Hoy quiero hablar de algo ligero. Hidrógeno. El hidrógeno es una de las alternativas más populares actualmente al combustible fósil en el transporte. Muchas empresas y naciones han invertido dinero en ello. En 2021, la cantidad de automóviles de pasajeros alimentados con hidrógeno comprados en el Reino Unido fue de 12. ¿Suena como un negocio en auge? No exactamente. De hecho, un informe del Comité Británico de Ciencia y Tecnología que apareció el mes pasado advirtió que "no creemos que [el hidrógeno] sea la panacea para nuestros problemas que a veces podrían inferirse de las esperanzas puestas en él". Ay. Entonces, ¿cuál es el trato con el hidrógeno? ¿Esperanza o exageración? De eso hablaremos hoy. El hidrógeno es el primer elemento de la tabla periódica. Si lo mezclas con oxígeno y le pones fuego a la mezcla obtienes agua.
Esta reacción libera energía, por lo que si la haces en condiciones controladas, puedes impulsar un motor o una turbina con ella. El único escape que obtiene es agua pura, sin dióxido de carbono, sin óxidos de nitrógeno, sin partículas, sin desechos radiactivos, sin aves picadas. Es realmente difícil quejarse del agua pura. Pero no nos rindamos tan fácilmente, ciertamente podemos encontrar algo de qué quejarnos. Por ejemplo, el hidrógeno es un gas que, a presión y temperatura atmosférica normal, ocupa mucho volumen, y es poco práctico arrastrar un zepelín detrás de su automóvil.
Por eso, para almacenar y transportar hidrógeno, uno lo comprime sometiéndolo a mucha presión. Por lo general, eso es algo así como 700 bar, o alrededor de 700 veces la presión atmosférica. A esa presión, la energía que se obtiene de un litro de hidrógeno es la sexta parte de la energía que se obtiene de un litro de gasolina. Esto significa que si alimenta un automóvil con hidrógeno, se necesitan más litros de hidrógeno que litros de gasolina para cubrir la misma distancia. Pero los litros son una medida de volumen. La cantidad de energía que obtienes del hidrógeno por masa es aproximadamente el doble de la que obtienes de la gasolina. Por otra parte, dado que el hidrógeno debe mantenerse a alta presión, los tanques de hidrógeno tienden a ser pesados en comparación con los tanques de gasolina.
Al fin y al cabo, los coches de hidrógeno acaban siendo algo más pesados que los de gasolina, pero no es una diferencia tan grande. Está bien, pero ¿cómo obtienes la energía del hidrógeno? La tecnología para esto no es nueva, existe desde hace más de 200 años. La primera pila de combustible de hidrógeno fue desarrollada por William Grove en 1839, pero no fue hasta la década de 1960 cuando dos ingenieros de General Electric propusieron una forma inteligente de hacerlo. Desarrollaron lo que ahora se llama una membrana de intercambio de protones. Esos mantienen el hidrógeno y el oxígeno en gran medida separados y permiten reacciones químicas solo en la membrana.
De esa manera, es mucho más fácil controlar la reacción, lo que también hace que el sistema sea más seguro. Esas celdas de combustible de hidrógeno fueron luego desarrolladas por la NASA. Uno de los primeros usos fue en la nave espacial Gemini, que se lanzó a mediados de la década de 1960. Más tarde también se usaron en la nave espacial Apolo que llevó a los astronautas a la luna y para el transbordador espacial. La Estación Espacial Internacional utiliza celdas de combustible de hidrógeno para generar electricidad y también para producir agua potable para los astronautas a bordo. Entonces, las celdas de combustible de hidrógeno existen desde hace mucho tiempo, pero nunca han sido particularmente populares.
