Por qué el hidrógeno aún podría ser el combustible del futuro

El hidrógeno se considera desde hace tiempo un posible combustible del futuro. En determinadas aplicaciones puede sustituir a los combustibles fósiles, tanto en pilas de combustible como en motores de combustión interna diseñados para utilizarlo. El beneficio climático depende también de su producción y transporte. La investigación sobre hidrógeno natural y producción biológica en yacimientos petrolíferos agotados podría ampliar la oferta.

Empresas que desarrollan tecnologías del hidrógeno

Las siguientes empresas desarrollan pilas de combustible de hidrógeno y tecnologías relacionadas con su producción y con los sistemas de propulsión. Cummins también trabaja en motores de combustión interna alimentados con hidrógeno.

Cummins Inc. (NYSE: CMI)

Cummins Inc. (CMI ), fundada en 1919 y con sede en Columbus, Indiana, es un proveedor internacional de sistemas de propulsión y energía. Diseña, fabrica, vende y mantiene motores diésel y de combustibles alternativos, sistemas eléctricos e híbridos y componentes. En 2023 operaba mediante los segmentos Engine, Distribution, Components, Power Systems y Accelera, antes New Power.

Cummins amplió sus actividades en tecnologías energéticas más sostenibles, con especial atención al hidrógeno. En marzo de 2023, New Power adoptó la marca Accelera by Cummins, dedicada a sistemas de propulsión eléctricos, baterías, pilas de combustible y electrolizadores para producir hidrógeno.

Un paso importante fue la adquisición de Hydrogenics Corporation en 2019, que reforzó la tecnología y los conocimientos de Cummins en pilas de combustible y producción de hidrógeno.

Mediante alianzas estratégicas e inversiones, Cummins refuerza su posición en la economía del hidrógeno. La empresa aprovecha su experiencia en sistemas de propulsión, energía y componentes para favorecer aplicaciones más sostenibles y reducir emisiones.

Capitalización en el análisis original: 34.340 millones de dólares

Relación precio/beneficio (PER): 13,73

Beneficio por acción (BPA): 17,74 dólares

Estas eran las cifras de Cummins (CMI) recogidas en el artículo original de 2023. El análisis describía la opinión predominante de los analistas de entonces como una recomendación de compra.

Plug Power Inc. (NASDAQ: PLUG)

Plug Power Inc. (PLUG ), fundada en 1997 y con sede en Latham, Nueva York, desarrolla tecnología de pilas de combustible de hidrógeno. Diseña, fabrica y comercializa sistemas que suministran electricidad a motores eléctricos, entre otros usos en vehículos y equipos logísticos.

Los sistemas de Plug Power pueden sustituir baterías convencionales en equipos eléctricos como las carretillas elevadoras de almacenes y centros de distribución. Entre sus productos figura GenDrive, un sistema de pila de combustible PEM de hidrógeno para vehículos de manipulación de materiales.

Plug Power también amplió sus actividades a sistemas estacionarios de energía, flotas de vehículos de reparto y posibles aplicaciones aeronáuticas. Las adquisiciones de United Hydrogen y Giner ELX en 2020 reforzaron sus capacidades de producción de hidrógeno, electrólisis, licuefacción y distribución.

Estas actividades forman parte de la apuesta de Plug Power por las tecnologías del hidrógeno y los sistemas energéticos más sostenibles.

Capitalización en el análisis original: 7.090 millones de dólares

Relación precio/beneficio prevista a un año, según el artículo original: −12,14

Beneficio por acción (BPA): −1,33 dólares

Estas eran las cifras de Plug Power (PLUG) recogidas en el artículo original de 2023. El análisis describía la opinión predominante de los analistas de entonces como una firme recomendación de compra.

¿Qué es el hidrógeno?

El hidrógeno es el elemento más sencillo y abundante del universo. Un átomo neutro tiene un protón y un electrón. En condiciones normales, el gas está formado por moléculas de dos átomos, H₂, y es incoloro, inodoro e insípido.

El hidrógeno puede formar enlaces con otros elementos o con un segundo átomo de hidrógeno. En el H₂, ambos átomos comparten un par de electrones. La reacción con oxígeno puede formar agua, H₂O. La energía liberada hace que sea útil como combustible. Sin embargo, a temperatura ambiente el hidrógeno molecular no reacciona por sí solo rápidamente con el aire: puede ser necesaria una fuente de ignición o un catalizador adecuado.

El hidrógeno se utiliza en numerosos sectores industriales y puede actuar como vector energético. Una pila de combustible alimentada con hidrógeno puro produce electricidad, con agua y calor como productos directos de la reacción.

¿Cómo se utiliza como combustible?

