Almacenamiento de hidrógeno a partir de energías renovables

Las energías renovables están entrando en todos los aspectos de nuestra vida, para desplazar a los combustibles fósiles y, quizás también, a la energía nuclear. Sin embargo, no podemos controlar que la generación y el consumo coincidan, por lo que se hace necesario buscar una forma de almacenar la energía generada. ¿Es el almacenamiento de hidrógeno la solución?

¿Qué dificultad tienen las energías renovables?

Las fuentes renovables nos ofrecen energía de forma gratuita y en gran cantidad. Tanto la solar termoeléctrica, la fotovoltaica, la eólica y la hidráulica en todas sus formas, son fuentes para generar electricidad a un coste muy bajo. Sin embargo, no podemos controlar que los momentos de consumo coincidan con los momentos en los que estas fuentes proporcionan su fuerza para generar electricidad.

Esto es una dificultad, puesto que la electricidad que necesitamos en la mayoría de nuestros procesos productivos, oficinas, hospitales y en nuestras viviendas, no se puede generar en el momento del consumo.

Por ejemplo, en nuestras viviendas el mayor consumo de energía se produce al anochecer, puesto que durante el día solemos estar fuera. En cambio, una instalación de autoconsumo fotovoltaico nos genera la electricidad durante el día.

También tenemos la estacionalidad, es decir, todas las fuentes renovables tienen épocas del año en las que son más abundantes y pueden generar gran cantidad de electricidad. Sin embargo, los consumos no son tan elevados y, por desgracia, no podemos aprovechar esa energía. Es por ello que en algunas ocasiones muchos aerogeneradores de nuestra geografía deben pararse para que no generen electricidad. ¡Seguro que los has visto alguna vez parados!

¿Por qué usar hidrógeno para almacenar la energía?

Cuando la electricidad que se genera y no se usa tenemos que almacenarla, lo normal es utilizar baterías de plomo o litio, aunque la capacidad de almacenamiento ha sido por lo general muy limitada. Últimamente, están surgiendo las super-baterías, que son centros de almacenamiento de gran capacidad, aunque los precios de este sistema son aún muy elevados.

Por su parte, el hidrógeno es un elemento muy inestable, por lo que tiene a formar compuestos químicos con otros elementos, con reacciones en las que se desprende gran cantidad de energía. Esto es justamente lo que interesa a los investigadores y empresas, puesto la emisión de esta energía se puede aprovechar para producir electricidad.

Sin embargo, el hidrógeno no se encuentra en estado libre, por lo que para conseguir separarlo de los diferentes compuestos y especialmente del agua, se necesita mucha energía. Hasta la fecha, cuando se necesitaba generar hidrógeno para diferentes procesos industriales, se utilizaban procesos en los que se usaban combustibles fósiles. Pero, ¿cómo se genera el hidrógeno?

Para generar hidrógeno o, mejor dicho, para separarlo del agua, como caso más general, se necesita aportar electricidad que ayuda a disociar la molécula de H₂O. El método tradicional para producir hidrógeno usaba electricidad generada en ciclos combinados, en centrales de carbón u otros similares. Es por ello que la contaminación que se causaba era muy grande.

Si queremos cambiar el modelo energético y eliminar todos los combustibles derivados del petróleo y del carbón, este proceso debemos cambiarlo. Además, aprovechando que las energías renovables generan energía eléctrica en momentos que no la necesitamos, se abre la puerta a producir hidrógeno usando esa electricidad verde y almacenar energía en forma de hidrógeno.

¿Por qué es mejor el almacenamiento de hidrógeno para acumular energía?

Por lo general, la energía renovable que no usamos en el momento se pierda. Por ejemplo, las instalaciones fotovoltaicas generan gran cantidad de electricidad, sobre todo en las horas centrales del día en verano. En muchas ocasiones esa electricidad no la necesitamos y se pierde.

El almacenamiento de hidrógeno para mantener esa “electricidad” disponible para momentos de déficit, aporta grandes ventajas frente a las baterías químicas u otros métodos. La principal ventaja es que el hidrógeno se puede usar para diferentes usos, no solo para la generación de electricidad en momentos de déficit de generación.

El hidrógeno generado con electricidad verde, a partir de la fotovoltaica, de la eólica, hidráulica o mareomotriz, puede volver a convertirse en electricidad cuando necesitemos de ella. Sin embargo, también hay muchos procesos industriales que pueden usar hidrógeno en otras formas.

Las grandes fundiciones, las empresas de tratamiento del acero, y otras similares utilizan actualmente el gas natural para sus procesos, generando calor por su combustión para el tratamiento de los metales. El hidrógeno puede recombinarse con oxígeno, de forma controlada, para generar el calor que necesita muchos de estos procesos. Incluso en los medios de transporte como trenes, barcos y vehículos más pequeños.

¿Cómo funciona el almacenamiento de hidrógeno?

Su funcionamiento es similar a las pilas tradicionales. Se producen dos reacciones en dos electrodos separados. En uno de los electrodos se forma hidrógeno y en el otro oxígeno. La principal diferencia con las pilas tradicionales, las alcalinas, es que en el almacenamiento de hidrógeno no se calientan líquidos durante el proceso, por lo que la eficiencia aumenta.

Como dato, se estima que la generación de hidrógeno tiene una eficiencia del 80%. Para conseguir estos datos con otros métodos de almacenamiento de energía, se deben asociar a las baterías tradicionales, lo que perjudica el equilibrio de generación verde.

Debemos tener en cuenta que, desde el punto de vista de la contaminación, las baterías de hidrógeno no generan en ningún momento contaminación. En cambio, las tradicionales baterías, o incluso las más modernas y eficientes de litio, si generan contaminación durante su fabricación y al final de su vida útil.