José María Canales és el director acadèmic del màster interuniversitari de formació permanent en Tecnologies d’Hidrogen, la gran aposta formativa per als nous líders del futur energètic. La seva intensa activitat acadèmica i de recerca en el camp de l’energia elèctrica, en concret en emmagatzematge d’energia i electrònica de potència, juntament amb una participació directa en projectes industrials per a empreses com Orona, Corporació Mondragon, Ormazabal i Siemens-Gamesa, li confereixen una visió privilegiada dels reptes de present i futur al camp de l’energia, i en concret del sector de l’hidrogen. Els analitzem en aquesta entrevista. El pròxim 15 de maig, a les 18.30 h, s’ha programat nova sessió informativa del màster en Tecnologies de l’Hidrogen (en línia) per a tots els interessats a ampliar informació i resoldre dubtes sobre la formació.
- Per què l’hidrogen és el vector energètic clau per assolir els objectius de descarbonització marcats per la Unió Europea per al 2050?
El 60% del consum d’energia a Europa prové del gas i de combustibles fòssils, i aquest consum es reparteix en un 35% al transport, un 23% a la indústria i un 11% a l’escalfament d’edificis. Dins del transport, els vehicles particulars poden ser substituïts per vehicles elèctrics a bateries i en l’àmbit de l’escalfament d’edificis es pot utilitzar la tecnologia de les bombes de calor elèctriques. En tots dos casos, vehicles i edificis s’alimentarien a partir d’energies renovables, eliminant les emissions de CO₂. No obstant això, hi ha altres activitats com la gran indústria i el transport pesant que no són fàcils de descarbonitzar, ja que no és viable utilitzar l’electricitat en els seus processos. A tall d’exemple parlem d’acereries, indústria ceràmica, cimenteres, transport marítim, transport aeri, etc.
L’hidrogen és un gas que es pot produir a partir d’energies renovables i emmagatzemar-se de manera similar al gas natural, però a més ofereix la possibilitat d’obtenir calor mitjançant combustió, electricitat mitjançant piles de combustible i combustible sintètic mitjançant un procés industrial. En els dos primers casos no hi ha emissions de CO₂ i en el cas del combustible sintètic, durant el procés industrial es captura CO₂ de l’ambient i se sintetitza amb l’hidrogen verd i en l’aplicació final s’allibera el CO₂ capturat, de manera que no s’allibera CO₂ emmagatzemat en combustible fòssil, sent el balanç net a l’ambient nul.
Amb aquesta possibilitat d’emmagatzemar massivament l’energia renovable en forma d’hidrogen, s’obre l’oportunitat de descarbonitzar grans sectors de consum energètic propis de societats desenvolupades com Europa.
- Quins beneficis aporta la seva aplicació en la indústria o el transport, dues àrees clau en el desenvolupament productiu d’un país?
El benefici principal és la reducció dels gasos d’efecte hivernacle, en eliminar les emissions de CO₂, cosa que alentirà l’escalfament global i totes les possibles conseqüències. Des del punt de vista energètic, la utilització d’hidrogen d’origen renovable permetrà tant a la indústria com al transport reduir la importació de combustibles fòssils d’altres països, reduint la dependència energètica i, per tant, enfortint la indústria i el transport davant les crisis i factors geopolítics. Així mateix, la indústria i el transport tenen l’oportunitat de liderar el desenvolupament de noves tecnologies basades en l’hidrogen, les quals, una vegada madures, podran ser comercialitzades, generant un nou mercat de tecnologies i serveis en tota la cadena de valor de l’hidrogen. Finalment, és previsible que les polítiques dels països i grans corporacions promoguin productes i activitats amb baixa empremta mediambiental, essent un nou criteri a tenir en compte i que possibilita el creixement del sector industrial i el transport que aposta per les tecnologies netes com l’hidrogen verd.
- Quins són els reptes principals en l’actualitat pel que fa a la cadena de valor de l’hidrogen: generació, emmagatzematge, transport, transformació?
