El informe ‘Accelerating the Hydrogen Mobility Revolution’ recoge los retos para el despliegue del H2 en el sector

El hidrógeno está ganando protagonismo en el sector de la movilidad debido a su capacidad para contribuir significativamente a la descarbonización global, especialmente en aquellos sectores denominados ‘de difícil electrificación’. Sin embargo, su uso hasta ahora ha estado mayormente restringido a industrias tradicionales como la química o el refino. Según la Agencia Internacional de la Energía (IEA), para cumplir con los objetivos climáticos es esencial acelerar la transición hacia el hidrógeno de bajas emisiones y ampliar su aplicación en sectores nuevos, como el transporte de larga distancia y la industria pesada.

En este contexto, el informe ‘Accelerating the Hydrogen Mobility Revolution’, elaborado por Plamena Tisheva y editado por Anna Vasileva en el marco de la segunda edición del World Hydrogen Mobility, un foro dedicado a los avances y desafíos de la movilidad basada en hidrógeno que tiene lugar del 10 al 12 de diciembre de 2024, analiza el estado actual del hidrógeno en la movilidad, subrayando tanto sus avances tecnológicos como las barreras que aún deben superarse. Desde vehículos de hidrógeno de larga autonomía hasta trenes y buques propulsados por este combustible limpio, el estudio ofrece una radiografía exhaustiva de cómo este vector energético está transformando el transporte pesado, marítimo y aéreo. Sin embargo, los elevados costes, la falta de infraestructura y la volatilidad de los precios siguen siendo desafíos clave para su adopción masiva.

La Agencia Internacional de Energías Renovables (Irena) destaca que, bajo el escenario de 1,5°C, para 2050 el hidrógeno limpio y sus derivados podrían reducir las emisiones en un doce por ciento y representar el catorce por ciento del consumo final de energía. Para que esto ocurra, la capacidad de los electrolizadores tendría que aumentar considerablemente desde los niveles actuales hasta alcanzar 5.722 GW en 2050.

Este informe se centra en el progreso del hidrógeno en el sector del transporte, analizando el estado actual de la movilidad basada en hidrógeno en diversos segmentos (carreteras, ferrocarriles, transporte marítimo y aviación), así como los avances tecnológicos, el desarrollo de infraestructuras y el panorama político en los principales mercados.

• Transporte por carretera

El transporte por carretera es uno de los sectores clave para la implementación del hidrógeno a gran escala. Aunque muchas marcas automovilísticas se han centrado más en el desarrollo de vehículos eléctricos, algunas empresas siguen apostando por el hidrógeno como una tecnología complementaria. Un ejemplo claro es BMW, que está probando su modelo BMW iX5 Hydrogen, un vehículo de celda de combustible de hidrógeno. Este modelo combina las ventajas de un motor eléctrico libre de emisiones con la rapidez de recarga que proporciona el hidrógeno, destacándose como una opción atractiva a largo plazo para lograr la movilidad sin emisiones. Según Oliver Zipse, presidente de la junta directiva de BMW AG, “el hidrógeno es la pieza que falta en el rompecabezas de la movilidad sin emisiones”. De acuerdo con los datos de la compañía, el modelo iX5 Hydrogen tiene una autonomía de 504 kilómetros y puede repostar en solo unos minutos, lo que supone una clara ventaja frente a los vehículos eléctricos a batería.

“BMW ha contado con una larga trayectoria en el desarrollo de tecnologías basadas en hidrógeno, incluyendo motores de combustión de hidrógeno. Este vehículo utiliza celdas de combustible fabricadas por Toyota, una de las empresas pioneras en la fabricación de coches con hidrógeno, que en 2014 lanzó el Toyota Mirai, el primer sedán de hidrógeno producido en masa. Toyota y BMW han decidido colaborar en el desarrollo conjunto de sistemas de propulsión de hidrógeno, con el objetivo de ofrecer más opciones de vehículos eléctricos de celda de combustible (FCEV) para 2028”, señala el documento.

Vehículo con motor Toyota de pila de combustible.

A pesar de estos avances, las ventas globales de vehículos FCEV han disminuido en los últimos años, según datos de SNE Research, debido a la volatilidad de los precios del hidrógeno y la falta de infraestructura de recarga. Empresas como Stellantis, que posee marcas como Fiat, Peugeot y Opel, también están avanzando en el desarrollo de vehículos comerciales ligeros basados en hidrógeno, y han comenzado la producción interna de furgonetas comerciales ligeras en plantas de Francia y Polonia.

