J. M. Canales: "El potencial en el despliegue del hidrógeno en América Latina nos impulsa a abrir el máster online para este público"
26-04-2024
José María Canales es el director académico del máster interuniversitario de formación permanente en Tecnologías de Hidrógeno , la gran apuesta formativa para los nuevos líderes del futuro energético. Su intensa actividad académica y de investigación en el campo de la energía eléctrica, en concreto en almacenamiento de energía y electrónica de potencia, junto con una participación directa en proyectos industriales para empresas como Orona, Corporación Mondragon, Ormazabal y Siemens-Gamesa, le confieren una visión privilegiada de los retos de presente y futuro en el campo de la energía, y en concreto del sector del hidrógeno. Los analizamos en esta entrevista. El próximo 15 de mayo, a las 18:30 h, se ha programado nueva sesión informativa del máster en Tecnologías del Hidrógeno (en línea) para todos los interesados en ampliar información y resolver dudas sobre la formación.
¿Por qué el hidrógeno es el vector energético clave para alcanzar los objetivos de descarbonización marcados por la Unión Europea para 2050?
El 60% del consumo de energía en Europa proviene del gas y combustibles fósiles, y este consumo se reparte en un 35% en el transporte, un 23% en la industria y un 11% en el calentamiento de edificios. Dentro del transporte, los vehículos particulares pueden ser sustituidos por vehículos eléctricos a baterías y en el ámbito del calentamiento de edificios se puede utilizar la tecnología de las bombas de calor eléctricas. En ambos casos, vehículos y edificios se alimentarían a partir de energías renovables, eliminando las emisiones de CO?. Sin embargo, existen otras actividades como la gran industria y el transporte pesado que no son fáciles de descarbonizar, ya que no es viable utilizar la electricidad en sus procesos. A modo de ejemplo hablamos de acerías, industria cerámica, cementeras, transporte marítimo, transporte aéreo.
El hidrógeno es un gas que puede producirse a partir de energías renovables y almacenarse de forma similar al gas natural, pero además ofrece la posibilidad de obtener calor mediante combustión, electricidad mediante pilas de combustible y combustible sintético mediante un proceso industrial. En los dos primeros casos no hay emisiones de CO? y en el caso del combustible sintético, durante el proceso industrial se captura CO? del ambiente y se sintetiza con el hidrógeno verde y en la aplicación final se libera el CO? capturado, con lo que no se libera CO? almacenado en combustible fósil, siendo el balance neto en el ambiente nulo.
Con esta posibilidad de almacenar masivamente la energía renovable en forma de hidrógeno, se abre la oportunidad de descarbonizar grandes sectores de consumo energético propios de sociedades desarrolladas como Europa.
¿Qué beneficios aporta su aplicación en la industria o el transporte, dos áreas clave en el desarrollo productivo de un país?
El principal beneficio es la reducción de los gases de efecto invernadero, al eliminar las emisiones de CO?, lo cual ralentizará el calentamiento global y todas sus posibles consecuencias. Desde el punto de vista energético la utilización de hidrógeno de origen renovable va a permitir tanto a la industria como el transporte reducir la importación de combustibles fósiles de otros países, reduciendo la dependencia energética y, por lo tanto, fortaleciendo la industria y transporte frente a las crisis y factores geopolíticos. Asimismo, la industria y el transporte tienen la oportunidad de liderar el desarrollo de nuevas tecnologías basadas en el hidrógeno, las cuales, una vez maduras, podrán ser comercializadas, generando un nuevo mercado de tecnologías y servicios en toda la cadena de valor del hidrógeno. Por último, es previsible que las políticas de los países y grandes corporaciones promuevan productos y actividades con baja huella medioambiental, siendo un nuevo criterio a tener en cuenta y que posibilita el crecimiento del sector industrial y transporte que apuesta por las tecnologías limpias como el hidrógeno verde.
¿Cuáles son los principales retos en la actualidad en lo que se refiere a la cadena de valor del hidrógeno: generación, almacenamiento, transporte, transformación?
