El hidrógeno renovable está llamado a desempeñar un papel fundamental en el futuro del sector energético por su capacidad para convertirse en una fuente de suministro de cero emisiones, sostenible, almacenable y versátil. Se trata de un vector energético que, aun cuando tiene aún retos tecnológicos pendientes por superar, se vislumbra como una alternativa idónea para actividades de difícil descarbonización. A los usos preferenciales de este hidrógeno podría sumarse también en el corto plazo el sector sanitario, partiendo de diversas experiencias exitosas en hospitales de Norteamérica y Europa, incluyendo un proyecto pionero en España.

Por Juan Carlos Giménez

Europa se ha marcado el reto de convertirse en un continente neutro en emisiones y dejar de contribuir al hasta ahora imparable incremento de los gases de efecto invernadero. Y en el hidrógeno renovable están depositadas buena parte de las esperanzas de lograr ese objetivo. Se trata de un gas que constituye el elemento más abundante del universo, y que representa por tanto una fuente de suministro prácticamente inagotable.

Paradójicamente, hoy por hoy se estima que es responsable de la emisión de 830 millones de toneladas de dióxido de carbono anuales, dado que buena parte de su producción depende de la utilización de combustibles fósiles como el carbón o el gas natural. El apelativo “verde o renovable” es aplicable solo cuando para su obtención se emplean energías renovables.

El enorme despliegue de plantas solares y eólicas en todo el mundo a lo largo de las últimas décadas y la impredecibilidad de los picos de producción derivados de la meteorología generan ciertos momentos de superávit de producción eléctrica que podrían ser aprovechados para alimentar procesos de electrólisis, un procedimiento electroquímico capaz de separar el hidrógeno y el oxígeno presentes en el agua. Esto hace posible el aprovechamiento posterior de las bondades de cada uno en un ciclo que no genera emisiones de CO2 y da como resultado una fuente de energía limpia y sostenible y un oxígeno de excepcional pureza.

Para alcanzar su plena operatividad, esta novedosa alternativa para el suministro energético deberá superar ciertos retos en el corto y el medio plazo. Los desafíos pendientes se refieren fundamentalmente a cuestiones relacionadas con su coste, mayor gasto energético en el proceso y requisitos de seguridad. Lo cual no es impedimento para que su viabilidad siga siendo prometedora sobre todo para sectores de difícil descarbonización, como la industria termo-intensiva, el sector aeronáutico, el naval y el transporte pesado por carretera.

A estos consumidores preferenciales de hidrógeno renovable podría sumarse en breve una actividad fundamental en las sociedades contemporáneas, como es el sector sanitario. Y más en concreto si consideramos el suministro energético para uno de sus elementos más fundamentales, como son los complejos hospitalarios. Porque, en efecto, las clínicas y hospitales son un perfecto ejemplo de centros que demandan una fuente de energía ininterrumpida y fiable, de la que dependen espacios críticos y todo tipo de equipamientos asistenciales para la atención a los pacientes: desde instalaciones médicas vitales a sistemas de climatización e iluminación, pasando por el complejo sistema informático requerido para la gestión.

Alternativa más estable y segura

El hidrógeno renovable está en condiciones de proporcionar una alternativa energética estable y segura. Los hospitales podrían, por ejemplo, utilizar sistemas de almacenamiento de este gas renovable para garantizar el suministro en situaciones de emergencia, tales como cortes o interrupciones en el suministro eléctrico, o incluso en momentos de alta demanda de energía.

Un segundo capítulo de ventajas vendría dado por el propio carácter del hidrógeno renovable como fuente de suministro limpia, que contribuiría a reducir la contaminación al producir energía sin generar de gases de efecto invernadero ni otras emisiones asociadas con las fuentes convencionales. Además, el proceso de electrólisis genera un oxígeno de alta pureza que puede ser aprovechado como producto sanitario para el tratamiento de los pacientes, o incluso optar a la categoría de fármaco, en tanto que se trata de un gas medicinal.

Adicionalmente, el uso de vehículos propulsados por hidrógeno también puede introducirse en los hospitales para reducir las emisiones a la atmósfera, a la vez que se propicia una movilidad más sostenible para todo el personal médico y de apoyo.

Por otra parte, y si contemplamos la variable económica, el hidrógeno renovable también puede contribuir a reducir en el futuro los costes energéticos en los hospitales. Si bien es verdad que la inversión inicial en los equipamientos necesarios para producir hidrógeno renovable puede ser significativa, su amortización a largo plazo puede acabar propiciando un abaratamiento respecto a las fuentes de energía tradicionales, debido a su bajo costo de mantenimiento y estabilidad operativa. Por no mencionar el hecho de quedar a salvo de la volatilidad de los precios de la energía como consecuencia de crisis energéticas, como la provocada por la agresión de Rusia a Ucrania, Y, adicionalmente, por su capacidad para reducir los gastos relacionados con problemas de la salud por una peor calidad del aire.

