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Aproximadamente un 20 % del consumo final de energía corresponde a electricidad, mientras que el 80 % restante sigue dependiendo de recursos fósiles
El sistema energético actual continúa basado mayoritariamente en combustibles fósiles. Esta distribución condiciona los objetivos climáticos y sitúa a la electrificación como una de las herramientas más eficaces para avanzar hacia la neutralidad climática.
En un escenario de cero emisiones netas en 2050, se prevé que la electricidad represente alrededor del 50 % del consumo final. Sin embargo, muchos usos finales resultan difíciles o incluso inviables de electrificar, como ocurre en sectores industriales intensivos, siderurgia o industria química, y en la movilidad pesada.
Precisamente en estos ámbitos las moléculas renovables tendrán un papel esencial.
Entre las moléculas más relevantes se encuentran el hidrógeno, el metanol, el amoniaco, los e‑fuels y el metano renovable.
- Hoy en día, la mayoría se produce aún a partir de gas natural, carbón o petróleo, mediante procesos termoquímicos convencionales que operan a alta temperatura y generan emisiones de gases de efecto invernadero.
- Para contribuir realmente a la descarbonización es imprescindible que el hidrógeno y sus derivados tengan un origen renovable.
- Este puede obtenerse mediante electrólisis utilizando electricidad procedente de fuentes renovables, o bien mediante la conversión de recursos biogénicos como biomasa o biogás.
Tecnologías de electrólisis para un hidrógeno renovable
En la actualidad conviven cuatro tecnologías principales de electrólisis que evolucionan de manera paralela.
- La electrólisis alcalina convencional es la más madura y presenta un nivel de desarrollo comercial importante. Utiliza soluciones alcalinas como electrolito y se caracteriza por su robustez, su simplicidad constructiva y su bajo coste de capital. Opera en el entorno de 50 a 80 °C, aunque su eficiencia y su respuesta dinámica son más limitadas que las de otras alternativas de baja temperatura.
- La electrólisis PEM destaca por su elevada eficiencia, su rápida capacidad de respuesta y su diseño compacto, lo que facilita su integración con energías renovables de carácter variable. Su principal desafío está en el coste, derivado del uso de materiales críticos como el platino y el iridio. Aunque su escala comercial suele ser inferior a la alcalina, se ha consolidado como una opción clave para aplicaciones ligadas a la generación renovable.
- La electrólisis AEM busca combinar lo mejor de ambos mundos, pero todavía presenta retos importantes en términos de durabilidad y estabilidad de las membranas, lo que la coloca en un nivel de madurez aún limitado.
- La electrólisis SOEC, por su parte, opera a alta temperatura y ofrece un gran potencial cuando existe disponibilidad de calor residual industrial, reduciendo así la demanda eléctrica del proceso. Actualmente avanza desde fases de demostración hacia potencias crecientes que permitirán su uso industrial en los próximos años.
Validación a escala industrial: un paso imprescindible
Para que estas tecnologías alcancen su máximo potencial es necesaria su validación en condiciones reales de operación. El rendimiento y la durabilidad de los electrolizadores determinan directamente el coste del hidrógeno renovable y, por tanto, su competitividad frente a otras alternativas energéticas.
- Ensayos prolongados en modos variables, adaptados a las necesidades de cada aplicación final, permitirán conocer la degradación de los sistemas y anticipar su vida útil mediante modelos predictivos avanzados.
- En esta transición, los electrolizadores contenerizados y portátiles de unos pocos megavatios serán elementos esenciales. Permitirán suministrar hidrógeno renovable a usuarios finales en fases tempranas y facilitarán la validación de equipos, como quemadores o calderas, antes de la instalación de plantas definitivas de gran escala. Esta flexibilidad será clave para acelerar la adopción del hidrógeno en múltiples sectores.
Hacia una nueva generación de electrolizadores
El desarrollo tecnológico se orienta hacia electrolizadores más competitivos, duraderos y sostenibles. La reducción o sustitución de materiales críticos, la mejora del comportamiento dinámico para integrarse con fuentes renovables y la incorporación de principios de economía circular en el diseño son prioridades claras. En tecnologías como la AEM ya se trabaja en electrocatalizadores libres de iridio o platino, así como en membranas sin compuestos PFAS que permitan avanzar hacia soluciones más escalables y respetuosas con el medio ambiente.
Nuevas fronteras de la electroquímica
La electroquímica está abriendo puertas más allá de la producción de hidrógeno. Los electrolizadores de CO₂ permiten convertir este gas en productos de valor añadido como gas de síntesis, metanol o etanol bajo condiciones operativas mucho más moderadas que en los procesos termoquímicos tradicionales. También se investiga la captura electroquímica de CO₂ y la síntesis electroquímica de amoniaco, líneas prometedoras, pero aún en fases tempranas de madurez tecnológica.
Estas tecnologías emergentes podrían desempeñar un papel fundamental en un sistema energético donde la captura, uso y almacenamiento de carbono será complementaria a la producción de energía renovable.
- La electrificación del sistema energético y el desarrollo de moléculas renovables avanzan juntos hacia un objetivo común: la neutralidad climática.
- La evolución de las tecnologías de electrólisis, la validación industrial, la reducción de materiales críticos y la aparición de nuevos reactores electroquímicos marcarán el ritmo al que podremos descarbonizar los sectores donde la electrificación directa no es viable.
- El hidrógeno renovable y sus tecnologías asociadas se consolidan, así como pilares clave para un futuro energético más limpio, flexible y sostenible.