En la generación de hidrógeno el principal reto es llegar a un coste entre 1 y 2 euros por kilogramo de hidrógeno, que se corresponde con el coste del hidrógeno gris obtenido a partir del gas natural con emisiones de CO? al ambiente. Para poder llegar a este coste, es necesario construir grandes plantas de generación renovable, junto con grandes plantas de producción de hidrógeno mediante electrolizadores, con potencias a partir de 200 MW. En este sentido, el principal reto es la fabricación de grandes electrolizadores, los principales fabricantes mundiales no tienen experiencia en esta escala de potencia, ya que su nivel se limita al orden de los 5 MW.
Respecto al almacenamiento de hidrógeno, al igual que el gas natural, se almacena en forma de gas o líquido, pero los niveles de presión y temperatura son más exigentes. Además, el hidrógeno, al ser la molécula más pequeña de los elementos atómicos, tiene facilidad de penetrar en los materiales. Aquí se presentan dos problemas, la permeación, donde el hidrógeno se escapa del depósito donde está contenido, y la fragilización, donde el hidrógeno se introduce en el material contenedor acelerando su degradación. Los retos en el almacenamiento se centran en la búsqueda de materiales que soporten el contacto con el hidrógeno bajo condiciones de alta presión en forma de gas: 200, 350 o 700 bar o de baja temperatura -253 °C en forma de líquido. Todo ello conlleva diseñar un contenedor con la menor relación volumen y peso con respecto al hidrógeno almacenado. En cuanto a almacenamiento masivo de hidrógeno, los retos se centran en localizar cavernas subterráneas suficientemente grandes e impermeables, como pueden ser las cavernas salinas.
En cuanto al transporte masivo del hidrógeno se plantean tres métodos. El primero sintetizar el hidrógeno con nitrógeno para obtener amoniaco y transportarlo mediante grandes buques en formato líquido, se trata de un transporte muy conocido a nivel industrial, aunque es necesario tomar precauciones por su toxicidad. El segundo consiste en transportar el hidrógeno en líquidos orgánicos portadores, estos líquidos son capaces de absorber el hidrógeno y liberarlo posteriormente, el inconveniente es que es necesario transportar el líquido portador, aunque no contenga hidrógeno y son compuestos que tienen un número limitado de ciclos de hidrogenación y deshidrogenación. Por último, se plantea el transporte masivo de hidrógeno líquido, esto significa reducir la temperatura a -253 °C, siendo necesarios depósitos voluminosos con un aislamiento térmico complejo que, aun así, presenta un porcentaje de pérdidas de hidrógeno importante.
Los retos de la transformación del hidrógeno se centran en conocer como afecta a los procesos industriales la sustitución de la combustión con gas natural a la combustión del hidrógeno, ya que las temperaturas y distribución del calor son distintas. En cuanto a la generación de electricidad con pilas de combustible, el principal reto es conseguir membranas robustas, baratas y con capacidad de soportar perfiles de potencia variables. En la membrana es donde se produce la reacción electroquímica del hidrógeno obteniéndose la energía eléctrica y en general utilizan catalizadores basados en el platino.
La apuesta institucional por este vector es innegable. ¿Cuáles son las iniciativas más destacadas que se están desarrollando en este sentido?
La iniciativa principal es la que se promueve desde la propia Comisión Europea, la presidenta Ursula von der Leyen, ha anunciado la aprobación de 17.000 millones de euros en ayudas estatales para financiar 80 proyectos de hidrógeno. Además, se ha puesto en marcha el Banco Europeo del Hidrógeno y cuenta con 800 millones de euros para atraer la inversión privada y promover los acuerdos comerciales.
En el Estado español, se ha desarrollado la herramienta de financiación PERTE (Proyectos Estratégicos para la Recuperación y Transformación Económica) que dedica, entre otros objetivos, 3.100 millones de euros de los fondos europeos para el desarrollo del hidrógeno verde. La estrategia apunta al desarrollo de la fabricación de electrolizadores, uso de hidrógeno en aplicaciones y producción masiva de hidrógeno para consumo propio y exportación a países vecinos.