En la generació d’hidrogen el principal repte és arribar a un cost entre 1 i 2 euros per quilogram d’hidrogen, que correspon al cost de l’hidrogen gris obtingut a partir del gas natural amb emissions de CO₂ a l’ambient. Per poder arribar a aquest cost cal construir grans plantes de generació renovable, juntament amb grans plantes de producció d’hidrogen mitjançant electrolitzadors, amb potències a partir de 200 MW. En aquest sentit, el principal repte és la fabricació de grans electrolitzadors, els principals fabricants mundials no tenen experiència en aquesta escala de potència, ja que el nivell es limita a l’ordre dels 5 MW.
Pel que fa a l’emmagatzematge d’hidrogen, com el gas natural, s’emmagatzema en forma de gas o líquid, però els nivells de pressió i temperatura són més exigents. A més, l’hidrogen, com que és la molècula més petita dels elements atòmics, té facilitat de penetrar en els materials. Aquí es presenten dos problemes, la permeació, on l’hidrogen s’escapa del dipòsit on està contingut, i la fragilització, on l’hidrogen s’introdueix al material contenidor accelerant-ne la degradació. Els reptes a l’emmagatzematge se centren en la recerca de materials que suportin el contacte amb l’hidrogen sota condicions d’alta pressió en forma de gas: 200, 350 o 700 bars o de baixa temperatura -253 °C en forma de líquid. Tot això comporta dissenyar un contenidor amb la menor relació volum i pes respecte de l’hidrogen emmagatzemat. Pel que fa a emmagatzematge massiu d’hidrogen, els reptes se centren a localitzar cavernes subterrànies prou grans i impermeables, com ara les cavernes salines.
Pel que fa al transport massiu de l’hidrogen, es plantegen tres mètodes. El primer, sintetitzar l’hidrogen amb nitrogen per obtenir amoníac i transportar-lo mitjançant grans vaixells en format líquid, és un transport molt conegut en l’àmbit industrial, encara que cal prendre precaucions per la seva toxicitat. El segon consisteix a transportar l’hidrogen en líquids orgànics portadors, aquests líquids són capaços d’absorbir l’hidrogen i alliberar-lo posteriorment, l’inconvenient és que cal transportar el líquid portador, encara que no contingui hidrogen i són compostos que tenen un nombre limitat de cicles d’hidrogenació i deshidrogenació. Finalment, es planteja el transport massiu d’hidrogen líquid, això significa reduir la temperatura a -253 °C, i són necessaris dipòsits voluminosos amb un aïllament tèrmic complex que, tot i això, presenta un percentatge de pèrdues d’hidrogen important.
Els reptes de la transformació de l’hidrogen se centren a conèixer com afecta els processos industrials la substitució de la combustió amb gas natural a la combustió de l’hidrogen, ja que les temperatures i la distribució de la calor són diferents. Pel que fa a la generació d’electricitat amb piles de combustible, el repte principal és aconseguir membranes robustes, barates i amb capacitat de suportar perfils de potència variables. A la membrana és on es produeix la reacció electroquímica de l’hidrogen obtenint-se l’energia elèctrica i en general utilitzen catalitzadors basats al platí.
- L’aposta institucional per aquest vector és innegable. Quines són les iniciatives més destacades que s’estan desenvolupant en aquest sentit?
La iniciativa principal és la que es promou des de la mateixa Comissió Europea, la presidenta Ursula von der Leyen, que ha anunciat l’aprovació de 17.000 milions d’euros en ajudes estatals per finançar 80 projectes d’hidrogen. A més, s’ha engegat el Banc Europeu de l’Hidrogen i compta amb 800 milions d’euros per atraure la inversió privada i promoure els acords comercials.
A l’Estat espanyol, s’ha desenvolupat l’eina de finançament PERTE (Projectes Estratègics per a la Recuperació i la Transformació Econòmica) que dedica, entre altres objectius, 3.100 milions d’euros dels fons europeus per al desenvolupament de l’hidrogen verd. L’estratègia apunta al desenvolupament de la fabricació d’electrolitzadors, ús d’hidrogen en aplicacions i producció massiva d’hidrogen per a consum propi i exportació a països veïns.
