¿Podría ser el hidrógeno el futuro de la movilidad?

WOLFSBURGO, ALEMANIA, MAYO de 2018. Un muchacho rubio, de ojos azules y no más de 12 años, está sentado en su monopatín en una parada de autobús. Me detengo un momento mientras ajusto el asiento de nuestro extraño coche azul para familiarizarme con los controles. El motor sigue en marcha, sin el más mínimo ruido. El chico no deja de mirar. Hacia una sociedad del hidrógeno, dicen las palabras impresas en el lateral del vehículo. Unos segundos después, arranca con suavidad el trayecto hasta Hamburgo. Dejamos detrás la pequeña ciudad germana de la Baja Sajonia donde reina un gigante automovilístico, Volkswagen, que se ha visto sacudido por el escándalo mundial de la falsificación de emisiones de modelos diésel. La pregunta es si este coche eléctrico que solo devora hidrógeno y produce agua como residuo será una realidad para ese chaval que mira desde la parada del autobús cuando cumpla 40 años.

Hay una certeza: si en tres decenios todos los coches funcionasen aquí de esa forma, ese muchacho ya adulto disfrutaría de un aire mucho más limpio que el que inhalaron sus padres y abuelos. Un ambiente libre de partícu­las de alquitrán y óxidos de azufre y de nitrógeno que ahora escupen los tubos de todos los coches (y que acaban en el interior de nuestros pulmones). Hasta medio millón de muertes prematuras anuales es el precio que hoy pagan los europeos por respirar el aire de la ciudad.

El País Semanal ha venido a Alemania, invitado por Toyota, para atisbar si ese futuro es posible. Conduciremos durante más de 720 kilómetros desde Hannover hasta el Parlamento danés al volante de un Mirai, que funciona con pilas de hidrógeno. Al tercer día, nos deslizamos con suavidad recorriendo el camino desde Grasten, ya en Dinamarca, hasta Kolding, a lo largo de una campiña verdísima con ocasionales manchas boscosas. A primera hora de la mañana, el cielo danés es de una luminosidad sorprendente y de un azul intenso.

La concepción de una sociedad del futuro electrificada alrededor del hidrógeno contiene una historia sobre lo que pudo ser y no fue, una sorpresa dentro de otra, como las matrioshkas o muñecas rusas. En octubre de 1842, William Robert Grove, juez y científico galés, envió una breve carta al famoso físico Michael Faraday, de la Royal Institution en Londres, acerca de una nueva batería que había inventado. Aunque de construcción sofisticada, su simpleza resultaba extraordinaria. Mezclaba hidrógeno por un lado y oxígeno por el otro para producir agua… y electricidad.

Durante las décadas siguientes, los visionarios ­victorianos imaginaron un futuro plagado de maravillas gracias a la electricidad: servía para estimular las co­sechas y acabar con el hambre, ganar guerras, construir diligencias eléctricas sin caballos, barcos con motores eléctricos e incluso artefactos voladores. Desgraciadamente, Grove inventó la pila de hidrógeno demasiado pronto. Y quedó como una ocurrencia dentro de un cajón. “Aparte del telégrafo, la electricidad resultaba una curiosidad exótica en ese momento”, dice Iwan Rhys Morus, historiador de la Universidad de Aberystwyth, en Reino Unido. Nadie podría imaginar entonces que, con la invención de los generadores eléctricos a comienzos de 1870, la electricidad empezaría a ser vista como una fuente de energía a escala industrial. Pero el hidrógeno quedó en el olvido, dejando paso a las máquinas de vapor, el carbón y el petróleo. “La mayoría de los victorianos pensaban que el carbón era barato y abundante, y aunque se dieron cuenta de que no era inagotable, no se preocuparon de buscar alternativas. El mismo Grove creía que preocuparse por las necesidades energéticas de las futuras generaciones era una pérdida de tiempo”.

Las pilas de hidrógeno bajo el asiento del vehículo que conduzco funcionan con el mismo principio que descubrió aquel juez galés. El coche absorbe el oxígeno del aire a través del frontal superior y, junto con el hidrógeno de los dos tanques debajo de los asientos traseros, alimenta las pilas que envían corriente al motor. Bajo los pies, el hidrógeno, gas primordial del universo, el más ligero y abundante, el primer elemento de la tabla periódica que se creó 380.000 años después del Big Bang, el mismo que se quema en el interior del Sol a millones de grados e ilumina las estrellas, brinda electricidad e impulso con una presión suave del acelerador.

