En 2021 el hidrógeno es un negocio pequeño y contaminante (ver dato crucial 1 y 2). Su importancia radica en los usos posteriores del gas. El hidrógeno es utilizado fundamentalmente, para producir casi todo el amoníaco industrial del mundo. El amoníaco es el principal ingrediente de los fertilizantes artificiales que representan una parte importante del rendimiento de los cultivos en el mundo.

El negocio del hidrógeno en el futuro, según los planificadores de políticas ecológicas de todo el mundo, será vital como medio para descarbonizar partes de la economía que otras transformaciones industriales no pueden lograr, y así permitir a los países alcanzar sus objetivos para estabilizar el cambio climático (ver dato crucial 3).

El hidrógeno limpio es bastante plausible. La electricidad generada a partir de energías renovables u otra fuente limpia podría utilizarse para romper las moléculas de agua, liberando así el hidrógeno y el oxígeno que las componen, un proceso llamado electrólisis.

Una forma de abaratar rápidamente las tecnologías para descomponer el hidrógeno es por medio de un precio del carbono lo suficientemente alto como para que la industria existente las adoptara. Lo anterior, es muy poco probable. En su ausencia, los gobiernos intentan estimular la demanda de hidrógeno limpio mediante políticas industriales y subvenciones, al igual que estimularon el crecimiento de las energías renovables. Como afirma la estrategia del hidrógeno de la Unión Europea, "a partir de 2030 y hacia 2050, las tecnologías del hidrógeno renovable deberían alcanzar la madurez y desplegarse a gran escala para llegar a todos los sectores de difícil des carbonización".

El problema de todo esto es que el hidrógeno no es como la energía renovable. El hidrógeno sólo ayuda al clima cuando se utiliza para nuevos fines y en nuevos equipos. Para que las empresas produzcan hidrógeno limpio a granel, necesitan saber que habrá usuarios a los que venderlo. Por eso se inyectan fondos públicos para alimentar tanto la oferta como la demanda (ver dato crucial 4).

El hidrógeno es muy denso energéticamente: la combustión de un kilo de hidrógeno proporciona 2.6 veces más energía que un kilo de gas natural. Cuando se quema en el aire, no produce ninguno de los sulfatos o monóxido de carbono por los que los combustibles fósiles dañan la calidad del aire tanto en exteriores como en interiores.

El problema es que no existe una fuente natural de hidrógeno; en la Tierra, la mayor parte está unida a otras moléculas, como las de los combustibles fósiles, la biomasa o el agua. Por eso el hidrógeno se utiliza hoy en día para procesos en los que se añaden químicamente átomos de hidrógeno, como la fabricación de amoníaco para fertilizantes y explosivos. Sólo en aplicaciones muy específicas.

Para describir la industria del hidrógeno libre de emisiones, se utiliza una gráfica conceptual.

1.El hidrógeno actual de altas emisiones contaminantes se conoce como gris
2.Si se hace con gas natural o si se hace con carbón es negro.
3.Las mismas tecnologías con CCS añadidos se conocen como azules.
4.El producto de los electrolizadores que funcionan con energías renovables se considera verde
5.El de los electrolizadores que utilizan energía nuclear es rosa.
6.El hidrógeno producido por pirolisis simplemente calentando el metano hasta que el hidrógeno se desprende, dejando atrás el carbono sólido es de color turquesa.

En la actualidad, el hidrógeno gris cuesta alrededor de un dólar por kilogramo; si se le añade el color, se incrementa el precio. Nadie fabrica todavía hidrógeno azul a gran escala, pero cuando empiecen a hacerlo los costes serán probablemente el doble que los del gris. El hidrógeno verde, por su parte, cuesta más de 5 dólares/kg en Occidente.

