AleaSoft: El papel del hidrógeno en la carrera espacial y en la transición energética

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El hidrógeno y su uso como fuente de energía han tenido un papel muy relevante en los viajes al espacio. Desde AleaSoft se repasa el uso del hidrógeno en el programa Apolo que llevó al primer ser humano a pisar la Luna y su papel en la actualidad en la transición energética

En una noticia reciente sobre la conquista del espacio y la revolución fotovoltaica, desde AleaSoft se repasaba el papel de algunas tecnologías que lideran la transición energética, como la fotovoltaica, en la carrera espacial. En este caso, se hablará de otra tecnología muy presente en los viajes espaciales: el hidrógeno. Seguramente el hecho de no tener una estructura mecánica reconocible asociada, como el caso de los paneles solares con la fotovoltaica, ha hecho que su presencia en misiones espaciales haya pasado desapercibido. Pero no por ello, su papel ha sido menos relevante.

El gas hidrógeno es la molécula más simple del universo al estar formada tan solo por dos átomos del elemento más ligero de la tabla periódica. En condiciones normales de temperatura y presión se encuentra en forma de gas y para convertirlo en líquido se necesita enfriarlo a -253 °C, muy cerca del cero absoluto. Pero para su uso como fuente de energía, la propiedad más interesante es su capacidad de combinarse con el oxígeno y liberar energía.

El hidrógeno en el viaje que llevó al ser humano a pisar la Luna
Ahora que se celebra el cincuenta aniversario del primer viaje tripulado que puso los pies en la Luna, es interesante mencionar que, entre otras tecnologías, ese viaje fue posible gracias al hidrógeno. La participación más visible del hidrógeno en el viaje del Apolo 11 fue su uso como combustible de los cohetes Saturn V. Para la primera fase del despegue del cohete, cuando se eleva en medio de una bola de fuego, los cinco motores F-1 del Saturn V usaban como combustibles queroseno y oxígeno. Pero para las siguientes etapas, las encargadas de poner la sonda en órbita y dar el empuje final que enviaba el vehículo hacia la Luna, los motores J-2 usaban hidrógeno y oxígeno como combustibles.

Para la propulsión de los cohetes, lo que se usa es la capacidad del hidrógeno para quemar como un combustible fósil y producir calor, pero con la diferencia importante de que durante su combustión no se genera CO2, solamente agua. El hidrógeno puede ser usado como combustible básicamente con la misma tecnología que los combustibles fósiles y desarrollar una potencia similar. La complejidad del hidrógeno reside en su manejo, porque hay que almacenarlo bajo presión y al ser una molécula tan pequeña es propenso a sufrir escapes.

El otro uso del hidrógeno en los viajes a la Luna fue para la generación de electricidad a bordo de los módulos de las misiones Apolo. De la misma manera que usando electricidad se puede disociar el agua en hidrógeno y oxígeno mediante electrólisis, mezclando hidrógeno y oxígeno en una pila de combustible se puede producir electricidad y agua. Un total de tres pilas de combustible proporcionaban energía para hacer funcionar todos los instrumentos de la sonda espacial. Además, el agua producto de la reacción que enlazaba el hidrógeno y el oxígeno se usaba para la refrigeración de algunos aparatos e incluso como agua de consumo para la tripulación, si bien con algunos inconvenientes como el mal sabor y las burbujas de gas que se creaban en condiciones de ingravidez.

El hidrógeno y la transición energética
El papel que se espera que tenga el hidrógeno en la transición energética es tanto su uso como combustible como para la generación directa de electricidad.

En el aspecto de su uso como combustible, en la actualidad el hidrógeno se puede usar mezclado con gas natural hasta una cierta cantidad sin cambiar la tecnología existente. El uso de hidrógeno mezclado con gas natural en un ciclo combinado para generar electricidad o inyectándolo directamente a la red de distribución de gas puede ayudar a reducir las emisiones de CO2 y a disminuir la demanda de gas natural.