¿Cómo podríamos imaginar la sociedad del siglo XX en el caso de que alguien poderoso como Thomas Edison hubiera apostado por la pila de Grove para producir electricidad? Iwan Rhys describe un paisaje urbano de grandes torres que almacenan el gas, obtenido a partir de las minas de carbón. El hidrógeno discurriría en tuberías que llegarían hasta los hogares británicos, alimentando los hornos de las casas y proporcionando corriente a máquinas que lavarían ropa y limpiarían las alfombras y los muebles. Y por supuesto, permitirían tener luz.

Pero la realidad es bien distinta. Hoy somos adictos a los combustibles fósiles y nuestra dependencia lo empapa todo. No podemos mover el dedo meñique sin devolver a la atmósfera el dióxido de carbono que una vez formó parte de los organismos vivos que se convirtieron en petróleo, carbón y gas natural en las entrañas de la Tierra. Desde hace más de 150 años, no hemos hecho sino quemar y quemar esta energía empaquetada. Detenerse es inconcebible, la parálisis social total. El planeta se calienta gradualmente. Los cultivos están amenazados por el deshielo marino y la intrusión de agua salada. Y ese mismo gas se disuelve en los océanos, haciéndolos más ácidos. Los corales mueren y se blanquean en todo el planeta, arruinando la pesca local. Todo el mundo está de acuerdo: hay que hacer algo. ¿Existe una segunda oportunidad con el hidrógeno? ¿Podemos rebobinar la historia, desengancharnos del petróleo, descarbonizar la sociedad, o ya es demasiado tarde?

Esta historia con suspense prosigue mientras avanza el trayecto hasta Copenhague. Hay signos esperanzadores en este paisaje plano que se abre al cruzar los puentes que sortean el mar hacia la capital danesa. Los molinos de viento, que no se dejan de ver a ambos lados de la carretera desde Hannover, lanzan una pista que va más allá de lo visual. El ordenador de a bordo avisa: quedan tan solo 25 kilómetros de autonomía. Afortunadamente, la ruta está calculada y llegamos a la capital danesa con margen de sobra para recargar. Dinamarca cuenta ya con 10 estaciones de servicio que suministran hidrógeno (ESH). El primer día del viaje, al llegar a Wolfsburgo, comprobamos que el surtidor es como otro cualquiera. En cuatro minutos se rellena el depósito del coche con cuatro kilos de hidrógeno comprimido, en teoría suficientes como para cubrir unos 400 kilómetros y con un coste por kilómetro algo inferior a la gasolina.

Alemania dispone ya de 45 ESH. Con la adecuada planificación, es posible circular por este país sin quedarse seco. Gracias a una inversión de 350 millones de euros, el gigante alemán planea instalar 400 surtidores. Y aspira a convertirse en la potencia europea del hidrógeno. ¿Pero se reduce la cuestión a instalar un número suficiente de surtidores? Las bicicletas se amontonan frente al Parlamento danés, donde hay otras visitas concertadas. En este viaje medioambiental habremos gastado entre ocho o nueve kilos de hidrógeno sin emitir ni un solo gramo de carbono. Pero se trata de una verdad a medias.

Segundo día. Sede central en Hamburgo de Shell, una de las petroleras más poderosas del mundo. Sus directivos hablan de las bondades del hidrógeno. Es para quedarse perplejo. En 1975, el gigante estadounidense Kodak monopolizaba el mercado para fabricar y vender películas y papel fotográfico. Uno de sus ingenieros que acababa de entrar presentó a los ejecutivos una rudimentaria cámara digital cuyas imágenes grabadas en una cinta magnetofónica podían verse en un televisor. Como era de esperar, los ejecutivos arquearon las pestañas. La patente acabó en un cajón.

El sensor digital inventado en el seno de Kodak ha estado a punto de exterminar a Kodak, que entró en suspensión de pagos hace seis años. Hoy es una sombra de lo que fue. Así que cuando se habla aquí sobre el hidrógeno, la idea de una compañía yendo contra sí misma parece suicida. Pero Shell es un tiburón con mucho olfato —y es de los realmente grandes por facturación mundial—. Ha olido la presa, y eso puede ser una gran noticia. Incluso para los ecologistas. “El futuro esconde un gran mercado”, confiesa con absoluto convencimiento Frank Belmer, el coordinador de operaciones de hidrógeno que Shell tiene para la Unión Europea. “La gente desea movilidad. Todo el mundo quiere conducir un coche. Pero tenemos que vigilar las emisiones de dióxido de carbono con más celo, para cumplir el Acuerdo de París. Hay mucho espacio para los coches de hidrógeno. Pueden reducir las emisiones a casi cero”. Belmer sugiere atender a la evolución del motor diésel. El consumo de este combustible ya es la mitad de lo que se despachaba hace 20 años. El diésel está condenado, asegura.