En otro orden de cosas, el hidrógeno renovable puede aportar beneficios intangibles, como puede ser el impacto positivo en términos de imagen y reputación de los propios centros sanitarios. Y es que los aspectos relacionados con el medio ambiente y la sostenibilidad generan cada vez más interés, tanto en la sociedad en general como entre los propios pacientes en particular. Cabe en este punto mencionar los requerimientos cada vez más habituales de estrategias en materia de ESG (medioambientales, sociales y de gobernanza, por sus siglas en inglés) para la obtención de financiación. En este sentido, el uso de una fuente de energía limpia y libre de emisiones evidencia un compromiso con la sostenibilidad y el medio ambiente.

Incógnitas y desafíos

Con todas estas ventajas a su favor, el uso generalizado de hidrógeno renovable en el ámbito sanitario afronta también incógnitas y desafíos que deberán superarse en los próximos años. Además de factores relacionados con su coste de generación y otros de seguridad vinculados a su flamabilidad y volatilidad, el mayor reto específico radica quizás en la falta de conocimiento del hidrógeno renovable como una alternativa energética real y viable para el sector de la salud.

Se hace necesario, en este sentido, divulgar la capacidad del hidrógeno para mejorar los sistemas eléctricos y de climatización en los centros hospitalarios. Porque es precisamente la generación de electricidad y calefacción una de las formas más sencillas para su aplicación, a través de pilas de combustible o calderas de hidrógeno para generar energía de forma limpia y eficiente.

Las pilas de combustible son dispositivos electroquímicos que obtienen energía eléctrica a base de reacciones químicas, energía que se suministra directamente a un circuito externo. Con un flujo constante de hidrógeno renovable como combustible y un comburente que provoca la combustión, se produce agua y electricidad en forma de calor y corriente continua. El calor que producen estas pilas se puede utilizar para calentar agua o climatizar habitaciones, y si se instalan como sistema de cogeneración, pueden llegar a un nivel de eficiencia del 85% o superior.

Una experiencia pionera a la hora de implementar las pilas de combustible como fuente de energía en instalaciones sanitarias es la del hospital Sutter Santa Rosa, en California (EE. UU.), que utiliza este procedimiento desde su inauguración en el año 2014. La instalación ocupa aproximadamente 92 m2 y genera proporciona hasta 600 kilovatios de energía, lo que representa en torno al 70% de la demanda eléctrica anual del centro. Esto permite un ahorro anual de más de 270 toneladas de CO2, lo que reduce sustancialmente la huella de carbono de este centro médico.

El resto de la energía necesaria para el funcionamiento de las instalaciones se obtenía inicialmente a través de la red eléctrica estándar, pero el centro ha reforzado posteriormente su apuesta por las energías limpias con paneles solares ubicados en el extenso aparcamiento que rodea el hospital. La instalación fotovoltaica es capaz de generar 2,4 millones de kilovatios-hora al año, el equivalente al consumo de 500 habitaciones de pacientes. Sumado a los generadores de pilas de combustible de hidrógeno, el hospital es ahora capaz de generar casi el 90% de su demanda anual de electricidad.

Reino Unido y Países Bajos

También en Europa se han registrado experiencias similares a la hora de implementar el hidrógeno como combustible renovable en hospitales. Es el caso del Royal Berkshire Hospital, un centro sanitario de 740 camas ubicado en Londres. Con la asistencia de la multinacional francesa Veolia, el centro ha optado por instalar calderas de hidrogeno, que ayudarán al cumplir el objetivo de cero emisiones netas de carbono, en lo que constituye la primera experiencia con esta tecnología en el sistema sanitario público del Reino Unido.

La implementación del nuevo sistema, que ha requerido una inversión de 9,7 millones de libras (en torno a 11,6 millones de euros) y se completó en 2022, ha supuesto la instalación de alrededor de tres kilómetros de tuberías y 44 intercambiadores de calor, y se llevó a cabo mientras el sistema anterior continuaba suministrando calor y agua caliente al hospital. Gracias a esta nueva y eficiente infraestructura, que aminora las pérdidas de calor por distribución y mejora el control de los sistemas de calefacción y agua caliente sanitaria, el hospital reduce anualmente sus costes energéticos en aproximadamente un millón de libras, gracias al ahorro de alrededor de 3,8 GWh de gas y 850 toneladas de carbono.

Otro ejemplo de aplicación exitosa del hidrógeno renovable en instalaciones sanitarias es el nuevo hospital Rijnstate, en Elst (Países Bajos), inaugurado en 2023. H2B2, compañía tecnológica especializada en sistemas de generación basados en este gas, y PowiDian, empresa francesa de tecnología experta en la integración de sistemas de hidrógeno, han colaborado para dotar al nuevo centro de un sistema que le permitirá cubrir el 60% de sus necesidades energéticas.

El sistema se basa en un electrolizador que funcionará como parte de un sistema informático P2P para suministrar electricidad gracias a la combinación de energía solar fotovoltaica e hidrógeno. Las redes de ordenadores P2P aprovechan al máximo el potencial de las energías renovables, mitigando el desaprovechamiento de sus picos de producción gracias al hidrógeno. La instalación incluye también una pila de combustible de 100 kW y dos tanques para el almacenamiento con capacidad para 100 kg de hidrógeno.

