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Klaus Meir
En los debates sobre la lucha contra el cambio climático, el tema del hidrógeno (H2) se ha vuelto omnipresente. El gas H2 puede servir para descarbonizar muchos procesos industriales, como en parte la industria química o la fabricación de acero. En principio también cabe pensar en camiones, barcos y aviones pequeños propulsados con hidrógeno como soluciones climáticamente inocuas. Sin embargo, existen limitaciones que hay que tener en cuenta. La idea de proseguir el festín de crecimiento capitalista a base de quemar hidrógeno es inviable.
Veamos en primer lugar los fundamentos científicos del proceso. Si descomponemos agua en sus elementos aplicando corriente eléctrica (electrólisis), obtenemos hidrógeno. El proceso es verde si empleamos para ello electricidad producida mediante aerogeneradores o paneles fotovoltaicos. El problema es que ello comporta grandes mermas de energía: alrededor del 30 % de la electricidad empleada se pierde. Acto seguido hay que comprimir el gas hidrógeno para su transporte y distribución en estado líquido, lo que implica una merma adicional de energía de alrededor del 20 %.
Las fuertes mermas de energía son el gran problema de la tecnología del hidrógeno. Sin los combustibles fósiles, la humanidad ya no dispone de un cuerno de la abundancia energético que parecía que nunca se agotaba. La energía de fuentes renovables no está disponible, a diferencia del carbón, el petróleo o el gas natural, en grandes yacimientos fáciles de explotar, sino que hay que captarla watio a watio mediante complejos equipamientos técnicos en forma de instalaciones solares y eólicas.
Por eso hemos de hacer un uso muy comedido de la energía, y en particular del hidrógeno, cuya producción comporta fuertes mermas, y emplearla selectivamente. Esta postura la comparte también el Instituto de Potsdam de Investigación de los Efectos Climáticos (Potsdamer Institut für Klimafolgenforschung. PIK). En un estudio del PIK, un autor señala lo siguiente: “Por eso deberíamos utilizar los valiosos combustibles basados en hidrógeno prioritariamente para aquellos usos para los que son imprescindibles: los vuelos de larga distancia, partes de la producción química, fabricación de acero y tal vez algunos procesos industriales a alta temperatura.” O sea, sobre todo sectores que difícilmente pueden electrificarse directamente.
¿Qué sucede con el empleo de hidrógeno en los automóviles de turismo? ¿Tiene sentido?
El hidrógeno, un devorador de energía
La tecnología principal que permite utilizar el hidrógeno en el ámbito de la movilidad es la célula de combustible. Aportando H2, genera corriente eléctrica. Esta corriente puede utilizarse para propulsar vehículos con motor eléctrico. Claro que este proceso tiene un pequeño defecto: en la célula de combustible vuelven a producirse mermas de energía de alrededor del 30 %, a las que hay que añadir también las mermas de conversión de la electricidad generada. Sumadas a las pérdidas de la electrólisis precedente y la licuación del hidrógeno, el accionamiento de un automóvil a base de una célula de combustible supone unas mermas totales de hasta el 70 %. Esto significa que de la electricidad que se aplica por un lado solo se aprovecha al final un poco más del 30 %.
Para propulsar todos los turismos actuales que circulan en Alemania con células de combustible necesitaríamos generar 553 terawatios/hora (TWh) de electricidad. Esto sería más que la totalidad de la electricidad generada en este país, que en 2019 ascendía a 519 TWh. A título comparativo: si se equiparan todos los turismos actuales con baterías, el consumo de energía de las mismas sería de tan solo 126 Twh para el mismo recorrido de los automóviles. Sería una cantidad enorme, pero apenas representaría el 23 % de lo que consumirían los automóviles con célula de combustible.
No sirven para el coche
Este cálculo hasta ahora solo incluye el consumo de los coches cuando circulan, pero no la energía utilizada para la fabricación de los vehículos, de las baterías y de las células de combustible. Tampoco incluye el consumo de recursos escasos (litio, cobalto, cobre, platino, tierras raras y materiales semiconductores). A esto se añade que los coches eléctricos también dependen del petróleo, pues se componen hasta 15-20 % (en peso) de plástico (todo el equipamiento interior y los neumáticos). Acabada la vida útil de un automóvil, todo esto se quema, con la consiguiente emisión de gases de efecto invernadero. Teniendo en cuenta que se prevé un aumento del número total de coches en todo el mundo a más de 3.000 millones de unidades de aquí a 2050, es un dato que no podemos dejar de lado.
