La importancia del transporte marítimo dicta la urgencia de conseguir combustibles sostenibles para el sector. El hidrógeno renovable es, sin duda, una de las opciones más prometedoras, pero su uso generalizado todavía tiene por delante importantes retos.

Por Juan Carlos Giménez

Hoy en día se estima que alrededor del 80% de las mercancías se trasladan por mar, lo que da una idea de su peso en la economía mundial. El desarrollo sin precedentes del transporte naval ha sido enormemente beneficioso para el comercio, pero tiene su contrapeso en otro aspecto no menos decisivo para el presente y el futuro del planeta: las crecientes emisiones de gases de efecto invernadero que genera.

Es cierto que el transporte de mercancías por carretera o por vía aérea resulta más perjudicial en términos de CO₂ emitido por tonelada y kilómetro. Aun así, el transporte marítimo representa en torno al 14% de las emisiones del sector transporte, una cifra nada desdeñable. Además, las flotas mercantes siguen batiendo récords en esta preocupante estadística, hasta el punto de que se estima que en 2050 las emisiones podrían llegar a ser un 130% más altas que las registradas en 2008. En otras palabras: si no se adoptan medidas contundentes, será muy difícil cumplir con los objetivos climáticos, especialmente estrictos en Europa.

El problema radica en que el transporte pesado en general, y el marítimo en particular, es uno de los sectores más complejos de descarbonizar con la tecnología disponible hoy. Por ello, serán necesarias una fuerte voluntad política y grandes inversiones. A cambio, estas inversiones no solo permitirán reducir de forma sustancial las emisiones, sino que abrirán también un amplio abanico de oportunidades industriales y tecnológicas.

Primeras iniciativas

Desde el Parlamento Europeo ya se han impulsado las primeras iniciativas, como la eliminación gradual de combustibles pesados a través de incentivos (ventajas fiscales, contratación pública verde, etc.), el fomento de la innovación, el despliegue de las primeras infraestructuras de combustibles alternativos, las restricciones al acceso a puertos europeos de buques altamente contaminantes o la digitalización de las tareas portuarias, que puede optimizar el gasto energético.

También la iniciativa FuelEU Maritime de la Comisión Europea pretende incentivar el uso de combustibles alternativos y sostenibles, reduciendo los obstáculos de mercado que impiden su utilización y promoviendo opciones técnicas accesibles.

En España existen otras iniciativas como Net Zero Hive, impulsada por Enagás y el organismo público Puertos del Estado, cuyo objetivo es adaptar el uso de las infraestructuras actuales de los puertos a las fuentes energéticas del futuro. De este modo, se pretende transformar las instalaciones portuarias y las terminales de compañías energéticas presentes en los puertos para la producción de combustibles bajos en carbono como el hidrógeno, el bioGNL o el metano sintético.

Pero disminuir de forma sustancial las emisiones de los barcos mercantes pasa también por aumentar la eficiencia de sus motores, reducir la velocidad de crucero y, sobre todo, sustituir los combustibles fósiles convencionales (como el fuelóleo pesado y el diésel marino, que han dominado el sector marítimo durante décadas). Además, hoy por hoy, la electrificación únicamente es viable en trayectos cortos y recurrentes, para asegurar la existencia de infraestructuras de carga.

Tres factores favorables

En este escenario, los gases renovables también se presentan como una posible solución de futuro, en competencia directa con la electrificación. Entre ellos, el hidrógeno renovable constituye, sin lugar a dudas, una de las alternativas más atractivas. Y ello se debe principalmente a tres factores.

En primer lugar, se presenta como una solución viable en operaciones de transporte que requieran una altísima intensidad energética, como el transporte de alto tonelaje y larga distancia, un segmento en el que las baterías eléctricas no ofrecen una alternativa en la actualidad.

En segundo término, su utilización implica cero emisiones en el punto de uso y puede ser prácticamente neutra en carbono en todo su ciclo de vida si se produce a partir de energía renovable. Finalmente, se trata de una alternativa ya testada desde el punto de vista tecnológico, que está solo a falta de una cadena logística eficiente que propicie su producción masiva y le permita alcanzar un precio de mercado competitivo.

Denominamos hidrógeno renovable al gas generado por medio de la electrólisis del agua, es decir, la descomposición de esta en sus elementos primigenios —hidrógeno y oxígeno— a través de una corriente eléctrica. El apelativo “verde” se le adjudica cuando la electricidad utilizada ha sido generada por fuentes renovables. En esto se diferencia del hidrógeno gris (producido a partir de combustibles fósiles) o del azul (que genera CO², aunque este se captura y almacena).

