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El hidrógeno verde, explicado: costes, eficiencia y dónde tiene sentido

Cómo se produce el hidrógeno verde, tipos de electrolizador, pérdidas, coste real por kg y qué usos tienen sentido: acero, amoníaco y barcos, no la calefacción.

Actualizado: 8 min de lectura 1890 palabras

Hace medio siglo que el hidrógeno es el «combustible del futuro». Hay dos novedades. La electricidad renovable es ya lo bastante barata para producirlo sin combustibles fósiles, y sectores con pocas alternativas para recortar emisiones (acero, fertilizantes, transporte marítimo) necesitan una molécula limpia. Pero el hidrógeno también se ha vendido de más para tareas que la electrificación directa resuelve mejor. Para juzgarlo hay que tener en la cabeza tres cifras: cuánta energía cuesta producirlo, cuánto dinero cuesta y en qué peldaño de la «escalera del hidrógeno» está cada uso.

El hidrógeno de hoy no es verde

El mundo consume unos 95–100 millones de toneladas de hidrógeno al año (IEA, Global Hydrogen Review 2024). Casi todo se destina al refino de petróleo, a la producción de amoníaco y metanol y a la siderurgia. Más del 99 % se fabrica con combustibles fósiles:

Color Vía de producción Emisiones habituales (kg CO₂e/kg H₂) Cuota actual
Gris Reformado de metano con vapor (SMR) a partir de gas natural 10–12 (más con fugas de metano) Mayoritaria
Marrón / negro Gasificación de carbón (sobre todo en China) 18–25 Gran cuota en China
Azul SMR o reformado autotérmico + captura de carbono 2–5 (según la tasa de captura y las fugas) Pequeña
Verde Electrólisis del agua con electricidad renovable ~0–1 (ciclo de vida, por los equipos) Menos del 1 %
Rosa / amarillo Electrólisis con electricidad nuclear / de la red Depende de la red Ínfima

La electrólisis con el mix medio de la red es más sucia que el hidrógeno gris. Con la media mundial de 2025, de ~458 g CO₂/kWh (Ember / OWID), 53 kWh/kg equivalen a ~24 kg de CO₂ por kg de H₂. Por eso las normas de la UE para los «combustibles renovables de origen no biológico» exigen adicionalidad y correlación temporal y geográfica con el suministro renovable.

Cómo funciona la electrólisis

Un electrolizador hace pasar corriente continua por el agua y la separa: en el cátodo se forma hidrógeno y en el ánodo, oxígeno.

2 H₂O + electricidad → 2 H₂ + O₂

Energía mínima teórica = 39.4 kWh/kg H₂ (HHV) | Contenido energético = 33.3 kWh/kg (LHV) Rendimiento del sistema (LHV) = 33.3 / consumo específico

Ejemplo: 33.3 / 53 kWh/kg ≈ 63% Agua: ~9 kg de agua pura por kg H₂ (10–15 kg de agua bruta incluido el tratamiento)

Tecnología Madurez Consumo del sistema (kWh/kg) Ventajas Inconvenientes
Alcalina (AEL) Madura, la más barata por kW 50–56 Bajo coste, sin metales preciosos, pilas grandes Respuesta más lenta, menor densidad de corriente
PEM Comercial 50–58 Compacta, rampas rápidas, salida a alta presión Catalizadores de iridio y platino
Óxido sólido (SOEC) Comercial temprana 37–42 (electricidad) + calor El mayor rendimiento eléctrico aprovechando calor residual Alta temperatura, degradación, coste
AEM Piloto / temprana 50–55 Materiales baratos con funcionamiento similar a PEM Durabilidad no demostrada a escala

Los electrolizadores se clasifican por los MW de potencia eléctrica que consumen. Una regla útil: 1 MW funcionando día y noche produce unos 450 kg de hidrógeno al día (24.000 kWh / 53 kWh/kg), es decir, unas 160 toneladas al año.

La cadena de pérdidas

Cada conversión pierde energía. Esto es lo que queda de 100 kWh de electricidad renovable:

Vía Pasos Energía útil entregada
Coche eléctrico de batería Red → cargador → batería → motor 70–80 kWh en las ruedas
Coche de pila de combustible Electrólisis → compresión → transporte → pila de combustible → motor 25–35 kWh en las ruedas
E-combustible en motor de combustión Electrólisis → captura de CO₂ → síntesis → motor 10–20 kWh en las ruedas
Bomba de calor Red → bomba de calor (SPF 3) 250–350 kWh de calor
Caldera de hidrógeno Electrólisis → gasoducto → caldera 50–60 kWh de calor
Almacenamiento de hidrógeno → electricidad Electrólisis → almacenamiento → turbina/pila de combustible 30–45 kWh de electricidad

Esa diferencia explica el veredicto de los investigadores. Rosenow (Joule, 2022) revisó 32 estudios independientes y no encontró ninguno que respaldara el hidrógeno para calentar viviendas de forma generalizada. Ueckerdt et al. (Nature Climate Change, 2021) defendieron que los e-combustibles deben ir primero a los sectores que no pueden electrificarse.

