Próxima parada: transporte público impulsado por hidrógeno
Cómo el elemento favorito del universo podría convertirse en la fuente de energía a la que recurrir para la movilidad pública
Si queremos poner freno al calentamiento global, la forma en que impulsamos nuestros vehículos tiene que cambiar. Esto no se refiere solo a los coches particulares con un uso intermitente, sino también a los vehículos de transporte público masivo que circulan por nuestras ciudades a todas horas, todos los días.
El transporte representa el 24 % de las emisiones globales de CO2 por combustión de combustible, de las cuales tres cuartas partes corresponden al tráfico por carretera.[1] La UE debería eliminar el 72 % del CO2 de su flota de transporte para 2050 si pretende lograr el escenario de 2 ºC (o menos) establecido en los objetivos del Acuerdo de París.[2]
A menudo la electrificación se considera como la respuesta obvia, pero ¿es siempre la mejor? En artículos anteriores, hemos defendido el potencial del hidrógeno para revolucionar la energía verde y promover el transporte de cero emisiones. Aquí nos centramos en una de las aplicaciones más prometedoras para esta fuente de energía infrautilizada: el transporte público impulsado por hidrógeno.
¿Qué hace que el hidrógeno sea ideal para el transporte público?
El hidrógeno es una fuente de energía consolidada, versátil y fácil de producir. Además, cuenta con numerosas ventajas que la hacen ideal para vehículos más grandes, desde autobuses hasta trenes.
Por ejemplo, los vehículos eléctricos con pilas de combustible (FCEV) que funcionan con hidrógeno producido emiten un 45 % menos de emisiones que los vehículos con motores de combustión interna.[3]
El hidrógeno también es mucho más limpio en las carreteras. Los biocombustibles, el gas natural comprimido o licuado (GNC/GNL) y los híbridos emiten gases no deseados que afectan a la calidad del aire local.[4] El hidrógeno simplemente emite vapor de agua.[5]
Es aún más convincente el hecho de que, cuando se crea utilizando fuentes de energía renovables, el llamado “hidrógeno verde” puede ser una fuente de energía prácticamente sin CO2 desde la producción hasta la operación. En teoría los vehículos eléctricos de batería (BEV) pueden conseguir esto, pero siempre dependen de la mezcla de energía donde se cargan. Además, las pilas de combustible de hidrógeno consumen menos energía que las baterías y requieren muchos menos materiales.
Mayores autonomías, mayores cargas útiles
El alcance es la característica más destacada de los vehículos propulsados por hidrógeno, sobre todo para el transporte público. El hidrógeno tiene una densidad de energía mucho mayor que las baterías, tanto en volumen como en masa (o peso). La autonomía típica de un coche de hidrógeno es de 700-800 km, en comparación con los 300-400 km de los vehículos eléctricos de mejor rendimiento.[6] Por lo tanto, los FCEV son adecuados para vehículos más grandes y para aquellos que viajan largas distancias. Los autobuses de hidrógeno actualmente pueden recorrer distancias 150 % mayores que los vehículos eléctricos (500 km frente a 200 km).[7] Esto contribuye a la popularidad del hidrógeno, por ejemplo, en China, donde los autobuses de larga distancia superan a los autobuses urbanos en una proporción 5:1.
Reabastecimiento más rápido; almacenamiento más cómodo
Los FCEV modernos se recargan entre 10 y 15 veces más rápido que los vehículos eléctricos.[8] Además, aparte de una estación de repostaje de hidrógeno (HRS) centralizada en el garaje, los autobuses eléctricos de celda de combustible no requieren ninguna otra infraestructura urbana ni permisos.[9] El hidrógeno también puede ayudar a equilibrar la red y almacenar grandes cantidades de energía para su uso posterior, mientras que los cargadores rápidos de vehículos eléctricos (EV) simplemente añaden picos de demanda.
Por buen camino para sustituir los trenes diésel
El hidrógeno tiene la densidad de energía para descarbonizar trenes, a la vez que elimina las emisiones y reduce el ruido. La electrificación sigue siendo la opción preferida, pero las actualizaciones de pistas suelen ser más lentas y caras que la conversión a hidrógeno. Hay pilotos en marcha en Alemania y se han anunciado más proyectos en Austria y Francia.[10]
Más ecológico, más limpio
Aunque puede ser el elemento más abundante del universo, sigue habiendo obstáculos significativos para aprovechar el potencial del hidrógeno con el objetivo de descarbonizar el transporte público.
