Se buscan expertos en metalurgia para tecnologías del hidrógeno

El modo en que la protección del clima y la descarbonización están afectando al mundo de la tecnología de fabricación es una evidencia para el sector industrial y aún más para el de automoción. El motor de combustión desempeñó un papel dominante durante décadas, pero ahora los fabricantes y proveedores de máquinas-herramienta buscan, cada vez más, formas de compensar su declive. El paso a las tecnologías del hidrógeno ofrece un gran potencial y oportunidades para nuevos negocios. Las asociaciones de desarrollo con apoyo científico a lo largo de la cadena de valor podrían reducir los riesgos de inversión.

La búsqueda en Alemania de un suministro fiable de hidrógeno verde es, actualmente, una cuestión de primer orden, y no solo desde que el Gobierno alemán renovó su Estrategia Nacional del Hidrógeno, en la que establece las directrices nacionales para la producción, el transporte y el uso del hidrógeno y sus derivados. El hidrógeno verde se produce a partir de la electrólisis del agua, utilizando electricidad procedente de fuentes renovables, sin que se emitan gases de efecto invernadero. Desarrollar la infraestructura necesaria es un reto; producir realmente el hidrógeno verde es otro.

Hasta que se disponga de cantidades suficientes de hidrógeno verde que puedan sustituir parte del consumo actual de combustibles fósiles, la WGP (Asociación Académica Alemana de Tecnología de Producción) cree que las principales prioridades son automatizar la producción de pilas y electrolizadores, aumentar drásticamente la capacidad de producción y garantizar la calidad requerida del proceso. Las pilas, el componente central de los electrolizadores en los que el agua se divide en hidrógeno y oxígeno, se fabrican actualmente con métodos puramente manuales, por lo que resultan muy costosas, explica la WGP. Además, las capacidades de producción son limitadas. Los investigadores del WGP están dispuestos a proporcionar la aportación científica para las próximas tareas.

La Fraunhofer-Gesellschaft, así como varias universidades y otros centros de enseñanza superior, trabajan actualmente en las tecnologías del hidrógeno, prestando especial atención a la determinación de las vías de participación de la industria. Grandes empresas como Bosch, ThyssenKrupp y ABB hace tiempo que han desarrollado sus propias estrategias para este mercado en rápido crecimiento. Otro objetivo importante es acelerar la transformación a gran escala si se quieren alcanzar objetivos climáticos ambiciosos o si las empresas desean crear una ventaja para sí mismas en el desarrollo tecnológico de los sistemas de hidrógeno.

Para Ulrike Beyer, responsable de Referenzfabrik.H2 en el Instituto Fraunhofer de Máquinas-Herramienta y Tecnología de Conformado IWU, adentrarse en las tecnologías del hidrógeno ofrece grandes oportunidades, especialmente para las empresas de la metalurgia y el conformado de metales. Foto: Fraunhofer IWU.

‘Referenzfabrik.H2’ fue creada por el Instituto Fraunhofer de Máquinas-Herramienta y Tecnología de Conformado IWU de Chemnitz y es gestionada conjuntamente con el Instituto Fraunhofer de Tecnología de Producción IPT de Aquisgrán y el Instituto Fraunhofer de Nanosistemas Electrónicos ENAS, también situado en Chemnitz. Sirve de marcapasos para la producción industrial a gran escala de electrolizadores y pilas de combustible. Referenzfabrik.H2 representa un sistema de producción híbrido basado en componentes físicos y virtuales. Incluye maquinaria y equipos para la producción de los principales componentes de la pila, como la placa bipolar (BPP), la junta y la membrana recubierta de catalizador (CCM).

“Fraunhofer está explorando soluciones descentralizadas”, explica Ulrike Beyer, responsable de Referenzfabrik.H2. El novedoso concepto permite acometer los desarrollos tecnológicos necesarios en los distintos emplazamientos. Por ejemplo, se puede disponer de una prensa de conformado para BPP en Chemnitz y de módulos de producción para CCM en Chemnitz y Aquisgrán. Sus gemelos digitales se recopilan en una arquitectura común y se utilizan para comparaciones de procesos, evaluaciones y observaciones. El objetivo es desarrollar un kit tecnológico cuyos componentes individuales puedan evaluarse tanto desde el punto de vista tecnológico como económico. El objetivo es reducir el riesgo de inversión y apoyar a las empresas en la creación de sus unidades de negocio de hidrógeno.

“Existe un enorme interés por las tecnologías del hidrógeno, también por parte de las pyme”, señala Beyer. Sin embargo, añade que las empresas más pequeñas suelen estar más interesadas en generar energía limpia para su propia producción. “Pero creo que lo más importante es reconocer la oportunidad única que existe aquí para generar nuevos negocios en un mercado enorme”, afirma. Esto se aplica sobre todo a las empresas con experiencia en la metalurgia y el conformado de metales. Por ello, Referenzfab-rik.H2 concede gran importancia a que empresas industriales de distintos tamaños y orientaciones se impliquen y colaboren con sus investigadores para impulsar la producción de sistemas de hidrógeno.

Fraunhofer IWU está desarrollando tecnologías destinadas a acelerar la producción de chapas bipolares y hacerla más rentable. El laminado es una de estas tecnologías. Foto: Fraunhofer IWU.

