Algunos críticos argumentan que producir hidrógeno verde a través de electrólisis es una forma extremadamente ineficiente de utilizar la escasa electricidad renovable disponible, con una pérdida de energía de hasta 50%.

Junto a la autopista M1, cerca de Sheffield, en un sitio donde miles de trabajadores del acero ayudaron alguna vez a forjar la reputación industrial de la ciudad del norte de Inglaterra, una desconocida empresa de hidrógeno con poco más de 220 empleados está atrayendo una vez más la atención internacional hacia la región.

En los últimos 20 años ITM Power ha ganado fama internacional en una industria de energía limpia que ha despertado el interés de gobiernos desde Alemania hasta Japón. Su nueva fábrica de 22 millones de libras, del tamaño de dos campos de fútbol, fabrica equipos electrolizadores que pueden usar energía renovable para producir hidrógeno a partir de agua.

Royal Dutch Shell fue uno de sus primeros clientes y muchos de sus primeros electrolizadores se instalaron en las estaciones de servicio de la petrolera en Reino Unido para producir hidrógeno. Desde entonces, ITM ha formado asociaciones con otros grupos industriales, incluidos el italiano Snam y el germano-estadounidense Linde, ambos han adquirido participaciones minoritarias en la empresa, pero ahora enfrenta la competencia de rivales chinos, europeos y estadounidenses.

El interés en el tipo de hidrógeno limpio que producen los equipos de ITM se ha disparado en los últimos tres años, a medida que los gobiernos, empresas y académicos analizan si el gas ligero e incoloro, que no produce dióxido de carbono cuando se quema, podría ayudar a resolver algunos de los problemas mundiales provocados por las energías más contaminantes.

Durante décadas, el hidrógeno ha sido aclamado como una alternativa potencialmente revolucionaria a los combustibles fósiles. General Motors construyó su primer vehículo impulsado por hidrógeno en la década de 1960. Sin embargo, sus altos costos y complejidades han frenado los intentos por crear economías completamente nuevas centradas en el hidrógeno, que a menudo fueron impulsados por aumentos en el precio del petróleo o el deseo de los gobiernos de obtener la independencia energética.

Pero desde el acuerdo climático de París de 2015, el “hidrógeno bajo en carbono”, producido sin combustibles fósiles o almacenando y capturando las emisiones generadas, ha vuelto firmemente a la agenda. Los gobiernos que adoptan objetivos netos cero están buscando desesperadamente formas de reducir las emisiones de los sectores altamente contaminantes, incluida la calefacción y las industrias pesadas como el acero y el transporte de larga distancia, donde aún no existen otras opciones o están en pañales.

El año pasado, la UE y al menos otros 15 países publicaron planes de hidrógeno a menudo respaldados por subsidios para ayudar a reducir los costos de producción, según el grupo de lobby de la industria Hydrogen Council. Se espera que al menos US$ 300 mil millones, dice el consejo, sean invertidos globalmente durante la próxima década por los sectores público y privado, y algunos en la industria proyectan que, si tiene éxito, el hidrógeno podría algún día ayudar a satisfacer casi una quinta parte de la demanda mundial de energía.  Pero, hasta ahora, solo se han comprometido US$ 80 mil millones.

“La legislación del gobierno de Reino Unido para (emisiones) netas cero en 2050 cambió el mundo”, dice Graham Cooley, director ejecutivo de ITM, refiriéndose a la decisión de Reino Unido en 2019 de convertirse en la primera gran economía en consagrar ese objetivo en la ley. “Ahora el cero neto está camino de convertirse en ley en Europa… Eso no se podría hacer sin un gas de energía neta cero”.

La suerte de ITM, que se abrió a bolsa en el mercado Aim de Londres en 2004, ilustra el frenesí en torno al hidrógeno, que ya se utiliza ampliamente en industrias como la petroquímica. A principios de 2019, sus acciones languidecían en torno a 20 peniques. Pero a medida que el interés en el hidrógeno se ha disparado, el valor de ITM ha aumentado más de 2.000% a 2.600 millones de libras. Y en ocasiones, ha rivalizado con el valor de algunas empresas energéticas tradicionales como Centrica, propietaria del antiguo gigante británico British Gas.

