Con el impulso mundial a las energías renovables, las soluciones eficientes de almacenamiento de energía son esenciales para equilibrar la oferta y la demanda. Aunque sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) han dominado el mercado, almacenamiento de energía de hidrógeno (HES) está ganando atención como solución alternativa. Pero, ¿cómo funciona el almacenamiento de hidrógeno y cómo se compara con el almacenamiento en baterías? Sumerjámonos en los detalles.
¿Qué es el almacenamiento de energía de hidrógeno?
El almacenamiento de energía de hidrógeno (HES) es un método para almacenar energía convirtiendo la electricidad en hidrógeno mediante electrólisis. A continuación, el hidrógeno puede almacenarse y convertirse de nuevo en electricidad mediante pilas de combustible o quemarse para aplicaciones industriales. A diferencia de las pilas, que almacenan la energía en células electroquímicas, el HES almacena la energía en forma molecular, el hidrógeno tiene la mayor energía por unidad de masa de todos los combustibles, lo que la hace adecuada para aplicaciones a largo plazo y a gran escala.
El desarrollo del almacenamiento de energía de hidrógeno
El concepto de almacenar energía en forma de hidrógeno se remonta a principios del siglo XIX, cuando se descubrió la electrólisis. Sin embargo, las aplicaciones prácticas cobraron impulso a finales del siglo XX, cuando se desarrollaron las pilas de combustible de hidrógeno para las misiones espaciales.
- Década de 1960-1970:La NASA utilizó pilas de combustible de hidrógeno en la exploración espacial (misiones Apolo).
- 1990s:Se introdujeron los vehículos de pila de combustible de hidrógeno.
- 2000s-Present:Se está explorando el hidrógeno para el almacenamiento de energía en red, la descarbonización industrial y el transporte.
Con los avances en producción ecológica de hidrógeno (utilizando energía renovable para la electrólisis), el almacenamiento de hidrógeno se considera ahora un actor clave en la transición hacia un un futuro neutro en carbono.
¿Por qué el hidrógeno puede almacenar energía?
El hidrógeno actúa como portador de energía, lo que significa que no genera energía por sí misma pero puede almacenar y liberar energía de forma eficiente.
- Proceso de electrólisis:La electricidad se utiliza para dividir el agua (H₂O) en hidrógeno (H₂) y oxígeno (O₂).
- Almacenamiento:El hidrógeno puede almacenarse en depósitos de gas comprimido, de hidrógeno líquido o en estado sólido (hidruros metálicos).
- Liberación de energía:El hidrógeno puede quemarse en motores de combustión, utilizarse en pilas de combustible o convertirse de nuevo en electricidad cuando sea necesario.
Desde el hidrógeno puede almacenarse indefinidamente, es una solución prometedora para almacenamiento de energía a largo plazo y estacional, a diferencia de las pilas que se degradan con el tiempo.
Componentes clave de un sistema de almacenamiento de energía de hidrógeno
A Sistema de almacenamiento de energía de hidrógeno consta de los siguientes componentes principales:
| Componente | Función |
| Electrolizador | Divide el agua en hidrógeno y oxígeno utilizando electricidad. |
| Depósitos de almacenamiento | Almacena hidrógeno en gas comprimido, forma líquida o materiales en estado sólido. |
| Pila de combustible/sistema de combustión | Convierte el hidrógeno almacenado en electricidad o calor. |
| Compresor | Presuriza el hidrógeno para un almacenamiento y transporte eficaces. |
| Fuente de energía renovable | (Opcional) Energía solar, eólica o hidráulica utilizada para la producción de hidrógeno ecológico. |
Dependiendo de la aplicación, el almacenamiento de hidrógeno puede utilizarse para equilibrio de la red, suministro eléctrico industrial, transporte y calefacción.
Ventajas y desventajas del almacenamiento de energía de hidrógeno
Ventajas:
- Capacidad de almacenamiento a largo plazo:A diferencia de las pilas, el hidrógeno no pierde energía con el tiempo.
- Escalabilidad:Adecuado para el almacenamiento de energía a gran escala, incluidas las redes nacionales.
- Potencial del hidrógeno renovable:Puede producirse utilizando energía solar y eólica.
- Aplicaciones multiuso:Puede utilizarse para generar electricidad, calefacción y como combustible para el transporte.
Desventajas:
- Baja eficiencia:La eficiencia de ida y vuelta (pérdidas por conversión de energía) es de sólo 30-50%en comparación con 80-90% para pilas.