El hospital emplea durante el día la energía eléctrica producida por las placas fotovoltaicas. Si la producción excede las necesidades del centro, el electrolizador la transforma en hidrógeno, que queda almacenado en los tanques. Durante la noche, o cuando la fuente fotovoltaica no produce electricidad suficiente, la pila de combustible transformará el hidrógeno almacenado en energía eléctrica.

El hospital se ha marcado el objetivo de utilizar un 49% de energía renovable en 2030 y un 95% en 2050, además de promover la sostenibilidad de las áreas circundantes. La inclusión de esta planta de hidrógeno en el hospital Rijnstate se enmarca en el Green Deal acordado entre el gobierno neerlandés y su sector sanitario.

También en España

También en España se ha registrado ya una primera experiencia de utilización del hidrógeno renovable en un centro sanitario. Se trata del Hospital Viamed San José, en la localidad de Alcantarilla (Murcia). Este centro se ha dotado de una instalación, pionera en Europa, de generación y consumo de oxígeno e hidrógeno mediante electrolisis de agua utilizando energías renovables. Lo que le permitirá no solo almacenar energía en forma de H2 y O2 proveniente de la generación fotovoltaica sobrante, sino también aprovecharla para reducir la huella de carbono. Dotando al mismo tiempo al centro de máxima seguridad en cuanto al autoabastecimiento en el suministro de oxígeno, además de independencia en materia de energía calorífica.

El Hospital cuenta con esta planta fotovoltaica de casi 300 módulos capaz de producir hidrógeno renovable mediante electrolisis para abastecer las necesidades de agua caliente sanitaria y calefacción del centro a través de una caldera de hidrógeno. Simultáneamente, la instalación proporciona oxígeno limpio, con una pureza del 99,5%, que será a su vez utilizado como producto sanitario y posteriormente como medicamento para el tratamiento de determinados pacientes. Con ello se disminuye también de manera drástica la huella de carbono de todo el proceso industrial y de transporte de este gas medicinal, además de abaratar costes de transporte y lograr un 100% de autoabastecimiento en cuanto al suministro de oxígeno.

La infraestructura ha sido diseñada e instalada con la participación de la ingeniería Técnicas Reunidas y la firma Garcigas Instalaciones. La energía solar se genera en una planta fotovoltaica que ocupa las cubiertas y el aparcamiento del hospital con un total de 289 paneles y separa los dos componentes del agua, hidrógeno y oxígeno, mediante el proceso de electrólisis. De este modo, el primero se utiliza para la generación de energía a través de una innovadora caldera de la compañía Baxi, la primera de sus características en Europa.

Iniciada su actividad en julio de 2023, esta planta de hidrógeno ya ha sido distinguida por la plataforma Sanidad #PorElClima por ser pionera en Europa y por jugar un destacado papel en la reducción de la huella de carbono.

La iniciativa se enmarca en elPlan Eviamed30, que convirtió al grupo hospitalario español en el primero de su sector que comunicó su compromiso estratégico para lograr el objetivo de cero carbono en 2030. Para ello se están llevando a cabo todo tipo de iniciativas sostenibles, como la instalación de paneles fotovoltaicas, cargadores para distintos vehículos eléctricos, electrificación de sus sistemas de climatización, o la puesta en marcha de una planta de biogás para reciclar y aprovechar los restos orgánicos para uso como combustible y fertilizante, así como otros proyectos de reducción de huella de carbono dentro de los gases anestésicos.

Todas estas iniciativas ponen de relieve que, en definitiva, el hidrógeno renovable tiene el potencial para ofrecer una alternativa energética limpia para el sector sanitario al proporcionar una fuente de energía limpia, segura y fiable para los hospitales.  Aunque aún queden retos por superar para su implantación generalizada, no cabe duda de que el hidrógeno renovable está llamado a jugar un papel clave en el futuro sostenible del sistema de salud.

Biogás a partir de residuos orgánicos de hospital

El hidrógeno renovable no es el único gas renovable con el que los centros sanitarios pueden apostar por la economía circular y contribuir a reducir su huella de carbono. El biogás constituye otro recurso disponible, como ha demostrado otro hospital del Grupo Viamed, el de Santa Elena en Madrid.

En mayo de 2023, el centro puso en marcha una innovadora iniciativa tecnológica: una planta para producir biogás a partir de residuos orgánicos, generados en la propia cocina del hospital. Este sistema reduce los costes de eliminación de estos residuos, a la vez que proporciona una fuente de energía sostenible para el hospital y reduce significativamente su huella de carbono.

La tecnología de la nueva planta incluye un sistema de gestión anaerobia que transforma los residuos orgánicos en biogás a través de un proceso de fermentación. El biogás generado se somete a un proceso de purificación, de manera que sea apto para su utilización en los fuegos de la cocina del propio hospital.

Este proceso de producción de biogás genera un digestato sólido y líquido, que también pueden ser valorizados para su transformación en nutrientes orgánicos para la agricultura. De esta forma, todo el modelo constituye un sistema de aprovechamiento de recursos dentro de un proceso circular que contribuye a la sostenibilidad.