¿Cuánto cuesta el hidrógeno verde?

El coste nivelado del hidrógeno (LCOH) depende sobre todo de dos cosas: el precio de la electricidad y las horas que funciona el electrolizador.

LCOH (€/kg) = [CAPEX × CRF + O&M fijo] / kg anuales + precio de la electricidad × kWh/kg + agua, sustitución de pilas

CRF (factor de recuperación del capital) = r(1+r)^n / ((1+r)^n − 1)

Ejemplo práctico: electrolizador de 100 MW alimentado con solar + eólica

  • Coste del sistema instalado: 1.800 €/kW, o sea, 180 millones de €. Cubre la planta completa, con equipos auxiliares, compresión y conexión a la red. La IEA da costes instalados de unos 2.000–2.600 $/kW en proyectos recientes fuera de China, y precios mucho más bajos para los equipos chinos.
  • Vida útil de 25 años, WACC del 7 % → CRF = 0,0858; O&M fijo del 2,5 % anual → 19,9 millones de € al año.
  • Factor de capacidad del 50 % (híbrido solar + eólica en un buen emplazamiento) → 438.000 MWh al año → 8.264 t de H₂ al año a 53 kWh/kg.
  • Electricidad a 35 €/MWh → 53 × 0,035 € = 1,86 €/kg.
  • Capital + O&M: 19,9 millones de € / 8,26 millones de kg = 2,41 €/kg. La sustitución de pilas, el agua y lo demás suman ~0,25 €/kg.
  • LCOH ≈ 4,50 €/kg.

Si la misma planta funciona solo con solar, con un factor de capacidad del 25 %, el coste de capital por kg se duplica hasta ~4,80 €. Incluso con electricidad más barata, acabas cerca de ~7 €/kg. La utilización decide el resultado. Puedes probar los distintos equilibrios con la calculadora de hidrógeno verde y la calculadora de LCOE.

Escenario Electricidad €/MWh Factor de capacidad LCOH orientativo
Hidrógeno gris, gas a 30 €/MWh – – 1,5–2,5 €/kg (+ 0,8–1,0 € con el CO₂ a 80 €/t)
Verde, norte de Europa, eólica marina 60–80 45–55 % 6–9 €/kg
Verde, híbrido solar + eólica (Chile, Australia, Oriente Medio) 20–35 45–65 % 3,5–5,5 €/kg
Verde, solo solar, emplazamiento soleado 20–30 22–30 % 5–8 €/kg
Objetivos a largo plazo (IRENA, trayectorias de cero emisiones netas de la IEA, 2030–2050) 15–25 50 %+ 1,5–3 €/kg

Alcanzar el tan citado objetivo de «1 $/kg» (Hydrogen Shot de EE. UU.), o incluso 2–3 €/kg, exige electrolizadores muy baratos y renovables muy baratas que funcionen muchas horas al año. En 2023–2025, muchos proyectos anunciados se retrasaron o se cancelaron: los costes salieron más altos de lo previsto y los compradores no quisieron pagar la prima.

La escalera del hidrógeno: dónde tiene sentido

El analista Michael Liebreich popularizó una clasificación sencilla de los usos según lo difícil que resulta prescindir del hidrógeno:

Argumentos sólidos (sin buena alternativa):

  • Amoníaco para fertilizantes: sustituir el hidrógeno gris en un mercado de más de 180 Mt al año.
  • Refinerías y usos químicos actuales: ya consumen hidrógeno.
  • Acero verde: mineral de hierro reducido directamente con hidrógeno en lugar de con coque en altos hornos. El acero causa cerca del 7 % del CO₂ mundial (IEA), y cada tonelada de acero DRI necesita unos 50–60 kg de H₂.
  • Combustibles marítimos: amoníaco o metanol verdes para buques de larga distancia.
  • Almacenamiento de larga duración / estacional: hidrógeno guardado en cavernas salinas para respaldar redes con mucha eólica durante calmas de varias semanas.

