Por qué el hidrógeno verde es tan caro de producir: los costes energéticos de la electrólisis

El hidrógeno verde es visto como una de las grandes soluciones para descarbonizar la industria y el transporte pesado, pero su precio actual sigue siendo hasta cuatro veces más alto que el del hidrógeno gris, que se obtiene a partir de gas natural. La razón principal está en el enorme consumo de energía eléctrica necesario para separar el agua en hidrógeno y oxígeno mediante electrólisis. Aunque en teoría se necesitan unos 39,4 kilovatios-hora (kWh) para producir un kilo de hidrógeno, en la práctica, las tecnologías disponibles consumen entre 50 y 65 kWh por kilo debido a pérdidas de eficiencia.

Esta ineficiencia obliga a depender de grandes cantidades de electricidad renovable —solar o eólica— para que el hidrógeno realmente sea "verde". Sin embargo, el coste de la electricidad y su disponibilidad intermitente dificultan el funcionamiento continuo de los electrolizadores, lo que hace subir los precios. Cuando la producción se interrumpe porque no hay suficiente sol o viento, el coste fijo de la inversión debe repartirse entre menos kilos de hidrógeno, encareciendo cada unidad producida.

Los electrolizadores, el corazón de una planta de hidrógeno verde, representan la mayor inversión inicial. Los modelos más tradicionales (alcalinos) pueden costar entre 500 y 1.000 dólares por kilovatio, mientras que los más modernos, como los de membrana de intercambio de protones (PEM), que son más compactos y eficientes, superan los 1.400 dólares por kilovatio. Las tecnologías emergentes, como la electrólisis de óxido sólido, prometen una eficiencia aún mayor pero tienen costes de fabricación y durabilidad más elevados y aún están en fase experimental.

A todo esto se suman los gastos del llamado “Balance of Plant”, es decir, todos los sistemas auxiliares necesarios para operar una planta, purificación del agua (que debe ser ultrapura), sistemas de refrigeración, equipos eléctricos, compresores, tanques de almacenamiento y dispensadores de hidrógeno. Por ejemplo, comprimir el hidrógeno para almacenarlo o transportarlo consume entre un 5% y un 10% de la energía total generada, y licuarlo —para exportación a larga distancia— puede consumir hasta un 30% del contenido energético, lo que incrementa aún más los costes finales.

La vida útil de los electrolizadores tampoco es ilimitada. Los equipos requieren mantenimiento regular y, con el tiempo, es necesario sustituir los “stacks” o pilas de electrólisis, cuyo coste depende del tipo de tecnología. Además, en los sistemas PEM, la volatilidad en el precio de los metales preciosos como el platino o el iridio puede disparar los costes en momentos de alta demanda global.

El agua, aunque es menos costosa que la electricidad, también representa un factor a considerar, se necesitan unos 9 litros de agua ultrapura para cada kilo de hidrógeno producido. En zonas con estrés hídrico, este requerimiento puede encarecer la producción y poner en duda la sostenibilidad del proceso.

El transporte del hidrógeno es otro desafío económico. Al ser una molécula muy pequeña y ligera, requiere ser comprimida a altas presiones para su almacenamiento y distribución, o bien licuada para enviarse en grandes cantidades. En ausencia de redes de tuberías dedicadas (“hidrogenoductos”), se depende de camiones cisterna de alta presión, lo que encarece la logística y limita la expansión del mercado.

En fin, el hidrógeno verde sigue siendo caro por una suma de factores, la baja eficiencia energética de la electrólisis, la elevada inversión en equipos e infraestructuras, la dependencia de energía renovable intermitente, el coste del agua, los retos del almacenamiento y transporte, y los gastos de mantenimiento. Superar estos retos es clave para que el hidrógeno verde pase de promesa a realidad en la transición energética global.