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El hidrógeno «ecológico» augura una mayor integración de las renovables con unas redes más estables

La electrólisis, proceso que utiliza la electricidad para descomponer el agua, es la forma más sostenible de obtener hidrógeno, un combustible limpio y renovable. Un grupo de investigadores financiados con fondos europeos desarrolló una tecnología de electrolización competitiva en términos de costes que puede prestar servicios auxiliares a la red eléctrica, contribuyendo a que el hidrógeno tenga una repercusión considerable en la transición hacia las energías limpias.

Tecnologías industriales
Energía

Generalmente, el hidrógeno se obtiene a través de un proceso llamado reformado con vapor. Aunque este proceso es rentable, no produce hidrógeno limpio porque utiliza gas natural y genera dióxido de carbono y otros contaminantes. Una forma no contaminante de producir hidrógeno es la electrólisis, que descompone el agua en sus elementos principales: el hidrógeno y el oxígeno. El combustible renovable puede utilizarse como medio potencial de almacenamiento de energía eléctrica que se puede utilizar como combustible para vehículos o convertirse nuevamente en electricidad.

El reto de hacer frente a las variaciones solares y eólicas

Aunque las tecnologías eólica y fotovoltaica se han ganado su posición como unas de las tecnologías de energías renovables más prometedoras, el hecho de que no produzcan energía durante todo el día es, sin duda, su principal desventaja. El uso de gas de hidrógeno puro como medio intermedio se está convirtiendo en una de las soluciones más viables que ayuda a lograr la tan necesaria producción constante de electricidad para mantener el equilibrio en la red eléctrica. Este puede absorber el exceso de electricidad verde a través de la electrólisis del agua, almacenarla todo el tiempo necesario y reinyectarla a la red. Al emplear agua y electricidad verde generada por un conjunto de paneles fotovoltaicos o turbinas eólicas, un electrolizador alcalino descompone las moléculas de agua en sus elementos, actuando como un equilibrio dinámico en la red eléctrica capaz de aumentar o reducir su consumo de electricidad.

Una alternativa eficaz y competitiva en cuanto a costes a la economía de bajas emisiones de carbono

El proyecto financiado con fondos europeos ELYntegration estudió las tecnologías necesarias para superar las actuales limitaciones en el campo de los sistemas de almacenamiento de electricidad a gran escala. Juntos, los socios del proyecto de distintos países de toda Europa lograron desarrollar un electrolizador alcalino de alta potencia monopila flexible capaz de producir 4,5 toneladas métricas de hidrógeno por día. Este tipo de electrolizador se caracteriza por tener dos electrodos que funcionan en una solución electrolítica alcalina de hidróxido de potasio o hidróxido de sodio. «El electrolizador recién desarrollado es robusto, eficaz y competitivo en cuanto a costes y permite que toda la instalación preste un servicio eléctrico a la red a escala de megavatios», explica Vanesa Gil, coordinadora del proyecto. Durante la fase de diseño, los socios del proyecto tuvieron en cuenta muchos aspectos distintos para una aplicación tecnológica satisfactoria. Entre ellos figura la evaluación del marco reglamentario de la integración de electrolizadores en la red eléctrica, el estudio de las actuales tarifas energéticas y la identificación de nuevos modelos de negocio y casos de uso en que los electrolizadores se beneficiarían de unos precios de la electricidad muy bajos. «Otra consideración importante fue el desarrollo y la aplicación de un sistema de comunicación y control que interactúa con la red y las tecnologías renovables de forma que puede equilibrar la oferta y la demanda», añade Gil. Durante el diseño del sistema de megavatios, los socios del proyecto construyeron modelos para simular el equilibrio de la instalación en condiciones muy dinámicas y con cargas variables. Además, desarrollaron nuevos materiales, electrodos y membranas, y mejoraron los procedimientos de montaje. Las membranas y los electrodos se eligieron a partir de ensayos progresivos en distintos niveles de escala. Se centró la atención en reducir la filtración de gas con bajas densidades de corriente y la sobretensión con densidades de corriente elevadas, respectivamente. Además, se investigaron nuevas topologías de celda para incrementar la eficacia de la electrólisis. Las tecnologías desarrolladas por el proyecto ELYntegration podrían escalarse para satisfacer los requisitos del mercado. «Las mejoras demostradas en la tecnología de electrolizador alcalino de alta potencia aportan una flexibilidad que ayuda a mantener la estabilidad de las redes eléctricas y, por tanto, facilitan un mayor uso de la electricidad renovable» concluye Gil.

Palabras clave

ELYntegration, hidrógeno, red eléctrica, electrolizador alcalino, electrodo, pila

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