El hidrógeno es un combustible altamente eficiente debido a su alta densidad energética por masa, pero su almacenamiento prolongado presenta desafíos técnicos y económicos. Un equipo de investigadores de la ETH Zúrich, liderado por Wendelin Stark, catedrático de Materiales Funcionales, ha desarrollado un método que permite almacenar hidrógeno durante meses en contenedores convencionales de acero, sin pérdidas, utilizando hierro.
Este método se basa en un proceso que data de 1784, en el cual el hidrógeno se produce mediante una reacción entre hierro y vapor de agua. El proceso emplea el excedente de energía solar para dividir agua y generar hidrógeno en verano. Luego, el hidrógeno se introduce en reactores de acero inoxidable a 400 °C, llenos de mineral de hierro. El hidrógeno reacciona con el óxido de hierro, eliminando el oxígeno y dejando hierro metálico y agua en el reactor, lo que facilita el almacenamiento sin un consumo energético elevado.
Cuando se necesita recuperar el hidrógeno almacenado, se introduce vapor en el reactor para liberar el hidrógeno. Este puede ser transformado en electricidad o calor de forma eficiente. Este sistema es ideal para regiones como Suiza, donde la energía solar es abundante en verano, pero limitada en invierno.
El mineral de hierro usado en este proceso es económico, abundante y no requiere procesamiento adicional. Los reactores, fabricados en acero inoxidable, operan a presión ambiente, eliminando la necesidad de tanques de alta presión para almacenar hidrógeno gaseoso. También, es más seguro que el almacenamiento de hidrógeno en cavernas.
La investigación del almacenamiento de hidrógeno en mineral de hierro
El equipo de investigación probó la tecnología en el campus Hönggerberg de la ETH con tres reactores de acero inoxidable, cada uno con una capacidad de 1,4 metros cúbicos, llenos con entre 2 y 3 toneladas de mineral de hierro. Esta planta piloto tiene capacidad para almacenar hasta 10 MWh de hidrógeno, lo que genera entre 4 y 6 MWh de energía eléctrica. POr lo tanto, desarrolla una cantidad d energía suficiente para abastecer entre tres y cinco hogares en invierno.
El proyecto piloto continuará hasta 2026, con el objetivo de que el campus cubra una quinta parte de sus necesidades eléctricas invernales mediante la energía solar almacenada en verano. Según el equipo, actualmente es más caro alimentar una sola vivienda con este sistema que con electricidad de la red. Sin embargo, al ampliarse a 100 viviendas, los costos se equiparan, y se prevé que el sistema se vuelva más económico a mayor escala.
Ampliar la capacidad de almacenamiento es sencillo, ya que solo implica añadir más reactores, los cuales pueden funcionar durante años antes de que sea necesario reemplazar el material de carga.
El equipo estima que para cubrir las necesidades energéticas de Suiza en invierno, se requerirían entre 15 y 20 TWh de hidrógeno verde anualmente y alrededor de 10 millones de metros cúbicos de mineral de hierro, equivalentes al 2% de la producción minera de hierro en Australia. Además, serían necesarios unos 10.000 reactores, cada uno con una capacidad de almacenamiento de 1 GWh, ocupando aproximadamente 1 metro cuadrado por habitante en términos de espacio.