Una de las razones ciertamente ha sido que simplemente no había necesidad de ellos, porque los combustibles fósiles son considerablemente más convenientes. Desafortunadamente, tienen efectos secundarios, razón por la cual compañías como Hyundai y Toyota han estado vendiendo autos que funcionan con hidrógeno durante aproximadamente una década. BMW, Ford y otros gigantes automovilísticos tienen planes para automóviles de hidrógeno, y algunos gobiernos están considerando el hidrógeno para impulsar sus sistemas de tránsito, por ejemplo, Escocia y Alemania. El Reino Unido con sus miserables 12 ventas en 2021, lo admito, es un ejemplo particularmente triste. Por un lado, eso es solo automóviles de pasajeros. También pusieron en circulación unos 50 autobuses que funcionan con hidrógeno. Y a nivel mundial, el mercado no parece tan grave. En total, en 2021 se vendieron unos 16 mil autos propulsados por hidrógeno, unos tres mil 500 de ellos en EE.UU. La cantidad total de autos nuevos vendidos en 2021 fue de aproximadamente 67 millones, por lo que en este momento uno de cada cuatro mil autos nuevos funciona con hidrógeno.
Es un mercado pequeño, pero es un mercado existente. Algunos planes son extremadamente ambiciosos. Por ejemplo, en mayo del año pasado, la Unión Europea lanzó una estrategia llamada REPowerEU, con el objetivo de reemplazar hasta 50 mil millones de metros cúbicos por año de gas ruso importado con hidrógeno. Esto significaría reemplazar casi el 10 por ciento del consumo total de gas de la UE con energía de hidrógeno. Eso es sustancial. No es sólo Europa. Muchos otros países también están invirtiendo en instalaciones de producción de hidrógeno, que incluyen a Japón, Canadá, Egipto, China y los Estados Unidos. Por ejemplo, en marzo del año pasado, la empresa Green Hydrogen International reveló planes para crear una planta en Texas que utilizará 60 gigavatios de electricidad solar y eólica para producir 2,500 millones de kilogramos de hidrógeno al año.
Se llamará Ciudad Hidrógeno. Y las empresas individuales también están invirtiendo en ello. Microsoft, por ejemplo, quiere utilizar celdas de combustible de hidrógeno como generadores de respaldo amigables con el clima para sus centros de datos. Como ves, el hidrógeno está en auge. Pero. El primer “pero” que te puede venir a la mente es: ¿Pero de dónde viene el hidrógeno? Ahora, el hidrógeno es el elemento más abundante en el universo. De hecho, las tres cuartas partes de toda la materia normal del universo es hidrógeno, pero normalmente no se puede comprar en el supermercado. Entonces, ¿dónde lo consigues? Los depósitos geológicos naturales de hidrógeno puro son raros en la Tierra.
La mayor parte del hidrógeno que tenemos está ligado, ya sea en agua o en metano. Y aquí es donde comienza el problema. Porque tienes que romper esos enlaces químicos para obtener el hidrógeno y eso requiere energía. Por lo tanto, el hidrógeno no es realmente una fuente de energía, sino un sistema de almacenamiento. Usas energía para crearla en su forma pura, la transportas y luego liberas esta energía en otro lugar. El grado de respeto por el medio ambiente depende en gran medida de la procedencia del hidrógeno. Para realizar un seguimiento de esto, los científicos están utilizando una escala de colores. Todos lo saben, pero esto es YouTube, así que tengo que decir esto de todos modos: el hidrógeno en sí tiene siempre el mismo color, que es transparente.
Esta escala de colores es solo una forma de realizar un seguimiento del método de producción. En esta escala de colores, el hidrógeno natural es raro y es blanco. El hidrógeno obtenido del agua utilizando carbón o lignito tiene los colores negro o marrón, respectivamente. Su producción emite dióxido de carbono y metano; ambos son gases de efecto invernadero. El hidrógeno gris se deriva del metano y el agua; esto también produce dióxido de carbono y, por lo general, parte del metano se escapa. Por el momento, casi todo el hidrógeno se produce de una de esas formas mediante el uso de combustibles fósiles. Según el Consejo Mundial de la Energía, en 2019 a más del 95 por ciento del hidrógeno en todo el mundo se le asignó uno de esos colores, negro, marrón o gris.
