Durante el Webinar organizado por ATA Insight se discutieron algunos de los desafíos que enfrenta el sector, explorando las tecnologías disponibles, y los costos asociados

El Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC) para el período 2023-2030 ha trazado una ambiciosa hoja de ruta hacia la adopción de fuentes de energía más sostenibles, con el hidrógeno renovable en el centro de su estrategia. Con el objetivo de alcanzar una capacidad de producción de aproximadamente 11 GW en electrolizadores, esta iniciativa está destinado a impulsar la inversión en infraestructuras y tecnologías de almacenamiento y transporte de hidrógeno renovable.

En este contexto, el almacenamiento del hidrógeno renovable se erige como un desafío crítico a superar, pero también como una oportunidad empresarial para capitalizar al máximo las posibilidades que ofrece esta fuente de energía. Además, el almacenamiento desempeña un papel fundamental como garante de la flexibilidad del sistema energético, permitiendo la utilización de excedentes de energías renovables y reduciendo los costos, limitaciones y desequilibrios estacionales en el sistema energético.

Con el objetivo de dar respuesta a esta cuestión imprescindible para poder desarrollar una movilidad activa mediante hidrógeno renovable, RenMad H₂ Logistics EU organizó el webinar “Retos y oportunidades en el almacenamiento de hidrógeno renovable”. Durante el evento, se discutieron los desafíos que enfrenta el sector, exploraron los distintos métodos y tecnologías disponibles, y analizaron los costos asociados.

La sesión, moderada por la directora ejecutiva de Ata Insight, Belén Gallego, contó con la participación de Julio Matesanz, director de Exploración en Trinity; Gianluca Greco, coordinador del Área de Mercados y Regulación (Departamento de Consultoría y Formación) en la Fundación para el Desarrollo de las Nuevas Tecnologías del Hidrógeno en Aragón; y Thomas Stehr, ingeniero de Ventas (Hidrógeno, Almacenamiento de Energía y Refrigeración Industrial) en Hexagon Purus.

Algunos de los puntos destacados durante la charla fueron:

• Los principales retos en el almacenamiento de hidrógeno renovable, desde preocupaciones por la seguridad hasta problemas de fugas.
• Las ventajas y limitaciones de diferentes métodos y tecnologías utilizadas para almacenar hidrógeno, tales como gas comprimido, hidrógeno líquido, hidruros químicos, hidruros metálicos, almacenamiento subterráneo y amoníaco.
• El panorama de costos de los diversos métodos de almacenamiento, así como los costos estimados por kilogramo de hidrógeno almacenado para cada enfoque, lo que te ayudará a comprender los factores económicos cruciales en juego.

Durante su intervención, Thomas Stehr señaló que “a día de hoy no resulta difícil generar energía para la electrólisis, si no que el reto está en producir esa energía verde en el momento que se necesita. En este punto, España tiene una capacidad de producción eléctrica renovable muy importante y parece abocada a jugar un papel protagonista en la generación de hidrógeno verde. Tanto es así que otros países europeos están apostando por España. Yo mismo he estado en contacto con el Departamento de Hidrógeno del Ministerio de Economía de Alemania y en el país son completamente conscientes de las posibilidades que tiene España en este aspecto”.

Por su parte, Julio Matesanz aseveró que “la seguridad de suministro es un tema que se ha puesto de relieve en los últimos meses a raíz de la guerra de Ucrania. El hidrógeno verde es un combustible que podemos producir internamente en Europa y aquí tenemos una oportunidad magnífica para reducir los niveles de dependencia energética del exterior”.

La elección del tipo de almacenamiento óptimo del hidrógeno está intrínsecamente ligada a su uso específico, y las tecnologías existentes presentan diferentes niveles de madurez, cada una con sus propias ventajas y desventajas. En este caso, la tecnología adecuada dependerá de una serie de factores, incluyendo los volúmenes de almacenamiento, la duración requerida, la densidad energética, la reversibilidad, la seguridad, los costos o la disponibilidad de infraestructuras. “Es fundamental trabajar en el almacenamiento de hidrógeno, para desarrollar una red funcional”, añadió Matesanz.

Como explicó Gianluca Greco, “si comparamos la densidad métrica y volumétrica del hidrógeno en relación con varios tipos de combustibles, la densidad métrica del hidrógeno alcanza los 120 megajulios por kilogramo, lo cual es impresionante. Sin embargo, al considerar su poder calorífico en términos de volumen, los datos ya no resultan tan favorables. Estos valores nos indican que se necesitan volúmenes significativamente mayores de hidrógeno en comparación con cualquier otro tipo de combustible para almacenar la misma cantidad de energía, en general. Por lo tanto, para que los sistemas de almacenamiento sean competitivos frente a distintos tipos de combustibles, se deben cumplir una serie de pautas, entre las cuales se destaca una alta densidad por unidad de masa y de volumen”.