El hidrógeno puede utilizarse como combustible de varias maneras:

1. Pilas de combustible: La reacción electroquímica entre hidrógeno y oxígeno produce electricidad, con agua y calor como productos directos. Sus aplicaciones van del suministro eléctrico a edificios a la propulsión de vehículos eléctricos.
2. Motores de combustión interna: Los motores diseñados para ello pueden quemar hidrógeno. Es una vía distinta de la pila de combustible, que genera electricidad para un motor eléctrico. El rendimiento depende del diseño y la carga; las pilas pueden ser más eficientes en muchas aplicaciones. La combustión con aire puede producir óxidos de nitrógeno.
3. Generación eléctrica: El hidrógeno puede quemarse en una turbina de gas adecuada para producir electricidad. Se necesitan sistemas adaptados y control de la combustión y las emisiones de óxidos de nitrógeno.
4. Almacenamiento de energía: La electricidad renovable excedente, por ejemplo eólica o solar, puede producir hidrógeno mediante electrólisis. El gas puede almacenarse y utilizarse cuando la demanda sea alta o la generación renovable baja. La conversión, el almacenamiento y el uso posterior implican pérdidas de energía.

La principal ventaja en el punto de uso es que el hidrógeno puro no contiene carbono y su reacción con oxígeno no genera CO₂ procedente del combustible. Una pila de combustible también evita emisiones de combustión. Sin embargo, el impacto climático total depende de la producción, el consumo energético, el transporte y las posibles fugas: toda la cadena no queda automáticamente libre de emisiones.

¿Por qué es importante el hidrógeno como combustible?

El cambio a usar hidrógeno como combustible es importante por varias razones:

1. Impacto ambiental: Las pilas de combustible de hidrógeno puro producen localmente agua y calor en lugar de gases de combustión. Si la producción y la cadena de suministro también tienen bajas emisiones, pueden contribuir a reducir las emisiones totales de gases de efecto invernadero.
2. Seguridad energética: El hidrógeno puede producirse a partir de materias primas diferentes, como agua, gas natural y biomasa, ampliando las opciones de suministro. La producción a partir de gas natural sigue dependiendo de una materia prima fósil y su impacto climático depende del proceso.
3. Versatilidad: El hidrógeno puede utilizarse en transporte, calor industrial y generación eléctrica. No todas las aplicaciones son igual de eficientes o económicas, pero esta versatilidad puede ser valiosa en un sistema energético sostenible.

También hay desafíos. La producción puede requerir mucha energía, mientras que el almacenamiento y el transporte son técnicamente exigentes y necesitan infraestructura. Por ello, costes, rendimiento y emisiones deben evaluarse a lo largo de toda la cadena. Su potencial convierte al hidrógeno en un campo importante de investigación y desarrollo en la transición energética.

Fuentes de hidrógeno

En la Tierra, el hidrógeno está principalmente ligado a compuestos como el agua y los hidrocarburos. Por eso suele producirse mediante electrólisis o conversión de gas natural, entre otros procesos. El estudio de las acumulaciones naturales indica que también puede haber fuentes geológicas. Su presencia no implica que sean económicamente explotables en todas partes.

Producción biológica en yacimientos petrolíferos agotados

Desde el siglo diecinueve se han perforado numerosos pozos petrolíferos en todo el mundo. Aunque la extracción deje de ser rentable, puede quedar petróleo en el yacimiento. Investigadores y empresas estudian nuevos usos para estos lugares, incluida la producción biológica de hidrógeno.

Cemvita, entonces conocida como Cemvita Factory, describió en 2022 pruebas en las que microorganismos aprovechan hidrocarburos residuales de yacimientos petrolíferos agotados para producir hidrógeno. La transformación biológica ocurre mediante procesos enzimáticos en los microorganismos. La empresa utiliza la marca «Gold Hydrogen» para este enfoque.

Presencia natural de hidrógeno

Además de la producción biológica en yacimientos petrolíferos, se investigan fuentes geológicas naturales. En los últimos años se han producido descubrimientos de hidrógeno en el subsuelo e indicios de posibles acumulaciones naturales de hidrógeno. Entre los países donde se han comunicado o estudiado estos fenómenos figuran:

• Australia
• Canadá
• Francia
• Alemania
• Japón
• Rusia
• Nueva Zelanda

Los investigadores siguen estudiando cómo se forma este hidrógeno, cuánto existe, qué parte puede recuperarse y cuáles serían los efectos ambientales de la extracción. La presencia del gas no equivale a una reserva comercial demostrada. Las fuentes geológicas podrían ampliar la oferta, pero su contribución requiere más investigación.

Conclusión

El hidrógeno sigue siendo una posibilidad prometedora para reducir el uso de combustibles fósiles en determinadas aplicaciones. Las fuentes naturales y la producción biológica en yacimientos petrolíferos podrían aportar nuevas cantidades. Si estos métodos resultan viables técnica, económica y ambientalmente, pueden mejorar los costes y la disponibilidad, apoyando también las aplicaciones desarrolladas por empresas como Cummins y Plug Power.