El hidrógeno verde a escala industrial, cada vez más cerca de ser una realidad

Además de servir como combustible el hidrógeno supone una importante materia prima para múltiples procesos de producción química, y a él se asocia el gran proyecto de la industria química de Tarragona, en realidad de todo el territorio. El desarrollo y la adopción del hidrógeno como vector energético del futuro es, a día de hoy, uno de los grandes retos del tejido industrial de Tarragona. Se trata de un combustible sin emisiones de CO2, y que tampoco las genera en su producción, siempre que se aplique electricidad ‘verde’ u otro proceso libre de emisiones para separar el hidrógeno del oxígeno.

Desde la Asociación Empresarial Química de Tarragona (AEQT), pese al notorio retraso que sigue acumulando Catalunya en la generación de energías renovables, se defiende a capa y espada que el Camp de Tarragona reúne como ningún otro territorio los ingredientes para convertirse en valle del hidrógeno.

Tarragona, y con más amplitud Catalunya, se ha postulado para recibir cientos de millones de los fondos Next Generation con la idea de crear todo un ecosistema integrado en torno a la cadena de valor del hidrógeno, bautizado como el Valle del Hidrógeno de Catalunya.

Tarragona parte con una cierta ventaja, la que le otorga la experiencia en la generación de energía, -en parte renovable, aunque ha quedado rezagada respecto a otras regiones como Aragón-, con profesionales especializados y una Administración acostumbrada a su gestión. Plantas nucleares, ciclos combinados, parques eólicos y aprovechamientos hidroeléctricos dibujan un escenario de concentración que se convierte en un valor diferencial. Las potentes infraestructuras de electrificación existentes también juegan a favor.

No obstante, el factor de mayor peso radica en la industria química, obligada a reducir drásticamente sus emisiones en las próximas décadas para adaptarse a la normativa europea, cada vez más restrictiva con horizontes 2030 y 2050. El sector petroquímico de Tarragona es, a día de hoy, un importante consumidor de hidrógeno ‘gris’ (producido con electricidad generada a partir de energías de origen fósil). El reto abre una doble oportunidad: el hidrógeno renovable como sustituto en el consumo de los combustibles fósiles, y además como materia prima y fuente de moléculas verdes para nuevos productos.

En combinación con los Next Generation UE, la patronal química quiere ahondar en la transición energética -focalizada en la industria y la movilidad en el Camp de Tarragona- a través de un gran un proyecto que ha sido seleccionado como IPCEI (Important Project of Common European Interest). Los proyectos IPCEI se identifican desde Europa como especialmente interesantes para resolver retos globales que afectan a toda la UE, y el de la reconversión al hidrógeno de la química y la movilidad de Tarragona es uno de ellos.

El Valle del Hidrógeno

La idea de un ‘hub’ en Tarragona, que ya se vislumbra muy vinculado a las sinergias en torno al Corredor del Hidrógeno del Ebro, ha conseguido implicar prácticamente a todas las Administraciones, desde la UE hasta el ámbito local. El sector químico de Tarragona está en el corazón del proyecto, que incluye el acuerdo estratégico para la investigación vinculada a los usos intensivos del hidrógeno con los centros más punteros con presencia en Tarragona como el Eurecat (Centro Tecnológico de Catalunya), el ICIQ (Institut Català de Investigació Química) o el IREC (Instituto de Investigación en Energía de Catalunya), liderados por la Universitat Rovira i Virgili (URV).

Además de la URV, los promotores iniciales de este Valle del Hidrógeno son Repsol, Enagás, Diputació de Tarragona, AEQT, Port de Tarragona, Área Metropolitana de Barcelona y Generalitat de Catalunya, aunque en los últimos meses se han incorporado socios de la entidad de la Universidad Politécnica de Catalunya (UPC), el Port de Barcelona o Celsa Group. Actualmente hay unos 230 miembros entre empresas privadas (155), entes públicos (41), asociaciones y clústers (21), además de centros de conocimiento e investigación (12)

Actualmente hay 73 proyectos en la órbita del Valle del Hidrógeno catalán: 19 industriales, 15 de movilidad y 38 en I+D+I. Todos ellos se enmarcan en una estrategia de inversiones que van desde la reconversión de la industria química y sus nuevas plantas de producción de hidrógeno verde, hasta el ‘mix’ adecuado de generación de energía renovable, pasando por las infraestructuras eléctricas, logística de almacenamiento y distribución, I+D+i, formación y socialización, movilidad o usos residenciales.