Sin embargo, los inversionistas están apostando por una tecnología que aún está en sus primeras etapas de desarrollo. La gran mayoría del hidrógeno se produce a partir de combustibles fósiles como el gas natural y el carbón, lo que genera emisiones equivalentes a las de Indonesia y Reino Unido combinadas, alrededor de 830 millones de toneladas de dióxido de carbono al año, según la Agencia Internacional de Energía.

El denominado hidrógeno “verde”, producido con energía renovable, es la gran esperanza del sector, pero actualmente solo representa alrededor de 1% del suministro mundial. Existe escepticismo sobre su eficiencia y si se puede producir lo suficiente utilizando electricidad renovable a un precio comercialmente viable, o a partir del gas natural utilizando tecnología de captura y almacenamiento de carbono, para reducir las emisiones, y a la escala que el mundo necesitaría.

“Todo esto depende de qué tan agresivas sean las autoridades clave en las políticas gubernamentales y el mundo empresarial”, dice Ben Gallagher de la consultora de energía Wood Mackenzie. “Pero no se puede alcanzar el objetivo de 2° C (de límite en el aumento global de las temperaturas establecido por el acuerdo de París) sin hidrógeno bajo en carbono”.

La última apuesta del petróleo

Entre los mayores defensores de esta revolución del hidrógeno se encuentran las compañías de petróleo y gas más grandes del mundo, que están apostando a que un mayor uso del gas podría ayudar a asegurar su futuro a largo plazo.

Una de las unidades que se fabrican en la planta de ITM está destinada a la refinería de Shell en Renania, al noroeste de Bonn, en Alemania, donde la mayor empresa de petróleo y gas está instalando el que será el electrolizador de hidrógeno más grande del mundo. Será capaz de producir alrededor de 1.300 toneladas anuales de hidrógeno para su uso en procesos como la eliminación de azufre de combustibles convencionales.

“Casi todos los involucrados en el espacio energético durante el año pasado han anunciado algún tipo de compromiso con el hidrógeno bajo en carbono”, dice Gallagher. “Ahora se está invirtiendo mucho dinero (público) en el hidrógeno con bajo contenido de carbono para reducir riesgo”.

Calcula que los gobiernos de todo el mundo están disponiendo alrededor de US$ 150 mil millones para respaldar proyectos de hidrógeno, en forma de subsidios y apoyo. La teoría es que los costos caerán con el tiempo como lo hicieron con la energía solar y eólica marina, un cambio que los hizo mucho más competitivos.

Para Shell, la ampliación del hidrógeno verde tiene dos beneficios: reemplazaría el hidrógeno producido a partir de combustibles fósiles que ya utiliza en sus refinerías y crearía nuevos mercados en un momento en el que el futuro a largo plazo de su negocio principal de petróleo es menos seguro.

“Shell está particularmente entusiasmado con el hidrógeno como vector energético, ya que vemos que puede llegar a todas aquellas partes del sistema energético que son realmente difíciles de electrificar directamente”, dice Paul Bogers, vicepresidente de hidrógeno de Shell.

Bogers niega que la compañía se esté lanzando apresuradamente a una nueva moda y dice que revisó su planificación hace dos años cuando se intensificó la presión de los inversionistas para hacer más por afrontar el cambio climático. Realizó ingeniería inversa del escenario para cumplir los objetivos del acuerdo de París y descubrió que, para lograrlos, el hidrógeno con bajas emisiones de carbono tendría que desempeñar un papel más importante.

“Con eso rápidamente se llega a un mundo en el que el hidrógeno representará más de 10% de la combinación energética total en las próximas décadas”, dice el ejecutivo.

El proyecto en la refinería de Renania está, en parte, diseñado para ayudar a la empresa a aprender más sobre el potencial del hidrógeno.

La planta ya usa hidrógeno, pero al crear una versión más limpia (la energía para los electrolizadores proviene de parques eólicos marinos), Shell espera no solo reemplazar sus fuentes existentes, sino también probar acuerdos de suministro con empresas de autobuses locales y otras aplicaciones. La compañía cree que el hidrógeno se convertirá en un negocio “integrado”, similar a sus operaciones existentes en petróleo y gas natural licuado.