En definitiva, el hidrógeno renovable no genera emisiones de efecto invernadero ni en su producción ni en su combustión, y esto lo convierte en una fuente de energía 100% sostenible, además de en una alternativa especialmente interesante para el transporte marítimo.

Perspectivas y ventajas

Según diversos análisis sectoriales, como los de la sociedad de clasificación DNV, el conjunto formado por el hidrógeno y sus derivados –especialmente el amoniaco– podría representar en torno al 60% del combustible utilizado en el transporte marítimo en el año 2050, siempre y cuando se implementen políticas adecuadas y se lleven a cabo las imprescindibles inversiones en infraestructuras.

Y es que, junto a su condición de combustible de cero emisiones, el hidrógeno renovable presenta ventajas adicionales para el sector marítimo, la principal de las cuales es su alta densidad energética por unidad de masa, que puede proporcionar a los buques mercantes una autonomía similar a la de los combustibles fósiles cuando se utiliza en forma de derivados o portadores energéticos adecuados.

Adicionalmente, cumple con los objetivos de la Organización Marítima Internacional (OMI) y con otras regulaciones de aplicación en numerosos países sobre emisiones ambientales, principalmente de carbono y azufre, consideradas las más contaminantes.

A partir de aquí, el hidrógeno renovable puede aplicarse al transporte marítimo de diferentes maneras:

◗ Motores de combustión interna adaptados, que funcionen con hidrógeno puro o con mezclas ricas en hidrógeno, lo que permitiría tanto aprovechar parte de la infraestructura existente, como reducir emisiones sin modificar radicalmente la tecnología de los barcos.

◗ Pilas de combustible de hidrógeno, que convierten el hidrógeno en electricidad sin generar emisiones contaminantes. Empresas como Ballard Power Systems y ABB han desarrollado ya sistemas de celdas de combustible para buques que ofrecen una alternativa limpia y eficiente.

◗ Amoniaco y combustibles sintéticos basados en hidrógeno, convirtiendo el hidrógeno en amoníaco o metanol verde, combustibles que pueden ser utilizados en motores marítimos y que presentan una solución más viable en términos de almacenamiento y transporte.

Desafíos pendientes

Las excelentes perspectivas que presenta el hidrógeno renovable como combustible descarbonizado para la navegación no ocultan, sin embargo, que quedan aún por resolver algunos desafíos tecnológicos y económicos para que pueda ser adoptado definitivamente como una alternativa real y viable por las grandes flotas de transporte.

En primer término están sus costes de producción respecto a sus alternativas fósiles. Esto se debe al alto precio del proceso de electrólisis y a su dependencia de una amplia disponibilidad de fuentes de energía renovable. Sin embargo, la progresiva reducción de los costes de generación de estas, junto con las esperables mejoras en la tecnología electrolítica, apuntan a una sustancial reducción del precio en la próxima década.

Por otra parte, hay que considerar cuestiones de infraestructura y de logística en estos desafíos pendientes. El almacenamiento y transporte del hidrógeno supone un proceso complejo, ya que requiere altas presiones o temperaturas extremadamente bajas para mantener su estado líquido o gaseoso en volúmenes manejables. Obviamente, la extensión del uso del hidrógeno renovable como combustible marino requerirá también desarrollar una red de abastecimiento en puerto a escala global.

La falta de regulaciones uniformes y estándares internacionales es otra de las cuestiones a considerar. Hoy por hoy no existen marcos plenamente consolidados para el uso de hidrógeno renovable en el transporte marítimo, lo que genera incertidumbre entre los potenciales inversores. La Organización Marítima Internacional (OMI) y otras entidades están trabajando en normativas específicas que garanticen su seguridad y eficiencia.

Experiencias piloto

En definitiva, el hidrógeno renovable como combustible de cero emisiones para el transporte marítimo se plantea como un escenario a medio y largo plazo, pero muy prometedor, como demuestran las primeras experiencias piloto llevadas a cabo en diferentes países.

El MF Hydra, operado por la compañía noruega Norled, es el primer ferri del mundo propulsado por hidrógeno líquido. Fue entregado en el año 2021 y comenzó a operar comercialmente en 2023. La nave tiene 82,4 metros de eslora y una capacidad para acoger hasta 300 pasajeros y 80 vehículos. Está equipada con un tanque de 80 metros cúbicos para almacenar hidrógeno y puede alcanzar una velocidad de crucero de 9 nudos.

