España encabeza la carrera en Europa por liderar la producción del hidrógeno verde, una industria que se perfila como una de las grandes alternativas a los combustibles fósiles pero cuya tecnología, aún en desarrollo, se basa en un recurso cada vez más escaso, el agua.
Actualmente, la práctica totalidad del hidrógeno se produce con gas natural mediante un proceso en el que se liberan gases de efecto invernadero, por lo que contribuye al calentamiento global. En España, su consumo asciende a unas 500.000 toneladas/año.
Para evitar esas emisiones, la apuesta es el hidrógeno ‘verde’ y el sistema más extendido para obtenerlo es la electrólisis, que permite separar las moléculas de hidrógeno y oxígeno que componen el agua (H₂O) mediante la aplicación de una corriente eléctrica, en este caso, de origen renovable. Este proceso se lleva a cabo en electrolizadores.
La producción de hidrógeno verde requiere mucha agua / Agencias
A medida que aumente la producción de hidrógeno verde (que ahora es unas tres veces más caro que el generado con gas natural), la idea es ampliar su aplicación a otras industrias y actividades difícilmente electrificables, como el transporte pesado por carretera y el marítimo.
¿Cuál es la ambición de España?
En la revisión del Plan Nacional de Energía y Clima (PNIEC) -una hoja de ruta en la que los estados de la UE establecen las grandes líneas para la transición energética de cada país-, el Gobierno de España establece que deberíamos contar una potencia instalada de electrolizadores de 12 gigavatios (GW) en 2030, el triple del objetivo inicial (4 GW) fijado en 2021.
Sin embargo, sobre el papel no figura cuánto hidrógeno verde se quiere producir con esos electrolizadores y, por tanto, es difícil calcular cuánta agua será necesaria para atender esa producción.
España está a la cabeza de Europa en cuanto a proyectos anunciados con hidrógeno verde
Según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), España (20%), Dinamarca (12%) y Alemania (10%) están a la cabeza en cuanto a proyectos anunciados de electrólisis del agua, y estos tres países podrían representar más del 40% de la producción europea de hidrógeno renovable en 2030.
La AIE advierte: el 40% de los proyectos, en zonas con escasez de agua
El mismo organismo advierte de que alrededor del 40% de los proyectos previstos en todo el mundo están en regiones «con escasez de agua«, en los que para evitar que esos proyectos se cancelen será crucial tener en cuenta la dinámica local del agua, así como usar distintas fuentes y gestionarlas de forma sostenible.
Situación de las reservas hídricas en España esta semana / Ministerio para la Transición Ecológica
Entre las alternativas más barajadas, destacan utilizar agua del mar desalinizada o aguas residuales recicladas.
No obstante, el organismo internacional advierte de que aunque el agua de mar pueda ser útil, el enfriamiento y la descarga de salmuera proveniente de su desalinización pueden causar contaminación térmica e impactos ambientales. Para minimizarlos, «se necesita una evaluación y gestión exhaustivas».
En su último informe sobre el desarrollo del hidrógeno verde, añade que usar agua de mar requerirá, además, de tuberías de larga distancia para transportarla a los electrolizadores. Según los datos que maneja, en las regiones con escasez de agua, «más del 40% de la producción de hidrógeno electrolítico se realizará en lugares a más de 100 kilómetros de la costa».
¿Qué dice el Ministerio?
Desde el Ministerio para la Transición Ecológica han explicado que, según datos de la AIE, el consumo de agua para producir hidrógeno con electrolisis (9 litros por kilo) representa prácticamente la mitad que para producirlo con gas (de 13 a 18 litros), y siete veces menos que para fabricarlo con carbón (40 a 85 litros).
Por eso, lo lógico es que, a media de que a lo largo de esta década se vaya sustituyendo hidrógeno basado en combustibles fósiles por hidrógeno verde, «se liberen recursos hídricos».
La falta de agua en España es cada vez más acusada / Shutterstock
Sin embargo, a partir de 2030, y según vaya aumentado la demanda de hidrógeno por la extensión de su uso a otros sectores, también crecerá el consumo de agua asociado, han reconocido.
Como ya ocurre con las hidroeléctricas, que en la mayoría de los casos están en el norte de España, lo ideal sería que en ese momento, los electrolizadores estén allí donde hay agua, según la misma fuente.