Por su parte, Daimler Truck ha iniciado pruebas de camiones de celda de combustible alimentados por hidrógeno líquido, que permiten recorrer distancias largas gracias a la mayor densidad energética del hidrógeno líquido. Estos camiones están siendo probados por clientes como Air Products, Amazon y Holcim. Volvo Trucks, mientras tanto, está desarrollando camiones que funcionan con motores de combustión alimentados por hidrógeno, con pruebas previstas para 2026.

En el ámbito de los autobuses, Europa está viendo un creciente uso de autobuses de hidrógeno, apoyados en parte por la financiación de la ‘Clean Hydrogen Partnership’. Proyectos como JIVE (Iniciativa conjunta en favor de los vehículos de hidrógeno en toda Europa, por sus siglas en inglés) han permitido el despliegue de más de 131 autobuses de celda de combustible en ciudades de Alemania, Italia, los Países Bajos y Reino Unido. Asimismo, el JIVE II, que continuará hasta junio de 2025 permitirá el despliegue de hasta 300 autobuses (sumando ambas convocatorias) propulsados por células de combustible, y la infraestructura asociada a en 16 regiones de Europa, según detalla el documento. Solaris, una empresa polaca, ha vendido casi la mitad de todos los autobuses de hidrógeno en Europa.

• Transporte ferroviario

En el sector ferroviario, el hidrógeno también está comenzando a desempeñar un papel importante. En Alemania, la operadora ferroviaria Deutsche Bahn ha lanzado el proyecto H2goesRail, en colaboración con Siemens Mobility, para desarrollar un sistema de trenes impulsados por hidrógeno. Este proyecto, que cuenta con el apoyo financiero del Ministerio Federal de Transporte y Digitalización de Alemania, incluye la construcción de una estación de repostaje y trenes de hidrógeno.

Alstom, una empresa francesa, está desarrollando trenes de hidrógeno. En 2018, Alstom lanzó el Coradia iLint, el primer tren de pasajeros de hidrógeno en operar comercialmente en Alemania. Hasta la fecha, estos trenes han recorrido más de 1,5 millones de kilómetros en una decena de países, incluyendo servicios en Alemania, Canadá y Arabia Saudita. “Las flotas de Alstom han demostrado que los trenes de hidrógeno son una solución viable, especialmente en líneas ferroviarias no electrificadas, ofreciendo una alternativa libre de emisiones”, apunta el documento.

• Transporte marítimo

El transporte marítimo enfrenta un gran desafío en la transición hacia tecnologías limpias debido a las grandes distancias que recorren los buques y la cantidad de combustible que requieren. Sin embargo, los combustibles electrónicos (e-fuels) basados en hidrógeno, como el metanol y el amoníaco, están siendo considerados como alternativas para descarbonizar este sector.

“El hidrógeno, debido a su baja densidad energética, es más adecuado para el transporte marítimo de corta distancia”, según asegura el documento ‘Accelerating the Hydrogen Mobility Revolution’. En este sentido, la empresa holandesa Samskip desarrollando la construcción de buques de corta distancia impulsados por hidrógeno, en colaboración con el astillero indio Cochin Shipyard Limited. Estos buques utilizarán celdas de combustible que requieren 3,2 MW de potencia, y están diseñados para operar en rutas entre Róterdam y Oslo. Aunque el metanol se considera una alternativa posible, la empresa ha optado por el hidrógeno debido a su menor impacto ambiental y su mayor disponibilidad.

A nivel global, la naviera AP Moller-Maersk está apostando por una flota de barcos de doble combustible, capaces de funcionar con metanol limpio y gas licuado. “Maersk considera que el metanol será el combustible más competitivo a corto plazo para la descarbonización del transporte marítimo, pero también está investigando el uso de hidrógeno y amoníaco para aplicaciones futuras”.

• Aviación

El sector de la aviación es otro ámbito donde el hidrógeno está ganando protagonismo, aunque enfrenta desafíos importantes debido a su baja densidad energética, lo que implica que se requiere más espacio para almacenar hidrógeno que para los combustibles tradicionales. Esto limita su aplicación a rutas cortas o medias, a menos que se rediseñen por completo los aviones.