- Retos de infraestructura:El almacenamiento de hidrógeno requiere tanques especializados, tuberías y pilas de combustible.
- Alto coste de producción:La electrólisis y las pilas de combustible de hidrógeno siguen siendo caras en comparación con los sistemas de baterías.
- Preocupación por la seguridad:El hidrógeno es altamente inflamable, que requieren procedimientos de manipulación estrictos.
Almacenamiento de energía de hidrógeno vs. Almacenamiento de baterías: ¿Cuál es mejor?
| Característica | Almacenamiento de energía de hidrógeno | Almacenamiento en batería (BESS) |
| Densidad energética | Alta, pero requiere un gran volumen de almacenamiento. | Más bajo, pero más compacto. |
| Eficiencia | ~30-50% (baja eficiencia de conversión). | ~80-90% (alta eficiencia). |
| Duración del almacenamiento | A largo plazo (de semanas a meses). | De corto a medio plazo (de horas a días). |
| Infraestructura | Requiere electrolizadores, tanques de almacenamiento y pilas de combustible. | Sólo requiere baterías e inversores. |
| Coste | Alta gracias a la electrólisis y a las pilas de combustible. | Más bajo y mejorando con las economías de escala. |
| Aplicación | Almacenamiento estacional de energía a gran escala, industria y transporte. | Equilibrio de la red a corto plazo, uso doméstico y comercial. |
Para el almacenamiento estacional a escala de red, el hidrógeno es más adecuado. Sin embargo, para el almacenamiento diario de energía y las aplicaciones a pequeña escala, las baterías son actualmente más eficientes y rentables.
Retos del almacenamiento de energía de hidrógeno
A pesar de su potencial, el almacenamiento de hidrógeno se enfrenta a varios retos:
- Baja eficiencia- La energía se pierde durante la electrólisis, la compresión y la conversión en pilas de combustible.
- Coste de los electrolizadores y las pilas de combustible- Estas tecnologías siguen siendo caras y necesitan un mayor desarrollo.
- Complejidad del almacenamiento- El hidrógeno debe almacenarse a altas presiones (350-700 bares) o a temperaturas extremadamente bajas (-253°C para el hidrógeno líquido).
- Inversión en infraestructuras- A diferencia de las pilas, el hidrógeno requiere conducciones específicas, estaciones de servicio y medidas de seguridad.
- Cuestiones de seguridad pública- Debido a la inflamabilidad del hidrógeno, su manipulación y transporte requieren protocolos de seguridad avanzados.
Los futuros avances en la eficiencia de las pilas de combustible de hidrógeno, la reducción de costes de los electrolizadores y las tecnologías de almacenamiento determinarán hasta qué punto el almacenamiento de energía de hidrógeno puede ser competitivo en comparación con el almacenamiento en baterías.
Ejemplos de proyectos de almacenamiento de energía de hidrógeno actualmente en construcción
El 25 de septiembre de 2024 comenzó la construcción de la central eléctrica de almacenamiento de energía de hidrógeno de 200MW/1600MW.h de Grove Mulei, China. Se trata actualmente del mayor proyecto de almacenamiento de energía de hidrógeno del mundo. Una vez finalizado y puesto en funcionamiento, el proyecto podrá producir 40.000 toneladas de hidrógeno, 320.000 toneladas de oxígeno industrial y 51,6 millones de toneladas de agua caliente de alta temperatura al año.
Para saber más: ¿Qué es un megavatio (MW) y cuántos hogares puede alimentar?
Conclusión
¿Puede el hidrógeno almacenar energía? Sí, y es una solución prometedora para el almacenamiento de energía a largo plazo y a gran escala. Sin embargo, debido a las pérdidas de eficiencia, los elevados costes de infraestructura y las barreras tecnológicas actuales, el almacenamiento mediante baterías sigue siendo la opción preferida para la mayoría de las aplicaciones a corto plazo y residenciales.
De cara al futuro, el almacenamiento de energía implicará probablemente un enfoque híbrido, en el que el almacenamiento de hidrógeno se utilice para las necesidades energéticas a largo plazo, mientras que las baterías se encargan de las fluctuaciones a corto plazo. Con una innovación e inversión continuas, el almacenamiento de energía de hidrógeno podría desempeñar un papel vital en la consecución de un futuro energético sostenible y renovable.
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