buena para el suministro estacional de energía y calefacción”.

El informe apuntaba que el hidrógeno podría ser generado útilmente mediante energía renovable o nuclear, y también a partir de la biomasa (que puede incluir las basuras municipales y los árboles de crecimiento rápido como el sauce), del gas natural y del carbón. Todo el dióxido de carbono que se produjese durante el proceso debería ser capturado y almacenado. También existen otros métodos para producir hidrógeno, pero se encuentran en una fase temprana de investigación. Este es el caso de la fermentación y del empleo de energía solar para la división del agua. “Llegamos a la conclusión de que todas estas opciones deben ser analizadas aunque probablemente ninguna sea, por si sola, la solución definitiva”, comenta Chase.

Según los cálculos del informe, para que se generase mediante energía nuclear una quinta parte del hidrógeno necesario para el transporte en el 2030, debería dedicarse una capacidad de 9 GW solo para la electrolisis del agua. Esto es equivalente a siete nuevos reactores como el Sizewell B. “Este es un gran reto, pero no imposible”, comenta Chase. “Aunque está claro que la necesidad de energía primaria no es algo trivial”.

La utópica visión del hidrógeno continúa siendo una perspectiva lejana.

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Fuente del artículo: The Independent

Traducido por Miguel Artime para