Aunque el hidrógeno en sí es increíblemente limpio y no tiene emisiones, como se describe en nuestro artículo de Abdul Latif Jameel Perspectives sobre el hidrógeno verde el proceso de producción rara vez es tan sostenible. Alrededor del 95 % del hidrógeno consumido en todo el mundo sigue utilizando combustibles fósiles en alguna etapa del proceso de producción.[11] Esto asciende a 830 millones de toneladas de CO2 al año, aproximadamente la misma cantidad que las emisiones totales de CO2 del Reino Unido e Indonesia combinadas.[12]
Energía renovable insuficiente
El hidrógeno verde es la respuesta obvia al problema de la sostenibilidad, pero aquí también hay desafíos. En la actualidad, la capacidad instalada mundial de electricidad renovable es de 23,4 GW de energía eólica en alta mar, 540,4 GW de energía eólica en tierra, 480,4 GW de energía solar fotovoltaica y 397 GW de energía nuclear. Estas cifras están muy por debajo del nivel de energía renovable necesario para suministrar suficiente hidrógeno ecológico para satisfacer la demanda prevista.
La Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA) prevé que en la mezcla de energía global para 2050 habrá unos 19 exajulios de electricidad renovable generada por hidrógeno.[13] Producir esa cantidad de hidrógeno verde requeriría al menos dedicar 6690 TWh de electricidad cada año. Esto equivale a 1775 GW de parques eólicos en alta mar, 2243 GW de energía eólica terrestre, 4240 GW de energía solar fotovoltaica o 957 GW de energía nuclear[14], mucho más allá de la capacidad actual instalada, o incluso planificada.
Aunque estas cifras son para los requisitos globales de hidrógeno, no solo para el transporte público, dan una idea de la gran magnitud del desarrollo de infraestructuras necesario para producir la cantidad de hidrógeno ecológico necesaria para alcanzar realmente el potencial que promete.
No lo suficientemente barato
Por último, y quizás más importante, el hidrógeno verde es caro. Según el Banco Europeo de Reconstrucción y Desarrollo (BERD), actualmente el hidrógeno verde cuesta alrededor de 3-6 USD por kilogramo, en comparación con los 1-1,8 USD por kilogramo del hidrógeno fabricado con combustibles fósiles.[15] Eso es antes de las actualizaciones de infraestructura y los gastos operativos.
Entonces, ¿cómo aceleramos la adopción del hidrógeno?
Al igual que con todas las energías renovables, el éxito del hidrógeno dependerá de que los gobiernos proporcionen los incentivos suficientes como para superar los desafíos descritos anteriormente y hacer que el hidrógeno sea una alternativa comercialmente viable.
Financiación, políticas y marco normativo
Según la AIE, la mayoría de los más de 200 proyectos de hidrógeno que se están llevando a cabo todavía dependen de la financiación gubernamental.[16] En el futuro no es probable que esto cambie. Para que las perspectivas de que el hidrógeno se convierta en una fuente de energía realista, asequible y sostenible sean más optimistas, la Agencia Internacional de Energía Renovable (IRENA) recomienda:
- Diseñar instrumentos de apoyo financiero, como subsidios para gastos de capital y desgravación fiscal, destinados a compensar el coste inicial de las nuevas tecnologías.
- Introducir restricciones a las emisiones y leyes para el contenido de energía renovable en la industria a fin de fomentar una mayor demanda de hidrógeno
- Establecer tarifas de inyección para redes de gas a largo plazo.
- Permitir a los desarrolladores de electrolizadores participar en mercados de servicios auxiliares.
- Reducir el riesgo de las inversiones para estimular la captación del mercado y apoyar la infraestructura y el despliegue del hidrógeno.[17]
Y el mercado hará el resto…
El hidrógeno verde es caro porque no se usa mucho. A medida que se afianza, las economías de escala entrarán en juego y los precios disminuirán de acuerdo con el aumento del uso. Al mismo tiempo, los costes de las energías renovables continuarán su inevitable descenso.
En su reciente informe “Futuro del hidrógeno”[18], la AIE predice que el coste de producir hidrógeno a partir de energía renovable podría caer un 30 % para 2030 debido a la reducción de los precios de las renovables y el aumento de la producción de hidrógeno. El BERD prevé que el precio del hidrógeno verde bajará hasta un máximo de 1,50 USD por kilogramo para 2050. Esto lo haría comparable con el gas natural, o incluso más barato si se aplicasen más sanciones por carbono a los combustibles fósiles.