En junio, el Departamento de Energía de Estados Unidos presentó la iniciativa "Hydrogen Shot", cuyo objetivo es reducir el coste del hidrógeno verde, rosa, turquesa o azul en aproximadamente cuatro quintas partes, hasta llegar a 1 dólar/kg en 2030, un descenso similar al que se ha producido en el negocio de los paneles solares y las baterías. Varios aspectos serán benéficos:

1.El primero es el continuo descenso del coste de la electricidad renovable.
2.La segunda es que los electrolizadores son cada vez mejores y más baratos (ver dato crucial 5). Los precios bajarán como consecuencia de la creciente experiencia, al igual que ha ocurrido en el sector solar. En la actualidad, el mundo cuenta con unos tres gigavatios (gw) de capacidad de electrolizadores (un gigavatio es la potencia de una central nuclear o de un parque solar muy grande). La consultora McKinsey prevé que esa capacidad aumente a más de 100 gw en 2030 (ver dato crucial 6).

Bloomberg predice que el precio del hidrógeno verde mediante electrólisis PEM podría bajar a sólo 2 dólares por kg en 2030. Morgan Stanley argumenta que, en las mejores ubicaciones de las energías renovables en Estados Unidos, el hidrógeno verde podrá igualar el precio del hidrógeno gris de 1 dólar por kilo en 2 o 3 años.
A veces las renovables producen electricidad en exceso, haciendo que su precio baje a cero o incluso, en ocasiones se paga a la gente de la red, o se les cobra por producirla. En un sistema con precio del carbono podría tener sentido utilizar hidrógeno verde producido cuando la electricidad es barata para reducir el coste de satisfacer el suministro con turbinas de gas cuando la electricidad es cara.

Lo mismo ocurre si el hidrógeno es gris pero el productor de hidrógeno no tiene que pagar el precio de sus emisiones. Esto no supone ningún beneficio para el medio ambiente: las emisiones netas son mayores, aunque las emisiones de la central sean menores.

El hidrógeno no es la única forma de equilibrar los momentos y las grandes redes interconectadas son de gran ayuda, al igual que el almacenamiento en baterías y la tecnología de redes inteligentes que reducen las cargas cuando es necesario.

Otro mercado en el que el hidrógeno tiene una aparente ventaja sobre la electricidad renovable es el acero. El carbón de coque es esencial de la siderurgia actual, que representa alrededor del 8% de las emisiones de gases de efecto invernadero; no sólo proporciona el calor necesario para el proceso, sino también el carbono químicamente necesario. Un proceso alternativo llamado reducción directa utiliza el hidrógeno para realizar gran parte del trabajo químico que hace el carbono en las fundiciones actuales.

Los procesos industriales como los reactores químicos, los hornos de cemento y la fabricación de vidrio también requieren altas temperaturas. En un informe reciente sobre la economía del hidrógeno, la Agencia Internacional de la Energía (AIE), señala que el hidrógeno puede sustituir directamente al gas natural en algunos procesos. El amoníaco también puede ser un sustituto fácil.

Cuando se trata de la aviación y el transporte marítimo, el papel del hidrógeno es objeto de un intenso debate. Para los viajes cortos, las baterías podrían ser suficientes. Pero los aviones que utilizan pilas de combustible podrían hacer frente a las alternativas de baterías eléctricas (ver dato crucial 7).

Airbus, confirmó un plan para que los aviones funcionan con hidrógeno en 2035. Boeing, el rival estadounidense de Airbus, se muestra más cauto. Sus directivos están de acuerdo en que "el hidrógeno es fundamental para todos los combustibles de aviación sostenibles". Pero consideran que para que un 747 cruce el Atlántico con hidrógeno líquido habría que "llenar de combustible todo su espacio de pasajeros y de carga". Por eso, para los viajes más largos, los aviones podrían acabar utilizando amoníaco a base de hidrógeno limpio.