A escala regional, les comunitats autònomes, com ara el País Basc, donen suport i participen en els clústers i associacions com el Corredor Basc de l’Hidrogen. Es tracta d’una col·laboració publicoprivada, alineant els interessos de la indústria amb la investigació i la formació per promoure dos objectius: transitar cap a un model econòmic baix en emissions de carboni i desenvolupar una nova indústria de béns i serveis de tecnologies d’hidrogen. Aquesta implicació institucional en l’àmbit regional també s’observa a Aragó, Catalunya, Navarra i Galícia, entre d’altres.
- Quins perfils professionals concrets exigirà, en termes pràctics, aquest desplegament emergent de les tecnologies de l’hidrogen a la indústria?
Si ens fixem en la indústria eòlica, no hi ha un perfil professional únic per al desenvolupament i l’explotació d’aquesta energia renovable, sinó que cal tota mena d’enginyeries i operaris per abordar les diferents tecnologies implicades en aquest sector com la mecànica, elèctrica, aeronàutica, obra civil, logística i la digitalització, entre altres.
Segons diversos estudis, els perfils professionals en un sector incipient com l’hidrogen seria per ordre de demanda: Enginyers generalistes (la tecnologia de l’hidrogen inclou moltes disciplines d’enginyeria), Tècnics mitjans i Operaris (per a la instal·lació, la posada en marxa, l’operació i el manteniment), Comercials i Desenvolupadors de negoci, Enginyers Químics (especialitzats en tota mena de processos com l’obtenció d’hidrogen i derivats com a combustibles sintètics i amoníac), Gestors de projectes (per desenvolupar i operar grans plantes de producció i consum d’hidrogen), Enginyers elèctrics i enginyers de processos i operaris en tecnologies de la informació (la digitalització és fonamental per optimitzar aquesta nova economia de l’hidrogen).
- Quines novetats incorpora aquesta edició del màster reprenent el feedback de les edicions anteriors?
En les tres primeres edicions el format d’impartició han estat classes online els divendres a la tarda i els dissabtes al matí. A més, obligatòriament s’han realitzat de forma presencial 10 pràctiques a alguna de les quatre seus: Bilbao, Saragossa, Barcelona i Tarragona. Aquestes pràctiques estan planificades per ser realitzades un cop al mes, en concret els divendres a la tarda, substituint la classe en línia.
La realització de les pràctiques en format presencial suposa una dificultat per a alumnes llatinoamericans, per la qual cosa a partir de la IV edició s’han modificat les condicions perquè l’alumnat llatinoamericà pugui fer el màster.
La classe virtual dels divendres a la tarda en horari GMT+1 es manté per a l’alumnat LATAM, per la qual cosa podeu interactuar directament amb els professors i la resta d’alumnes. Tot i això, la classe en línia dels dissabtes al matí serà gravada i els alumnes de LATAM podran visualitzar l’enregistrament en diferit. Finalment, les pràctiques se substitueixen per un treball a partir de dades experimentals proporcionades pel professorat de pràctiques, evitant així la presencialitat per a la seva realització. El ritme de les pràctiques coincidirà amb el pla de pràctiques presencials.
- Amèrica Llatina és un dels mercats que està experimentant un desplegament més gran d’aquesta tecnologia. Fins a quin punt formar-se en aquest camp és una aposta segura de desenvolupament professional al continent?
América Llatina es troba en ple desplegament de les energies renovables com la hidroelèctrica, solar i eòlica en un context de pujada dels preus de les matèries primeres. És per això que el desenvolupament de l’hidrogen s’està fent d’una manera més lenta i heterogènia en comparació a Europa. En aquest context, cal destacar l’impuls de l’hidrogen a Xile, països del Con Sud i Colòmbia. Tant Europa com Amèrica Llatina han identificat les necessitats i el potencial del desenvolupament d’una economia de l’hidrogen i està obrint un nou espai de cooperació en matèria energètica.