Los FCEV y los autobuses, en particular, son cada vez más asequibles.
“Originalmente los costes iniciales de los autobuses impulsados por hidrógeno eran sustancialmente más altos que los de los autobuses diésel o eléctricos, con una llamativa cifra cercana a un millón de libras. Tras las primeras etapas, ahora los precios han caído significativamente y ahora es probable que sean similares a los de los vehículos eléctricos”, dice Ian Warr, director de ingeniería de First Bus[19], uno de los pioneros en autobuses de hidrógeno en el Reino Unido.
El destino está a la vista
Hasta ahora, el mundo ha tardado mucho en adoptar vehículos con pilas de combustible para el transporte público. En comparación con los vehículos convencionales, como los autobuses, el tren ligero y los trenes, las cifras son bajas. Sin embargo, existen iniciativas prometedoras que sugieren que la era del transporte público con hidrógeno puede estar más cerca de lo que pensamos.
Se han realizado importantes inversiones en la producción de hidrógeno verde en todo el mundo.
Los autobuses eléctricos con pilas de combustible se han probado con éxito durante más de una década, a lo largo de la cual se han producido mejoras significativas en la eficiencia, la autonomía, las velocidades de repostaje y la disponibilidad de estaciones de servicio. También hay un creciente apoyo gubernamental.
En Europa, la Directiva sobre vehículos limpios[20] establece los objetivos mínimos de adquisición obligatorios para vehículos ligeros, camiones y autobuses limpios para 2025 y 2030, incluidos los autobuses de cero emisiones. Otros impulsores importantes incluyen la Directiva sobre la infraestructura de combustibles Alternativos[21] (DAFI), la Iniciativa de implantación de buses limpios[22] y las Zonas de bajas emisiones[23] (LEZ).
El impulso de alto nivel para el hidrógeno proviene de la Hoja de ruta de hidrógeno[24] y del plan de recuperación del programa Next Generation EU[25]. Las mayores iniciativas son JIVE y JIVE2[26], que pretenden implantar casi 300 autobuses con pilas de combustible en 22 ciudades de Europa a principios de la década de 2020. JIVE2 está cofinanciado por una subvención de 25 millones de euros de FCH JU[27] (Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking), que se engloba dentro del programa para investigación e innovación European Union Horizon 2020.
El objetivo es ayudar a los fabricantes y proveedores de transporte a aprovechar la adquisición conjunta para perfeccionar la tecnología de hidrógeno, desarrollar infraestructuras de repostaje y establecer un modelo comercial viable, todo ello a la vez que se reducen las emisiones en las ciudades.
En junio de 2021, el alcalde londinense Sadiq Khan anunció el lanzamiento de la primera flota de autobuses de dos pisos con hidrógeno en Inglaterra, como parte del objetivo de la capital británica de logran que todos los autobuses sean de cero emisiones para 2030.
Esto se une al compromiso del Departamento de Transporte (DfT) de entregar 4000 nuevos autobuses eléctricos o de hidrógeno construidos en el Reino Unido y de interrumpir la compraventa de nuevos autobuses diésel.[28]
Mientras tanto, California está construyendo la mayor estación de abastecimiento de autobuses de hidrógeno de Estados Unidos.[29] China lo lleva a otro nivel, con una enorme inversión en infraestructura y una flota de hidrógeno en constante crecimiento. Con las subvenciones gubernamentales como incentivo, solo en los primeros cinco meses de 2021 se firmaron 35 proyectos relacionados con pilas de combustible, vehículos con pilas de combustible y estaciones de reabastecimiento de hidrógeno por un valor combinado de 17 000 millones de USD.
Por ejemplo, la ciudad de Nanjing está planeando cambiar sus más de 7000 autobuses eléctricos por alternativas de hidrógeno.[30]
Abdul Latif Jameel Energy ya está a bordo
Fotowatio Renewable Ventures (FRV), parte de Abdul Latif Jameel Energy, se enorgullece de hacer su propia contribución para aprovechar el potencial del hidrógeno y revolucionar nuestros sistemas de transporte público.
