El tren del proyecto FCH2Rail. Se trata de un automotor de tres coches con librea azul celeste y la inscripción H2 en color blanco ocupando todo un lateral.

El tren de hidrógeno, en resumen

Puede que hayáis leído la noticia: un tren de hidrógeno ha cruzado por primera vez España y Portugal. Puede que en algún otro momento se os haya cruzado alguna nota de prensa sobre el «fracaso alemán» del tren de hidrógeno. Puede que os preguntéis qué está pasando, si estamos en España tirando euros a mulas cojas —algún malintencionado pensará ¡como siempre!—. O si alguien os está contando la historia regular. O solo os interesaría ver los fundamentos de esto del hidrógeno como vector energético1 para trenes. Pues bien, ¡estáis en el sitio correcto!

Lo primero de todo: la mejor fuente para la noticia es un sitio maquetado como si fueran todavía los dosmiles: Vía Libre. Todo lo que queríais saber sobre el proyecto FCH2Rail y no os atrevíais a preguntar está aquí, y si queréis más, tenéis la web del proyecto. Pero vamos a obviar de momento los detalles finos de la cuestión. ¿Funciona el tren de hidrógeno? ¿El hidrógeno se quema? ¿Es ecológico de verdad?

El tren funciona, por lo que sé, como la seda. Aunque no es verdad que haya cruzado «España y Portugal». Se han realizado varias campañas de pruebas en diferentes ubicaciones peninsulares, pero no contiguas. Se trata de un prototipo basado en el conocido modelo Civia de tren de cercanías, fabricado por CAF. Un modelo extremadamente flexible y modular, como su adaptación a la tracción con hidrógeno demuestra. Su planta motriz es híbrida de pila de combustible y eléctrica. Tiene, por tanto, pantógrafo; por lo que puede circular por trayectos con catenaria y sin ella. Esto le confiere una flexibilidad que no tiene el tren de la experiencia alemana2, que tan solo pretendía sustituir la propulsión diésel por el hidrógeno.

El hidrógeno que emplea el tren no se quema. Lo de «pila de combustible» puede llevar a engaño: en realidad, se trata de un conjunto de celdas apiladas —de ahí lo de «pila»— donde ocurre una reacción electroquímica, una electrólisis inversa. Si para romper la molécula de agua hace falta aportar electricidad, entonces bajo las condiciones adecuadas se puede hacer lo contrario: unir hidrógeno y oxígeno y recuperar una corriente eléctrica. La clave del asunto es una membrana especial. Y el residuo, agua y calor. Ambos se vierten sin problemas al ambiente.

El oxígeno necesario viene del aire. Sin embargo, el hidrógeno es otra historia. La mayor parte del hidrógeno que se produce con fines industriales en el mundo procede del reformado del gas natural, un proceso que hay que realizar a presiones y temperaturas muy elevadas y que libera dióxido de carbono. Esto es lo que llamamos en mi casa «hacer un pan como unas tortas». ¿Qué diferencia hay entonces entre alimentar el tren con hidrógeno o quemar gas natural? La verdad: es todavía peor. Podríamos quemar gas natural en una turbina, como se hacía en el primer prototipo de TGV hasta que la crisis del petróleo de 1974 recomendó pasarse a lo eléctrico. El rendimiento energético final, del pozo a la rueda, sería similar. En el entorno del 35 por ciento. Las emisiones, también. Y el precio, mucho más barato.

¿Por qué tanta insistencia entonces en usar hidrógeno? Porque es posible obtenerlo mediante electrólisis, lo que solo requiere agua y electricidad. En realidad es algo más complejo, pero ya dije que pasaría rápido sobre los detalles. La cuestión clave es que la electricidad puede tener un origen renovable, con lo que habríamos evitado la emisión de gases de efecto invernadero. Quizá hayáis leído que la generación de electricidad renovable tiene un problema de gestión, porque no depende de la demanda, sino de la disponibilidad del recurso de partida. Es decir, de si sopla viento o hace sol. Pues bien, si nuestras placas fotovoltaicas o nuestros aerogeneradores estuvieran generando energía de más, nada habría más fácil que redirigir esa electricidad sobrante hacia unos electrolizadores e ir almacenando el hidrógeno resultante. Miel sobre hojuelas.

