El hidrógeno verde es considerado uno de los vectores energéticos más limpios y prometedores para descarbonizar la industria pesada, el transporte masivo y el almacenamiento de energía a gran escala. Sin embargo, su producción convencional mediante electrólisis arrastra un grave problema: la necesidad de utilizar electricidad de una fuente externa para separar las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno. Este proceso tradicional requiere múltiples etapas de conversión de energía que reducen drásticamente la eficiencia global del sistema y disparan su complejidad técnica y sus costes financieros.
Para sacar al hidrógeno verde de las promesas teóricas, un equipo de científicos del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (ISE) de Alemania han diseñado un innovador módulo de electrólisis fotovoltaica directa que bate el récord de eficiencia al convertir el 31,3% de la energía solar directa en hidrógeno en condiciones climáticas reales. El hito se ha calculado utilizando el poder calorífico superior del hidrógeno, situándose como uno de los rendimientos más altos registrados.
Adiós a los componentes intermedios
El éxito de este avance radica en que los científicos lograron conectar de forma directa las placas solares al productor de hidrógeno. Al fusionar la generación de energía solar y la electrólisis del agua en un único sistema integrado, el dispositivo aprovecha la electricidad generada de manera inmediata. Esta conexión directa elimina los inversores y los componentes eléctricos intermedios que antes desperdiciaban valiosos márgenes de energía en los sistemas tradicionales.
La tecnología se basa en la fotovoltaica de concentración. El módulo utiliza una matriz de lentes de Fresnel que concentran la luz del sol real sobre células solares de unión múltiple III-V de alta eficiencia. Estas células son similares a las que utilizan habitualmente los satélites en el espacio debido a su excepcional rendimiento y fiabilidad a largo plazo. Bajo la luz solar concentrada, las células generan un voltaje de circuito abierto superior a los cuatro voltios, una potencia idónea para alimentar directamente el proceso de electrólisis al acoplarse con dos celdas de membrana de intercambio de protones (PEM) conectadas en serie.
Hacia la escala comercial
Aunque los resultados son relevantes para el sector de las energías renovables, la tecnología se encuentra todavía en fase de desarrollo. El prototipo actual utilizado para las pruebas en exteriores cuenta con un área de lentes de apenas 64 centímetros cuadrados (el tamaño aproximado de un plato de postre).
Para acelerar el desarrollo y llevar esta innovación al mercado de masas, el equipo de investigación busca activamente inversores estratégicos que respalden el lanzamiento de su próxima empresa derivada (spin-off), denominada Clearsun Energy. Si consiguen escalar este sistema a dimensiones industriales, este hito podría transformar la producción global de combustible limpio.
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