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Introducción
Si nos remontamos solo unas semanas atrás y tomamos como referencia los planes que se están llevan a cabo ya en firme a nivel nacional e internacional (la Hoja de Ruta del hidrógeno renovable en España, o la EU Hydrogen Strategy, podemos dibujar un claro horizonte basado en el desarrollo sostenible, en el que el vector energético del hidrógeno es firme protagonista. Dentro de las múltiples formas en las que se puede producir el hidrógeno, me gustaría centrar los próximos artículos en su producción a partir de energías renovables, dado su imparable desarrollo, y a su vez en su relación con su capacidad de servir como almacenamiento energético estacional.
A pesar de que el auge de las energías renovables se remonta a los años 70 a raíz de la crisis del petróleo, no fue hasta que se firmaron distintos convenios y planes a nivel internacional que se materializó su sólida apuesta, y se vislumbraron los primeros problemas a la hora de implementarlas a gran escala. La necesidad de incluir las energías renovables como parte fundamental de los planes energéticos mundiales supuso no solo la materialización de los desafíos relativos a su disponibilidad constante y continuada (tal y como lo hacen las energías fósiles), sino que se adecuase la producción a la demanda. De este modo, quedan patentes tanto la necesidad de su implementación como el factor clave que supone el almacenamiento de energía para la gestión de la producción renovable, y la estabilidad del sistema eléctrico ante la penetración masiva de una producción intermitente.
Por eso las energías renovables, además de suponer una de las fórmulas para descarbonizar la producción de hidrógeno, deben apoyarse en este vector energético, que tiene el potencial de ser una solución para su almacenamiento. Recordemos que el fin último es convertir la energía eléctrica en otro tipo de energía que permita su conservación y que luego pueda transformarse nuevamente en energía eléctrica.
Inauguramos así una serie de posts, donde el primer capítulo está enfocado en una de las fuentes más poderosas de energía, la solar, y donde ahondaremos brevemente en algunos de los procesos de producción de hidrógeno como la fotólisis, la termólisis y otros procesos solares.
El hidrógeno renovable a partir de energía solar
El hidrógeno como forma de energía tiene un papel crucial para el desarrollo de las energías renovables. Como ya hemos visto, uno de los mayores problemas a los que se enfrenta la energía solar es su intermitencia y el bajo rendimiento que comparten los medios de almacenamiento aprovechables para tratar esta energía. En este caso, el hidrógeno producido a partir del sol se presenta como una de las fórmulas más efectivas de almacenar la energía solar y, a su vez, de reducir las emisiones de CO2 históricamente asociadas a la obtención de este gas.
En relación con el aprovechamiento de la energía solar y la producción de hidrógeno a través de esta, hay tres vías principales: la luz, el calor y la energía eléctrica.
Los procesos
Proceso fotoquímico
En la fórmula fotoquímica para la generación de hidrógeno, se logra la disociación de la molécula de agua en oxígeno e hidrógeno a través de la luz solar. El punto clave en ese sistema es la eficiencia que se logre entre los materiales conductores empleados y sus propiedades foto-físicas.
Proceso termoquímico
En los sistemas termoquímicos, la energía solar es empleada como fuente calorífica que produzca reacciones como la termólisis directa del agua, donde se requieren temperaturas de hasta 2500ºC, o los ciclos termoquímicos, donde las temperaturas necesarias para separar las moléculas de oxígeno e hidrógeno son menores, gracias a su separación en etapas distintas.
Proceso electroquímico
Por último, la fórmula electroquímica para la producción de hidrógeno se basa en el uso de la energía eléctrica con el fin de alimentar un electrolizador. Recordemos que la electrólisis es la reacción que separa la molécula del agua en oxígeno e hidrógeno mediante la aplicación de una corriente eléctrica. Este proceso, por ende, tiene como objetivo obtener hidrógeno por electrólisis del agua y en última instancia, mejorar la eficiencia a través de la electrólisis de alta temperatura (se necesita menor cantidad de energía eléctrica). Se trata, por tanto, de la mejor de las alternativas: más eficiente y económica.
Como podemos ver, el binomio energías renovables-hidrógeno supone un punto de inflexión a la hora tanto de producir este gas (para reducir su huella de carbono, y poder ser de origen renovable) como de emplearlo como vector energético (para el almacenamiento de una energía intermitente).