“Yo llamaría a esto la década del hidrógeno”, dice Bogers. “Pero mucho depende de lo que hagamos bien en los próximos cinco años y luego escalemos durante los siguientes cinco años”.

Limpiar el acero

Como uno de los pilares de la vida moderna, el acero se utiliza en todo, desde vehículos eléctricos hasta infraestructura de construcción, pero también es una de las industrias más contaminantes del mundo. Se estima que el sector representa entre 7% y 9% de todas las emisiones directas de combustibles fósiles, según la Asociación Mundial del Acero.

En la ciudad costera sueca de Lulea, tres de las empresas más grandes del país, la minera LKAB, el productor de acero SSAB y la empresa eléctrica Vattenfall, están trabajando en un plan para revertir eso y producir una versión “libre de fósiles” del metal más utilizado en el mundo. En el corazón del proyecto Hybrit está el hidrógeno verde.

Para fabricar acero, el hierro se extrae típicamente del concentrado color óxido en altos hornos a temperaturas de hasta 1.200° C utilizando coque, una forma de carbón rica en carbono. Un subproducto inevitable de la eliminación de las moléculas de oxígeno es el dióxido de carbono. Sin embargo, es posible reemplazar el coque con gas natural, si es barato y abundante, para elaborar un producto intermedio sólido llamado Hierro de Reducción Directa (DRI, sigla en inglés) que se puede alimentar directamente a un horno de arco eléctrico para producir acero.

Los socios de Hybrit planean dar un paso más. A fines de este año probarán el uso de hidrógeno verde para producir DRI. El hidrógeno provendrá de una instalación de electrólisis alimentada por energía hidroeléctrica suministrada por Vattenfall. Si tiene éxito, luego construirán una planta de demostración de 1,1 millón de toneladas al año, allanando el camino para la producción de acero libre de fósiles a partir de 2026.

“Queremos mostrar a la industria del acero a nivel mundial que esta tecnología funciona no solo en el laboratorio o en una planta piloto, sino a escala comercial”, dice Martin Pei, director de tecnología de SSAB.

Sin embargo, la adopción generalizada de hidrógeno verde para la fabricación de acero se enfrenta a obstáculos importantes, desde el precio de la energía renovable hasta el suministro de mineral de hierro adecuado.

SSAB estima que la nueva estrategia será inicialmente entre 20% y 30% más cara por tonelada. Y para ser eficiente, la fabricación de acero basado en DRI debe utilizar mineral de alta calidad, con un contenido de hierro de 67%. Estos depósitos son raros. LKAB ha sido bendecida con una rica dotación de minerales, pero otras empresas mineras son menos afortunadas. Entonces, a menos que se pueda hacer que el DRI funcione de manera eficiente con material de menor calidad, limitará su competitividad frente a los métodos tradicionales de fabricación de acero, dice BHP Group.

Quizás el mayor obstáculo es desplegar energía renovable barata lo suficientemente rápido como para alimentar los electrolizadores, en un momento en que se espera que aumente la demanda de otros sectores por fuentes de energía eólica, solar y otras alternativas.

Por ejemplo, convertir al hidrógeno verde la industria del acero de Japón de 100 millones de toneladas al año requeriría más del doble del suministro total actual de energía renovable del país, según BHP, uno de los mayores productores de mineral de hierro del mundo. LKAB estima que la energía necesaria para convertirse en un productor de DRI basado en hidrógeno es equivalente a aproximadamente un tercio de los 160 TWh actuales de producción anual de energía renovable de Suecia.

Andreas Regnell, jefe de estrategia de Vattenfall y presidente de la junta de Hybrit, dice que no se trata de si pueden hacerlo funcionar, sino de cuándo. “Hace cuatro años, cuando anunciamos este plan, la gente decía que estábamos locos. Era demasiado caro. Pero la percepción de lo que es posible ha cambiado”.