“Todo el mundo quiere conducir un coche, pero hay que cumplir con el Acuerdo de París”

¿Cuál es la fuente del hidrógeno que alimenta a estos coches? El gas natural, responde el experto. Al extraer el hidrógeno, se libera dióxido de carbono. Las petroleras como Shell contienen gigantescas reservas de este gas. Y aunque en nuestro viaje no emitimos ni un gramo de carbono, sí dejamos una huella previa en la atmósfera. La noticia positiva es que, si todo el parque móvil europeo funcionara con este tipo de hidrógeno, las emisiones de carbono se reducirían drásticamente en un 45%. Shell presenta un panorama futuro, en colaboración con el reputado Instituto Wuppertal para el Clima, Medio Ambiente y Energía, con unas cifras irresistibles. En 2050, 113 millones de coches de pilas de combustible podrían evitar 200 millones de toneladas de emisiones de CO2.

“¿Pero es el hidrógeno que ahora usamos completamente verde? No”, admite Thomas Bystry, director de operaciones de hidrógeno de Shell. “No podemos hacer lo que ahora está haciendo Japón. Primero debemos animar a la gente a que utilice el hidrógeno. Y después tenemos que lograr que ese hidrógeno sea verde”. Ahí está el debate, asegura este directivo. Centrar todos los esfuerzos en conseguir un hidrógeno que sea 100% ecológico al principio, o crear primero el mercado.

¿Y qué hace Japón? Es un país pequeño, de escasos recursos energéticos. Tiene que comprarlo todo, hidrógeno de Argentina, Australia y Siberia. El doctor Katsuhiko Hirose, del departamento de ingeniería de planificación tecnológica y medioambiental de Toyota en Aichi, explica la visión japonesa: “Cuando hablas de la sociedad del hidrógeno, parece que se trata de un concepto académico, algo muy distante. Pero tenemos que hacer algo ahora, no esperar 10 años. Hay que apretar el acelerador en esta transición energética. Si queremos una sociedad de futuro sostenible, necesitamos usar cada vez más las energías renovables. No queda otra opción. En realidad, la sociedad del hidrógeno ­descarbonizada se basa en las renovables”.

Japón cuenta con un centenar de ESH. La descarbonización del futuro dentro de 20 o 30 años no solo dependerá de que haya más surtidores. Hay una balanza que equilibrar. A un lado, los molinos de viento y las placas solares. Al otro, las implacables reglas de los tiburones del mercado de la energía. La ecuación debe resolverse con armonía. A la red de estaciones para suministrar a los automóviles se les unirán centrales para producir hidrógeno. En la tercera fase vendrá el Proyecto Jidai (en japonés, nueva era), el hidrógeno verde. Y será rentable. “La descarbonización no significa solo un alivio para el entorno. Crea empleo, moviliza la economía. Ahora es algo más real en Japón que en ningún otro lugar”, asegura el doctor Katsuhiko Hirose.

Los interrogantes se van despejando en el Parlamento danés. En una sala, varios expertos empiezan a hablar de la electrólisis que se aprendía en las primeras clases de química. Se trata de la reacción más sencilla: aplicar electricidad al agua para separar sus componentes y ­robarle el hidrógeno. La reacción inversa a la de la pila de hidrógeno. Agua como combustible. Exactamente lo que predijo Julio Verne en su magnífica novela La isla misteriosa. Lars Jakobsen, de la compañía noruega NEL, está convencido de que la electrólisis a escala industrial va a cambiar de golpe el panorama energético, en el momento en el que la electricidad provenga de una fuente renovable. Este tipo de electrólisis va a reescribir este futuro. “Es nuestra visión. Solo nos fijamos en las energías renovables. Y solo nos interesa el hidrógeno verde, no el que se produce a partir del gas natural, que tiene una huella de carbono”.

Noruega es una potencia petrolífera, y aquí reside la paradoja. Debe una gran parte de su prosperidad a las abundantes reservas de petróleo que extrae del mar del Norte. Los científicos de NEL crearon en 1927 la primera estación electrolítica, y en los años cincuenta construyeron la que resultó entonces la mayor del mundo, un complejo que consume 135 megavatios a la hora y produce en ese tiempo 30.000 metros cúbicos de hidrógeno. Tan solo el 5% de la producción de hidrógeno en el mundo se logra partiendo el agua con electricidad. Pero no es suficiente. Hay que subir un escalón más.