La compañía alemana Linde Engineering suministró los sistemas de almacenamiento del hidrógeno a bordo y la canadiense Ballard ha desarrollado las pilas de combustible que producen electricidad a partir de este gas. La noruega Westcon Yards fue responsable de equipar y completar el buque junto con el integrador de sistemas SEAM, también noruego. SEAM suministró además el sistema de automatización para la propulsión con hidrógeno. La empresa Corvus Energy, con sede en Noruega, ha suministrado las baterías.

También en Noruega, la empresa Wilhelmsen está desarrollando ferris y embarcaciones propulsadas con hidrógeno en cooperación con el gobierno del país, en el marco de proyectos como HySHIP y SeaShuttle, orientados a servicios de corta distancia y suministro de hidrógeno. Originalmente diseñado como un catamarán de regatas, y con más de 40 años de historia, el Energy Observer —de la francesa Fountaine Pajot— es un barco impulsado exclusivamente por energías renovables y dotado de almacenamiento de hidrógeno, que funciona en la actualidad como laboratorio flotante para probar tecnologías de propulsión sostenible.

Y, en España, el Puerto de Valencia lidera el proyecto H2Ports, cuyo objetivo es desarrollar soluciones basadas en hidrógeno para reducir las emisiones en operaciones portuarias y en buques de corta distancia, lo que lo ha convertido en el primer puerto de Europa en incorporar de forma sistemática esta tecnología en su operativa.

En conclusión, el hidrógeno renovable atesora un enorme potencial para revolucionar el transporte marítimo en los próximos años. A medida que sus costes de producción disminuyan y la infraestructura de reabastecimiento se expanda, se espera que esté en condiciones de competir con ventajas apreciables frente a los combustibles fósiles y a otras soluciones energéticas.

Se trata, en definitiva, de una solución viable y sostenible para los desafíos de descarbonización del transporte marítimo, que exige una combinación de innovación tecnológica, apoyo gubernamental y compromiso de la industria naviera.

Otros combustibles marítimos derivados del hidrógeno: amoniaco y metanol

La búsqueda de soluciones sostenibles para la descarbonización del transporte marítimo ha llevado a la evaluación de combustibles alternativos, entre los que destacan algunos derivados del hidrógeno renovable como el amoniaco (NH2) y el metanol (CH2OH).

Un informe técnico del Observatorio Tecnológico del Hidrógeno –liderado por Enagás y elaborado en colaboración con el Centro Nacional del Hidrógeno (CNH2), CIDAUT, Moeve y la Universidad Politécnica de Madrid (UPM)– ha analizado su uso potencial, evaluando tanto sus propiedades como su grado de madurez tecnológica, así como sus principales aplicaciones actuales y futuras. Desde el punto de vista técnico, ambos derivados del hidrógeno presentan características que los hacen adecuados para su uso como combustible marítimo.

El metanol posee una alta densidad energética y puede almacenarse en estado líquido a temperatura y presión ambiente, lo que facilita su integración en los buques y en la infraestructura portuaria. Su menor poder calorífico respecto a los combustibles tradicionales implicará requerimientos de espacio mayores para mantener la autonomía en rutas de larga distancia. La utilización de metanol como combustible principal puede reducir en un 10% las emisiones de gases de efecto invernadero, aunque su potencial como combustible neutro en carbono dependerá de la disponibilidad de electricidad renovable y CO₂ biogénico.

Por su parte, el amoniaco, si bien posee una densidad energética menor que la del metanol, se beneficia de una infraestructura logística global ya existente para su transporte, almacenamiento y manipulación. Además, presenta costes de almacenamiento inferiores al hidrógeno, aunque requerirá adaptaciones en el diseño de los buques para emplearlo de forma segura y eficiente. El amoniaco verde es capaz de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en un 90% frente a los combustibles convencionales utilizados hasta la fecha.

En sus conclusiones, el informe del Observatorio Tecnológico del Hidrógeno sitúa a los dos derivados del hidrógeno como pilares tecnológicos en la transición energética del sector marítimo, dadas sus propiedades, niveles de madurez tecnológica, aplicaciones y perspectivas de mercado. Ambos proporcionan soluciones viables y complementarias en la hoja de ruta de la descarbonización del transporte marítimo, con escalabilidad, madurez tecnológica y capacidad.