Discutibles:

  • Aviación (con queroseno sintético), transporte por carretera de larga distancia, calor industrial de alta temperatura, minería en zonas remotas.

Argumentos débiles (gana la electrificación directa):

  • Coches, autobuses, furgonetas de reparto, calefacción doméstica, calor industrial de baja temperatura, equilibrio de la red a corto plazo.

Transportar y almacenar hidrógeno

El hidrógeno es la molécula más ligera. A presión atmosférica, 1 kg ocupa unos 11 m³. Las principales opciones de almacenamiento:

Método Condiciones Penalización energética
Gas comprimido 350–700 bar 5–12 % del contenido energético
Hidrógeno líquido −253 °C 25–35 %
Amoníaco (NH₃) −33 °C o 10 bar Conversión + craqueo: 15–30 %
Cavernas salinas 60–180 bar bajo tierra Baja; depende de la geología
Gasoductos Gasoductos de gas reconvertidos Fragilización y coste de los compresores

Llevar hidrógeno de un océano a otro es caro, así que muchos analistas esperan que se comercie con derivados (amoníaco, metanol, hierro) y no con el hidrógeno en sí. Parte de la industria pesada podría trasladarse a donde las renovables son baratas, un efecto conocido como «tirón de las renovables» (renewables pull).

Políticas públicas: cómo intentan los gobiernos cerrar la brecha de costes

Hoy el hidrógeno verde cuesta entre dos y cuatro veces más que el gris, así que casi todos los proyectos dependen de apoyo público:

  • Unión Europea. La Directiva de Energías Renovables fija subobjetivos vinculantes de hidrógeno renovable en la industria (el 42 % del hidrógeno usado en la industria en 2030) y en los combustibles para transporte. El Banco Europeo del Hidrógeno organiza subastas que pagan una prima fija por kilogramo producido. En la primera ronda, en 2024, siete proyectos ganadores que suman unos 1,5 GW pujaron con primas de unos 0,37–0,48 €/kg. El precio del carbono del EU ETS y el mecanismo de ajuste en frontera por carbono (CBAM) para el amoníaco y el acero cierran otra parte de la brecha.
  • Estados Unidos. El crédito fiscal a la producción 45V, creado en 2022, paga hasta 3 $/kg por el hidrógeno más limpio, con unas reglas estrictas de casamiento horario que entran de forma gradual. Una ley de 2025 limita el crédito a los proyectos que empiecen a construirse antes de 2028, lo que ha vuelto más incierta la cartera de EE. UU.
  • China concentra la mayor parte de la capacidad mundial de fabricación de electrolizadores. También ha puesto en marcha las mayores plantas de hidrógeno verde del mundo, ligadas a la solar y la eólica en Mongolia Interior, Xinjiang y Ningxia. Los electrolizadores alcalinos chinos se venden por una fracción del precio occidental.
  • Exportadores. Chile, Australia, Marruecos, Namibia, Omán, Arabia Saudí y Egipto aspiran a exportar amoníaco verde y otros derivados producidos con solar y eólica baratas.

Según el Global Hydrogen Review de la IEA, los proyectos anunciados multiplicarían la producción de hidrógeno de bajas emisiones de aquí a 2030, pero solo una pequeña parte ha llegado a la decisión final de inversión. Lo que los frena no es la tecnología, sino la falta de demanda financiable: compradores dispuestos a firmar contratos a largo plazo pagando una prima.

Seguridad y efectos secundarios sobre el clima

El hidrógeno arde en un rango muy amplio de concentraciones (del 4 al 75 % en aire) y se inflama con muy poca energía, pero sube y se dispersa deprisa. También fragiliza algunos aceros. Las fugas tienen un coste climático: el hidrógeno calienta el planeta de forma indirecta porque alarga la vida del metano, y estudios recientes sitúan su potencial de calentamiento global a 100 años en torno a 11 ± 5. Las tasas de fuga tienen que mantenerse bajas para que el beneficio climático se sostenga.

Lo esencial

El hidrógeno verde es una herramienta imprescindible, pero de uso limitado. Producirlo se come un tercio o más de la electricidad de partida, así que su sitio está donde los electrones no pueden llegar directamente: fertilizantes, acero, combustibles marítimos, química y almacenamiento estacional. En coches y calefacción doméstica, las baterías y las bombas de calor son varias veces más eficientes. A mediados de la década de 2020, incluso los mejores emplazamientos lo producen a aproximadamente el doble de coste que el hidrógeno gris, y abaratarlo depende de que haya renovables baratas que mantengan los electrolizadores en marcha muchas horas al año. Haz tus propias cuentas con la calculadora de hidrógeno verde y mira dónde son más potentes los recursos renovables en el mapa mundial de la energía.

