Impulsar la comercialización de la energía de hidrógeno ecológico
El hidrógeno es una fuente de energía limpia prometedora que podría revolucionar nuestros sistemas energéticos. Al combinar hidrógeno y oxígeno en una pila de combustible se puede producir electricidad, con agua y calor como únicos subproductos. Sin embargo, muchos métodos de producción de hidrógeno (por ejemplo, a partir de metano) no están exentos de emisiones y se corre el riesgo de agravar los problemas existentes relacionados con el cambio climático. El hidrógeno producido sin estas emisiones nocivas se conoce como «hidrógeno ecológico». En el proyecto HYDROSOL-beyond, financiado con fondos europeos, los investigadores se esforzaron por culminar una serie de proyectos anteriores para llevar el hidrógeno ecológico sostenible a la comercialización. El equipo ha estado mejorando la tecnología con la que empezaron hace veinte años: una innovadora planta de producción de hidrógeno capaz de producir hidrógeno ecológico mediante energía solar. «La tecnología utiliza energía solar concentrada dirigida a un reactor, que permite alcanzar las altas temperaturas necesarias para las reacciones redox termoquímicas solares, para dividir el agua y producir hidrógeno solar», explica Souzana Lorentzou, ingeniera química del Centro para la Investigación y la Tecnología de Hellas (CERTH) de Grecia. De este modo se almacena la energía solar en un portador de energía que puede utilizarse cuando y donde se necesite, lo que evita las limitaciones temporales y locales de la energía solar, explica Lorentzou.
Identificar retos y probar tecnologías nuevas
La tecnología se aplica en una instalación solar que consta de un campo de helióstatos y una torre solar similar a las plantas solares de concentración utilizadas para generar electricidad a partir del sol. El reactor solar está situado en la torre solar, y el campo de helióstatos dirige y enfoca los rayos solares sobre la abertura del reactor. Se consigue una mayor concentración de la radiación solar con el uso de un concentrador secundario en la abertura del reactor, que reduce el vertido a la entrada del reactor. En el proyecto HYDROSOL-beyond, el equipo trabajaba para identificar y abordar algunos de los retos del sistema, como la minimización del gas inerte, la recuperación del calor residual y la producción de hidrógeno con una eficiencia superior al 5 % en las pruebas de campo. Las actividades se centraron en el desarrollo de conceptos nuevos para su integración en la plataforma solar existente y en la realización de experimentos solares en la Plataforma Solar de Almería en España.
Mejorar las capacidades de la planta de producción de hidrógeno ecológico
El equipo creó y probó, a escala de laboratorio, novedosas estructuras reticulares de óxidos metálicos redox que se utilizan para dividir el agua y atrapar el oxígeno. «Estas estructuras mostraron durabilidad a largo plazo, manteniendo el rendimiento de hidrógeno tras más de mil cien ciclos», afirma Lorentzou. Con un concepto de atrapamiento de oxígeno innovador se redujo con éxito el consumo de gas inerte, también a escala de laboratorio. En la fase final del proyecto, los logros principales fueron la mejora de un intercambiador de calor novedoso híbrido cerámico-metálico y su integración en la plataforma de recuperación de calor. Se realizaron reparaciones y mejoras en los reactores y la óptica para garantizar un funcionamiento seguro y eficaz.
Mejorar el aprovechamiento de la energía solar
En el proyecto, el equipo profundizó la comprensión de los aspectos operativos dentro de una instalación de torre solar, al identificar puntos fuertes y débiles. Sin embargo, los resultados de la producción de hidrógeno solar a partir de diferentes conceptos de reactores probados en entornos reales fueron desalentadores en términos de viabilidad tecnoeconómica. «Aunque los procesos termoquímicos solares son teóricamente prometedores, antes de su implantación a gran escala deben superarse importantes retos técnicos y económicos», señala Lorentzou. No obstante, los logros del equipo de HYDROSOL-beyond subrayan la promesa de las tecnologías termoquímicas solares, lo que abre vías nuevas para el liderazgo europeo en tecnologías solares de alta temperatura, añade.
Palabras clave
HYDROSOL-beyond, solar, energía, hidrógeno ecológico, reacciones, termoquímica