ZeroAvia, con sede en Reino Unido y EE.UU., está desarrollando trenes de potencia eléctricos de hidrógeno para aeronaves. La empresa ha realizado pruebas en el Reino Unido con un prototipo de su motor ZA600 en un avión Dornier 228, y está trabajando en una versión para aviones de mayor tamaño con capacidad para hasta 80 pasajeros. En 2024, American Airlines firmó un acuerdo condicional para adquirir 100 motores de hidrógeno de ZeroAvia.

Airbus, fabricante europeo de aeronaves, también ha identificado el hidrógeno como una tecnología clave para descarbonizar la aviación. La empresa está trabajando en un avión comercial de bajas emisiones alimentado por hidrógeno, con planes para que entre en servicio en 2035. Airbus ya ha probado un sistema de propulsión basado en hidrógeno para su avión conceptual eléctrico (el A380) y espera realizar pruebas de vuelo en 2026.

Las celdas de combustible en los vehículos eléctricos de hidrógeno generan electricidad a través de un proceso de electrólisis inversa. La pila de combustible consiste en un electrodo negativo (ánodo) y un positivo (cátodo) situados alrededor de un electrolito Se suministra hidrógeno al ánodo y oxígeno del aire al cátodo. Un catalizador divide los átomos de hidrógeno en protones y electrones en una pila de combustible de membrana electrolítica polimérica (PEM). Los electrones viajan a través de un circuito externo, creando un flujo de electricidad, mientras que los protones migran a través del electrolito hasta el cátodo, donde se combinan con el oxígeno y los electrones para producir agua y calor. Las pilas de combustible PEM se consideran las más adecuadas para su uso en automóviles, explica el documento.

En el contexto de la movilidad pesada, las celdas de combustible también juegan un papel crucial. En Norteamérica, la empresa canadiense Ballard ha desarrollado un motor de celda de combustible de última generación con una capacidad escalable de 120 kW en el que hasta tres módulos pueden funcionar como un solo sistema con una potencia combinada de 360 kW. Este tipo de motores están diseñados para aplicaciones de transporte pesado, como autobuses y camiones, y su producción se está expandiendo en Estados Unidos con apoyo financiero del gobierno federal.

Sin embargo, las celdas de combustible no son la única tecnología en desarrollo. En EE.UU., el Departamento de Energía (DOE) ha destacado el potencial de los motores de combustión interna alimentados por hidrógeno (H2ICE), que podrían ofrecer una solución de transición mientras se desarrollan infraestructuras de hidrógeno más robustas. Estos motores son familiares para los fabricantes y operadores de flotas, y permiten aprovechar la experiencia existente con motores de gas natural.

Empresas como Cummins Inc. están liderando este desarrollo, con motores de hidrógeno para vehículos comerciales y equipos de construcción. Estos motores ofrecen ventajas en aplicaciones específicas, como maquinaria de construcción en ubicaciones remotas o con espacios de instalación limitados.

“El éxito de la movilidad basada en hidrógeno depende en gran medida del desarrollo de la infraestructura de repostaje”, asegura el texto. En la Unión Europea, la Regulación de Infraestructuras de Combustibles Alternativos (Afir) establece que, a partir de 2030, deben estar disponibles estaciones de repostaje de hidrógeno cada 200 kilómetros a lo largo de la red transeuropea de transporte (TEN-T).

Según la plataforma H2 LIVE, hay 161 estaciones de servicio de hidrógeno abiertas en Europa y 62 en fase de implantación.

En Alemania, por ejemplo, ya existen 87 estaciones de servicio de hidrógeno en operación, con más en desarrollo. La empresa H2 Mobility Deutschland, operador de estaciones públicas de hidrógeno en Alemania, está construyendo estaciones de alta capacidad, como la nueva instalación en Düsseldorf, que podrá abastecer hasta 100 autobuses y camiones por día. Stadtwerke Düsseldorf está invirtiendo en un electrolizador para poder producir hidrógeno ‘in situ’ en el futuro.