A nivel regional, las comunidades autónomas, como por ejemplo el País Vasco, apoyan y participan en los clústeres y asociaciones como el Corredor Vasco del Hidrógeno. Se trata de una colaboración público-privada, alineando los intereses de la industria con la investigación y la formación para promover dos objetivos: transitar hacia un modelo económico bajo en emisiones de carbono y desarrollar una nueva industria de bienes y servicios de tecnologías de hidrógeno. Esta implicación institucional a nivel regional también se observa en Aragón, Cataluña, Navarra y Galicia, entre otras.
¿Qué perfiles profesionales concretos va a exigir, en términos prácticos, este despliegue emergente de las tecnologías del hidrógeno en la industria?
Si nos fijamos en la industria eólica, no existe un perfil profesional único para el desarrollo y explotación de esta energía renovable, sino que es necesario todo tipo de ingenierías y operarios para abordar las distintas tecnologías implicadas en este sector como la mecánica, eléctrica, aeronáutica, obra civil, logística y la digitalización, entre otros
Según varios estudios, los perfiles profesionales en un sector incipiente como el hidrógeno sería por orden de demanda: Ingenieros generalistas (la tecnología del hidrógeno abarca muchas disciplinas de ingeniería), Técnicos medios y Operarios (para la instalación, puesta en marcha, operación y mantenimiento), Comerciales y Desarrolladores de negocio, Ingenieros Químicos (especializados en todo tipo de procesos como la obtención de hidrógeno y derivados como combustibles sintéticos y amoniaco), Gestores de proyectos (para desarrollar y operar grandes plantas de producción y consumo de hidrógeno), Ingenieros eléctricos e Ingenieros de procesos y Operarios en tecnologías de la información (la digitalización es fundamental para optimizar esta nueva economía del hidrógeno).
¿Qué novedades incorpora esta edición del máster retomando el feedback de las ediciones anteriores?
En las tres primeras ediciones el formato de impartición han sido clases online los viernes por la tarde y los sábados por la mañana. Además, obligatoriamente se han realizado de forma presencial 10 prácticas en alguna de las cuatro sedes: Bilbao, Zaragoza, Barcelona y Tarragona. Estas prácticas están planificadas para ser realizadas una vez al mes, en concreto los viernes por la tarde, sustituyendo la clase online .
La realización de las prácticas en formato presencial supone una dificultad para alumnos latinoamericanos, por lo que a partir de la IV edición se han modificado las condiciones para que el alumnado latinoamericano pueda realizar el Máster Interuniversitario en Tecnologías del Hidrógeno, MITH.
La clase virtual de los viernes por la tarde en horario GMT+1 se mantiene para el alumnado LATAM, por lo que puede interactuar directamente con los profesores y resto de alumnos. Sin embargo, la clase online de los sábados por la mañana será grabada y los alumnos de LATAM podrán visualizar la grabación en diferido. Por último, las prácticas se sustituyen por un trabajo a partir de datos experimentales proporcionados por el profesorado de prácticas, de este modo se evita la presencialidad para su realización. El ritmo de las prácticas coincidirá con el plan de prácticas presenciales.
América Latina es uno de los mercados que está experimentando un mayor despliegue de esta tecnología. ¿Hasta qué punto formarse en este campo es una apuesta segura de desarrollo profesional en el continente?
América Latina se encuentra en pleno despliegue de las energías renovables como la hidroeléctrica, solar y eólica en un contexto de subida de los precios de las materias primas. Es por lo que el desarrollo del hidrógeno se está realizando de una forma más lenta y heterogénea en comparación a Europa. En este contexto hay que destacar el impulso del hidrógeno en Chile, países del Cono Sur y Colombia. Tanto Europa como América Latina han identificado las necesidades y el potencial del desarrollo de una economía del hidrógeno y está abriendo un nuevo espacio de cooperación en materia energética.