En su uso para la generación directa de electricidad mediante la reacción química con oxígeno, su aplicación más visible es en los vehículos de hidrógeno. Un coche que se alimenta de hidrógeno funciona con un motor eléctrico, pero a diferencia de los coches eléctricos enchufables, la electricidad se genera en el propio vehículo en una pila de combustible donde reaccionan el hidrógeno y el oxígeno del aire para producir electricidad. La electricidad alimenta el motor eléctrico y el único residuo es el agua producida durante la reacción.

Es habitual encontrar comparaciones entre los vehículos de hidrógeno y los vehículos eléctricos de baterías, y existe un debate interesante sobre cuál de las dos opciones será la escogida para la descarbonización del transporte. Aunque el sentido común apunta a una convivencia de las dos tecnologías en el futuro.

Entre las ventajas del vehículo de hidrógeno frente al de baterías destacan la autonomía, el peso y el tiempo de repostaje. Mientras que entre los inconvenientes se encuentran la complejidad, la eficiencia y, al menos de momento, el precio y la disponibilidad de puntos de repostaje. Desde AleaSoft se augura que cada tecnología tendrá su parte de mercado según el uso y las necesidades del vehículo. En coches de uso cuotidiano con distancias medias de menos a 200 km, el coche eléctrico de baterías es una opción adecuada si se puede recargar mientras está aparcado. Para vehículos que requieran más energía para hacer distancias más largas como camiones, barcos o aviones, o vehículos donde el tiempo de recarga es importante, como los taxis, el hidrógeno será una opción más viable.

Pero el papel clave del hidrógeno en la transición energética, según los especialistas de AleaSoft, será en su complementariedad con las renovables. Los inconvenientes de una fuente de energía renovable no intermitente y no gestionable, como la eólica o la fotovoltaica, se pueden solventar usando el hidrógeno como almacenaje de energía. Cuando haya excedente de energía eléctrica o cuando el precio del mercado eléctrico sea bajo, se puede usar la generación renovable para producir hidrógeno. Este hidrógeno se puede almacenar y reconvertirlo en electricidad cuando el precio del mercado sea más ventajoso, o incluso venderlo directamente para su uso como combustible o para repostaje de vehículos de hidrógeno.

La producción de hidrógeno
Para que el hidrógeno pueda ayudar a reducir las emisiones de CO2 es necesario que no se genere CO2 durante su producción. Generar hidrógeno a partir de la electrólisis del agua es caro debido a que es un proceso que requiere mucha energía, por lo que actualmente la mayoría del hidrógeno se genera a partir de gas metano. En el proceso de reformado con vapor, a partir de cada molécula de gas metano se producen cuatro moléculas de hidrógeno, pero también una molécula de CO2.

Pero generar hidrógeno mediante electrólisis no implica que no se emita CO2. Si la electricidad usada para la electrólisis no es de origen 100% renovable, entonces ha habido emisión de CO2 en algún momento de la producción del hidrógeno. Es aquí donde la sinergia entre el hidrógeno y las renovables tiene un papel importante a jugar. Por ejemplo, una planta de producción de hidrógeno asociada a una planta fotovoltaica implica disponer de electricidad renovable a coste bajo para producir hidrógeno libre de emisiones de CO2.

Revolución del hidrógeno + revolución fotovoltaica
El futuro del hidrógeno presenta retos interesantes que supondrán mejoras importantes en la eficiencia de su uso, como combustible y en pilas de combustible, y de su creación por electrólisis. Su naturaleza de gas renovable y no contaminante lo posiciona como la mejor opción frente a los combustibles fósiles contaminantes y no renovables.

Según AleaSoft, la revolución del hidrógeno será completa si va de la mano con la revolución fotovoltaica porque ambas son complementarias y cada una compensa las carencias de la otra. La capacidad de usar el hidrógeno para almacenar energía suplirá la intermitencia de la fotovoltaica y supondrá no tener que vender la producción cuando los precios del mercado eléctrico sean más bajos. Para el hidrógeno, la energía de bajo coste y de origen renovable de la fotovoltaica son la clave para tener un gas que pueda sustituir paulatinamente a otros combustibles como el gasóleo, la gasolina y posteriormente al gas natural.

Para más información, dirigirse al siguiente enlace:

https://aleasoft.com/es/papel-hidrogeno-carrera-espacial-transicion-energetica/

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