Esto libera alrededor de 830 millones de toneladas de dióxido de carbono por año. Eso es el 2 por ciento de las emisiones globales totales y casi lo mismo que el tráfico aéreo. Pero hay más colores en el arco iris de hidrógeno. A continuación está el azul. Al igual que el hidrógeno gris, el hidrógeno azul está hecho de metano, pero el dióxido de carbono se almacena bajo tierra y no escapa a la atmósfera.
Este método actualmente solo se usa para el 1 por ciento de la producción de hidrógeno, pero podría ampliarse. La asociación industrial Hydrogen Council ha promocionado el hidrógeno azul como una iniciativa respetuosa con el clima . No es del todo irrelevante, así que permítanme mencionar que este consejo fue creado por la industria del petróleo y el gas. Muchos de sus miembros tienen un interés financiero en cambiar del gas natural al hidrógeno producido a partir del gas natural. Entonces, tal vez uno no debería dar por sentado su argumento de que el hidrógeno azul es amigable con el clima. ¿Alguien no ha investigado esto? Bueno, ya que preguntaste, en 2021, dos investigadores estadounidenses calcularon la cantidad de gases de efecto invernadero liberados por la tecnología de hidrógeno gris y azul. No solo tomaron en cuenta el dióxido de carbono , sino también el metano, que es un gas de efecto invernadero mucho más potente. Para facilitar las comparaciones, el efecto invernadero del metano generalmente se convierte en un equivalente de dióxido de carbono, que es la cantidad de dióxido de carbono que tendría el mismo efecto.
Llegaron a la conclusión de que el hidrógeno gris tiene un dióxido de carbono equivalente a unos 550 gramos de dióxido de carbono por kilovatio hora y el azul solo un poco menos, 486 gramos. Eso es casi lo mismo que las emisiones que se obtienen al usar gas natural directamente para generar electricidad. Parte de la razón por la que el hidrógeno azul funciona tan mal es que no todo el dióxido de carbono de la producción de hidrógeno se captura y almacena. Otra razón es que el proceso de almacenamiento del dióxido de carbono también requiere energía y genera emisiones de dióxido de carbono. Los autores estiman que, en las condiciones más favorables, sería posible reducir esas emisiones a unos 200 gramos de dióxido de carbono por kilovatio hora mediante el uso de fuentes de energía renovables.
Entonces, el hidrógeno azul no ayuda mucho con la protección del clima. Luego está el hidrógeno verde, que se produce a partir del agua utilizando energía renovable. De nuevo, eso suena bien, y de nuevo, no es tan simple. Según un cálculo realizado por investigadores de Australia, las emisiones de gases de efecto invernadero del hidrógeno verde producido con energía solar son idealmente alrededor de una cuarta parte de las del hidrógeno gris. Sin embargo, en condiciones realistas, encuentran que las emisiones son comparables, particularmente debido a las fluctuaciones en la radiación solar que hacen que la producción de hidrógeno sea ineficiente.
No hay datos ni ningún estudio sobre la producción de hidrógeno a partir del viento, pero espera que este método sufra aún más las fluctuaciones porque el viento es mucho menos fiable que la luz solar. Y dado que estos métodos son ineficientes, también son costosos. De hecho, producir hidrógeno con energía solar y eólica es prácticamente la forma más costosa de hacerlo, según una revisión de 2019. Ahora, tal vez esos costos disminuyan un poco a medida que la tecnología mejore. Pero viendo que el mayor problema es que la entrada de energía fluctúa, dudo que sea económicamente competitivo con el hidrógeno "sucio". Este problema se puede solucionar mediante el uso de energía nuclear para generar hidrógeno, al que se le ha asignado el color rosa y púrpura.
Algunos proyectos para esto están en marcha, pero es pronto y la energía nuclear no es exactamente popular. Ok, hemos visto que no está tan claro si el hidrógeno es amigable con el clima y, además, es caro. Y esto es sólo el costo de producción. No incluye toda la infraestructura que sería necesaria para alimentar una flota de autos de hidrógeno. Recuerda que tienes que mantener las cosas en varios cientos de bares y no puedes usar una gasolinera normal para eso.