Con agua dulce no bastará
Según el consenso de expertos consultados por EFEverde, producir 1 kilo de hidrógeno vía electrólisis requiere, actualmente, de unos 9/10 litros de agua, a los que habría que sumar el agua para la refrigeración de los sistemas.
Los expertos coinciden en que España no podrá ser ‘hub’ europeo de hidrógeno verde sólo a base de agua dulce: necesitará tirar de agua del mar y reciclada
Aunque discrepan a la hora de valorar si España se la juega en su apuesta por ser el hub europeo del hidrógeno verde, dado el estrés hídrico que soporta gran parte el país, todos coinciden en que no podrá hacerlo sólo a base de agua dulce y que necesitará tirar de agua del mar y reciclada.
Asumiendo que un electrolizador de 1 megavatio (MW) de capacidad puede producir unos 400 kilos de hidrógeno al día, se puede estimar un consumo de unos 15.800 hm³/año de agua para los 12 GW planteados en el PNIEC, según el analista de la plataforma de innovación Plug and Play Tech Center Pablo Gil.
Habrá que tirar de agua depurada y desalada para lograr los objetivos anunciados / Agencias
Para hacernos una idea de la magnitud de ese consumo, una nota: a 15 de octubre, los embalses de España almacenaban 27.177 hectómetros cúbicos (hm³), lo que significaba que estaban al 48,5 % de su capacitad total (56.039 hm³).
Dado que esas reservas fluctúan dependiendo de la periodicidad y durabilidad de lluvias, «el uso de agua para la producción de hidrógeno supondrá un reto» y para que sea viable hay que buscar alternativas, según Gil, que también aboga por instalar los electrolizadores allí donde hay más recurso hídrico.
No obstante, ha subrayado, la eficiencia de los electrolizadores tiene margen de mejora, por lo que reducirán el consumo de agua a media que avance la tecnología, y la huella hídrica del hidrógeno verde es comparable o incluso menor a la de la mayoría de los combustibles fósiles convencionales.
Dado que España no dispone de éstos, la inversión en alternativas como el hidrógeno verde es estratégica para el país, pero para que sea un éxito debe hacerse «con un ojo muy puesto en el consumo de agua», ha aseverado Gil.
El doble de agua salada
Según el consejero delegado de la firma de soluciones para mercados energéticos basadas en inteligencia artificial AleaSoft, Antonio Delgado, dado que para producir una tonelada de hidrógeno se necesitan 9 toneladas de «agua pura», en realidad se necesitan 13 toneladas de agua dulce y hasta 30 toneladas de agua de mar.
A esto habría que añadir el agua que se requiere para refrigerar de los electrolizadores, que se puede estimar en alrededor de 0,4 toneladas por hora y por megavatio.
Con estos números, con 12 GW, nos situaríamos entre alrededor de 60 y 90 millones de toneladas de agua al año, dependiendo de la fuente que se use, según Delgado, que ha subrayado que las centrales nucleares españolas utilizan unos 150 millones de toneladas de agua al año y los ciclos combinados de gas unos 35 millones.
El futuro del hidrógeno verde depende del agua / Freepik
Para el responsable en España de una de las principales productoras de hidrógeno verde en Europa Lhyfe, Franz Bechtold, con los 12 GW pintados en el PNIEC, España podría producir unos 1,5 millones de toneladas de hidrógeno/año que requerirían unos 200.000 m3 de agua, una cantidad que, a su juicio, «no debería ser una limitación».
Eso sí, para ello debe potenciar al máximo el uso de agua reciclada y del mar, según el directivo, que ha explicado que Lhyfe produce unas 2 toneladas de hidrógeno al día (que servirían para que un camión recorra 25.000 kilómetros) con un consumo de unos 30 m3 de agua, lo mismo que se usa para fabricar entre 3 y 4 pares de vaqueros.
Planificar bien los usos del agua
Según Water Europe (organización que agrupa a empresas, universidades, instituciones públicas y ONGs), la escasez de agua afecta ya al 38 % de la población de la Unión Europea y pone en peligro industrias clave como las de semiconductores, centros de datos, hidrógeno verde o producción de baterías para vehículos eléctricos.
La expansión de estas cuatro industrias conllevará un aumento de 2,6 veces de la demanda de agua, según la plataforma, que reclama por ello una gestión más sólida de este recurso que en 2019 fue consumido principalmente para la generación de electricidad (36 %), agricultura (32 %), suministro público (22 %) e industria (9 %).
