España se posiciona como un referente global en la transición energética gracias a sus ambiciosas políticas de energía y cambio climático. Según el informe de la Agencia Internacional de la Energía (IEA), España aspira a alcanzar la neutralidad climática en 2050, con un 100% de energía renovable en el mix eléctrico y un 97% en el energético total. Esto sólo será posible con la adopción de energías renovables, la mejora en eficiencia energética y el impulso de la electrificación. Sin embargo, el hidrógeno verde también jugará un papel crucial, especialmente para descarbonizar sectores como la industria y el transporte, así como para almacenar excedentes de energía renovable, reduciendo el desperdicio energético (curtailment).
De hecho, el hidrógeno verde o renovable se está consolidando como un vector energético fundamental para lograr la descarbonización del sistema energético español. Con un 20% de los proyectos europeos de electrólisis anunciados, España se sitúa a la cabeza, seguida por Dinamarca (12%) y Alemania (10%). Estos tres países podrían generar más del 40% del hidrógeno de bajas emisiones en Europa para 2030.
El hidrógeno, el elemento químico más abundante del universo, no se encuentra en estado puro en la naturaleza y debe producirse. Su sostenibilidad depende del método de obtención. El hidrógeno verde se produce mediante electrólisis alimentada por energías renovables, sin generar emisiones contaminantes, lo que lo convierte en un aliado indispensable para cumplir los objetivos climáticos globales.
Este recurso ofrece una solución viable para almacenar energía renovable y descarbonizar sectores complicados como la industria y el transporte. Desde CARTIF, hemos llevado a cabo un exhaustivo análisis mediante modelos energéticos avanzados para explorar cómo podría implementarse este vector en diferentes escenarios futuros. Para ello, hemos empleado herramientas como LEAP y otras metodologías prospectivas que nos permiten evaluar impactos económicos, sociales y ambientales.
Contexto y objetivos
El principal objetivo de este análisis es conocer las posibilidades de integración del hidrógeno renovable en España como una estrategia clave para alcanzar la neutralidad climática en 2050. Este estudio se basa en tres escenarios fundamentales que describen diferentes trayectorias de desarrollo:
- Tendencial: representa una evolución tendencial del sistema energético sin la aplicación de medidas adicionales desde 2019.
- Objetivo PNIEC: considera las políticas y objetivos establecidos en el Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC).
- Ambicioso: propone una alta penetración del hidrógeno renovable, alineada con las metas de la Hoja de Ruta Europea del Hidrógeno.
Este análisis también incluye un enfoque integral para evaluar los impactos económicos, sociales y medioambientales, permitiendo así identificar barreras y oportunidades para la transición energética en España.
Para llevar a cabo este análisis, se desarrolló un modelo de simulación en la herramienta LEAP, capaz de proyectar tanto la demanda como la generación energética en horizontes temporales a largo plazo. El modelo combina:
- Proyecciones socioeconómicas, incluyendo variables como el PIB y la evolución de la población.
- Datos históricos de consumo y generación energética, esenciales para establecer un año base de referencia.
- Escenarios específicos que incluyen diferentes niveles de penetración del hidrógeno.
- Integración de tecnologías clave como electrolizadores y almacenamiento de hidrógeno en cavernas salinas.
Además, se evaluaron diferentes políticas energéticas nacionales e internacionales, como la Hoja de Ruta del Hidrogeno en España y la visión de un “Planeta limpio para todos” de la Unión Europea, así como restricciones de emisiones y alcanzar un determinado porcentaje de renovables en 2050.
