Proponen producir hidrógeno rosa y económico usando energía nuclear, ¿saldría a cuenta con vehículos de pila de combustible?

Ha surgido una iniciativa que defiende la producción de hidrógeno con la energía de las plantas nucleares de fisión, se denomina Nuclear Hydrogen Initiative (NHI), o en castellano, Iniciativa de Hidrógeno Nuclear. Hoy vamos a aprender un color nuevo para el hidrógeno, porque el H₂ generado a partir de plantas nucleares se denomina hidrógeno rosa.

Más de 40 entidades académicas, fabricantes de reactores, gobiernos, usuarios de hidrógeno, ONG, asociaciones industriales, consultoras, operadores nucleares… y la Agencia de la Energía Atómica se han asociado para dar lugar a la NHI. Su planteamiento es muy simple: el hidrógeno rosa puede ser el más competitivo de la industria, ya que puede tirar de la fuente de energía más económica que hay en el largo plazo, la nuclear. Apenas produce emisiones de CO₂, pero genera residuos que deben ser gestionados y depende de cuánto combustible nuclear se puede obtener.

Los reactores nucleares tienen un factor de capacidad del 90% o más, o lo que es lo mismo, funcionan durante más del 90% (*) del año de forma ininterrumpida, estable y predecible. Este dato es objetivamente mejor que el factor de capacidad de la energía solar (18%), la eólica marina (36%) o la terrestre (22%). Si los electrolizadores están funcionando de forma casi constante, el precio del hidrógeno será inferior, de acuerdo a sus cálculos.

NOTA: Esto puede ser tan bajo como el 60% o tal alto como el 98%.

En la web RechargeNews han hecho sus propios cálculos. Partamos de la base de que conseguir 1 kg de hidrógeno puro tiene un coste energético de 50 kWh. Dado que en 2050 se van a necesitar 520 gigatoneladas de hidrógeno anuales, sería necesaria una capacidad de generación nuclear de 3,3 TW, significativamente inferior a los 16,5 TW solares, 8,25 TW eólicos marinos o 13,5 TW terrestres.

La capacidad de producción de energía nuclear en 2021 fue de 389,5 GW, el récord se marcó en 2018 con 396,6 GW. 1 TW equivale a 1.000 GW. La Asociación Nuclear Mundial calculó que en 2050 hará falta 1 TW de capacidad nuclear adicional para suministrar el 25% de la energía eléctrica. 3,3 TW implicaría octuplicar la capacidad actual

Como hablamos del 2050, eso pasa no solamente por alargar la vida útil de los reactores actualmente en servicio, sino de poner en marcha nuevas centrales nucleares para compensar la capacidad que se va a perder con el progresivo final de vida y desmantelamiento de las más antiguas o más peligrosas. Quien dice nuevas centrales, dice muchas nuevas centrales.

Otra ventaja de la energía nuclear es que no solo produce electricidad, también mucho calor, lo cual puede beneficiar al rendimiento de la electrólisis de vapor a alta temperatura, por lo que los electrolizadores tienen un menor consumo eléctrico. Todo esto implicaría que el hidrógeno rosa es más económico que el hidrógeno verde, aquel que se ha generado exclusivamente con centrales eléctricas renovables.

¿Puede ser competitivo un coche de hidrógeno a los precios que imagina la NHI?

¿De qué precios de hidrógeno estaríamos hablando? Pues del entorno de 2 dólares por cada kg de hidrógeno producido, un poco más si el megavatio hora cuesta 40 dólares, y menos de 2 dólares si el coste baja a 20 dólares por megavatio hora. Se asume en el cálculo una eficiencia de los electrolizadores del 69% y un descuento del 8%.

Para convertir esos precios en algo más tangible, vamos a suponer que queremos mover un coche de pila de combustible de hidrógeno como el Toyota Mirai de la primera generación. Tomando esos 2 dólares por kilo como referencia, el repostaje no saldría a menos de 10 dólares, a lo que habría que sumar los costes de distribución mayorista, el margen del minorista (hidrolinera o hidrogenera) y los impuestos.

Suponiendo que todo eso infle el precio en un 25%, pues echar 5 kilos de hidrógeno al Mirai costaría unos 12,5 euros, ya que la cotización del dólar está prácticamente a la par -ahora mismo-. Con ese dinero, el Mirai puede recorrer unos 550 kilómetros, así que el coste por 100 kilómetros se quedaría en 2,28 euros. Un coche eléctrico es competitivo con ese precio, asumiendo un gasto de 18 kWh/100 km, a un precio inferior a 0,13 euros por kWh. Eso para un coche de pila de combustible descatalogado, hay cosas mejores.