A estas alturas de la historia ya deberíais estar imaginándoos el siguiente giro. Siempre pasa. ¿Miel sobre hojuelas? Si no fuera porque almacenar y transportar hidrógeno es un dolor de muelas de proporciones épicas, lo sería. El hidrógeno es la molécula más ligera. Por tanto, tiene una capacidad prácticamente houdiniana para escapar hasta del depósito más blindado. ¿Habéis visto lo que ocurre con los globos de las ferias, que van llenos de helio, si se guardan solo una noche en casa? Pues con hidrógeno todavía sería más rápido. Una botella de acero puede ralentizar la fuga, pero no impedirla.

Además, esta ligereza hace que un kilo de hidrógeno a presión y temperatura ambiente ocupe nada menos que once metros cúbicos. Si queremos aprovechar el transporte, o lo llevamos a presión o lo enfriamos hasta que condense en forma líquida. Las presiones normalizadas para el transporte y el almacenamiento son de 350 o 700 bares. Un camión de cinco ejes con depósitos a 700 bares transportará poco más de 1500 kilos. La alternativa, el hidrógeno líquido, es cara y de difícil manejo: su temperatura de licuefacción es de –253 °C, apenas veinte grados por encima del cero absoluto. Los hidroductos, infraestructuras conceptualmente análogas a los gasoductos pero para transportar hidrógeno, vienen con su propio conjunto de problemas. De entre ellos destaca la fragilización por hidrógeno de los metales.

Una solución evidente para el problema del transporte del hidrógeno es fabricarlo in situ. Sin embargo, el coste actual del hidrógeno fabricado en los electrolizadores disponibles en el mercado es muy elevado. En 2024 estamos, en España, en el entorno de los 5,8 euros por kilo3. Prácticamente el triple de lo que cuesta un kilo de hidrógeno obtenido por reformado de gas natural. Pero en Alemania los precios están por el doble de eso: motivo más que suficiente para que los operadores del tren de hidrógeno de allí lo estén considerando un fracaso económico. Es de suponer que electrolizadores de mayor capacidad podrían reducir los costes de producción. Pero entonces nos encontramos con la necesidad de encontrar más consumidores además del propio tren, y sus necesidades de transporte correspondientes. ¿Acerías, cementeras? ArcelorMittal ha cancelado recientemente sus planes para producir acero con hidrógeno «verde» en Xixón, pese a una ayuda estatal aprobada el año pasado de 450 millones de euros.

La conclusión es que montar una «economía del hidrógeno» es algo extremadamente difícil. La supuestamente todopoderosa iniciativa privada no lo va a hacer sin una barra libre de ayudas estatales, algo que no es legal según las normas europeas. Los compromisos de descarbonización no son más que papel mojado cuando las cuentas de resultados se resienten lo más mínimo. Desde el sector público, pese a todo, se empuja. El Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2021-2030 es ambicioso y, al revés que otros objetivos climáticos, parece aumentar su ambición con el tiempo, aunque los proyectos para aumentar la capacidad de electrólisis van ya con retraso.

El tren de hidrógeno es viable, pero sus limitaciones tecnológicas lo confinan a tráficos regionales. No puede ser de alta velocidad, porque el consumo de hidrógeno necesario sería enorme (aunque Talgo está trabajando en sustituir la hibridación diésel del conocido S-730 de Renfe por un ténder de hidrógeno con su proyecto Hympulso para lograr un tren que pueda alcanzar los 250 kilómetros por hora). Tampoco puede ser de cercanías, porque los repostajes serían muy frecuentes y ese tipo de explotación no aconseja tener tiempos muertos en las terminales de las líneas. ¿Terminará siendo una víctima colateral de esta guerra?