Teniendo en cuenta que la inversión de Europa en el despliegue de las energías renovables en América Latina supone el 75% de la inversión extranjera, es natural pensar que se repita esta experiencia en el desarrollo del hidrógeno. Pero con una salvedad, el hidrógeno a gran escala se encuentra en una fase muy temprana de desarrollo, por lo que hay una gran oportunidad de aprender y desarrollar conjuntamente entre Europa y América Latina la producción, el consumo local, las políticas públicas y la regulación alrededor de este nuevo vector energético. En la cumbre UE-Celac se anunció la creación de la Agenda de Inversiones Global Gateway con América Latina y el Caribe. Esta agenda identifica áreas estratégicas para el 2027 con unas inversiones valoradas en 47.000 millones de euros. Las áreas incluidas son la conectividad digital, transición energética (renovables, hidrógeno, electromovilidad y materias primas) y cooperación medioambiental (prevención de la deforestación y agricultura).
En este contexto, es previsible un desarrollo del hidrógeno en América Latina en los próximos años, en el que se irán uniendo nuevos países. Un ejemplo es Brasil, la cual exporta materias primas como el acero y que se verá afectada por el Mecanismo de Ajuste de Carbono en Frontera, por lo que el hidrógeno puede ser la clave para lograr descarbonizar sus procesos industriales y poder mantener su competitividad en mercados que exijan bajas emisiones.
Tener conocimientos en tecnologías del hidrógeno amplía las capacidades de los ingenieros, técnicos medios y operarios, permitiendo abordar los nuevos retos que va a presentar el hidrógeno, formando la primera línea que marque los pasos a seguir para su implantación y explotación en América Latina.
Para los estudiantes residentes en España, en cualquiera de sus localizaciones: Bilbao, Barcelona, Tarragona y Zaragoza, uno de los puntos diferenciales del máster son las prácticas experimentales en laboratorio. ¿Qué valor aportan para el alumno en una formación tan práctica como esta?
Las prácticas permiten observar in situ como suceden los fenómenos que se han explicado en las clases teóricas, reafirmando los conocimientos y permitiendo observar los resultados reales y cuánto se aproximan al cálculo teórico. La experimentación abre debates entre alumnos y profesores, sobre los inconvenientes y donde es necesario prestar especial cuidado en las distintas tecnologías del hidrógeno tratadas. Además, permiten conocer cuáles son las técnicas, equipamientos, instrumental e infraestructuras necesarias en distintas tecnologías del hidrógeno. El máster MITH está estructurado en distintos módulos, abarcando toda la cadena de valor del hidrógeno.
En el módulo de Conocimientos Básicos se experimenta con la producción de energía renovable a partir de paneles fotovoltaicos y con la reacción electroquímica, asociado a los electrolizadores y pilas de combustible. En el módulo de producción de hidrógeno se experimenta con electrolizadores, donde se comprueba el balance de planta que necesita alrededor para su funcionamiento y se testea su rendimiento y los productos obtenidos. También se experimenta con técnicas clásicas para obtener hidrógeno gris como el reformado a partir del gas natural y como se ha de separar y purificar el hidrógeno para conseguir los parámetros de pureza tan elevados como los que exige su uso en pilas de combustible. Especial importancia es la práctica de Seguridad en el manejo del hidrógeno, en ella se maneja software específico y se explican las técnicas y medios que se han de utilizar para minimizar el riesgo y seguridad en el uso de hidrógeno y otros subproductos como el oxígeno. También se experimenta con la transformación del hidrógeno mediante pila de combustible para obtener electricidad e incluso combustión directa del hidrógeno y sus mezclas para obtener calor. Finalmente, y dentro del ámbito de las aplicaciones se aborda una práctica de simulación con software comercial de procesos de productivos de hidrógeno, se trata de un software ampliamente utilizado en la industria de procesos químicos y refinado.