“El problema principal del hidrógeno que no es verde es que es bastante barato, ya que se trata de un subproducto. Si quieres que sea verde, debes recurrir a la electrólisis y a las energías renovables. Para eso necesitamos escala, vehículos, autobuses y camiones. Será la solución para abaratar los precios del hidrógeno. Es una visión que tenemos al alcance de la mano”, asegura Lars Jakobsen. La visión de la sociedad del hidrógeno descansa sobre algo que todos conocemos. El viento que sentimos en la cara y la luz solar que nos broncea, como fuentes exclusivas de electricidad, y el agua líquida. Sumemos a estos ingredientes la tecnología electrolítica —partir el agua— y las pilas de combustible que usan el hidrógeno para producir una corriente eléctrica, algo que ya se sabía hacer desde hace más de un siglo. Y la maldición se rompe: la descarbonización gradual de la sociedad humana se hace posible. Al igual que los pequeños mamíferos que supieron esconderse a los pies de los dinosaurios cuando estos dominaban el mundo, el hidrógeno siempre estuvo ahí; incluso en la época de esplendor del petróleo desde la revolución industrial. Y puede que haya llegado su oportunidad.

El transporte escupe casi una tercera parte de las emisiones de CO2. El primer día de nuestro viaje, en Hannover, una visita a la sede de Alstom permitió conocer a uno de los mayores fabricantes de trenes en Alemania. Hace seis años, dice su director, Jörg Nikutta, los competidores se reían ante los planes de la compañía para desarrollar un ferrocarril de hidrógeno. Ahora los modelos de Alstom son los primeros en entrar en servicio en Alemania. Recorrerán 96 kilómetros cubriendo la línea férrea entre Cuxhaven y Buxtehude, al norte del país.

Los vagones llevan los depósitos del gas en el techo. “Hay muchas posibilidades de producir el hidrógeno de forma ecológica, y una de ellas son los molinos de viento”, prosigue Jörg Nikkuta. Durante las dos terceras partes de su tiempo, estos molinos producen una electricidad que no se emplea. Podemos conectar a estos molinos un dispositivo electrolizador que produzca hidrógeno en cantidades suficientes como para rellenar los tanques de los trenes”. La energía no se crea ni se destruye, sino que se transforma. Y almacenar la eléctrica resulta mucho más difícil que transportarla. Los mercados tienen que adaptarse a las leyes físicas y no al revés. Pero el hidrógeno puede cambiar las reglas de juego.

El fabricante de trenes Alstom acaba de poner en marcha en Alemania modelos de hidrógeno

Por otra parte, los críticos de las energías renovables argumentan: ¿qué ocurre si tenemos mayor urgencia de electricidad en un día nublado o sin viento? Una opción consiste en apilar centenares de baterías eléctricas para cargarlas con la electricidad sobrante en los días buenos con menor demanda. Pero las baterías son caras, se descargan y pierden capacidad con el tiempo. ¿Solución? Usar la electricidad que sobra o se desecha para romper el agua y extraer hidrógeno. El hidrógeno es un gas que se puede almacenar y transportar con todas las facilidades. “Con un solo molino convencional y de pequeño tamaño, de tan solo dos megavatios, podemos producir energía para cinco trenes que circulen durante todo un día”, dice Jörg Nikkuta. “Es una manera fácil de producir hidrógeno verde”.

En el futuro que se plantea dentro de 20 o 30 años, los molinos de viento y las granjas de placas solares, conectados a electrolizadores, partirán el agua y producirán hidrógeno limpio sin mácula de carbono. El gas se almacenará en grandes esferas, o en depósitos durante meses para convertirse después en electricidad; o se distribuirá mediante tuberías a los hogares para proporcionar luz o calefacción, o todo eso a la vez. Alimentará las pilas de combustible de los motores de los trenes de transporte de hidrógeno o los de grandes camiones que llevan los tanques del preciado gas a las estaciones de servicio.

“El hidrógeno y la electricidad son dos vectores que se llevan bien, uno puede intercambiarse por el otro y viceversa”, recalca Javier Brey, presidente de la ­Asociación Española del Hidrógeno. Brey está convencido de que el hidrógeno verde servirá para descarbonizar el transporte. Anheuser-Busch, la mayor industria productora de cerveza del mundo, cuya sede está en San Luis (Estados Unidos), ha encargado a la firma Nikola 800 camiones de hidrógeno para reemplazar su actual flota hacia 2025. Que uno de los mayores fabricantes de cerveza haya apostado por el hidrógeno es una señal significativa. Pero quedan asignaturas pendientes.