En la Referenzfabrik todos trabajan juntos como iguales, informa Michael Hirsch, director de la unidad de negocio ‘Nuevas tecnologías’ de Profiroll Technologies en Bad Düben. Profiroll tiene una larga tradición de colaboración con la Fraunhofer IWU, explica Hirsch. Por este motivo, la empresa, especializada en tecnología de laminado de perfiles e hilos se incorporó al proyecto en una fase temprana, afirma. Había otra buena razón para pasarse al hidrógeno: Profiroll está estudiando varias opciones para compensar el declive del sector de la automoción. Sin embargo, no se cree que las mayores oportunidades para el hidrógeno residan en el sector del automóvil, sino más bien como vector energético en la industria y para el almacenamiento de energía. Profiroll ha desarrollado una línea rollo a rollo para la producción de (semi)placas bipolares en cooperación con Fraunhofer IWU para Referenzfabrik.H2.

La ventaja de las tecnologías del hidrógeno para Profiroll, dice Hirsch, es que se basan en tecnología probada: “Las pilas de combustible y la electrólisis no son nada nuevo en principio, pero hasta ahora no han progresado más allá del laboratorio. Ahora se está desarrollando un mercado, y necesitamos escalar para la producción en masa”. La cooperación con Referenzfabrik abre la perspectiva de poder producir más rápido y de forma más rentable.

El modelo de socios de Referenzfabrik.H2 está diseñado para que las empresas puedan unirse en cualquier momento con el estatus de ‘principiante’ y luego evolucionar hasta convertirse en ‘experto’ o ‘campeón’. Se ofrecen eventos y cursos de formación centrados inicialmente en temas básicos como los distintos tipos de pilas de combustible y electrolizadores, el funcionamiento de las pilas o la garantía de calidad. También hay talleres en los que se analizan y coordinan pasos individuales del proceso, o se debaten cuestiones como las tolerancias de error y las desviaciones geométricas admisibles.

“Estos intercambios con base científica pueden ayudar a las empresas a ahorrar un tiempo valioso”, afirma Thomas Koch, director de Estrategia de Producto de NSH Technology, Chemnitz, al explicar la motivación para participar activamente en la Referenzfabrik. La empresa se ha unido recientemente a Referenzfabrik.H2 como socio gracias a su experiencia en el proceso rollo a rollo, necesario para la producción rentable de placas bipolares metálicas. “Arrojamos luz sobre la cadena de valor y nos interesamos por ver qué necesidades surgen en el mercado y qué puntos débiles pueden eliminarse”, expone Koch. Los grupos de trabajo hacen lo mismo. El Grupo NSH aporta su experiencia en proyectos llave en mano para la industria automovilística, que cada vez recurre más a sistemas de propulsión alternativos. Según Koch, en Referenzfabrik.H2 nos centramos sobre todo en componentes y herramientas de plantas con simetría de rotación, como las destinadas a la producción de placas bipolares. Pero también se trata fundamentalmente de llevar la tecnología de producción para la transición energética al siguiente nivel.

Para Michael Hirsch, de Profiroll, la ventaja de las tecnologías del hidrógeno reside en que se basan en tecnología probada. Básicamente no hay nada nuevo en las pilas de combustible y la electrólisis, afirma. Sin embargo, hasta ahora todo se ha hecho en el laboratorio. “Ahora se está desarrollando un mercado, y tenemos que ampliarlo para la producción en masa”. Foto: Profiroll.

La cadena de valor ya está muy bien cubierta en la Referenzfabrik, señala Michael Hirsch, de Profiroll. Participan empresas grandes y pequeñas, desde fabricantes de máquinas herramienta hasta especialistas en revestimientos, juntas, procesos de corte y soldadura láser. “Naturalmente, los equipos de Referenzfabrik.H2 serán más fuertes cuanta más gente participe”, afirma Hirsch, a quien también le gustaría ver una mayor participación de usuarios finales y fabricantes de equipos originales. No le preocupa colaborar con la competencia. “Por supuesto, la investigación previa a la producción y el secretismo son siempre un problema”, reconoce. “Pero todos tenemos experiencia suficiente para manejar esto”.

También para Thomas Koch las ventajas de la cooperación superan a los inconvenientes. Ve mucho más peligro en que se repita el trauma del desarrollo de los sistemas de energía solar. “Nuestro objetivo debe ser crear una tecnología de producción de bajo coste para los sistemas de hidrógeno”, advierte. “No podemos permitirnos desaprovechar nuestra ventaja tecnológica simplemente porque sea más barato producir en otro sitio”.

NSH Technology se ha convertido recientemente en socio de Referenzfabrik.H2 en Chemnitz. Dentro de la cadena de valor, la empresa ve su lugar principalmente en la fabricación de placas bipolares. La foto muestra a Thomas Koch con un rollo pequeño, que se transfiere a rollos más grandes para la producción (estampación en rollo) de BPP para electrolizadores y pilas de combustible. Foto: NSH Technology.

Ulrike Beyer, sin embargo, tiene otras preocupaciones y, por eso, le preocupa menos la competencia en lo que se refiere a las tecnologías del hidrógeno y mucho más la cooperación transfronteriza. “Estamos firmemente decididos a garantizar que la transformación sea un éxito”, afirma. Sin embargo, también está claro que Alemania nunca podrá producir suficiente hidrógeno verde para sus propias necesidades. Siempre dependerá de las importaciones. Tampoco aquí deben repetirse viejos errores. “Está claro que nos interesa cooperar de igual a igual y apoyar a la población local”, insta Ulrike Beyer. Hay que apoyar a las empresas y al personal bien formado de los países de los que Alemania importa hidrógeno para que pongan en marcha sus propios proyectos. “Al fin y al cabo, la motivación de quienes promueven una aceptación general del hidrógeno es la protección del clima”.