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Hidrógeno verde: un camión a pilas... de combustible

Itainnova desarrollará un prototipo de cabeza tractora de gran tonelaje propulsada por pila
de combustible de hidrógeno.

Emulador de un tren de potencia de un vehículo eléctrico, en el Laboratorio Eléctrico de Itainnova.
Emulador de un tren de potencia de un vehículo eléctrico, en el Laboratorio Eléctrico de Itainnova.
Itainnova

La Unión Europea tiene un objetivo para 2050: ser climáticamente neutra, así lo establece el Pacto Verde Europeo (‘Green Deal’). Eso significa que las emisiones de gases de efecto invernadero no deben superar la eliminación de gases de efecto invernadero e implica una eliminación gradual de los combustibles fósiles en el sistema energético de la UE.

El hidrógeno será esencial para descarbonizar aquellos sectores o actividades que sean difícilmente electrificables. Es el caso del transporte pesado carretero, en el cual la aplicación de las tecnologías de hidrógeno está en una fase emergente que ofrece grandes oportunidades de negocio.

Itainnova va a liderar un proyecto de investigación que desarrollará una cabeza tractora de gran tonelaje propulsada por pila de combustible de hidrógeno. Es una de las cuatro instalaciones piloto en las que se va a trabajar durante los próximos tres años en el marco del Plan Complementario de I+D+i de Aragón en Energía e hidrógeno verde.

El objetivo del proyecto ‘Usos del Hidrógeno verde en transporte pesado’ es "la investigación en tecnologías de hidrógeno sobre una aplicación real, con el objeto de difundir el uso de esta tecnología, en particular entre el sector logístico", indica María García Camprubí, experta en simulación multifísica y multiescala de Itainnova y coordinadora técnica del proyecto. Empresas como Lecitrailer o Sesé ayudarán a definir especificaciones y requisitos reales para las distintas actividades de I+D+i.  

En Europa, las emisiones anuales procedentes del transporte pesado carretero (camiones de gran tonelaje y autobuses) se estiman en unos 200.000 kilotoneladas de CO₂ equivalente, a las cuales España contribuye con unas 25.000. La descarbonización de este sector "no es viable mediante vehículos eléctricos de batería, por lo tanto, se espera que el hidrógeno juegue un papel fundamental en la descarbonización de este sector", considera García Camprubí.

 

Largos trayectos a tope de carga

¿Por qué la descarbonización del transporte pesado carretero  mediante electrificación (basada en baterías) no es una solución viable? El uso de baterías eléctricas para la descarbonización del transporte está limitado "a aplicaciones donde la demanda energética no sea muy elevada –explica–, siendo especialmente indicado para ciclos de trabajo cortos". Sin embargo, la electrificación del transporte pesado carretero de larga distancia, que trabaja en ciclos largos con mucha demanda de energía, "requiere de un sistema de baterías de gran volumen y peso que reduce significativamente la carga útil que puede transportar el camión, perdiendo capacidad de carga y, por tanto, disminuyendo su competitividad frente a otros medios de transporte de larga distancia". Es ahí donde entra en juego el hidrógeno.

Itainnova implementará y probará las tecnologías de hidrógeno en la logística de larga distancia

El objetivo del proyecto liderado por Itainnova es implementar y testear las tecnologías de hidrógeno en la logística de larga distancia, donde tradicionalmente se utilizan camiones diésel.  Los equipos de Mecatrónica y Electrónica de Potencia de Itainnova trabajarán conjuntamente, con apoyo de la Fundación Hidrógeno Aragón (FHa) y la Universidad de Zaragoza, "en el diseño y dimensionado del sistema híbrido para la integración de una pila de combustible en el tren de potencia de una cabeza tractora eléctrica, así como en su posterior implementación y en el desarrollo de un prototipo para ser usado como piloto de este proyecto de investigación".

El hidrógeno puede desempeñar un papel importante en el logro de la neutralidad climática en áreas como esta. García Camprubí señala que "si bien la electricidad renovable puede reemplazar a los combustibles fósiles en muchos usos, no puede reemplazarlos fácilmente por completo en el transporte de mercancías por carretera, el transporte marítimo y la aviación, ni en actividades industriales como la producción de acero, donde se utilizan combustibles fósiles como fuente de energía y como reactivo".

Los escenarios de neutralidad climática en el plan de objetivos climáticos de la Comisión Europea proyectan una demanda creciente de hidrógeno, que representaría alrededor del 9% de la demanda energética final de la UE en 2050.

¿Qué es el hidrógeno verde?

  • Se conoce como hidrógeno verde al hidrógeno generado a partir de fuentes de energía renovable
  • Actualmente, la tecnología más extendida para este fin es la electrólisis de agua alimentada con electricidad renovable (solar o eólica).
  • ​El hidrógeno limpio producido con electricidad renovable es un portador de energía de cero emisiones.
  • ​La generación de electricidad renovable a menudo depende de la hora del día, el clima y la temporada, por lo que se necesita alguna forma de almacenamiento de energía cuando no es suficiente para satisfacer la demanda. Esta necesidad se puede satisfacer almacenando los excedentes de energía renovable en baterías o en centrales hidroeléctricas de bombeo, pero también produciendo hidrógeno verde.

Aragón, en el ecosistema nacional de energía e hidrógeno verde

España da los primeros pasos para establecer un ecosistema nacional de I+D+i en la temática Energía e hidrógeno verde, en el marco del Plan Complementario de I+D+i . Este ecosistema aunará los recursos de I+D+i en esta temática de ocho comunidades autónomas –Aragón, Asturias, Canarias, Castilla-La Mancha, Extremadura, Madrid, Navarra y País Vasco– y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), que trabajarán de manera coordinada. Corresponde al Centro Nacional del Hidrógeno, en Puertollano, la coordinación a nivel nacional. Las 13 líneas de actuación establecidas cubren toda la cadena de valor del hidrógeno verde: de la generación a la distribución y los usos.

Este ‘plan país’ tendrá una duración de tres años, de 2022 a 2024. Las ocho CC. AA. y el CSIC tendrán acceso a una financiación total de 88,5 millones de euros. La financiación destinada a Aragón asciende a 5 millones de euros, un importe cofinanciado en un 35,8% con fondos propios de Gobierno de Aragón y un 64,2 % con Fondos del Mecanismo Recuperación y Resiliencia (Ministerio de Ciencia e Innovación).

Las entidades de I+D+i ejecutoras del Plan Complementario de Aragón en el área de Energía e hidrógeno verde son: Itainnova (coordinador), Fundación Hidrógeno Aragón (FHa) y Universidad de Zaragoza. Las líneas de trabajo que se van a poner en marcha están orientadas a dar soluciones a retos a los que se enfrentan empresas aragonesas interesadas en las tecnologías de hidrógeno verde como Lecitrailer, Sesé, Calvera, Arpa o Zoilo Ríos, con las que se colaborará activamente.

Se va a trabajar en cuatro instalaciones piloto. FHa pondrá en marcha en sus instalaciones de Walqa una planta de generación de hidrógeno verde con un electrolizador de unos 30kW, escalable a escala MW. Asimismo, liderará el proyecto para adaptar la hidrogenera actual de sus instalaciones para suministros a alta presión.

Itainnova (además del proyecto de la cabeza tractora) pondrá en marcha un laboratorio de Energía Cero Emisiones, que incluirá un sistema de generación de hidrógeno por electrólisis a baja temperatura mediante un electrolizador ‘multistack’.

En paralelo, Itainnova, FHa y la Unizar participarán en proyectos de investigación más básica.

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