¿Por qué hidrógeno?
¿Qué es el hidrógeno?
El hidrógeno es el elemento más abundante del universo, sin embargo, en la Tierra no se encuentra en forma libre, sino combinado con otros elementos, como con oxígeno formando agua (H2O), con carbono formando hidrocarburos, o con otros elementos formando una infinidad de compuestos distintos.
El hidrógeno es un vector energético versátil y no contaminante, es decir, es un portador de energía, de tal manera que ésta pueda liberarse posteriormente de forma controlada. A partir de él se puede obtener calor y electricidad.
El hidrógeno juega un papel estratégico en la transición ya que permite una mayor penetración de las energías renovables en el mix eléctrico, actuando como almacenamiento de energía a gran escala y durante largos periodos de tiempo.
- Permite la descarbonización del transporte, del uso de la energía en los hogares y en la industria.
- Sirve como materia prima para la producción de diferentes combustibles.
- Permite una distribución sencilla de la energía, entre sectores y entre regiones.
Tecnologías de producción de hidrógeno renovable
1. Electrólisis Alcalina (AWE)
La tecnología de referencia para la industria pesada. Utiliza una disolución acuosa alcalina (habitualmente KOH) y un diafragma separador de gases para disociar las moléculas de agua.
2. Electrólisis de Membrana de Intercambio Protónico (PEM)
Tecnología basada en una membrana polimérica sólida como electrolito. Su diseño permite una alta densidad de corriente y una respuesta dinámica superior, siendo la solución ideal para integrar con fuentes de energía renovable altamente intermitentes.
3. Electrólisis de Membrana de Intercambio Aniónico (AEM)
Representa la vanguardia en eficiencia. Combina la respuesta dinámica y la estructura de membrana sólida (similar a PEM) con la ventaja competitiva de no requerir metales nobles en sus componentes, lo que reduce drásticamente los costes de fabricación.
4. Electrólisis de Óxido Sólido (SOEC)
Esta tecnología opera a altas temperaturas (electrólisis de vapor). Su gran valor reside en la integración térmica: aprovecha el calor residual de procesos industriales para mejorar drásticamente la eficiencia eléctrica global del sistema.El hidrógeno renovable se obtiene mediante la electrólisis del agua, un proceso electroquímico que utiliza electricidad de origen 100% renovable para disociar las moléculas de agua (H₂) en hidrógeno y oxígeno. En ARIEMA, llevamos más de 20 años desarrollando nuestra propia tecnología de electrólisis alcalina.
¿Qué convierte al hidrógeno en renovable? La certificación RFNBO
Para acceder a subvenciones, recibir apoyo regulatorio o cumplir con los objetivos de la Directiva (UE) 2023/2413 (RED III) —que exige que el 42,5% del hidrógeno consumido en la industria sea renovable para 2030—, producir hidrógeno no es suficiente. Es obligatorio certificarlo como RFNBO (Combustible Renovable de Origen No Biológico).
En ARIEMA, ayudamos a nuestros clientes a navegar esta transición, asegurando que su producción cumpla estrictamente con los Reglamentos Delegados de la UE.
Requisitos operativos de la electricidad
(Reglamento Delegado UE 2023/1184)
Para garantizar el origen limpio de la energía, el electrolizador debe cumplir tres condiciones técnicas simultáneas:
La energía debe provenir de instalaciones renovables nuevas, puestas en marcha como máximo 36 meses antes que el electrolizador. Según la metodología del Reglamento (UE) 2023/1184, este requisito asegura que la producción de hidrógeno incentive un aumento neto de la capacidad de generación limpia en la Unión, evitando el desplazamiento de la electricidad renovable ya existente necesaria para otros sectores.
El consumo del electrolizador debe coincidir con la generación de la energía renovable contratada. El Reglamento establece reglas detalladas para verificar que el hidrógeno se produce durante el mismo período en que se genera la electricidad limpia. Este requisito de equilibrio horario, que será de cumplimiento estricto a partir de 2030, garantiza que la producción de RFNBO no incremente la demanda en momentos de baja disponibilidad renovable.
El electrolizador y la planta renovable deben estar ubicados en la misma zona de ofertas o zonas adyacentes. El Reglamento (UE) 2023/1184 define esta metodología para asegurar que no existan congestiones en la red eléctrica entre el punto de generación y el de consumo, validando que la energía renovable puede ser físicamente entregada al proceso de electrólisis sin comprometer la estabilidad del sistema.
El Umbral de Sostenibilidad
(Reglamento Delegado UE 2023/1185)
Más allá de la procedencia eléctrica, la normativa exige demostrar la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI).
Mediante un Análisis de Ciclo de Vida (ACV) completo —que contabiliza desde la producción hasta la entrega del combustible—, se debe garantizar que el hidrógeno reduce al menos un 70% de las emisiones respecto al combustible fósil de referencia.
Esto se traduce en un límite estricto de 28,2 g CO2eq/MJ de combustible producido. Cualquier valor por encima de este umbral invalida la certificación como hidrógeno renovable.
Usos y aplicaciones del hidrógeno
Almacenamiento
El hidrógeno posee un mayor potencial energético por unidad de masa que cualquier otro combustible convencional. Sin embargo, al ser el elemento más ligero de la tabla periódica y tener una densidad volumétrica extremadamente baja a temperatura ambiente, el gran reto de la industria consiste en desarrollar tecnologías que permitan almacenarlo a gran escala de forma segura, ayudando a la gestión de las energías renovables, de carácter intermitente y estacional.
