Sobre todo, teniendo en cuenta sus características y propiedades, que justifican la idoneidad de plantear vías de desarrollo tecnológico que hagan que ambas soluciones vayan de la mano y se complementen.  

Este planteamiento se ve refrendado por las estrategias que entidades como la propia UE están lanzando en los últimos años, donde se aprecia el despliegue conjunto y coordinado de ambas tecnologías.

Así, la primera estrategia desplegada por la UE en este sentido data del año 2017, cuando se lanzó la iniciativa conocida como Batteries Europe. A través de ella, el se busca lograr pasar de un 3% de la cuota de mercado europeo de las baterías en 2018 a un 25% en 2028.

De forma adicional, la UE también ha lanzado su propia estrategia del hidrógeno verde, que busca como objetivo para 2050 la producción de cientos de toneladas al año de hidrógeno renovable, con fuerte presencia en sectores como el transporte, la edificación y la industria.

Este plan ha sido definido con una clara vocación de “complemento” a la estrategia sobre baterías ya definida, al incidir sobre todo en la descarbonización de sectores de la economía que no podrían lograr la transición energética deseada únicamente a través de la electrificación basada en baterías y las fuentes de energía renovables.

Esto se demuestra, por ejemplo, en la primera convocatoria del “Green Deal” publicada en mayo de 2020 a nivel comunitario, donde ya se habla en su área 5 (“Sustainable and Smart Mobility”) de la hibridación de hidrógeno y baterías en los demostradores para futuros medios de transporte marítimos y aéreo.

De igual manera, la Agencia Internacional de la Energía (IEA) en su documento “Batteries and hydrogen technology: keys for a clean energy future” revela que se necesitará algo más que energías renovables y eficiencia para encaminar al mundo hacia el cumplimiento de las metas climáticas y otros objetivos de sostenibilidad. Para ello identifica tanto a las baterías como al hidrogeno como claves para una sociedad baja en emisiones de CO2.

LAS BATERÍAS COMO FACTOR CLAVE PARA EL IMPULSO DEL HIDRÓGENO VERDE

Como se indicaba anteriormente, este planteamiento conjunto entre ambas tecnologías se fundamenta en gran parte en las similitudes y complementariedad que presentan ambas tecnologías.

No en vano, las baterías y los electrolizadores (que es el medio a través del que se obtiene el codiciado H2 verde) se basan en principios electroquímicos similares, lo que permite aprovechar el conocimiento generado en una tecnología para beneficio de la otra, así como el uso de componentes y elementos similares.

De ahí que se espere por ejemplo que, teniendo en cuenta el mayor grado de madurez del sector de las baterías, la futura industrialización a gran escala de los electrolizadores pase por aprovechar este conocimiento y experiencia generada, lo que permitirá reducir los plazos de escalado, así como los costes asociados. Esto explica también que cada vez más players estén trabajando en ambas tecnologías, aprovechando las sinergias existentes para ofrecer innovaciones que beneficien a las dos.

Pero más allá de estos principios comunes de los que se pueden beneficiar tanto las baterías como el H₂, existen otra serie de elementos que justifican la necesidad de plantear una hoja de ruta tecnológica que tenga en cuenta la complementariedad entre sí de estas soluciones.

Como detallamos en entradas anteriores de nuestro blog, los esfuerzos de la industria del H₂ se están centrando actualmente en lograr impulsar la obtención de éste a través de la electrólisis del agua basada en energías renovables (como por ejemplo la energía eólica o la solar). Esto permitirá generar un proceso de producción sostenible y sin emisiones, lo que reforzará aún más la apuesta por esta tecnología de cara a la transición energética.

Sin embargo, al estar basada en fuentes energéticas “intermitentes” como las mencionadas, el H₂ verde plantea el desafío de establecer un sistema de producción estable, que garantice su obtención sin necesidad de depender de las condiciones climatológicas que haya en cada momento. Es aquí donde surge el potencial de las baterías para incrementar la producción del hidrógeno a través de los electrolizadores.

Gracias a su capacidad de almacenamiento, las baterías posibilitan precisamente eliminar la incertidumbre y dependencia asociada a la disponibilidad de energías renovables según el momento del día o la previsión meteorológica. Así, potenciales excedentes de energía pueden ser almacenados para posteriores momentos en los que se produzca un déficit. Esto evita pérdidas o derroches de energía, logrando así una mayor eficiencia en su uso.

Hasta hace unos años, este planteamiento no era contemplado dentro del sector de electrolizadores debido al alto precio de las baterías, lo que suponía un incremento significativo del coste final de la electricidad obtenida mediante hidrógeno. Es por ello que se contemplaba como una opción más rentable reducir el grado de utilización de los electrolizadores a únicamente los momentos en los que hubiera disponibilidad de energía renovable.