Pasemos al siguiente problema que te puede venir a la mente: ¿de dónde sacamos el agua ? A la distancia, el mundo no tiene escasez de agua, pero el agua dulce puede ser escasa en ciertas regiones del planeta. Sin embargo, según estimaciones de investigadores de la Universidad de Delaware, los problemas de suministro de agua probablemente no se interpondrán en el camino de una economía de hidrógeno. Analizaron un escenario en el que reemplazamos el 18 por ciento de los combustibles fósiles con hidrógeno y descubrieron que esto requeriría alrededor del 2 por ciento de la cantidad de agua dulce que se usa actualmente para el riego. Cuidado, esta figura tiene una escala logarítmica. También puede ver en esta figura que el uso de combustibles fósiles también requiere agua dulce para refrigeración, minería, fracturación hidráulica y refinación, y actualmente es más que la proyección para el hidrógeno. Eso es 2 por ciento en el promedio global, pero en algunas regiones la fracción puede ser mayor. Por ejemplo, las estimaciones para Australia son que necesitaría alrededor del 4% de la cantidad de agua utilizada para el riego.
Eso parece una cantidad manejable, pero es algo a tener en cuenta si quieres que esto funcione. Otro problema con el agua es que se puede congelar. Por eso no deberías dejar la cerveza en el coche en invierno. Y también es por eso que a las celdas de combustible de hidrógeno les gusta el calor. Si la temperatura cae más de unos pocos grados bajo cero, el agua que crean las celdas de combustible al inicio se congelará inmediatamente, lo que degradará rápidamente las membranas y los tubos.
Se conoce como el problema del “arranque en frío” de la pila de combustible de hidrógeno. Y no, no puede simplemente verterle anticongelante (no un "ai), recuerde que el agua se crea en la celda de combustible. Entonces, tendrás que quedarte en California o mantener tu auto caliente. La solución que persiguen los fabricantes en estos momentos son los sistemas de precalentamiento. Pero el mayor problema para una economía de hidrógeno puede ser , para empezar, hacer esas membranas de intercambio de protones.
No es porque sea tan difícil, sino porque están hechos de platino e iridio. Platino del que quizás hayas oído hablar, es un metal noble caro que también se usa para joyería. La razón por la que es caro es que es raro. El iridio también es un metal noble. Es tan raro que la mayoría de la gente nunca ha oído hablar de él. Ambos metales son difíciles de reemplazar con cualquier otra cosa en las celdas de combustible de hidrógeno. Eso es un problema porque significa que toda la economía del hidrógeno depende de la disponibilidad de esos dos metales. Solo hay una cantidad limitada de ellos en el mundo y solo se encuentran en formaciones geológicas muy específicas. Casi todo el suministro de platino e iridio proviene de solo tres países: Sudáfrica, Rusia y Zimbabue, y las colonias han pasado de moda recientemente.
China, que ha invertido mucho en tecnología de hidrógeno, ya está sintiendo las consecuencias. Y apenas hemos comenzado con la construcción de la economía del hidrógeno. Este problema se ha destacado recientemente en informes de varias organizaciones internacionales, incluida la Agencia Internacional de Energía y el Banco Mundial. Según el grupo de consultoría empresarial Wood Mackenzie, el aumento de la demanda de platino podría ser manejable en un futuro próximo, pero parece que para 2030 la demanda de iridio será varias veces superior a la oferta. No sé mucho sobre el comercio, pero creo que esto no es bueno. Es posible hacer que las celdas de combustible sean un poco más eficientes y disminuir la demanda de esos metales raros. Pero esta situación no va a cambiar y iridium no se mudará a los EE. UU., incluso si lo pide muy amablemente. Un problema final que vale la pena mencionar es que el hidrógeno es simplemente desagradable de manejar.