  1. Que no «fuente de energía», porque el hidrógeno del que hablamos hay que hacerlo a partir de otra cosa. Últimamente se habla de «hidrógeno blanco», o hidrógeno natural, que sería una fuente de energía. Si encontráramos formas de extraerlo que fueran económicamente ventajosas, claro. ↩︎
  2. Un Coradia iLint de Alstom. ↩︎
  3. Si no puedes acceder, prueba por aquí. ↩︎

Comentarios

17 respuestas a «El tren de hidrógeno, en resumen»

  1. @blog creo que es la primera vez que leo en español la expresión "del pozo a la rueda"

    1. Well to Wheels, o abreviada WtW. Sí, no es lo habitual, pero creo que se entiende.

      1. @blog sí, sé que en germanodanés-afrancesado es habitual, pero en español me chocó.

        En tv siempre se usado la expresión "glass-to-glass" para referirse a la latencia total extremo a extremo (desde la óptica de la cámara hasta la pantalla), y hay que deducir por las caras de la gente si es mejor traducirla o no en cada audiencia.

  2. @blog gracias, excelente artículo.
    Me sigue pareciendo que tenemos mucho por investigar en obtención y transporte de Hidrógeno.

  3. Puf, qué lío este asunto. ¡Muchas gracias por aportar claridad al tema!

  4. Gracias por el artículo. Mi impresión es que cada salen menos las cuentas para el uso de hidrógeno en movilidad, tal vez con la excepción de la aviación. Tampoco tengo claro que salgan las cuentas como método de almacenamiento.
    Siempre quedará el uso en la síntesis química, por ejemplo en fertilizantes, pero ahora mismo casi un tercio se utiliza en las refinerías de petróleo. Y ese es un mercado que debería ir desapareciendo….

  5. @blog muy buen artículo, gracias. Muy bien lo de hablar de almacenaje y transporte, muchas veces se "olvida" y en este asunto es fundamental.

  6. “El rendimiento energético final, del pozo a la rueda, sería similar. En el entorno del 35 por ciento. Las emisiones, también. Y el precio, mucho más barato.“

    Más barato que qué? Que los diésel, los de catenaria, los eléctricos a batería?

    Y luego está la vida útil de las pilas de combustible, los electrolizadores, los depósitos a alta presión.

    Esperemos a ver si alguna empresa privada apuesta por eso. De momento, cero.

    1. En el párrafo estoy comparando el rendimiento, emisiones y precios del hidrógeno obtenido por reformado de gas natural frente a quemar gas directamente en una turbina, que es, naturalmente, la opción más barata.

  7. @blog
    Igual uso este texto como enunciado para ponerles problemas a mis alumnos de física y química.

    1. Ya sabes, con citar la procedencia lo tienes todo hecho. ¡Gracias!

  8. Gran artículo! Como siempre, todo muy clarito. Más marketing que tecnología. Creo que no van a correr buenos tiempos para la economía verde en los próximos años.

    1. Pese a la impresión que pueda dar, sigo pensando que el hidrógeno verde tiene hueco en el mercado. Pero es mucho más estrecho de lo que nos han querido dar a entender, al menos en la siguiente década.

  9. En un mundo paralelo todos los trenes son a hidrógeno verde.

    En medio de una crisis económica alguien propone usar la electricidad directamente al motor usando cables para transportarlo y catenarias.

    Con la misma energía que funciona 1 tren a hidrógeno funcionan 4 trenes «a cable».

    El sistema rápidamente se impone por su eficiencia y aprovechamiento energético y el hidrógeno cae rápidamente en el olvido. La gente se congratula, se quitan todas esas complicaciones que tenía el hidrógeno.

  10. @blog Muy buen artículo! Aunque veo muy difícil un futuro con "hidrógeno verde" habiendo rendimientos tan bajos. Mi sensación es que detrás de todo esto no hay más que proyectos privados financiados con dinero público.

  11. […] ayer por aquí acerca de la tracción con hidrógeno del ferrocarril. Ya visteis que, para entender ciertas cosas, es inevitable recurrir a un contexto más amplio. […]

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