FRV está invirtiendo más de 1500 millones de dólares en proyectos en todo el mundo para duplicar la capacidad total instalada de 2 GW en 2021 a 4 GW en 2024. Más recientemente, el negocio insignia de energías renovables de Abdul Latif Jameel Energy desempeñó un papel clave en dos proyectos de transporte público con hidrógeno verde en España.[31]
En primer lugar, se ha unido a la Federación profesional del taxi de Madrid para ayudar a sustituir al menos 1000 taxis tradicionales por vehículos ecológicos impulsados por hidrógeno para 2026. La inversión de 100 millones de euros pretende implementar un modelo de negocio “Taxi como servicio” (TaaS) en el sector, lo que permitiría a los conductores utilizar vehículos de hidrógeno a un coste competitivo, con una autonomía y un tiempo de repostaje similares a los de los vehículos tradicionales.
FRV desarrollará producción de hidrógeno, repostaje y suministro de combustible junto con Madrileña Red de Gas.
Para crear hidrógeno el dúo construirá un electrolizador de 10 MW alimentado por una planta voltaica solar de 20 MW, capaz de aumentar la capacidad en consonancia con la demanda.
El antiguo socio automovilístico de Abdul Latif Jameel, Toyota, suministra a los taxis un modelo de pilas de combustible que ha batido récords, el Toyota Mirai, que es capaz de viajar hasta 600 km sin ningún impacto medioambiental. El Grupo Ruiz proporciona su experiencia en movilidad urbana, agrupando la demanda y haciendo que el proyecto sea más competitivo.
El segundo proyecto de referencia está en Alicante, la cuarta provincia más poblada de España.
Aquí, la sección de innovación de FRV, FRV-X, se ha asociado con Vectalia para desarrollar el primer sistema de transporte de autobuses propulsados con hidrógeno verde a gran escala.
Felipe Hernández, director general de FRV-X, afirmó: “Tenemos la oportunidad de combinar la producción de hidrógeno verde con la demanda existente, que confiamos que se ampliará gradualmente en los próximos años, para continuar en el camino de la tan necesaria transición energética que desde FRV tenemos la ambición de liderar a escala global”.
El proyecto incluye una planta de hidrólisis solar y una planta de hidrógeno que reabastecerán hasta 80 autobuses con un alcance de 400 km. Esto reduciría más de 75 toneladas de emisiones de CO2 solo en la primera fase y sería un prometedor candidato para beneficiarse de los 97 millones de USD de Next Generation EU, el instrumento para la recuperación de la COVID-19 de la Unión Europea.
Presidente adjunto y vicepresidente de Abdul Latif Jameel
Al hablar sobre el proyecto, Fady Jameel, presidente adjunto y vicepresidente de Abdul Latif Jameel, comentó: “Estamos orgullosos de ser un socio clave en esta iniciativa pionera, que se basa en nuestra experiencia internacional en tecnología de hidrógeno.
Reconocida como una de las empresas de energías renovables más importantes del mundo, FRV centra su estrategia de crecimiento en ayudar a las comunidades de todo el mundo a cumplir sus ambiciones de energías renovables para garantizar un futuro más limpio”.
Autobuses y más allá
Además de los esfuerzos de FRV en España, los taxis con pilas de combustible están ganando popularidad en toda Europa. En París, la flota ya supera los 100 FCEV, con planes respaldados por Toyota para llegar hasta 10 000 de aquí a 2024.[32]
Mientras tanto, Alemania tiene previsto presentar los primeros trenes impulsados por hidrógeno del mundo en 2022.[33] Las operaciones comerciales en la vía de 123 kilómetros de Baja Sajonia comenzarán en marzo de 2022, con trenes de pasajeros impulsados por hidrógeno que recorren una línea regional entre Buxtehude, a las afueras de Hamburgo, y la ciudad costera de Cuxhaven.
Morgan Stanley estima que el sector europeo del ferrocarril de hidrógeno podría tener un valor de entre 24 000 y 48 000 millones de USD para mediados de siglo[34]. Para 2030, considera que los trenes que funcionan con hidrógeno podrían constituir uno de cada 10 trenes que aún no están electrificados.
Según la Hoja de ruta del hidrógeno[35], los taxis y autobuses con celdas de combustible deberían alcanzar la aceptabilidad del mercado masivo (definida como ventas anuales que excedan el 1 % dentro del segmento) para 2025. En 2050 el hidrógeno podría impulsar 250 000 autobuses en toda Europa, las tasas de adopción podrían alcanzar el 55 % para los taxis y los trenes con pilas de combustible podrían representar el 50 % de las ventas[36].