Entre estos proyectos destacan, por ejemplo, los nuevos autobuses urbanos de hidrógeno de los ayuntamientos de Barcelona y Tarragona; la hidrogenera pública del aparcamiento central de Transporte Metropolitano de Barcelona, ubicada en la Zona Franca; la hidrogenera de la empresa Indox; el prototipo de coche de hidrógeno desarrollado por la firma EVARM; el Màster Universitario en Tecnologías del Hidrógeno, impartido conjuntamente por diversas universidades vascas, aragonesas y catalanas (la URV entre ellas); y, por encima de todos ellos, el megaelectrolizador de 150 MW que proveerá de hidrógeno verde al polo petroquímico de Tarragona, impulsado por un consorcio que lidera Repsol y en el que le acompañan Enagás Renovable, Iqoxe y Messer. El mayor electrolizador de España, referente de vanguardia en Europa, supone un hito tecnológico de primer nivel que ya está en fase de ingeniería de detalle.

Carburos Metálicos, líder en el sector de gases industriales y medicinales en España que forma parte del Grupo Air Products, ha adquirido recientemente una parcela de más de 10.000 m2 en la que instalará la primera hidrogenera abierta al público en Tarragona. Los terrenos se encuentran a la entrada del polígono industrial Riu Clar, con buenas conexiones para impulsar en toda la región el transporte de pasajeros y mercancías por carretera por medio del hidrógeno (H2). Además de ser de origen renovable, el H2 dispensado se producirá en Tarragona. Está previsto que la fase de construcción se inicie a lo largo de este año, por lo que las instalaciones podrían estar operativas a lo largo de 2023.

Un electrolizador de referencia

El enorme proyecto que impulsa Repsol supone el primer gran compromiso de ese Hydrogen Valley of Catalonia, como se ha presentado en Bruselas. «Es un inicio para demostrar que desde el sector industrial tenemos el conocimiento técnico y la voluntad de apostar por la transición energética», subraya Juan Abascal, director general de Transformación Industrial y Economía Circular de Repsol.

El plan Tarragona Hydrogen Network (T-Hynet), con su punta de lanza en el consorcio integrado por Enagás, Iqoxe y Messer como socios estratégicos de Repsol, se impulsa a partir del diseño y construcción -con 2.000 empleos directos- de un electrolizador a una escala nunca vista hasta la fecha.

Se prevé que entre en operación en 2025; en una segunda fase, a partir de 2027, se ampliaría la capacidad de producción de hidrógeno renovable hasta 1 GW, una cuarta parte del objetivo de España en 2030. Según han explicado los partners de T-Hynet, este enorme electrolizador utilizará preferentemente energía renovable de proximidad y empleará tecnología punta para producir hidrógeno y oxígeno renovables. Se calcula que el ahorro en combustible de origen fósil (gas natural) superaría los 110 millones anuales, con 155.000 toneladas menos de emisiones de dióxido de carbono.

Su tamaño le permitirá reducir costes asociados al proceso de electrólisis y optimizar el consumo de agua. «El objetivo es ir acoplando la capacidad de producción a las necesidades de la industria adyacente, además de diversificar los usos del hidrógeno renovable, de manera que el ecosistema sea lo más eficiente posible, tanto en costes de producción como de transformación y logísticos», explican fuentes de Repsol.

La idea es que el hidrógeno renovable se use como materia prima en la industria local como combustible industrial, con usos en movilidad, y se inyectará en la red de transporte de gas natural. Además, se construirá un colector para transportar el hidrógeno entre el electrolizador, situado en el polígono norte, y la zona sur. El oxígeno renovable también tendrá usos en la industria circundante y se distribuirá gracias al gasoducto que ya existe en el polígono petroquímico, propiedad de Messer. Iqoxe aprovechará este oxígeno para la producción de óxido de etileno y reducir sus emisiones de CO2.

Repsol es el primer productor y el primer consumidor de hidrógeno en España, y la compañía ha presentado ya en diferentes puntos de España grandes proyectos que materializan la ambición de generar hidrógeno renovable en sus instalaciones como palanca clave para descarbonizar sus procesos y sus productos.

El director del complejo industrial de Tarragona, Javier Sancho, insiste en el compromiso hacia la evolución progresiva de centros de producción como el que dirige hacia hubs multienergéticos capaces de generar productos de baja, nula o incluso negativa huella de carbono. Sólo en Tarragona se maneja un presupuesto para el próximo lustro de cerca de 1.500 millones de euros.

