El objetivo de alcanzar la neutralidad climática en Europa para 2050, definido en el Pacto Verde Europeo y reforzado por el objetivo intermedio de reducir en al menos un 55% las emisiones de gases de efecto invernadero para 2030 respecto a 1990, exige una transformación sistémica de los modelos productivos y energéticos. En este escenario, el hidrógeno renovable emerge como un vector energético estratégico, capaz de impulsar la descarbonización de sectores difíciles de electrificar, equilibrar la red eléctrica y fomentar una economía circular.
España, con un potencial renovable excepcional y una posición geoestratégica privilegiada, tiene la oportunidad de liderar este nuevo paradigma energético. La actualización del Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC) 2023-2030 ha elevado de forma significativa los objetivos en materia de hidrógeno, incrementando la meta de electrolizadores instalados hasta 12 GW para 2030, triplicando la previsión inicial de la Hoja de Ruta del Hidrógeno (2020). Esta ambición refuerza el posicionamiento de España como uno de los hubs de hidrógeno renovable del sur de Europa.
Uno de los desafíos más importantes es la descarbonización de la industria europea, un reto que no será sencillo si se quiere mantener la competitividad a nivel global y, al mismo tiempo, alcanzar la neutralidad climática en 2050. Aunque desde la aprobación de la estrategia europea en 2020 se han logrado avances significativos, la implantación del hidrógeno renovable aún se enfrenta a importantes retos. Las empresas que buscan descarbonizarse presentan dificultades para adaptarse al hidrógeno limpio a nivel de costes, escalabilidad, regulación e infraestructuras, que son desafíos tanto para la competitividad de Europa como para la aceleración del sector.
Las tecnologías bajas en carbono como es la producción de hidrógeno renovable, aunque necesitan superar ciertas barreras, serán claves para la transición energética. En este caso, el hidrógeno puede tener un papel relevante como vector energético, por ejemplo, para equilibrar las fluctuaciones en suministro que presentan las energías renovables. Además, puede actuar como sustituto de la red de gas y sus aplicaciones en la industria, así como ayudar en la descarbonización de los sectores que tienen una alta demanda de energía como son la industria petroquímica, el transporte pesado y la construcción.
La superación de estos obstáculos requiere una apuesta decidida por la I+D+i. En este contexto, universidades, centros de investigación y tecnológicos juegan un papel clave en el desarrollo de soluciones disruptivas. En Cataluña, la red H2CAT articula la cooperación entre los principales agentes de investigación en hidrógeno renovable, impulsando tecnologías orientadas a mejorar la competitividad, escalabilidad y sostenibilidad de esta fuente energética.
A continuación, enumeramos algunos ejemplos de proyectos innovadores que desarrollan tecnologías disruptivas para dar respuesta a algunos de estos retos, desarrollados por equipos de investigación de las universidades y centros tecnológicos que forman la red.
Producción de hidrógeno sin metales nobles ni materiales críticos
En el ámbito de la producción de hidrógeno, cabe destacar la tecnología de un grupo de investigación del Instituto Catalán de Investigación Química de Catalunya (ICIQ) que ha desarrollado un electrolizador AEM sin metales nobles ni materiales críticos y que actualmente están en proceso de escalado (tecnología H2Sin). Esta tecnología da respuesta a uno de los retos en la producción de hidrógeno por electrólisis donde se utilizan metales nobles que encarecen el coste. A partir de los materiales patentados por este grupo de investigación, están escalando el electrolizador para que sea competitivo y poder reducir los costes de producción de hidrógeno renovable.
Almacenamiento y seguridad: sensores inteligentes
Otro de los retos a nivel tecnológico es que el hidrógeno tiene una densidad gravimétrica muy alta, pero de lo contrario, una densidad de energía volumétrica muy baja, la cual significa que se tiene que comprimir y trabajar a presiones elevadas y temperaturas muy bajas para su almacenamiento y transporte. Por ello, es necesario trabajar con estrictas condiciones de seguridad. Desde la Universidad Rovira i Virgili (URV) se ha constituido una spin-off, Nanochronia, que diseña sensores de detección selectiva de hidrógeno con un sistema autónomo, robusto, inalámbrico y de bajo coste.
