En un campus universitario de Suiza ha “nacido un árbol artificial” cuya función es captar y almacenar energía solar. A simple vista, el dispositivo parece una especie de antena parabólica. Sin embargo, la estructura de madera, de 7 metros de ancho, erigida en terrenos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), representa una primera etapa en la búsqueda de soluciones para superar uno de los obstáculos más importantes en la distribución de energía limpia: el problema del almacenamiento.
“Nuestro sistema capta energía solar y la almacena como hidrógeno”, explica a Newsweek la Dra. Sophia Haussener, directora del Laboratorio de Ingeniería y Ciencias de Energía Renovable, en la escuela de ingeniería de la EPFL. “Además, no está conectada con la red, de manera que brinda ‘alivio’ al sistema eléctrico y podría tener aplicaciones descentralizadas”.
Según datos del Departamento de Energía de Estados Unidos, en apenas una hora la tierra recibe más energía solar de la que los humanos consumimos en todo un año. Y aunque los paneles solares nos permiten captar algo de esa energía y convertirla en electricidad para uso inmediato, persiste el problema de qué hacer cuando el sol deja de brillar.
Es difícil almacenar electricidad. Para hacerlo, casi siempre hacen falta baterías enormes y pesadas que ocupan mucho espacio y que, encima, hay que construir con metales raros y costosos. Sin embargo, las baterías no son el único medio para almacenar energía.
A decir del Centro de Eficiencia Energética de Copenhague, el hidrógeno puede contener 150 veces más energía por kilogramo que una batería de iones de litio estándar, e incluso más. Esto se traduce en que un vehículo impulsado con hidrógeno pesaría mucho menos que uno operado con baterías de litio.
El hidrógeno es una fuente limpia de energía, lo que significa que no genera dióxido de carbono cuando se usa como combustible y, además —según el Departamento de Energía de Estados Unidos—, tiene tres veces más densidad por peso que la gasolina.
Ahora bien, la producción de hidrógeno utiliza energía para separar las moléculas de agua en oxígeno e hidrógeno. Y, hasta el momento, la energía necesaria para esa reacción procede de la quema de combustibles fósiles: método que, según informa la Autoridad Internacional de Energía, genera más CO2 atmosférico que el producido conjuntamente por Indonesia y el Reino Unido. Es aquí donde entra en juego el árbol artificial de la EFPL.
“El reactor no es más que una caja con una abertura que permite el paso de la radiación [solar] concentrada”, nos dice Haussener. “Y lo que hace el disco parabólico es captar la radiación y concentrarla entre 900 a 1,000 veces”.
El reactor convierte en hidrógeno casi 20 por ciento de la energía solar que recibe su superficie. Aunque tal vez no parezca gran cosa, hay que señalar que las plantas convierten en alimento solo 6 por ciento de la energía que absorben.
Haussener detalla: “El prototipo del sistema produce, anualmente, alrededor de 93 kilogramos de hidrógeno y 18,330 kilovatios por hora (y eso, pese a que se encuentra instalado en Suiza), cantidad de energía que bastaría para cubrir la mitad de la demanda de calefacción de un hogar suizo de cuatro personas, operar 1.5 autos o satisfacer la mitad de la demanda eléctrica de la misma vivienda”.
Según la investigadora, “a todas luces, la escala es aún muy reducida”. No obstante, “podemos escalar el sistema con concentradores solares un poco más grandes e instalar varios de estos discos en paralelo”.
Lo interesante es que, además de hidrógeno, el sistema también genera energía térmica. “Si tomamos en cuenta la producción de calor, la eficiencia del sistema aumenta a 45 por ciento”, agrega Haussener.
Y más aún: también es posible aprovechar el subproducto de oxígeno, muchas veces considerado un desecho de la producción de hidrógeno. “El oxígeno puede ser muy valioso para aplicaciones médicas. Por ello, el diseño del sistema también contempla la capacidad de recolectar oxígeno”, informa la científica. “Y esto ofrece una ventaja económica, ya que podemos valorizar otro producto [de la reacción]”.
Aun cuando los sistemas como el aquí descrito se utilizarán, eminentemente, para generar hidrógeno verde con aplicación industrial (utilizado, por ejemplo, en la producción de fertilizantes o en el procesamiento de metales), también es posible trasladarlos al contexto residencial.
“Este sistema podría generar hidrógeno para usarlo como combustible vehicular; o también podría almacenarse para luego, cuando sea necesario, convertirlo en electricidad mediante una celda de combustible”, detalla Haussener. “Y no solo eso, pues el calor cogenerado puede aprovecharse en sistemas de calefacción y agua caliente”.
SoHHytec —empresa derivada del Laboratorio de Ingeniería y Ciencias de Energía Renovable de la EPFL— ya se encuentra trabajando en las siguientes etapas del proyecto. “Hemos empezado a escalar el sistema en una configuración tipo jardín artificial, donde cada ‘árbol artificial’ tendrá una función modular”, decía la declaración del Dr. Saurabh Tembhurne, cofundador y director ejecutivo de SoHHytec.
El nuevo proyecto —que se sustenta en un trabajo previo, en el cual el equipo demostró el concepto a nivel de laboratorio— empieza a “rendir frutos”. Apenas el pasado 10 de abril, los investigadores publicaron los resultados de su sistema escalado en un artículo difundido en la revista Nature Energy.
“Esta ha sido la primera demostración [de la generación solar de hidrógeno] con el sistema escalado. Y fue muy importante, pues nos permitió identificar los componentes auxiliares necesarios, y determinar si su consumo de energía podría limitar severamente la eficiencia del sistema, cosa que no sucedió”, explica Haussener.
“Creemos que nuestra estrategia será muy competitiva desde el punto de vista económico, ya que proporciona una demostración de la producción alcanzable de hidrógeno verde, y de la competitividad económica potencial”, concluye. N
(Publicado en cooperación con Newsweek. Published in cooperation with Newsweek).