A la luz de todo ello, está claro que tenemos que renunciar inevitablemente al desorbitado tráfico de automóviles particulares. No cabe duda que en el futuro seguiremos necesitando coches, pero habrá que reducir drásticamente su número. Se necesitarán, por ejemplo, ambulancias, furgonetas de reparto, desplazamientos urgentes, vehículos de alquiler, etc. Para las comunidades rurales situadas fuera de la red de transporte público se precisarán también microbuses y turismos, para que sus habitantes puedan acudir con flexibilidad a sus puestos de trabajo, a los comercios para realizar sus compras y a los centros hospitalarios.
¿Que clase de vehículo habría que utilizar para ello? Por razones energéticas se adecuarían mejor los coches eléctricos con baterías que los de células de combustible.
¿Sirven para camiones?
La cosa cambia con respecto a los camiones o los grandes autocares. La energía total que consume un camión por kilómetro recorrido es unas diez veces mayor que la de un turismo. Las baterías necesarias para esta clase de vehículos pesarían varias toneladas. Por ejemplo, un camión con capacidad para 40 toneladas requeriría de 4 a 5 toneladas de baterías. Casi deberían llevar un remolque para el transporte de las baterías. Un módulo de células de combustible, en cambio, ocupa mucho menos espacio y su peso también es mucho menor, pues ya equivale más o menos a la de los motores de combustión interna actuales.
Otra ventaja es que serían mucho más rápidos de repostar: tal vez lo podrían hacer en 10 a 15 minutos. En cambio, la recarga de una batería de iones de litio de gran tamaño no solo llevaría mucho tiempo, sino que debido a la gran cantidad de electricidad que precisaría obligaría a instalar una pequeña central eléctrica junto a la estación de servicio. Numerosos estudios demuestran que la célula de combustible es la mejor opción para los camiones y autocares.
Por otro lado, los camiones son verdaderos devoradores de energía. Hoy ya representan alrededor de un tercio del consumo de combustible. Accionados con hidrógeno, devorarían todavía más energía. Esta es una de las principales razones por las que es preciso reducir claramente el número de camiones. Esto se puede conseguir mediante un decrecimiento industrial (reducción de la fabricación de productos químicos, de acero y de automóviles), la renuncia a la producción just-in-time para sustituirla por una producción optimizada a escala local y regional, dejando de transportar productos industriales a lo largo y a través de todos los continentes. Para ello hay que trasladar los transportes de mediana y larga distancia sobre todo al ferrocarril.
La disponibilidad de energía renovable es limitada
Además de las baterías y las células de combustible se habla también de combustibles sintéticos (e-fuels). Se obtienen combinando hidrógeno con materias primas naturales que contienen carbono (madera, paja, maíz, etc.) para producir un combustible líquido sintético. Este puede emplearse en motores normales de combustión interna y adquirirse, como la gasolina actual, en las estaciones de servicio.
Sin embargo, las mermas de transformación en la producción y el uso de los combustibles sintéticos en un motor de combustión interna son extremadamente elevadas, de un 87 %. Un automóvil con motor de combustión y combustible sintético consume para el mismo trayecto unas cinco veces más electricidad renovable que un coche eléctrico accionado con batería. Si se quisiera propulsar todos los turismos y camiones actuales de Alemania con combustibles sintéticos se precisarían 1.100 TWh de electricidad de fuentes renovables.
Aparte de este consumo desorbitado de electricidad, no está nada claro de dónde procederán las materias naturales para la carbonización del combustible. A pesar de ello, una parte del lobby automovilístico propugna esta tecnología para el sector del automóvil. Especialmente BMW, Bosch y la asociación alemana de fabricantes de automóviles (VDA) defienden los combustibles sintéticos como posible alternativa. Los defensores de los e-fuels hablan de apertura tecnológica en la búsqueda de soluciones para el accionamiento de los automóviles. En realidad, se trata de una cortina de humo tras la que se oculta la tecnología de combustión. Porque los fabricantes que dicen que apuestan por los combustibles sintéticos pueden seguir produciendo en realidad sus motores de combustión contaminantes y dañar notablemente el clima. Al fin y al cabo, en este terreno siguen existiendo amplios mercados de venta con beneficios prometedores.
En todos los análisis hay que tener en cuenta que solo disponemos limitadamente de energías renovables. Las necesitamos sobre todo para calefacción y agua caliente. Y además para la producción razonable de hidrógeno, que necesitaremos en una industria química y siderúrgica reducida, en una miniflota de camiones y en un sector naval y aéreo claramente menguado. Despilfarrar electricidad e hidrógeno en la movilidad individual a base de automóviles está en contradicción con toda responsabilidad social.
https://www.sozonline.de/2021/09/wasserstoff-ein-energiefresser/
Klaus Meier es ingeniero.
Traducción: viento sur