En Estados Unidos, la infraestructura de hidrógeno se concentra principalmente en California, que está invirtiendo en estaciones de repostaje para apoyar su objetivo de tener 1,5 millones de vehículos de cero emisiones en circulación para 2025. Según un informe de la Comisión de Energía de California de diciembre de 2023, había 66 estaciones de servicio abiertas en el estado, que pueden dar servicio a casi 58.000 FCEV, más de los 14.809 FCEV ligeros que se calcula que circulaban por las carreteras a 30 de septiembre de 2023. El informe, sin embargo, señala que la experiencia del cliente se resiente debido a el tiempo de inactividad de las estaciones y las subidas de precios del hidrógeno. Asimismo, cabe destacar que el funcionamiento de las estaciones se ha visto se han visto afectadas por el mantenimiento, los fallos de los equipos, las de la cadena de suministro y las interrupciones del suministro de hidrógeno.

Además, los precios del hidrógeno resultan elevados en comparación con la gasolina, lo que plantea un desafío para la adopción masiva de vehículos de hidrógeno.Según los datops de Platts, parte de S&P Global Commodity Insights, en julio de 2024, el precio promedio del hidrógeno en California era de 33,26 dólares por kilogramo, más de tres veces el costo energético equivalente de la gasolina.

A nivel mundial, China lidera en términos de infraestructuras de hidrógeno, con 320 estaciones de repostaje operativas en 2023, seguida por Corea del Sur, Japón y Alemania, de acuerdo con los datos publicados en el documento.

El desarrollo de la movilidad basada en hidrógeno está siendo impulsado por una serie de políticas e incentivos gubernamentales. En EE.UU., la Ley de Reducción de la Inflación (IRA), aprobada en 2022, introdujo importantes incentivos para la producción de hidrógeno limpio a través de créditos fiscales, así como para la compra de vehículos eléctricos de celda de combustible. Además, la ley apoya la creación de ‘centros regionales de hidrógeno’ para estimular la producción y el consumo de hidrógeno a nivel local. Concretamente, en octubre de 2023, se seleccionaron siete centros de Estados Unidos para recibir 7.000 millones de dólares de ayuda.

Considerando el precio como un elemento fundamental para la expansión de este vector energético, el DOE (Departamento de Energía de EE.UU) apoya la investigación para mejorar los métodos de producción de hidrógeno y reducir los costes de equipos, operaciones y mantenimiento. el Departamento anunció que invertiría casi 62 millones para 20 proyectos en quince estados con el fin de acelerar la investigación, el desarrollo, la demostración y el despliegue de las próximas tecnologías de hidrógeno, desarrollo, demostración y despliegue de tecnologías de hidrógeno limpia de próxima generación. La mayor parte de los fondos se destinará a proyectos que busquen desarrollar y desarrollar y demostrar una ‘estación de servicio de hidrógeno del futuro’ avanzada, de bajo coste, estandarizada y reproducible.

Por su parte, la Unión Europea también está avanzando en este terreno, con iniciativas como el Banco Europeo del Hidrógeno, que tiene como objetivo desbloquear inversiones privadas en la cadena de valor del hidrógeno. En 2024, la UE asignó 720 millones de euros para siete proyectos de hidrógeno renovable, y países como Alemania han destinado fondos adicionales para proyectos que no recibieron apoyo a nivel europeo.

A nivel global, Australia también está lanzando iniciativas para atraer inversiones en hidrógeno. Su programa Hydrogen Headstart, con un presupuesto de 2.000 millones de dólares australianos, busca apoyar proyectos de producción de hidrógeno renovable a gran escala.

El hidrógeno ha experimentado varios ciclos de interés a lo largo de los años, desde la crisis del petróleo en los años 70 hasta su resurgimiento actual como una herramienta clave para la descarbonización. Si bien sectores como el transporte ligero han adoptado otras alternativas como los vehículos eléctricos a batería, el hidrógeno sigue mostrando un gran potencial en áreas donde la electrificación es difícil, como el transporte pesado, marítimo y la aviación.

“Los principales desafíos para la expansión del hidrógeno incluyen la producción a gran escala, el desarrollo de la infraestructura de repostaje y la reducción de costos. Sin embargo, con el apoyo continuo de las inversiones, la innovación y las políticas públicas, el hidrógeno podría convertirse en un pilar fundamental para la movilidad sostenible, proporcionando beneficios tanto ambientales como económicos a largo plazo”, concluyó el informe.

Encuentra y descarga el informe completo aquí.