Energía solar para producir hidrógeno sin emisiones

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Para mitigar el cambio climático es imprescindible mejorar la eficiencia de las energías limpias y renovables. En concreto, para mejorar la solar, hay que investigar y desarrollar las tecnologías del hidrógeno y el almacenamiento en pilas de combustible.

En la actualidad la fuente principal de producción de hidrógeno son los combustibles fósiles, fundamentalmente, el gas natural y el carbón. Se genera electricidad mediante procesos de reformado y gasificación. Pero la producción masiva de hidrógeno tiene que ir asociada a garantizar un desarrollo sostenible, generando este combustible sin consumir combustibles fósiles. Por ello, se investigan procesos alternativos que logren producir hidrógeno sin emisiones. Es el caso de los ciclos termoquímicos que usan energía solar.

Los ciclos termoquímicos son procesos en los que se genera hidrógeno y oxígeno por medio de reacciones químicas generadas gracias a la energía térmica. En el proceso, se descompone la molécula de agua. La gran ventaja de este tipo de procesos es que se obtiene hidrógeno y oxígeno de forma separada (en dos etapas distintas) y no necesitan temperaturas tan elevadas como las requeridas para la disociación térmica del agua (2.800 ºC).

Las ventajas medioambientales de estos procesos, por tanto, son claras. Sin embargo, sólo se llevarán a cabo de forma masiva si se realizan a partir de fuentes primarias limpias y con métodos con un coste razonable. En este sentido, la utilización de la energía solar concentrada puede ser la solución a medio o largo plazo.

La Plataforma Solar de Almería del CIEMAT participa en una de las experiencias más prometedoras en este sector. Se trata del proyecto Europeo HYDROSOL-3D FCH JU-2008-1. El proyecto cuenta con la participación de varios centros de investigación y empresas: CERTH-CPERI (Grecia), DLR (Alemania), Total (Francia) y HyGear B.V (Holanda). Uno de los retos de este proyecto es la adaptación de la tecnología de receptor central a los requisitos de un proceso termoquímico como el descrito más arriba.

El sistema usa un conjunto de reactores-receptores modulares en posiciones fijas. Se han llevado a cabo diversas campañas de ensayo con distintos tipos de materiales, demostrando la capacidad operativa del reactor en un campo de torre central para la producción continua de hidrógeno. Los resultados más prometedores se han obtenido con ferritas de zinc, obteniéndose concentraciones de hidrógeno del 16% en la corriente de salida, que para las condiciones de operación supondrían alrededor de 700 litros/h de hidrógeno para una planta de 100 kW.

El objetivo final es el prediseño de una planta comercial de 1 MW incluyendo las etapas de producción, purificación y almacenamiento del hidrógeno producido. También se realizará un análisis de mercado que determinará la viabilidad del escalado del proceso.

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