Estación combinada de energía: de la energía solar a la eléctrica pasando por el hidrógeno

Abstract

Sin duda que uno de los grandes desafios tecnologicos de este siglo es reemplazar la generación de energía con combustibles fosiles por fuentes renovables como la solar, eólica, biomasa, etc. Para que ello sea posible es necesaria la intervención de un vector de energía que permita almacenar la energía producida por estas fuentes renovables cuando están activas y utilizarlo cuando la demanda lo requiere. El papel de vector energético será sin duda cumplido por el hidrógeno y es estrategicamente importante que en nuestro país existan grupos de investigación y desarrollo que comiencen a estudiar y manejar las tecnologías que llevan a un mundo sostenido por la economía de hidrógeno.En ese sentido, el proyecto Estación Combinada de Energía, uno de los proyectos finalistas del Concurso Dupont-CONICET 2004 en Energías Alternativas es una propuesta que apunta a adquirir el conocimiento básico en este campo. Su objetivo principal es desarrollar un prototipo de Estación de Energía integrando un panel solar y una celda de combustible regenerativa para la generación límpia de energía eléctrica utilizando hidrógeno como vector. Esta estación de energía podría competir con baterías avanzadas en el suministro de energía segura sin emisión de contaminantes al ambiente.A estos objetivos deben agregarse la formación de recursos humanos y el asesoramiento a empresas públicas y privadas sobre economía de hidrógeno, paneles solares y celdas de combustible. Las celdas de combustibles, los paneles solares y los electrolizadores para generar hidrógeno a partir de agua tienen desarrollos de varios años de modo que la información básica los materiales y los procesos involucrados han sido ampliamente estudiados. Sin embargo, la integración de estos componentes en un sistema de generación de energía eléctrica del tipo regenerativo, lo que se conoce como una Estación de Energía, presenta desafios tecnológicos interesantes. La celda de combustible regenerativa se puede utilizar de manera bifuncional: como electrolizador, proveyendo energía eléctrica a la misma, o como celda de combustible, proveyendo hidrógeno y oxígeno a la misma. El sistema que el proyecto se propone desarrollar se basa en la generación de energía eléctrica a partir de una fuente renovable, la solar, mediante el uso de paneles solares. Parte de la energía se utiliza para electrolizar agua generando hidrógeno que es almacenado para ser utilizado en los períodos donde no hay radiación solar. Es esos períodos es donde interviene la celda de combustible que utiliza ese hidrógeno y oxígeno del aire para generar energía eléctrica mediante procesos electroquímicos de oxidación (del hidrógeno) y reducción (del oxígeno).La reacción global en la celda de combustible es: H2 + O2 H2O + Energía, de modo que durante el proceso de generación de energía no hay emisión de contaminantes.La celda de combustible regenerativa es uno de los principales desafios del proyecto pues no se ha conseguido aún una celda de este tipo en donde la conversión ida y vuelta¨ (electricidad - hidrógeno - electricidad) sea más eficiente que la conversión de energía en baterias como las de Niquel-Metal hidruro o Litio-Ion. Tienen sin embargo la ventaja almacenamiento de energía de largo plazo pues no se autodescargan y teoricamente tienen mayor densidad de energía que las baterias secundarias, lo que las hace interesantes para ciertos usos, como los espaciales.