Sin embargo, este escenario no es el mismo hoy en día, donde la reducción del precio de las baterías se ha situado a tal nivel que su puesta en marcha en plantas de electrolizadores comienza a rentabilizarse, permitiendo además aumentar el grado de utilización o factor de planta de la instalación gracias al almacenamiento de energía en fases de excedente para su posterior uso en momentos de déficit de fuentes renovables.

Plantas de electrolizadores como la que está desarrollando Iberdrola en Puertollano (España) ya contemplan este enfoque, el cual aspira a impulsar el atractivo y crecimiento de la industria de producción de H₂ verde en todo el mundo.

EL H₂ PERMITIRÁ DAR RESPUESTA A LAS LIMITACIONES ACTUALES DE LAS BATERÍAS

Hasta ahora, hemos visto las posibilidades que ofrecen las tecnologías de batería para impulsar la industria del H₂ verde. Pero también se espera que este último suponga una solución que complemente y satisfaga las necesidades que, debido a su naturaleza, las baterías no podrán cubrir.

Sobre todo, en términos de densidad de energía, factor clave para poder emplear una tecnología u otra en una aplicación concreta. Hay que tener en cuenta que las actuales baterías de litio-ion presentan una densidad de ≈250 Wh/kg, esperándose que esta cifra aumente hasta ≈400-450 Wh/kg gracias a las futuras generaciones de estado sólido.

Estas cifras son suficientes para dar respuesta a, por ejemplo, los retos que la pequeña electromovilidad (como, por ejemplo, un coche) puede presentar. Sin embargo, no son suficientes para satisfacer las necesidades del transporte pesado (como camiones, trenes, barcos y aviones).

Es aquí donde entran las posibilidades del H₂, ya que alcanza densidades cercanas a 2.500 Wh/Kg en estado gaseoso. Este factor, unido al hecho de que el transporte pesado presenta menos limitaciones de espacio o capacidad para usar como combustible el H₂ (a través de las pilas de combustible)_, lo convierten en una alternativa con alto potencial para este tipo de vehículos.

Igualmente, el H₂ también supone un vector energético clave de cara a aplicaciones estacionarias, gracias a su capacidad de almacenamiento a gran escala. Por ello, se espera que en el futuro el hidrógeno y las baterías se empleen conjuntamente allá donde se requieran aplicaciones de red de forma combinada, de cara a una efectivo almacenamiento y sistema de gestión de la demanda, apoyo de red o balance en la generación según las necesidades de cada momento.

LOS RETOS PARA ALCANZAR ESTE ESCENARIO

Este futuro prometedor y conjunto entre ambas tecnologías pasa por responder a los desafíos que presentan ambas soluciones. Sobre todo, en el caso del hidrógeno, que, como se ha mencionado, es una tecnología todavía incipiente en comparación a las baterías.

Por un lado, uno de las grandes áreas de mejora a acometer esta asociada al ya mencionado coste de producción del hidrógeno, de cara a proporcionarlo a un costo competitivo respecto a las alternativas actuales. Enfoques como el ya mencionado a partir del uso de baterías pueden facilitar la industrialización y coste de obtención del H₂.

Igualmente, su almacenamiento también presenta retos en términos de durabilidad, recarga y ciclo de vida, en los cuales ya se está trabajando para optimizar su eficiencia, factor clave para lograr su uso futuro y empleo como alternativa real a otras tecnologías.

Por su parte, en relación a las baterías, los esfuerzos de la industria se están centrando en desarrollar nuevas generaciones tecnológicas que permitan dar respuesta a las necesidades de industrias como el vehículo eléctrico, las energías renovables o la electrónica de consumo.

Esto pasa principalmente por aumentar las densidades energéticas de los dispositivos, algo que se espera que baterías como las ya mencionadas de estado sólido puedan lograr, unido a otros avances que se están dando en relación a las composiciones de cátodos y ánodos o la configuración de las celdas.

De la respuesta a estos desafíos dependerá tanto la evolución del hidrógeno como de las baterías, algo que a su vez determinará la futura consolidación del nuevo modelo energético al que se aspira en el futuro. Por ello, la importancia de poner en marcha planteamientos tecnológicos que incluyan el desarrollo de estas soluciones de forma combinada, aprovechando las sinergias y posibilidades que se ofrecen mutuamente con el objetivo de acelerar su madurez. Todo ello como un primer paso para establecer, en el largo plazo, un modelo energético flexible e híbrido que permita aprovechar lo mejor de ambos mundos.