Además, el coordinador del Área de Mercados y Regulación (Departamento de Consultoría y Formación) en la Fundación para el Desarrollo de las Nuevas Tecnologías del Hidrógeno en Aragón, añadió que para tratar el almacenamiento de H₂ también debemos tener en cuenta otros factores como: el nivel de seguridad, el consumo energético, la vida útil, la resistencia mecánica, una vibración adecuada, una termodinámica apropiada y el coste.

El almacenamiento de hidrógeno es un componente esencial para la eficacia de la economía del hidrógeno y su uso en aplicaciones diversas. Durante la sesión, los ponentes identificaron cuatro tecnologías diferentes para el almacenamiento de hidrógeno:

1. Hidrógeno gas a presión almacenado en botellas

“El almacenamiento de hidrógeno en forma de gas a alta presión es actualmente uno de los métodos más empleados”, explicó Gianluca Greco. Este enfoque ofrece varias soluciones tecnológicas, que varían en función de los niveles de presión y el diseño de los tanques. Los tipos de tanques incluyen:

• Tipo 1: Tanque totalmente metálico, económico pero pesado, con presiones de hasta 500 bares.
• Tipo 2: Tanque con revestimiento metálico y envoltura de material compuesto, sin un límite específico de presión.
• Tipo 3: Cuerpo metálico recubierto completamente de material compuesto, capaz de operar hasta 450 bares, adecuado para aplicaciones de movilidad.
• Tipo 4: Cuerpo totalmente recubierto de material compuesto, capaz de operar a presiones de hasta 1000 bares, comúnmente utilizado en vehículos de pilas de combustible y almacenamiento subterráneo.

Para esta tipología, el almacenamiento subterráneo de hidrógeno se presenta como una solución ventajosa en varios aspectos. En primer lugar, proporciona un almacenamiento seguro, reduciendo significativamente el riesgo de incendios en comparación con los tanques de almacenamiento en superficie. Esto se debe a que el hidrógeno almacenado bajo tierra está menos expuesto a condiciones ambientales adversas y a posibles actos malintencionados.

Además, la integración de sistemas de almacenamiento subterráneo de hidrógeno es “sencilla y requiere mínimas modificaciones en comparación con otras alternativas”, señaló Greco. Esto facilita su implementación en diversas ubicaciones y aplicaciones. Otro beneficio importante es que los tanques de almacenamiento subterráneo ocupan menos espacio en la superficie. Esto es especialmente valioso en áreas donde el espacio es limitado o costoso, ya que permite almacenar grandes cantidades de hidrógeno de manera eficiente sin la necesidad de extensas áreas de tierra.

2. Hidrógeno líquido y crio-comprimido

“El almacenamiento de hidrógeno en forma líquida es más complejo que el de gas a presión, ya que involucra la licuefacción del hidrógeno, un proceso que requiere equipos como compresores e intercambiadores de calor”. Además, este método demanda una cantidad significativa de energía, aproximadamente el 30% de la energía contenida en el hidrógeno almacenado. Además, los tanques de almacenamiento deben estar altamente aislados y son costosos para prevenir pérdidas por evaporación.

3. Hidrógeno absorbido en superficie

El almacenamiento de hidrógeno absorbido en la superficie de materiales (denominado fisisorción) es una tecnología basada en la interacción entre las moléculas de hidrógeno y las moléculas o átomos de la superficie del material. La capacidad de almacenamiento depende directamente de la superficie específica del material utilizado. Los materiales comunes incluyen elementos carbonosos y polímeros orgánicos (carbón activado, nanotubos de carbono, polímeros de alta área superficial). Esta tecnología ofrece una alta densidad de almacenamiento, pero la capacidad está directamente vinculada a la superficie disponible.

4. Almacenamiento químico

El almacenamiento químico implica la creación de compuestos intermedios que facilitan el transporte y almacenamiento del hidrógeno. Ejemplos de estos compuestos son el metanol o el amoníaco. Esta estrategia se centra más en el transporte del hidrógeno que en su almacenamiento y requiere compuestos con características específicas, como alta densidad energética por volumen y la capacidad de ser líquidos a temperatura ambiente para facilitar el transporte.

“En definitiva, la elección del método de almacenamiento de hidrógeno adecuado depende de las aplicaciones específicas y de las consideraciones de costo, seguridad y eficiencia. Cada tecnología tiene sus ventajas y desventajas, lo que subraya la necesidad de una comprensión profunda para poder aprovechar al máximo el potencial del hidrógeno en la transición hacia una energía más limpia y sostenible”, concluyó Gianluca Greco, coordinador del Área de Mercados y Regulación (Departamento de Consultoría y Formación) en la Fundación para el Desarrollo de las Nuevas Tecnologías del Hidrógeno en Aragón.