Celdas de combustible de óxido sólido revolucionan la energía sostenible en viviendas residenciales
20 enero, 2025
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**Científicos italianos demuestran la viabilidad técnica de celdas de combustible de óxido sólido en viviendas residenciales impulsadas por energía solar**
Un equipo de investigadores italianos ha desarrollado un sistema de cogeneración basado en celdas de combustible de óxido sólido (SOFC, por sus siglas en inglés) diseñado específicamente para su uso en edificios residenciales. Este avance tecnológico, probado en una villa de 80 m² ubicada en el sur de Italia, podría marcar un antes y un después en la integración de tecnologías sostenibles en viviendas de energía casi nula (NZEB, por sus siglas en inglés).
Según los investigadores, las celdas SOFC presentan ventajas significativas frente a las tecnologías más comunes, como las basadas en membranas de intercambio de protones (PEM). Entre sus beneficios destacan su capacidad para operar a altas temperaturas, lo que las hace ideales para edificios totalmente eléctricos. Además, ofrecen una alta eficiencia en la generación combinada de electricidad y calor, estabilidad a largo plazo, flexibilidad en el uso de combustibles, bajas emisiones y costos relativamente accesibles.
El estudio, llevado a cabo por académicos de la Universidad de Sannio y la Universidad de Molise, en colaboración con las empresas italianas SolydEra S.p.A. y Stress S.c.a.r.l., se centró en un sistema instalado en una villa experimental ubicada en Benevento, al sur de Italia. Este edificio cuenta con una serie de tecnologías sostenibles, como una bomba de calor aire-aire para calefacción, refrigeración, ventilación mecánica y agua caliente sanitaria (ACS). También dispone de un sistema solar térmico de 2,2 m², perforaciones geotérmicas horizontales y un sistema fotovoltaico de 5,3 kW conectado a una batería de litio con capacidad de 11,6 kWh.
El sistema de celdas de combustible, con un tamaño compacto de 1,2 m × 0,5 m × 0,8 m, utiliza hidrógeno como combustible principal, almacenado en una estación externa con capacidad de 64 Sm³ a 200 bar. Este hidrógeno, actualmente adquirido como «hidrógeno verde», se planea producir en el futuro mediante un electrolizador instalado in situ. La celda alcanza una eficiencia eléctrica de hasta el 49% y una eficiencia global de hasta el 90% cuando la temperatura de retorno del agua es de 30 °C.
El sistema también incluye un intercambiador de calor interno para aprovechar la energía térmica generada durante la reacción electroquímica. Además, un inversor híbrido gestiona la interacción entre la batería, el sistema fotovoltaico, la celda de combustible, las cargas eléctricas del hogar y la conexión a la red eléctrica.
Durante las pruebas realizadas, los investigadores observaron que, bajo ciertas condiciones de producción fotovoltaica, el sistema no solo es capaz de cubrir las necesidades energéticas de la vivienda, sino que también puede inyectar el excedente de energía en la red eléctrica. En términos generales, se registró una eficiencia eléctrica promedio de 0,45 y una eficiencia global máxima de 0,93. Sin embargo, se destacó que la eficiencia general disminuye cuando aumenta la temperatura del agua en el circuito de recuperación de calor.
A pesar de los resultados prometedores, los científicos señalaron algunos desafíos asociados con esta tecnología. Por ejemplo, la instalación y el mantenimiento del sistema requieren personal altamente capacitado. Además, el tiempo de arranque del sistema es considerablemente largo, estimado en unas 24 horas. También se recomienda operar la celda de combustible en condiciones nominales, evitando variaciones frecuentes en los niveles de potencia.
Este avance, descrito en el artículo titulado *“Experimental characterization of solid oxide fuel cell hydrogen fueled in a residential small villa”* y publicado en la revista *International Journal of Hydrogen Energy*, representa un paso importante hacia la integración de tecnologías de hidrógeno en el sector residencial. Aunque aún existen limitaciones, los investigadores confían en que el desarrollo continuo de este tipo de sistemas podría contribuir significativamente a la transición energética y a la reducción de las emisiones de carbono en el futuro.
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