El hidrógeno es la molécula más pequeña. Si lo aprietas en un tanque, se arrastrará hacia las paredes del tanque. Eso destruye la estructura química del material y lo hace quebradizo. Se llama “fragilización por hidrógeno”. Por este motivo, los depósitos de hidrógeno deben ser gruesos y con un revestimiento especial, lo que los hace pesados y caros. Al igual que el problema del arranque en frío, esta es una química básica y no va a desaparecer.
Y la necesidad de mantener el hidrógeno bajo presión hace que el material sea incómodo de manejar. La ciudad de Wiesbaden en Alemania, por ejemplo, retiró recientemente sus seis nuevos autobuses propulsados por hidrógeno porque la estación de servicio se averió, hundiendo unos pocos millones de euros. En resumen, la producción de hidrógeno en este momento tiene una huella de carbono alta porque se hace casi exclusivamente con combustibles fósiles.
Reducir la huella de carbono de la producción de hidrógeno parece difícil según las estimaciones, pero por el momento básicamente no hay datos del mundo real. Es casi seguro que el hidrógeno producido por el viento y la energía solar no será económicamente competitivo con el derivado de los combustibles fósiles, pero el uso de la energía nuclear podría ser una opción. Construir infraestructura para un sistema de transporte basado en hidrógeno consumiría mucho dinero. Parece que el suministro de metales raros para las pilas de combustible de hidrógeno se convertirá en un problema en un futuro cercano que no ayudará a que la tecnología sea asequible. Mantener el hidrógeno almacenado y bajo presión [[bajo presión]] aumenta el costo y hace que esos sistemas sean pesados, lo que no es bueno para el transporte. Y finalmente, a los autos impulsados por hidrógeno no les gustan las temperaturas frías.
Asi que. Bueno. Me parece que el comité británico de Ciencia y Tecnología tiene razón. Una economía de hidrógeno no es una panacea para el cambio climático. De hecho, los franceses tienen un comité similar que también concluyó “l'hydrogène n'est pas une solution milagro”. Debo admitir que estaba considerablemente más optimista sobre el hidrógeno antes de comenzar a trabajar en este video. ¿Y usted? ¿ Aprendiste algo nuevo? ¿Cambiaste de opinión? Háganos saber en los comentarios. Si pasa un día investigando sobre automóviles de hidrógeno, es probable que durante las próximas dos semanas vea anuncios dirigidos a automóviles de hidrógeno. Si valora su privacidad más que eso, nuestro patrocinador NordVPN tiene la solución adecuada para usted.
NordVPN es una aplicación que instala en su teléfono o computadora portátil. Lo usa para crear una conexión segura a uno de sus servidores, luego navega por la web desde allí. Esto mantiene la privacidad de sus datos, incluso en una red inalámbrica pública. NordVPN también viene con una protección contra amenazas que lo mantiene a salvo de malware, rastreadores y anuncios maliciosos. Si todavía no estás seguro de para qué necesitas una aplicación como esta, déjame mencionarte que tienen más de 5000 servidores en todo el mundo, y puedes elegir uno. Esto le permite acceder a sitios web en otros países utilizando un servidor ubicado allí. Entonces, si un sitio web o un video están bloqueados donde se encuentra, esa es una manera fácil de resolver el problema.
Puede hacer uso de nuestra oferta especial si utiliza el enlace nordvpn dot com slash sabine o el código de cupón Sabine. NordVPN es muy fácil de usar, se ejecuta en prácticamente todas las plataformas y se instala en un minuto. Puede combinarlo con un administrador de contraseñas llamado NordPass y una plataforma segura para almacenar y compartir archivos llamada NordLocker. Si los junta todos, obtendrá un mejor precio y todos tienen una garantía de devolución de dinero de 30 días. Una vez más, eso es nordvpn dot com slash sabine o el código de cupón Sabine. El enlace está en la información a continuación, así que echa un vistazo a esto. Gracias por vernos, nos vemos la próxima semana..