Hidrógeno verde, más caro

La tecnología para producir hidrógeno verde a gran escala todavía está en una fase temprana. De ahí el impulso a distintas opciones tecnológicas para generar de forma competitiva hidrógeno renovable de baja huella de carbono: la modernización de las plantas actuales para emplear materias primas renovables o residuos -se cambian las fuentes de origen fósil por biometano, bionafta o gas de síntesis-; la investigación de combustibles sintéticos fabricados con CO2 e hidrógeno verde -a partir de electricidad 100% renovable-; o la construcción de plantas de electrolizadores -electricidad 100% limpia mediante electrólisis o la experimental fotoelectrocatálisis- para producir hidrógeno verde en sus complejos industriales son algunas de las alternativas.

«El hidrógeno verde que va a producir este gran electrolizador costará más del triple de lo que pagamos por el actual hidrógeno ‘gris’ que empleamos en nuestros procesos; van a hacer alta años de regulación e innovación tecnológica para crear una economía de escala que permitan abaratar ese coste», valora Montse Vallverdú, la responsable en materia de descarbonización de Repsol en Tarragona.

En esta misma línea, con la mentalidad pragmática propia de una multinacional de matriz estadounidense, Dow Chemical Ibérica plantea el hidrógeno verde como alternativa a escala industrial en el horizonte de 2040-2050.

«El foco, -sintetiza Pitu Boronat, jefe de Asuntos Públicos y Servicios Generales-, estará en la implantación de nuevas tecnologías; esperamos que para entonces haya suficiente H2 renovable para que nuestras emisiones de CO2 sean casi nulas».

Dow ya está invirtiendo en el desarrollo del e-cracking, -la electrificación de sus crackers-, sujeto a un refuerzo sustancial de la red eléctrica y la disponibilidad de cantidades importantes de energía renovable a precio competitivo para alimentar los centros de producción, y también prevé capitalizar los futuros desarrollos en torno a la valorización y el uso del CO2 para la fabricación de productos químicos, así como las tecnologías referentes a las materias primas circulares y biológicas.

Por lo que respecta al otro referente de la química en Tarragona, a fin de alcanzar una producción de hidrógeno libre de CO2, BASF está investigando paralelamente dos procesos: la electrólisis de agua disponible comercialmente y la pirólisis de metano, para la cual ha desarrollado una nueva tecnología de proceso que requiere aproximadamente una quinta parte de la energía eléctrica utilizada en otros procesos de producción de hidrógeno de bajas emisiones. Se ha construido un reactor piloto en Ludwigshafen que ya se encuentra en la fase de puesta en marcha.

En colaboración con Siemens Energy, BASF también investiga un sistema de electrólisis de agua con PEM (membrana de intercambio de protones) con una capacidad de 50 MW para la producción de hidrógeno a partir de agua y electricidad sin emisiones de CO2 en el centro de Ludwigshafen

Nadie discute la apuesta por la tecnología del hidrógeno, pero el reto a corto y medio plazo reside en lograr que el origen de la energía eléctrica que alimente los grandes electrolizadores provenga de fuentes renovables. «A corto plazo, montar instalaciones nuevas -pues las ya instaladas sólo llegan a cubrir el consumo actual-, lo veo casi inviable en un territorio con las increíbles dificultades que plantea la Administración catalana tanto a la fotovoltaica como la eólica», expone Marc Segura, CEO de Solcam Energía, y coordinador de la Comisión de Sostenibilidad i Energía de la Cambra de Comerç de Reus. En todo el 2021, si se suman todas las fuentes renovables, el aumento de capacidad instalada en Catalunya fue de apenas 90 Mw, y ninguno de ellos eólico. Con este ritmo, el 94% de la energía renovable que hará falta el 2030 tendrá que comprarse fuera. El colapso de las renovables, que se implantan a un ritmo lento e insuficiente, condena a Catalunya a depender en un 80% de grandes proyectos que avanzan a buen ritmo en Aragón.

La petición de Chemmed

En este sentido, las grandes multinacionales, alineadas en el clúster Chemmed, piden a la Generalitat que les ‘acompañe’ ante el reto energético; se debe tener en cuenta que el nuevo electrolizador se enmarca en una primera fase de la transformación de los polígonos petroquímicos de Tarragona. La idea es instalar hasta un gigawatio en el horizonte 2030, con inversiones -a precios actuales- que pueden superar en su conjunto los 1.000 millones de euros.

Pese a la relevancia de la inversión que lidera Repsol no queda claro de dónde va a llegar toda la electricidad verde que se necesita para el funcionamiento de instalaciones de semejante envergadura. «Hacen falta dos o tres veces el consumo del electrolizador instalado en generación renovable, y creemos que el ámbito del Corredor del Ebro, que reúne Navarra, Aragón, País Vasco y Catalunya permite crear un espacio de consumo de hidrógeno y generación de renovables para poder acoplar sinergias y fortalezas», expuso recientemente en Tarragona Tomás Malango, director de hidrógeno de Repsol.