Avances en la producción de hidrógeno a través de energía solar prometen una fuente de energía más limpia y eficiente

La energía solar tiene un gran potencial más allá de la generación de electricidad renovable. Uno de los aspectos más prometedores es la producción limpia de hidrógeno, un recurso que podría convertirse en una fuente clave de energía limpia si se logra producir de manera carbono-neutral. Sin embargo, el costo de esta producción sigue siendo un desafío significativo.

Actualmente, más del 90% del hidrógeno mundial se produce a partir de combustibles fósiles mediante procesos como la reforma del metano con vapor, la oxidación parcial del metano y la gasificación del carbón. Estos procesos generan alrededor de 830 millones de toneladas de CO2 al año, lo que representa más del 2% de las emisiones globales anuales de CO2.

Una alternativa es utilizar agua (H2O) en lugar de metano y carbón. La electricidad se utiliza para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno a través de un proceso llamado electrólisis, que en teoría podría producir H2 sin generar emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, esto depende de que la fuente de electricidad también sea libre de carbono, algo que aún no es viable en muchas regiones del mundo debido a las limitaciones de infraestructura y costos.

Un nuevo enfoque que está ganando atención es el hidrógeno solar termoquímico (STCH, por sus siglas en inglés), que utiliza el calor generado por la energía solar para producir H2. En este método, se utilizan cientos de espejos para concentrar la luz solar en un punto central. El calor generado se absorbe en un sistema STCH, que lo utiliza para dividir el agua y generar hidrógeno. A pesar de su promesa, los diseños actuales de STCH tienen una eficiencia limitada, utilizando solo alrededor del 7% de la luz solar entrante para producir hidrógeno.

Un equipo de investigadores del MIT anunció en octubre de 2023 un avance que podría aumentar esta eficiencia hasta el 40%. Según los investigadores, este aumento en la eficiencia podría reducir el costo total del sistema, haciendo del STCH una opción potencialmente escalable y asequible para ayudar a descarbonizar industrias como el transporte.

La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC, por sus siglas en inglés) está trabajando en estándares internacionales para sistemas solares e instalaciones, incluyendo la energía solar concentrada. Los estándares de la IEC están allanando el camino para que estas tecnologías sean ampliamente adoptadas, asegurando que cumplan con los requisitos de seguridad y eficiencia apropiados.

Otro equipo de ingenieros de la ETH Zurich está trabajando en mejorar la tecnología termoquímica, con el objetivo de maximizar la transferencia de calor desde un sistema CSP hasta el interior de un reactor. Dos empresas derivadas de ETH (Climeworks y Synhelion) están desarrollando y comercializando estas tecnologías.

Además, investigadores de la KU Leuven en Bélgica han desarrollado paneles de techo que capturan tanto energía solar como agua del aire. Estos paneles de hidrógeno producen 250 litros de H2 por día, con una eficiencia del 15%. Se espera que estos productos estén disponibles comercialmente en 2026.

La IEC es una organización global sin fines de lucro que reúne a 174 países y coordina el trabajo de 30.000 expertos en todo el mundo. Sus estándares internacionales y la evaluación de la conformidad respaldan el comercio internacional de bienes eléctricos y electrónicos, facilitan el acceso a la electricidad y verifican la seguridad, el rendimiento y la interoperabilidad de los dispositivos y sistemas eléctricos y electrónicos.

Fuente: https://www.pv-magazine.com/2024/06/27/the-many-potentials-of-solar-energy/