En el escenario tendencial, donde no se consideran políticas energéticas para la reducción de la demanda ni la descarbonización, la demanda total de energía en España aumentaría un 7% entre 2020 y 2050. Este crecimiento se debe a un incremento en la electrificación de los sectores clave, siguiendo la tendencia observada hasta ahora. El escenario del Objetivo PNIEC plantea una mejora mucho más significativa de la eficiencia energética y, sobre todo, transiciones desde tecnologías muy intensivas a opciones con menor consumo (p. e. autobuses) o alternativas que consuman energía eléctrica (p. e. bombas de calor), llegando a emplear un 40% menos de energía total en 2050 frente al escenario tendencial. Además, hay una electrificación más alta (un aumento del 26.6% entre 2019 y 2050). En los escenarios que incluyen hidrógeno, se aumenta el consumo de energía eléctrica en los electrolizadores a cambio de disminuir el uso de energías fósiles en el cómputo global del sistema energético.
En cuanto al suministro del sector eléctrico, los escenarios con almacenamiento de hidrógeno logran reducir la energía renovable que no se puede aprovechar por falta de demanda, llamada curtailment, hasta en un 68%, permitiendo una mayor eficiencia en el uso de las energías renovables y evitando inversiones sobredimensionadas en capacidad instalada. Esto se debe principalmente a la capacidad del hidrógeno para actuar como un vector de almacenamiento de energía, transformando el exceso de generación renovable en hidrógeno que puede ser almacenado y utilizado en periodos de alta demanda o baja producción renovable. Además, los sistemas de hidrógeno como los electrolizadores y las pilas de combustible también mejoran la flexibilidad del sistema eléctrico, permitiendo una integración más eficiente de fuentes intermitentes como la solar y la eólica. Estos avances tecnológicos también reducen la dependencia de fuentes no renovables durante los periodos de alta demanda, consolidando un sistema energético más sostenible.
En cuanto a emisiones, en el escenario tendencial las emisiones de CO₂ equivalente aumentan ligeramente hasta 2050 debido a una electrificación limitada y una dependencia continua de los combustibles fósiles.
El escenario objetivo del PNIEC reduce las emisiones un 30% entre 2019 y 2050, cumpliendo parcialmente con los objetivos climáticos. Se alcanza una red eléctrica 100% renovable, aunque con una gran inversión. Sin embargo, no se llega al objetivo del 90% de reducción de emisiones respecto a 1990 debido a las emisiones causadas por la demanda energética de otros sectores.
De forma similar al caso de los costes, en el escenario de penetración de hidrógeno básico, las emisiones se reducen levemente, pero no de forma relevante. En el escenario ambicioso de hidrógeno, gracias a una alta penetración de electrolizadores y almacenamiento energético, se logra una reducción del 90% de las emisiones, alineándose con la neutralidad climática planteada por el PNIEC.
Conclusiones
La integración del hidrógeno renovable en el sistema energético español es esencial para alcanzar los objetivos climáticos y descarbonizar sectores clave como la industria y el transporte. Los resultados de este estudio destacan que:
- Es imprescindible incorporar tecnologías de almacenamiento energético, como el hidrógeno, para maximizar el uso de energías renovables y reducir las pérdidas y sobrecostes asociados al curtailment.
- Las políticas actuales deben reforzarse y actualizarse para garantizar el cumplimiento de los objetivos de 2050, incluyendo incentivos para la instalación de electrolizadores y almacenamiento de hidrógeno.
- Una mayor inversión en I+D para el desarrollo de tecnologías de hidrógeno mejorará la sostenibilidad económica y ambiental del sistema.
- Es muy importante una buena planificación de la transición energética hacia la neutralidad climática, con esfuerzos paralelos en la descarbonización de la generación eléctrica y la demanda de energía, y la generación de hidrógeno renovable.
Desde CARTIF, no solo desarrollamos soluciones tecnológicas innovadoras que impulsan la transición hacia sistemas energéticos descarbonizados, sino que también ofrecemos informes y estudios energéticos detallados como el presente, diseñados para apoyar a instituciones y empresas en la toma de decisiones clave para un futuro sostenible.
Co-autor
Pablo Serna Bravo. Ingeniero Industrial. Trabaja en CARTIF desde 2023 como investigador especializado en hidrógeno, modelado energético y análisis de políticas energéticas a nivel global.