Tenint en compte que la inversió d’Europa en el desplegament de les energies renovables a l’Amèrica Llatina suposa el 75% de la inversió estrangera, és natural pensar que aquesta experiència es repeteixi en el desenvolupament de l’hidrogen. Però amb excepció, l’hidrogen a gran escala es troba en una fase molt primerenca de desenvolupament, per la qual cosa hi ha una gran oportunitat d’aprendre i desenvolupar conjuntament entre Europa i Amèrica Llatina la producció, el consum local, les polítiques públiques i la regulació al voltant d’aquest nou vector energètic. A la cimera UE-Celac es va anunciar la creació de l’Agenda d’Inversions Global Gateway amb Amèrica Llatina i el Carib. Aquesta agenda identifica àrees estratègiques per al 2027 amb unes inversions valorades en 47.000 milions d’euros. Les àrees incloses són la connectivitat digital, transició energètica (renovables, hidrogen, electromobilitat i matèries primeres) i cooperació mediambiental (prevenció de la desforestació i agricultura).
En aquest context, és previsible un desenvolupament de l’hidrogen a Amèrica Llatina els pròxims anys, en què s’aniran unint nous països. Un exemple és el Brasil, que exporta matèries primeres com l’acer i que es veurà afectada pel Mecanisme d’Ajust de Carboni a Frontera, per la qual cosa l’hidrogen pot ser la clau per aconseguir descarbonitzar els seus processos industrials i poder mantenir la competitivitat en mercats que exigeixin baixes emissions.
Tenir coneixements en tecnologies de l’hidrogen amplia les capacitats dels enginyers, tècnics mitjans i operaris, permetent abordar els nous reptes que presentarà l’hidrogen, formant la primera línia que marqui els passos que cal seguir per a la seva implantació i explotació a Amèrica Llatina.
- Per als estudiants residents a Espanya, en qualsevol de les seves localitzacions: Bilbao, Barcelona, Tarragona i Saragossa, un dels punts diferencials del màster són les pràctiques experimentals al laboratori. Quin valor aporten a l’alumne en una formació tan pràctica com aquesta?
Les pràctiques permeten observar in situ com succeeixen els fenòmens que s’han explicat a les classes teòriques, reafirmant els coneixements i permeten observar els resultats reals i fins a quin punt s’aproximen al càlcul teòric. L’experimentació obre debats entre alumnes i professors, sobre els inconvenients i on cal prestar una cura especial en les diferents tecnologies de l’hidrogen tractades. A més, permeten conèixer quines són les tècniques, equipaments, instrumental i infraestructures necessàries en diferents tecnologies de l’hidrogen. El màster MITH està estructurat en diferents mòduls que inclouen tota la cadena de valor de l’hidrogen.
Al mòdul de Coneixements Bàsics s’experimenta amb la producció d’energia renovable a partir de panells fotovoltaics i amb la reacció electroquímica, associat als electrolitzadors i piles de combustible. Al mòdul de producció d’hidrogen s’experimenta amb electrolitzadors, on es comprova el balanç de planta que necessita al voltant per al seu funcionament i se’n testeja el rendiment i els productes obtinguts. També s’experimenta amb tècniques clàssiques per obtenir hidrogen gris com el reformat a partir del gas natural i com s’ha de separar i purificar l’hidrogen per aconseguir els paràmetres de puresa tan elevats com els que n’exigeix l’ús en piles de combustible. Especial importància és la pràctica de seguretat en el maneig de l’hidrogen, s’hi treballa amb programari específic i s’expliquen les tècniques i els mitjans que s’han d’utilitzar per minimitzar el risc i la seguretat en l’ús d’hidrogen i altres subproductes com l’oxigen. També s’experimenta amb la transformació de l’hidrogen mitjançant pila de combustible per obtenir electricitat i fins i tot combustió directa de l’hidrogen i les barreges per obtenir calor. Finalment, i dins l’àmbit de les aplicacions s’aborda una pràctica de simulació amb programari comercial de processos de productius d’hidrogen, es tracta d’un programari àmpliament utilitzat a la indústria de processos químics i refinat.