Actualmente, el almacenamiento de hidrógeno se divide en dos grandes categorías: almacenamiento físico y almacenamiento en materiales.
En este método, el hidrógeno se guarda en forma molecular pura, como gas o líquido, sin crear enlaces químicos con otros materiales.
- Como gas comprimido (CGH2): Es la forma más común y madura tecnológicamente. Para reducir el espacio que ocupa, el hidrógeno se comprime a altas presiones, generalmente entre 150 y 700 bares. Para soportar estas presiones se utilizan diferentes tipos de tanques:
- Tipo I: De metal puro (principalmente acero), económicos pero muy pesados, ideales para uso estacionario.
- Tipo II, III y IV: Incorporan materiales compuestos como fibras de carbono, vidrio y resinas sobre bases metálicas o poliméricas, logrando reducir drásticamente el peso y soportar hasta 700 bares, lo que los hace ideales para la movilidad y el sector automotriz.
- Tipo V: Aún en desarrollo, fabricados completamente con materiales compuestos sin revestimiento metálico.
- Como hidrógeno líquido (LH2): Al enfriar el gas a temperaturas criogénicas (aproximadamente -253 °C), se consigue una densidad energética mucho mayor que en estado gaseoso. Un metro cúbico de hidrógeno líquido puede contener hasta 71 kg de hidrógeno. Sus principales inconvenientes son el alto coste energético asociado a la licuefacción (que puede consumir hasta un 40% de la energía del hidrógeno almacenado) y el fenómeno conocido como boil-off, que es la pérdida progresiva de gas por evaporación.
- Almacenamiento geológico a gran escala: Para almacenar grandes volúmenes a largo plazo, se recurre a estructuras naturales del subsuelo como antiguos yacimientos de gas o cavernas de sal.
Estos métodos utilizan tecnologías basadas en la unión física o química del hidrógeno a otras sustancias para facilitar su manejo y transporte.
- Hidruros Metálicos: El hidrógeno reacciona con ciertos metales o aleaciones (como el magnesio o el titanio) para formar compuestos sólidos. Esta tecnología destaca por su enorme seguridad y porque es capaz de almacenar más hidrógeno por unidad de volumen que el propio hidrógeno líquido. El proceso es reversible: al aplicar calor y disminuir la presión, el material libera el hidrógeno inyectado.
- Portadores de Hidrógeno Orgánico Líquido (LOHC): Son compuestos orgánicos líquidos que absorben hidrógeno (hidrogenación) en el punto de origen y lo liberan (deshidrogenación) en el lugar de destino. Su gran ventaja es que permiten el almacenamiento y transporte de grandes cantidades de hidrógeno a temperatura y presión ambiente, pudiendo utilizar la infraestructura actual de transporte de líquidos (como camiones cisterna y puertos).
- Amoníaco y Metanol: Se investiga ampliamente el uso de amoníaco (NH3) o metanol (CH3OH) como vectores para almacenar hidrógeno, aprovechando que son compuestos químicos muy utilizados en la industria y cuyas redes de distribución ya están muy desarrolladas.
- Adsorción Física: Utiliza materiales muy porosos, como nanotubos de carbono o zeolitas, donde el hidrógeno se adhiere a la superficie del sólido. Es un proceso totalmente reversible, aunque la tecnología requiere seguir perfeccionándose.
Transporte, hacia una movilidad de cero emisiones
El sector transporte es responsable de una parte significativa de las emisiones de gases de efecto invernadero en Europa. La descarbonización de este sector es una necesidad normativa y operativa para la industria pesada y logística. A fecha de 2026, el hidrógeno verde se puede utilizar en aplicaciones donde la electrificación directa por baterías es inviable por limitaciones de peso, tiempo de carga o autonomía.
La madurez tecnológica actual permite dos vías complementarias para integrar el hidrógeno: Vehículos de Pila de Combustible (FCEV): Utilizan la pila de combustible para generar electricidad a bordo mediante una reacción electroquímica. Son la solución óptima para el transporte pesado de larga distancia, ofreciendo una autonomía superior y tiempos de repostaje comparables al diésel, emitiendo únicamente vapor de agua.
Motores de combustión de hidrógeno (H2-ICE): Representan una alternativa disruptiva. A diferencia de los motores preparados para ser convertidos, los nuevos diseños operan al 100 % con hidrógeno, ofreciendo una transición más sencilla para flotas existentes sin renunciar a las ventajas del hidrógeno como combustible limpio.
El impulso regulatorio:
- Directiva RED III: Establece objetivos vinculantes para el uso de energías renovables en el transporte, impulsando la adopción de combustibles renovables de origen no biológico (RFNBO).
- Reglamento AFIR (Reglamento de Infraestructura para los Combustibles Alternativos): Este marco legal obliga a la instalación de puntos de repostaje de hidrógeno en las redes transeuropeas de transporte (TEN-T), resolviendo el cuello de botella histórico sobre la falta de estaciones.
Industria ¿Cómo ayuda el hidrógeno a descarbonizar tu sector?
El hidrógeno renovable es una alternativa para sectores industriales pesados donde la electrificación directa no es técnicamente posible. Al sustituir el gas natural por hidrógeno verde en procesos de alta temperatura o como materia prima, eliminamos emisiones directas de CO2.
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Te ayudamos a valorar si el hidrógeno es la solución óptima para tu planta, a diseñar un plan a la medida para descarbonizar tu actividad y a asegurar el cumplimiento estricto de la legislación vigente.