La madurez del sector de los electrolizadores da alas al hidrógeno verde

Europa quiere ser líder en el desarrollo de esta tecnología. La idea es llegar a una nueva economía descarbonizada basada en hidrógeno verde en lugar de combustibles fósiles como la de hoy. Para conseguirlo, la Unión Europea se ha ido planteando diferentes objetivos a lo largo de los últimos años. La guerra de Ucrania elevó las ambiciones. Y el Plan REPowerEU duplicó la cifra de producción de hidrógeno prevista para 2030, teniendo que alcanzar 20 millones de toneladas anuales. Diez se producirán en suelo europeo y otros diez se importarán. Eso requerirá tener instalados 100 GW de electrolizadores.

Así Europa se situaría en líder del tablero, como prevé la Agencia Internacional de la Energía (AIE). Esta organización estima que el Viejo Continente dominará el 25% de la producción mundial de hidrógeno verde en 2030. Y España jugaría un papel protagonista, aportando el 20%. Dependiendo de cómo evolucionen los proyectos en marcha, la AIE estima que nuestro país producirá entre 5 y 8 millones de toneladas al año.

Por tanto hay que fabricar estos equipos de forma masiva para producir todo esa cantidad de hidrógeno verde previsto. Pero el mercado va más lento de lo esperado. El año pasado Europa debería contar con 6 GW y una producción de un millón de toneladas. No lo hemos alcanzado. Según el informe 'Clean Hydrogen Monitor' de la Asociación Europa del Hidrógeno, hay 385 MW de capacidad instalada y unas 64.000 toneladas de producción al año procedente de 214 plantas identificadas. La organización advertía que para llegar a los objetivos que se ha propuesto Europa habría que aumentar la capacidad de producción un 153% cada año.

En España, según la Asociación Española del Hidrógeno (AeH2) contamos con 30 MW de electrolizadores. Y hay que alcanzar 12 GW según nuestro Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (Pniec) en 2030. «Esto atrae inversiones y fabricantes de electrolizadores, que ven nuestro país como el centro de operaciones para Europa», afirma Javier Brey, presidente de la AeH2. Ahí está el ejemplo de la multinacional estadounidense Cummins que abrió el año pasado una factoría para fabricar electrolizadores en Guadalajara. Y la china Envision que ha anunciado una inversión de mil millones de dólares para la construcción de otra de estas fábricas en España.

Para generar hidrógeno renovable los electrolizadores descomponen las moléculas de agua (H2O) en dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Es el proceso químico de la electrólisis y necesita electricidad para llevarse a cabo. Si esta proviene de fuentes renovables (energía fotovoltaica y eólica) es cuando se considera el hidrógeno producido totalmente limpio porque no se han emitido gases de efecto invernadero en todo el proceso.

Pues bien, «la industria de la electrolisis está consolidada en España. Contamos con fabricantes nacionales de electrolizadores y empresas que instalan, mantienen y operan los equipos», afirma Javier Brey. Así que ante los objetivos que se ha planteado Europa y España este sector industrial tiene una gran oportunidad de satisfacer la demanda interna de electrolizadores y la global.

Al mismo tiempo que se fabrican electrolizadores se investigan «nuevas tecnologías de electrólisis, que permitan alargar la vida de los electrolizadores, disminuir su coste y mejorar su eficiencia. Esto requiere mejorar los materiales (intentando reducir o evitar el uso de metales preciosos y tierras raras), optimizar los diseños y también automatizar los medios de producción a gran escala», apunta Brey.

De hecho, el propio Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE) concedió cien millones de euros en ayudas para desarrollar siete proyectos innovadores de grandes electrolizadores. Se ubican en Andalucía (3), Comunidad Valenciana, Asturias, Galicia y Castilla-La Mancha.

Pero todos esos proyectos e innovaciones necesitan más demanda para salir adelante. Hoy día el hidrógeno verde se emplea como materia prima para producir fertilizantes y en procesos de refino de petróleo, también como fuente de calor en la industria e incluso alimenta redes de hospitales y puertos. «Serán mercados importantes más adelante la movilidad, tanto para usar el hidrógeno directamente en vehículos con pilas de combustible como para su uso en derivados (SAF, e-combustibles, e-metanol...). También la generación de electricidad y la producción de calor a altas temperaturas», prevé Brey.