Falso entusiasmo

Sin embargo, abunda el escepticismo. Algunos temen que los productores de energía estén promoviendo el mayor uso del hidrógeno como un medio para mantener su relevancia y prolongar la vida útil de sus actuales activos de gas. Corporate Europe Observatory, con sede en Bruselas, se encuentra entre una serie de organizaciones sin fines de lucro y grupos medioambientales que argumentan que la ola de interés en el hidrógeno está siendo impulsada por un “furor” fabricado artificialmente por la industria.

Dice que redunda en el interés de las poderosas empresas de combustibles fósiles que quieren evitar que sus activos queden varados si se electrifican las industrias, desde el transporte por carretera hasta la calefacción doméstica.

Los grupos de presión como Hydrogen Europe, cuyos miembros incluyen las petroleras BP, Total y Shell, están gastando colectivamente casi 60 millones de euros al año tratando de influir en Bruselas, según Corporate Europe Observatory.

El hidrógeno “se ha convertido en un serio objetivo para el cabildeo”, dice Pascoe Sabido, investigador del grupo. Agrega que durante la primera ola de cuarentenas por coronavirus el año pasado “estas compañías intensificaron sus esfuerzos de cabildeo masivamente y aseguraron alrededor de tres reuniones a la semana con algunos de los principales comisarios europeos y sus gabinetes que se ocupan del hidrógeno… clima y energía”.

Entre las iniciativas propuestas, dice el grupo de campaña, se encuentra una mayor inversión para ayudar a construir una economía de hidrógeno limpio como una forma de salir de la crisis económica provocada por la pandemia.

Hydrogen Europe califica la cifra de Corporate Europe Observatory como “engañosa” dado que sus miembros tienen “varios otros intereses en Bruselas”, no solo cabildear por el hidrógeno.

La estrategia de la Comisión Europea respalda el hidrógeno verde o “renovable”, producido sin liberar emisiones, por sobre el “azul”, producido a partir de gas natural y utilizando tecnología de captura y almacenamiento de carbono para hacer frente a las emisiones. Pero Corporate Europe Observatory responde que el “cabildeo concertado” de la industria del gas ha asegurado que, al menos durante las próximas décadas, el impulso del hidrógeno en Europa será liderado por combustibles fósiles, más que por electricidad renovable.

Otros argumentan que producir hidrógeno verde a través de la electrólisis es una forma extremadamente ineficiente de utilizar electricidad renovable. Hay una pérdida de energía inmediata para romper el enlace químico entre el oxígeno y el hidrógeno de 30% y hay más ineficiencias dependiendo de cómo se despliegue luego.

“Para la mayoría de los usos sugeridos del hidrógeno basado en electricidad verde se pierde (a lo menos) alrededor de la mitad de la energía”, dice Jorgen Henningsen, asesor principal del Centro de Políticas Europeas, un grupo de expertos. “La electricidad verde es un producto (que será) escaso en Europa durante muchos años… no tiene sentido desde el punto de vista de la política climática desperdiciar la mitad, o más, para producir hidrógeno”.

Algunos en la industria califican estas críticas como injustas, diciendo que provienen de una desconfianza instintiva hacia las compañías de petróleo y gas, incluso cuando anuncian planes cada vez más ambiciosos para descarbonizar. El aumento del costo del carbono, particularmente en la UE, donde el esquema de asignación de emisiones del bloque casi ha duplicado su precio en el último año, tiene el potencial de desviar recursos para acelerar la absorción de hidrógeno producido a partir de energía renovable.

El Hydrogen Council, cuyos miembros incluyen compañías petroleras como BP, automotrices como BMW Group y fabricantes como 3M, cree que el hidrógeno verde podría alcanzar la paridad de precios con el producido a partir de combustibles fósiles en regiones ricas en energías renovables hacia el final de esta década.

Sin embargo, el futuro del hidrógeno todavía es incierto, dice Gallagher, quien sin embargo describe el “impulso” que está ganando como “increíble”.

“Más allá de 2030, cualquier suposición sobre el futuro de la economía del hidrógeno podría ser correcta; en última instancia, dependerá de lo que decidan las autoridades políticas y líderes empresariales. (El hidrógeno) se presenta como una solución muy fácil a un problema enormemente complejo. Pero el hecho de que sea simple no significa que sea la respuesta incorrecta. Por ahora es la mejor respuesta que tenemos”.