Movilidad eficiente: impresión 3D para pilas SOFC
Otros ejemplos de innovación tecnológica, en este caso en el uso del hidrógeno para movilidad lo tenemos en el Instituto de Investigación de Energía de Catalunya (IREC) donde se ha desarrollado una tecnología de impresión 3D para fabricar pilas de combustible de óxido sólido (SOFC), diseñando un dispositivo más ligero que el convencional y reduciendo los costes en más de un 60% por kW. El grupo de investigación tiene la previsión de constituir la spin-off en 2025 (tecnología Oxhyd). En este ámbito, el coste, la eficiencia, la adaptación a diferentes entornos o el estado de madurez de la tecnología aún son retos que aún no están resueltos y por ello la importancia de tecnologías innovadoras para superar estas barreras.
Hidrógeno para redes eléctricas resilientes
Siguiendo con el uso del hidrógeno como fuente de energía, no podemos ignorar, el episodio que sufrimos en la península el pasado 28 de abril, donde todo el país estuvo sin electricidad durante un largo período de tiempo, y este “apagón” nos mostró la vulnerabilidad de la red y la necesidad de buscar alternativas para estabilizarla y evitar así episodios similares en el futuro. Por ello, los electrolizadores pueden ser una de estas alternativas ya que permiten flexibilizar la red, almacenando los excedentes de renovables cuando la producción supere la demanda y a través de pilas de combustible de hidrógeno, motores de combustión interna adaptados al hidrógeno o turbinas de gas, producir electricidad y devolverla a la red cuando ser requiera ayudando así a garantizar el suministro. Por tanto, el desarrollo de sistemas que integren las tecnologías del hidrógeno en la gestión de las redes será crucial para estabilizar y garantizar la conectividad en una red eléctrica cada vez más compleja.
Desde la Universidad Politécnica de Catalunya (UPC) han diseñado un software (Calculadora Energética) que permite controlar y flexibilizar la generación de hidrógeno, gracias a la electrónica de potencia, para adaptarse a las necesidades de la red eléctrica. Estos servicios en la red permiten convertir al electrolizador en una carga eléctrica activa que apoye la red eléctrica y permita mantenerse conectado durante faltas temporales.
Power-to-X: economía circular y nuevos combustibles
Por último, abordaremos el reto de la descarbonización de las industrias difíciles de electrificar como son la petroquímica, metalúrgica o cementera. En este contexto, el reto principal es sustituir el carbono fósil por fuentes renovables. Esta estrategia pasa por la captura y utilización del carbono (CCU) junto con hidrógeno renovable para producir nuevos materiales y combustibles sintéticos. Esta propuesta de descarbonización no solo contribuirá a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, sino que también fomentará la economía circular, aprovechando el CO2 como materia prima y convirtiéndolo en un recurso de valor.
La producción de combustibles sintéticos o productos químicos a partir de CO2 e hidrógeno renovable, conocido como Power-to-X (P2X), ofrece una oportunidad para dar un nuevo uso a este gas de efecto invernadero y el hidrógeno será clave para implantar este nuevo modelo de producción. En este sentido, desde Eurecat, Centro Tecnológico de Catalunya, están diseñando diversas plantas piloto para la escalabilidad de tecnologías de descarbonización que se centran en la captura y conversión de CO2 en combinación con hidrógeno renovable a productos de valor añadido como por ejemplo el metanol.
Transferencia, formación y colaboración: claves del despliegue
Para que estas tecnologías innovadoras, que desarrollan universidades, centros tecnológicos y centros de investigación, puedan implementarse al modelo productivo es fundamental contar con el apoyo tanto institucional, de las empresas y la administración. Desde la Red Catalana de Innovación en el Hidrógeno Renovable (H2CAT) se da apoyo a estas tecnologías a través de diversos mecanismos acercando las tecnologías al tejido empresarial, impulsando la transferencia mediante programas de valorización y formación para emprendedores, diseño de foros de inversión y la creación de alianzas con agentes estratégicos para el impulso de nuevos proyectos.
Actualmente, nos encontramos en un punto donde todavía existen desafíos que superar para la implementación del hidrógeno renovable y será imprescindible el compromiso de todos si queremos avanzar hacia una economía más sostenible.
Artículo escrito por:
Dolores González
Innovation Consultant
H2CAT