La electrolisis para hacer hidrógeno verde es un tecnología madura y probada, pero todavía cara. «El año pasado saltaron las alarmas cuando determinados estudios hablaban de que el coste de los electrolizadores estaba subiendo en vez de bajar, y se daban precios de 2 y 3 millones de euros por MW instalado. Sin embargo, la resolución provisional de ayudas del programa de incentivos para valles de hidrógeno renovable del IDAE, publicada el mes pasado, da un precio medio, para los 7 valles seleccionados en España, de 1'6 millones de euros por MW de electrolizador, lo que es sensiblemente menor, e indica que vamos en el buen camino. A medida que el mercado se consolide, veremos una reducción en los costes de fabricación, como ocurre en cualquier industria emergente», cree Brey.

H2B2 Electrolysis Technologies fabrica electrolizadores a la carta desde su factoría en Sevilla con capacidad de 200 MW. Cuenta también con una segunda planta de 1 MW que comenzará a operar en la India para alimentar de combustible y dar repostaje al primer tren de hidrógeno del subcontinente asiático. «Mide 200 metros, es muy largo. En Europa los trenes de hidrógeno son regionales, de tres o cuatro vagones», comenta África Castro. Y acaban de poner en marcha un planta de 9 MW de electrolizadores en California. «Hemos construido y operamos toda la central. Vendemos hidrógeno renovable para autobuses urbanos y camiones, y para camiones cisterna que alimentan estaciones de servicio», dice África Castro, responsable de Desarrollo de Negocio en H2B2.

Los electrolizadores de H2B2 se encuentran en los entornos más diversos. «En Colombia uno está a 2.000 metros de altitud y eso afecta a la forma en que manejas los gases dentro del dispositivo. En Emiratos Árabes los problemas son las tormentas de arena y las temperaturas de 50ºC. En Reino Unido vamos a fabricar un equipo para un entorno residencial donde las ordenanzas municipales de ruido son muy exigentes», comenta Castro.

H2B2 ha fabricado un electrolizador de 100kW para un hospital en Países Bajos. Otro de sus equipos se ha instalado en una hidrogenera donde recargan hidrógeno verde autobuses la Empresa Municipal de Transportes de Madrid. Y otro dispositivo de 3MW fue vendido a Redexis para alimentar una pequeña red de un polígono industrial en Soria.

«No hay dos proyectos iguales, la parte de fabricación e ingeniería la tenemos que hacer proyecto a proyecto. Ahora un empresa energética alemana nos ha pedido 5 unidades iguales. Esto nos ha permitido reducir costes, gestionar el material de forma más ágil... porque conseguimos automatizar ciertas tareas y somos más eficientes», según Castro.

Esta empresa sevillana ha desarrollado su propia tecnología de electrólisis. «Tenemos una primera generación de electrolizadores de intercambio de protones (PEM) que comercializamos y una segunda generación en fase de I+D para mejorar y abaratar costes, agilizar la fabricación y ser más eficiente», dice África. La idea es también ampliar la capacidad de la fábrica de Sevilla. «El objetivo es llegar a 1 GW». Nuevos planes de futuro que, a través del proyecto Tecnopropia, han contado con una ayuda europea de 24,9 millones. Fueron adjudicados dentro del Proyecto Importante de Interés Común Europeo (IPCEI) denominado Hy2Tech.

En Guadalajara, la multinacional americana Cummins ha levantado una de las fábricas de electrolizadores más grandes de Europa (25.000 m2), con capacidad para producir 500 MW anuales. Está operativa desde abril del pasado año. «Nos permite muchas posibilidades para trabajar modelos muy variados de 5 a 25 MW. Podemos cubrir pequeños proyectos por ejemplo para flotas de vehículos y grandes para una centrales petroquímicas», explica David Heredero, director de la planta Electrolizadores España Acelera, la unidad de negocio de Cummins para proyectos cero emisiones.