A precios superiores a 0,13 euros/kWh, y dando por supuesto todo lo anterior, repostando un coche de pila de combustible con hidrógeno rosa, este último sería más competitivo que un coche eléctrico. Si, además, tenemos en cuenta que en pocos sitios vamos a poder recargar con el kWh a 13 céntimos o menos fuera de casa -como en ruta-, los números empezarían a salir fácilmente para los FCEV. También podrían tener sentido en vehículos de motor térmico adaptado para funcionar con hidrógeno.

Evidentemente, pagando el kilo de hidrógeno a 10 euros no está claro, pero a 2 euros el kilogramo al coste, la cosa cambia mucho. No discutiré -porque físicamente es absurdo- que una pila de combustible necesita más energía para recorrer 100 kilómetros que la necesaria para reponer las baterías de un coche eléctrico. Este último siempre va a ser más eficiente, y es así: punto.

Pero desde el punto de vista económico, si el hidrógeno rosa de automoción puede llegar al consumidor a un precio -con impuestos y márgenes- de 2,5 euros por kilo, viajar sería más económico que en un coche eléctrico, y con la ventaja de tiempo en el repostaje (donde solo las recargas a más de 100-200 kW serían competitivas).

Seguramente, a un precio del doble, 5 euros por kilo (siendo más realista con la posible fiscalidad), las cuentas también salen respecto al uso de recarga rápida: un repostaje de hidrógeno rosa por 25 euros es equivalente a recargar un coche eléctrico a 0,26 €/kWh con un consumo de 18 kWh/100 km. Una recarga ultrarrápida en la red IONITY, en el peor caso, cuesta 0,79 €//kWh, el triple.

NOTA: Estos cálculos se basan en suposiciones teóricas que simplifican el ejemplo: autonomía homologada en el Mirai, producción de hidrógeno con energía nuclear, factores de capacidad conocidos, baja carga fiscal del hidrógeno o unos márgenes de distribución parecidos a los de gasolina y diésel.

¿Y no sería más eficiente usar la energía nuclear para producir electricidad directamente?

Me adelanto a la pregunta, porque más de uno la hará. Bajo el razonamiento de la NHI, la capacidad nuclear para la producción de hidrógeno evitaría que los excesos de generación renovable hundan los precios o se desconecten parques, por lo que sería más rentable para los productores: a mayor producción renovable, más producción nuclear se puede destinar al hidrógeno rosa.

En cambio, en los momentos en los que la producción renovable sea insuficiente, por su intermitencia inherente, las plantas nucleares reducirían la entrega de energía a los electrolizadores y actuarían de energía base para la red. En cualquier caso, todo nos lleva al mismo punto: si queremos afrontar la reducción de emisiones de carbono, y como el hidrógeno será fundamental para ello, las plantas nucleares no se pueden quedar fuera de la ecuación. Es más, hay que instalar mucha más capacidad.

En un mundo en el que el hidrógeno no haga falta, o se pueda utilizar exclusivamente para la producción de calor para industrias no electrificables (p.ej. altos hornos), siempre se hará un mejor uso de la electricidad en llenar las baterías de coches eléctricos que en rompiendo moléculas de agua para producir hidrógeno puro. El proceso «del tanque a la rueda» siempre es más eficiente en vehículos eléctricos a baterías que en vehículos de pila de combustible de hidrógeno.

¿Y si en vez de energía nuclear se usa energía geotérmica?

Buena pregunta. El factor de capacidad de la energía geotérmica también es muy elevado, rondando el 90%, por lo que todo el argumentario anterior se puede trasladar a esta fuente renovable, inagotable, y que no genera residuos nucleares. Tampoco tiene costes de construcción tan elevados, ni hace falta depender de un recurso finito como es el combustible nuclear, y desde luego a efectos de seguridad es muchísimo más segura -por evidencia empírica, víctimas en relación a lo generado-.

Anteriormente os contamos la iniciativa del MIT para conseguir generar muchísima más energía geotérmica, al poder acceder a 3-20 kilómetros de profundidad, prometiendo energía abundante, barata y segura hacia 2028. Esta tecnología tiene que demostrarse viable en una demostración práctica en dos años. Como salga bien, la NHI va a necesitar currarse mucho más el argumentario.

De implantarse masivamente, nos dará igual cuánta electricidad se «desperdicie» en generar hidrógeno, sobre todo si el coste de mover vehículos con hidrógeno acaba siendo competitivo con el coste de mover vehículos eléctricos a baterías. Dejo ya en la imaginación de cada uno, porque no tengo la bola de cristal, imaginar por dónde van a ir los tiros en las próximas décadas.

Enlace | Nuclear Hydrogen Initiative