Autor: Inspector. José López, 27 septiembre 2023.
Introducción
El hidrógeno, a menudo aclamado como el “combustible del futuro”, ha ganado cada vez más atención como portador de energía limpia y versátil. Hoy en día, existe un consenso casi universal de que este elemento es uno de los medios mediante los cuales se puede lograr un futuro totalmente descarbonizado.
Sin embargo, sigue siendo difícil comprender el alcance y la dinámica completos de esta transición. A menudo hay poca conciencia sobre qué elementos de la cadena de valor deben unirse para conectar el suministro de hidrógeno a una gama más amplia de aplicaciones, dónde se requieren soluciones novedosas para complementar tecnologías probadas y comprobadas y qué actores de la industria impulsarán estas transformaciones.
En este artículo, se analizarán las innovaciones que están promoviendo la adopción del hidrógeno como fuente de energía. Desde la producción y el almacenamiento hasta el transporte y la aplicación, los avances tecnológicos están generando cambios significativos en diversos sectores y facilitando la transición hacia un panorama energético más sostenible
El interés en este elemento como una solución energética y de amplio alcance ha sido objeto de investigación durante décadas. Expertos de diversos campos han explorado la producción, el transporte, el almacenamiento y el uso del hidrógeno para proporcionar servicios energéticos sin emisiones.
Los recientes avances tecnológicos en su producción la han hecho más eficiente y rentable. El coste de producirlo a partir de electricidad renovable podría caer un 30 % de aquí a 2030 como resultado de la disminución de los costes de las energías renovables y el desarrollo de nuevas tecnologías.
Avances en el almacenamiento de hidrógeno
El almacenamiento, distribución y transformación de energía utilizando hidrógeno es un desafío crítico para el despliegue a gran escala de las cadenas de valor. El número relativamente menor de IPF (Familias de patentes internacionales publicadas) en este campo, en comparación con la producción y las aplicaciones del elemento, oculta dinámicas diferentes a un nivel tecnológico más granular.
Las tecnologías establecidas, como el almacenamiento y transporte de hidrógeno puro, gaseoso o líquido, generaron dos tercios de las actividades de patentamiento entre 2002 y 2020, con un fuerte crecimiento del número de IPF publicados durante este período, lo que denota el alto potencial para vincular los activos del nuevo hidrógeno con la producción y aplicaciones con la infraestructura existente.
El desarrollo de materiales avanzados, como hidruros metálicos y estructuras porosas, que permiten una mayor capacidad de almacenamiento y una liberación controlada de hidrógeno. Así como las mejoras en los sistemas de compresión y descompresión, están aumentando la eficiencia y reduciendo los costos asociados.
Apostar por una energía 100% renovable no funcionará sin un almacenamiento de energía en el que el excedente de electricidad se utilice para producir hidrógeno mediante electrólisis. El almacenamiento subterráneo de hidrógeno nos ofrece la posibilidad de almacenar energía en el subsuelo a muy gran escala1.
Innovaciones en almacenamiento de hidrógeno líquido
La adopción global de tecnologías de almacenamiento y distribución del elemento se expandirá a medida que aumenten los sitios de producción y uso final. Se están desarrollando instalaciones subterráneas de almacenamiento para guardar grandes cantidades y se están construyendo tuberías para transportarlo hasta los usuarios finales.
El desarrollo de sistemas de enfriamiento y aislamiento térmico más eficientes, permitiendo un almacenamiento a baja temperatura y alta densidad energética.
La utilización de nuevos materiales criogénicos y técnicas de control de evaporación para minimizar las pérdidas durante el almacenamiento.
Tecnologías de licuefacción y compresión del hidrógeno:
La investigación y desarrollo de tecnologías de licuefacción y compresión del hidrógeno desempeñan un papel fundamental en la expansión de la economía de este elemento.
La licuefacción, que permite almacenarlo en forma líquida, se logra mediante el uso de contenedores criogénicos especializados conocidos como dewars (cilindros portátiles) Estos cilindros, están diseñados para manejar hidrógeno líquido a temperaturas extremadamente bajas de -253 °C, garantizando la ausencia de fugas y preservando su pureza.
La innovación en esta área se enfoca en mejorar la eficiencia de la licuefacción y compresión del hidrógeno, optimizando los diseños de los cilindros, desarrollando materiales avanzados con propiedades criogénicas excepcionales y explorando nuevas tecnologías de compresión que permitan un almacenamiento más seguro y eficiente.
¿Por qué la importancia del almacenamiento?
El almacenamiento de hidrógeno es clave para el avance de las tecnologías de hidrógeno y pilas de combustible en aplicaciones que incluyen energía estacionaria, energía portátil y transporte. Además, tiene la mayor energía por masa de cualquier combustible; sin embargo, su baja densidad a temperatura ambiente da como resultado una baja energía por unidad de volumen, por lo que requiere el desarrollo de métodos de almacenamiento avanzados que tengan potencial para una mayor densidad de energía.
El hidrógeno se puede almacenar físicamente como gas o líquido. Como gas normalmente requiere tanques de alta presión (presión del tanque de 350 a 700 bar (5000 a 10 000 psi).
Su almacenamiento en forma líquida requiere temperaturas criogénicas porque el punto de ebullición del hidrógeno a una presión de una atmósfera es -252,8 °C. También se puede almacenar en las superficies de los sólidos (por adsorción) o dentro de los sólidos (por absorción).
Así mismo, puede permitir que las energías renovables proporcionen una contribución aún mayor. Tiene el potencial de ayudar con la producción variable de energías renovables, como la energía solar fotovoltaica (PV) y la eólica, cuya disponibilidad no siempre es constante.
Conclusión
Los avances tecnológicos en la producción de hidrógeno, los materiales y sistemas de almacenamiento, su distribución, la integración con energías renovables y el almacenamiento de alta densidad están haciendo de él, una fuente de energía más práctica y rentable, que puede ayudar a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y combatir el cambio climático.
Referencias
1. https://www.norceresearch.no/en/news/bridging-the-gap-to-a-sustainable-future-underground-hydrogen-storage
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