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La electrolisis acuosa: una solución prometedora para el problema de almacenamiento de energía solar sin conexión a la red

Las energías renovables no son una solución completa si no pueden almacenar energía. Investigadores financiados con fondos europeos demostraron una tecnología punta de electrolisis acuosa que ofrece una forma viable de almacenar energía solar renovable en forma de hidrógeno combustible.

Energía

Las fuentes de energía renovable, como la solar, experimentan desequilibrios entre la oferta y la demanda: producen un excedente de energía no utilizada durante los meses de verano, cuando la demanda eléctrica es baja, y proporcionan energía limitada durante los meses de invierno, cuando más aumenta la demanda. A fin de superar este desafío, las renovables deben complementarse con fuentes de energía capaces de cubrir al instante esta diferencia entre la demanda y la oferta de energía. La producción de hidrógeno proporciona esta solución indispensable para almacenar energía renovable. Si se utiliza energía solar, la producción de hidrógeno es un proceso limpio en sí mismo. El excedente de energía se utiliza para alimentar la electrolisis, un proceso que separa los elementos que componen el agua: hidrógeno y oxígeno.

Almacenamiento de energía del hidrógeno: la mejor alternativa sin conexión a la red

Actualmente, los generadores diésel son una de las soluciones sin conexión a la red más comunes para respaldar la energía solar. Sin embargo, estos generadores liberan a la atmósfera grandes cantidades de dióxido de carbono, óxido de nitrógeno y otras emisiones nocivas. Es más, los costes de explotación se ven muy afectados por el volátil mercado del gasóleo. «Las baterías podrían ser otra opción para almacenar energía solar que se pueda utilizar más adelante, pero sería necesario que fuesen gigantescas para gestionar las variaciones estacionales. Además de funcionar con una electricidad renovable sin emisiones de carbono, la electrolisis puede gestionar variaciones transitorias tanto a corto como a largo plazo en el abastecimiento de renovables», comenta Pedro Casero, coordinador del proyecto ELY4OFF, financiado con fondos europeos. ELY4OFF demostró satisfactoriamente un sistema autónomo de electrolisis sin conexión a la red que emplea exclusivamente tecnología solar. «Diseñamos un sistema de electrolisis de membrana de intercambio de protones (PEM, por sus siglas en inglés) de 50 kilovatios acoplado a una celda fotovoltaica. El sistema híbrido produce más de una tonelada y media de hidrógeno al año. La tecnología de electrolisis de PEM tiene unas características de activación/desactivación y un tiempo de respuesta más rápidos. La producción de hidrógeno empieza de inmediato en condiciones ambientales», explica Casero. En general, el sistema híbrido funciona con una gran eficacia en cualquier carga y produce hidrógeno de alta pureza para cualquier uso. Todo esto es posible gracias a un sistema de control y comunicación fiable que permite un funcionamiento seguro, estable y con bajo consumo energético. El proyecto ha desarrollado un sistema de conexión novedoso entre la fuente de energía y el electrolizador de PEM. En función de la carga, las soluciones actuales que dependen del uso combinado de un rectificador y un inversor demuestran una eficacia máxima de aproximadamente el 92 %. La solución de ELY4OFF logró unas tasas de eficacia impresionantes de hasta el 97,4 %.

Producción de hidrógeno con o sin conexión a la red

Normalmente, la mayoría de los fabricantes de electrolizadores ofrecen productos optimizados para escenarios con conexión a la red en los que el sistema de energía solar está unido a una red de suministro que garantiza un abastecimiento de energía estable y permanente. Estas soluciones no se pueden aplicar a las configuraciones sin conexión a la red: la fuente de energía es variable —incluso puede bajar a cero en cuestión de segundos o menos—, hay que encender y apagar el electrolizador todos los días y es necesario disponer de un sistema auxiliar que proteja sus componentes básicos. ELY4OFF abordó con éxito todos estos aspectos. El objetivo era mejorar la eficacia del proceso global, es decir, la producción de hidrógeno y el funcionamiento fiable y constante del sistema híbrido. En todo el mundo hay muchos lugares adecuados para instalar sistemas de celdas fotovoltaicas que, en última instancia, no se materializan debido a la falta de una infraestructura de red. «ELY4OFF muestra que el hidrógeno procedente de energías renovables se puede producir casi en cualquier lugar y para diferentes usos: energía de reserva de telecomunicaciones, vehículos con pilas de combustible o incluso para la producción de fertilizantes», concluye Casero.

Palabras clave

ELY4OFF, electrolisis, sin conexión a la red, producción de hidrógeno, membrana de intercambio de protones (PEM), almacenamiento de energía, energía renovable, energía solar

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