Puede que el hidrógeno no ocupe tantos titulares como los vehículos eléctricos alimentados por batería. Sin embargo, proporciona una autonomía y una velocidad de repostaje sin precedentes, junto con la perspectiva de prácticamente cero emisiones desde la producción hasta la operación. Todo esto lo convierte en un fuerte candidato para el futuro descarbonizado del transporte público.
Para materializar su verdadero potencial será necesario contar con mucho apoyo del sector público y privado, pero el hidrógeno pronto podría impulsar nuestros sistemas de transporte público.
[1] International Energy Agency 2020
[2] Hydrogen Roadmap Europe: A sustainable pathway for the European Energy Transition. Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking (2019)
[3] Hydrogen Roadmap Europe: A sustainable pathway for the European Energy Transition. Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking (2019)
[4] Hydrogen Roadmap Europe: A sustainable pathway for the European Energy Transition. Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking (2019)
[5] The coming hydrogen fuel cell evolution, Digital Trends, 21 de julio de 2018
[6] Fuel cell cars in for a lift as Japan looks to expand infrastructure, Nikkei Asian Review, 6 de marzo de 2018
[7] China’s Father of Electric Cars Says Hydrogen Is the Future, Bloomberg, 12 de junio de 2019
[8] Hydrogen Roadmap Europe: A sustainable pathway for the European Energy Transition. Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking (2019)
[9] https://www.fuelcellbuses.eu/wiki/fuel-cell-electric-buses-fuel-cell-electric-buses/about-fuel-cell-electric-buses
[10] Hydrogen Roadmap Europe: A sustainable pathway for the European Energy Transition. Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking (2019)
[11] https://www.vox.com/energy-and-environment/2018/2/16/16926950/hydrogen-fuel-technology-economy-hytech-storage
[12] The Future of Hydrogen, IEA
[13] https://www.irena.org/newsroom/articles/2019/Oct/Unprecedented-momentum-for-green-hydrogen
[14] https://www.rechargenews.com/transition/a-wake-up-call-on-green-hydrogen-the-amount-of-wind-and-solar-needed-is-immense/2-1-776481
[15] https://www.ebrd.com/news/2020/is-green-hydrogen-the-sustainable-fuel-of-the-future-.html
[16] The Future of Hydrogen, IEA
[17] https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2018/Sep/IRENA_Hydrogen_from_renewable_power_2018.pdf
[18] The Future of Hydrogen, IEA
[19] https://www.intelligenttransport.com/transport-articles/118176/hydrogen-buses-first-bus/
[20] https://ec.europa.eu/transport/themes/urban/clean-vehicles-directive_en
[21] https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A32014L0094
[22] https://ec.europa.eu/eusurvey/runner/Clean_Bus_Declaration
[23] http://urbanaccessregulations.eu/
[24] https://www.fch.europa.eu/news/hydrogen-roadmap-europe-sustainable-pathway-european-energy-transition
[25] https://ec.europa.eu/info/strategy/recovery-plan-europe_en
[26] https://www.fuelcellbuses.eu/projects/jive-2
[27] https://www.fch.europa.eu/
[28] https://www.intelligenttransport.com/transport-news/119052/bus-shake-up/
[29] https://www.intelligenttransport.com/transport-news/95432/octa-debuts-americas-largest-hydrogen-bus-fuelling-station/
[30] https://www.sustainable-bus.com/fuel-cell-bus/fuel-cell-bus-hydrogen/
[31] https://frv.com/en/frv-contributes-to-the-decarbonization-of-public-mobility-through-green-hydrogen/
[32] https://www.bloomberg.com/news/articles/2021-01-19/toyota-backed-paris-venture-targets-10-000-hydrogen-cars-by-2024
[33] https://fortune.com/2021/04/23/hydrogen-train-transport-europe-green-rail/
[34] https://fortune.com/2021/04/23/hydrogen-train-transport-europe-green-rail/
[35] https://www.fch.europa.eu/sites/default/files/Hydrogen%20Roadmap%20Europe_Report.pdf
[36] Hydrogen Roadmap Europe: A sustainable pathway for the European Energy Transition. Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking (2019)
Añadido a dosier de prensa