De hecho, la factoría arrancó su producción con 20 unidades de 5MW cada una que alimentarán el proceso de refinado de una planta petroquímica que tiene BP en el norte de Alemania. «Nuestra intención es seguir escalando industrialmente para llegar a la capacidad de 1 GW. El mercado va a ser muy grande y va a generar mucho volumen de actividad. Queremos estar preparados para fabricar de forma seriada electrolizadores», apunta Heredero.

Nuestras renovables, que permiten precios energéticos más competitivos, y su gran potencial de futuro fue uno de los atractivos para que la multinacional se estableciera en nuestro país. «La energía eléctrica supone el 70% del coste de generación de un kilo de hidrogeno. Vamos a conseguir costes de hidrógeno que van a ser cada vez más paritarios con el hidrógeno que se produce a partir de gas», defiende Heredero.

Los electrolizadores de Acelera son tecnología PEM. «Aunque la tecnología más madura para electrólisis es la alcalina, hemos apostado por la tecnología PEM porque pensamos que tiene más recorrido de futuro, responde muy bien a fuentes intermitentes, tiene más inversión en activo pero a nivel de operación y mantenimiento es más fiable, está fabricada en acero inoxidable y utiliza agua purificada, por tanto no tenemos ningún elemento complicado a la hora de su fabricación», expone Heredero.

«Son muy modulares y nos permiten configurar soluciones muy versátelies. Es como un contenedor. Se van añadiendo unidades según la capacidad de producción. Nuestra unidad de 5MW ocupa 8 metros de largo, por 2 de ancho y 3 de alto. Es de dimensiones reducidas. Esto es muy atractivo para lugares con escasez de espacio», dice Heredero.

La planta además trata de ser eficiente desde el punto de vista energético. Se alimenta de un sistema de geotermia y 3.000 paneles fotovoltaicos, recuperan agua de lluvia y la luz entra por 300 lucernarios.

Ariema es una pyme veterana en la fabricación de electrolizadores. Desde 2009 se ha centrado en la tecnología de electrólisis alcalina para producir hidrógeno verde. Fabrican equipos de 5 a 50 KW. «Ahora acometemos un plan de I+D con una inversión de 20 millones de euros para escalar nuestra tecnología de una máquina pequeña a otra diez veces mayor, lo que nos permitirá fabricar 'stacks' de 0,5 MW», expone Rafael Luque, CEO de Ariema.

El 'stack' es el corazón de un electrolizador. Pocas empresas lo fabrican. «Es la parte tecnológica más compleja. Está compuesto por un electrodo que introduce la electricidad en el agua para descomponer la molécula H2O. Por tanto, tenemos elementos sólidos, como membranas; en operación se llena de líquido, de agua con dióxido de potasio; y al incorporar electricidad se generan un líquido con gases, con burbujas de hidrógeno y oxígeno. La geometría es compleja sobre todo por la circulación de los fluidos», explica Luque.

Ariema ya cuenta con dos prototipos a escala real. Uno de estos electrolizadores de 0,5 MW se está probando en Zafra (Badajoz), como parte de un proyecto con la marca de automóviles Deutz. «Esta empresa desarrolla motores de hidrógeno y vamos a hacer ensayos de nuestro electrizador con esos motores». Con Siemens Gamesa tiene en proyecto fabricar un equipo de 1,5 MW «para acoplar a parques eólicos y con la electricidad sobrante producir hidrógeno para vender».

Ariema participa en proyectos del IDAE y CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnológico y la Innovación) para desarrollar otros cuatro electrolizadores a gran escala. «Hemos conseguido una ayuda del IDAE por 19 millones de euros para construir una fábrica de electrolizadores en Huelva con capacidad para 200 MW al año. Hay que ir a electrolizadores de 0,5 MW para conseguir que sea rentable la producción de hidrógeno verde», estima.

Así echa a andar la industria de los electrolizadores para hacer despegar la economía del hidrógeno verde.