En nuestro segundo día de viaje, en Hamburgo, donde tiene lugar la mayor feria anual de la aviación, el ruido de los aviones se colaba a través de las imponentes cristaleras del Centro de Investigación Aeronáutica Aplicada (ZAL, por sus siglas en alemán). La huella de carbono de la aviación en todo el mundo supone un 2% del total. Hacia 2050 se proyecta un aumento de entre el 300% y el 700%. En el ZAL se desarrollan proyectos para construir drones y avionetas de hidrógeno.

“Tenemos ya lista la tecnología para construir un avión de pasajeros de hidrógeno de cuatro asientos, y no haría falta inventar nada nuevo”, dice Florian Becker, investigador del Instituto de Ingeniería Termodinámica del Centro Aeroespacial Alemán. “Concebir un taxi-aeronave para nueve pasajeros sería posible en unos 10 años. Un avión de 40 pasajeros y con una autonomía de 2.000 kilómetros sería factible como producto en unos 15 años”.

El primer globo tripulado rellenado con hidrógeno sobrevoló París en 1783. Durante la Segunda Guerra Mundial, los nazis, con el científico Wernher von Braun a la cabeza, lanzaron los cohetes V1 y V2 impulsados con hidrógeno líquido que mataron a más de 7.000 británicos. “La Operación Paperclip, llevada a cabo por Estados Unidos al terminar la guerra, consistía en localizar a científicos alemanes de renombre y ofrecerles la oportunidad de continuar su carrera en EE UU, proporcionándoles un pasaporte americano”, explica Javier Brey. “Así que tenemos a Von Braun, años después, saludando al presidente estado­unidense. Ya estaba resuelto cómo poner un cohete en órbita, pero necesitaban electricidad y agua para los futuros astronautas mientras investigaban a principios de los años sesenta. Así que los norteamericanos rescataron del cajón la vieja idea del juez Grove y usaron pilas de combustible para producir energía eléctrica y agua a bordo a partir del hidrógeno y el oxígeno del combustible para el propulsor del cohete”.

La famosa expresión “Houston, tenemos un problema” de los astronautas del Apollo 13 cuando contactaron con el centro de control está incompleta. La expresión literal fue: “De acuerdo, Houston, hemos tenido un problema aquí”. ¿Cuál? Según explica Javier Brey, el oxígeno del depósito no llegaba a la pila de combustible, por lo que los astronautas se quedaban sin energía eléctrica. “Pero la pila de combustible no fue el problema, sino parte de la solución”, dice Brey, ya que derivaron parte del oxígeno destinado a la respiración para que volviera a funcionar.

“Concebir un taxi-aeronave de hidrógeno para nueve pasajeros sería posible en 10 años”

La conquista espacial habría sido impensable sin el hidrógeno. Pero los intereses políticos y económicos para traer esta conquista a tierra son formidables. Basta echar una ojeada a la factura que España pagó en 2017 para importar petróleo: 21.700 millones de euros. La Plataforma Tecnológica Española del Hidrógeno y de las Pilas de Combustible calcula en 800.000 los puestos de trabajo que estarían ligados al hidrógeno en 2030, pero es notable el desinterés por la cuestión de los sucesivos Gobiernos españoles. España es un desierto con seis estaciones (dos en Sevilla y una en Puertollano, Zaragoza, Huesca y Albacete), al contrario que Alemania, China, Japón, Estados Unidos, Canadá, Dinamarca y Noruega, entre otros países. Aun así, podría haber un cambio de rumbo: España se ha adherido recientemente a un plan no vinculante junto con 25 países europeos para apostar por el hidrógeno.

Pese al desinterés político, hay buena investigación española, afirma Brey. “Contamos con empresas que desarrollan sistemas de electrólisis, de almacenamiento de hidrógeno, de dispensado, de pilas de combustible… Y centros de investigación que exportan su trabajo a un sinfín de países… España está preparada para ­desempeñar un papel fundamental en la economía del hidrógeno”. Una prueba de ello fue el motor desarrollado por el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) para un Volkswagen Santana en 2006.

El elemento más abundante del universo confiere el control del futuro energético. A Vincent Dewaersegger, el portavoz de Toyota en Europa que ha estado presente a lo largo de esta aventura energética, le gusta comparar el hidrógeno con el queso y la electricidad con la leche. “Los granjeros producen leche, pero es algo que dura poco tiempo y obtienen poco beneficio al venderla. Pero si la transforman en queso, pueden almacenarla y venderla más cara. Puedes almacenar la energía durante mucho más tiempo, con un valor económico alto a largo plazo, en vez del producto en sí”.