Michael Liebreich, un gurú de la energía limpia señala que, a medida que de las aplicaciones en las que el hidrógeno tiene de la electricidad renovable, se hace más difícil ver mercados serios para el gas. Para ilustrar su punto ha desarrollado una "escalera del hidrógeno" que clasifica usos, desde los indispensables hasta los inviables.
Un caso límite interesante es el de la calefacción doméstica. Desde el punto de vista de la eficiencia, las bombas de calor eléctricas superan a las calderas domésticas alimentadas con hidrógeno. Pero adaptar las viviendas urbanas ya equipadas con calderas para que queman hidrógeno puede ser más atractivo en algunos lugares que intentar instalar bombas de calor en todos los edificios.

Casi al final de la escala del Sr. Liebreich están los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEVS) utilizados como automóviles. Toyota, lleva anhelando construirlos desde principios de los años 90, invirtiendo miles de millones en esta tecnología.

Pero, como señala el Sr. Liebreich y muchos otros, esto no parece sensato si la competencia es un coche eléctrico de batería. Las pilas de combustible aumentan el precio y la complejidad de un coche eléctrico y no ofrecen ninguna ventaja en cuanto al rendimiento. Además, son ineficientes. Alrededor de cuatro quintas partes de la energía suministrada a un vehículo eléctrico alimentado por batería; las pérdidas de conversión significan que un FCEV sólo consiga la mitad de ese nivel de eficiencia.

Esto no excluye otras formas de transporte por carretera. Muchos de los grandes fabricantes de camiones del mundo, incluidos los europeos Volvo y Daimler, compiten con startups como Hyzon para sacar al mercado camiones pesados alimentados con hidrógeno, ya que el peso y el tiempo de recarga de las baterías impiden su uso. Según la empresa de logística DHL, cuando los camiones con cargas pesadas necesitan más de 200 km, las baterías dejan de ser atractivas.

La empresa estadounidense Cummins, conocida durante décadas por sus motores convencionales, está apostando fuerte por el hidrógeno, habiendo adquirido empresas que fabrican electrolizadores, pilas de combustible y tanques de hidrógeno.

Como en la carretera, quizá también en el ferrocarril. La empresa francesa Alstom, el mayor fabricante de trenes fuera de China, ya pone en marcha en Alemania trenes propulsados por hidrógeno. Estas locomotoras no emiten contaminación atmosférica local, hacen muy poco ruido y ofrecen una conducción tan suave como la de los trenes eléctricos convencionales. En 2030, los trenes de hidrógeno podrían constituir una décima parte de los que aún no están electrificados.

El Boston Consulting Group (BCG) considera que el hidrógeno podría ser competitivo en precio con otras formas de abastecer combustible a los trenes en 2030, incluso sin la fijación de precios del carbono. El otro gran mercado inicial que ve es el de los equipos de construcción y otras aplicaciones en las que el alto par que proporcionan los motores eléctricos es útil y el largo tiempo de carga de las baterías es una frustración (las carretillas elevadoras han demostrado ser una fuente de ingresos).

El BCG espera que los camiones pesados, los barcos y las aplicaciones de la industria química se sitúen en un segundo plano, y predice que los trenes se abastecerán de combustible en 2030, incluso si no hay impuestos al carbono.

Pero esto sólo tiene sentido si la oferta y la demanda crecen en tándem. Un enfoque de continuidad en el que no se estimule la oferta, llevaría a las empresas a duplicar de las tecnologías sucias ya existentes, sobre todo en aplicaciones industriales, a medida que actualizan los equipos de capital envejecidos, lo que llevaría a un pernicioso bloqueo de los equipos heredados. Pero estimular la oferta generará resistencia, tanto por parte de los titulares de otros sectores como de los ministerios de finanzas, a menos que la demanda aumenta visiblemente y ofrezca lo que la gente quiere.

Comparándolo con la industria de las energías renovables, que podría alimentar las redes existentes, el Sr. Heid, de McKinsey, compara la economía del hidrógeno con un pesado volante de inercia: "Se necesita más para hacerla girar, pero una vez que se pone en marcha, funciona de verdad".