Calculadoras sobre este tema

Hidrógeno verde y LCOH Dimensiona un electrolizador (alcalino, PEM o SOEC) y mira cuántas toneladas de hidrógeno produce, cuánta agua y electricidad consume y cuánto cuesta cada kilogramo, con sustituciones de pila y degradación incluidas, y un gráfico de sensibilidad al factor de capacidad. Calculadora de LCOE Inversión, O&M fija y variable, combustible y consumo específico, factor de capacidad, vida útil, WACC, plazo de construcción, degradación y precio del carbono → el coste nivelado por MWh, desglosado por componentes y comparado con 11 tecnologías. Conversor de unidades de energía Convierte cualquier cantidad de energía entre julios, vatios-hora, calorías, BTU, therms, toneladas equivalentes de petróleo o de carbón, barriles equivalentes de petróleo, electronvoltios y pies-libra. Muestra todas las unidades a la vez, con equivalencias prácticas. Producción y amortización solar Simula cada hora de un año completo en tu ubicación exacta con meteorología satelital de la NASA y convierte la energía en ahorro, plazo de amortización y CO₂ evitado. Energía y amortización de un aerogenerador Elige un emplazamiento y un aerogenerador: descargamos un año completo de viento horario de la NASA a 50 m, lo extrapolamos a la altura de tu buje, corregimos la densidad del aire y las pérdidas, y lo convertimos en kWh, factor de capacidad, ingresos y amortización.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el hidrógeno verde?
Es el hidrógeno que se obtiene separando el agua en un electrolizador alimentado con electricidad renovable, de modo que su producción casi no emite CO₂. La mayor parte del hidrógeno actual es gris: sale del gas natural sin captura de carbono y emite unos 10–12 kg de CO₂ por kg de hidrógeno.
¿Cuánta electricidad hace falta para producir 1 kg de hidrógeno?
Los sistemas comerciales de electrólisis consumen unos 50–55 kWh por kg de hidrógeno, auxiliares incluidos. El mínimo teórico ronda los 39,4 kWh (el poder calorífico superior). Medido por su poder calorífico inferior, un kilogramo contiene 33,3 kWh de energía.
¿Cuánto cuesta el hidrógeno verde?
La mayoría de las estimaciones para proyectos de mediados de la década de 2020 se mueven en torno a 4–8 dólares por kg. El hidrógeno gris cuesta unos 1–3 dólares por kg, según el precio del gas. Lo que más pesa es el coste de la electricidad y las horas que funciona el electrolizador.
¿Sirve el hidrógeno para calentar las casas?
Por lo general, no. Tras la producción, el transporte y la combustión en una caldera, solo un 50–60 % de la electricidad original acaba convertida en calor. Una bomba de calor transforma esa misma electricidad en un 250–400 %. Las revisiones independientes de decenas de estudios concluyen que las bombas de calor y las redes de calor son más eficientes y más baratas para los edificios.
¿Pueden funcionar los coches con hidrógeno?
Existen coches de pila de combustible, pero han perdido terreno frente a los eléctricos de batería. Necesitan entre dos y tres veces más electricidad por kilómetro, y las hidrogeneras son escasas y caras. El hidrógeno puede conservar un nicho en parte del transporte pesado de larga distancia, aunque los camiones de batería mejoran deprisa.
¿Cuáles son los mejores usos del hidrógeno verde?
Sustituir al hidrógeno gris allí donde ya se usa, como en la fabricación de fertilizantes de amoníaco y en el refino de petróleo. Y, más allá de eso, el acero verde por reducción directa del mineral de hierro, el metanol y el amoníaco como combustibles marítimos y, quizá, el almacenamiento estacional de energía de larga duración.

Fuentes y referencias

  1. IEA: Global Hydrogen Review 2024
  2. IRENA (2020). Green Hydrogen Cost Reduction: Scaling up electrolysers to meet the 1.5 °C climate goal
  3. Rosenow, J. (2022). Is heating homes with hydrogen all but a pipe dream? An evidence review. Joule 6(10)
  4. NREL: investigación sobre producción de hidrógeno y electrólisis
  5. Ueckerdt, F. et al. (2021). Potential and risks of hydrogen-based e-fuels in climate change mitigation. Nature Climate Change 11

Las cifras de esta guía son rangos típicos tomados de las fuentes citadas; las tuyas dependerán de la ubicación, los precios y los equipos. Usa las calculadoras enlazadas para obtener estimaciones adaptadas a tu caso.