El mes pasado, un equipo de investigadores e ingenieros instalaron silenciosamente un reactor de energía en el campus del National Renewable Energy Laboratory (NREL) en Denver, Colorado. El dispositivo, una masa de tubos delgados y tanques industriales plateados de 8 metros de alto, realiza una prueba de una forma bastante inusual de almacenar energía, usando microbios, hidrógeno y energía limpia.
Se está probando tecnología similar en proyectos piloto en toda Europa, pero el reactor en Colorado es el único que opera en EEUU. Si el proceso, conocido en el sector como Power-to- Gas, puede realizarse a una escala mayor y a un coste menor, podría algún día ofrecer una solución para almacenar grandes cantidades de electricidad producida por la energía eólica y la solar durante largos periodos de tiempo.
Por ahora, es un experimento novedoso, al menos en EEUU, en el que el NREL ha trabajado junto con **Southern California Gas Company **y la firma de ingeniería Burns & McDonnell. El proyecto funciona mediante la toma de electricidad, que puede provenir del sobrante de energía eólica y solar, para alimentar un electrolizador que divide el agua para producir hidrógeno. Luego, el hidrógeno se combina con dióxido de carbono y se alimenta a un reactor lleno de microbios.
En el campus del NREL, los gases se agregan al fondo del reactor y cuando flotan hacia la parte superior, las paletas giran lentamente y los separan. La parte más difícil es romper las burbujas para que sean lo suficientemente pequeñas como para que los insectos puedan comerlas, explicó Kevin Harrison, ingeniero senior del NREL.
Los microbios, que no están genéticamente modificados, se despiertan y comienzan a consumir los gases a unos 50 grados C. Después de comer los gases, escupen metano, comúnmente llamado biogás. El equipo eligió estos microbios en parte porque pueden hacer el proceso una y otra vez, “sin cometer errores”, señaló Kevin Harrison, ingeniero senior del NREL.
El biogás se puede usar como gas natural para calentar casas y negocios. También puede ir directamente a la red de gasoductos sin necesidad de ser limpiado, dicen los investigadores.
La empresa de gas Southern California Gas Company, filial de Sempra Energy, tiene un gran interés en nuevas formas de producir y usar biogás. También es la misma empresa que sufrió una enorme fuga de gas a finales de 2015, que se cree que es la mayor fuga de metano en la historia de Estados Unidos.
La nueva tecnología podría ayudar a que el gigante del gas sea más respetuoso con el medio ambiente, y la tecnología promete hacer que la eólica y la energía solar sean más competitivas.
La idea es que la electricidad para proyectos Power to Gas provenga de los excedentes de una planta solar o de un parque eólico, por ejemplo, durante una noche ventosa o una tarde soleada. En lugar de desperdiciar esa electricidad, podría almacenarse durante semanas o incluso meses y usarse en una fecha posterior en forma de hidrógeno o biogás.
Otros proyectos de Power to Gas evitan el uso de microbios. Un proyecto de demostración en la Universidad de California (UCI), el campus de Irvine, también apoyado por SoCalGas, absorbe el exceso de energía solar de los paneles solares y alimenta un electrolizador de 60 kilovatios para producir hidrógeno. El hidrógeno puede canalizarse a la infraestructura de gas natural existente.
Jack Brouwer, profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial en UCI, dijo que el proyecto de demostración en el campus universitario sugiere que la tecnología Power to Gas utilizada para almacenar energía como hidrógeno podría ser más barata que las baterías a gran escala y puede usarse para almacenar energía estacionalmente. "La energía podría producirse en enero y usarse en junio", dijo Brouwer. Las baterías no son lo suficientemente eficientes para hacerlo económicamente, argumentó.
Otra ventaja del hidrógeno es que los tanques de hidrógeno pueden moverse y usarse para alimentar las celdas de combustible para producir electricidad o para alimentar un vehículo. Los proyectos en Europa se centran en el uso de la tecnología Power to Gas para acoplar la infraestructura de generación de energía y el sector del transporte.
Ya hay 70 proyectos en funcionamiento en Europa, muchos de ellos en Alemania, según el grupo industrial de la Plataforma Europea Power to Gas. Europa tiene interés en el hidrógeno como sustituto del gas natural, así como para equilibrar la red y hacerlo más flexible, dijo Claire Curry, jefa de investigación aplicada en Bloomberg New Energy Finance.
Por ahora, la tecnología en el campus de NREL se está probando a pequeña escala. El equipo dimensionó el reactor a un rango de 100 a 200 kilovatios y puede aceptar entre 2,5 y 5 kilogramos de hidrógeno por hora fuera del electrolizador.
Con ese tamaño, y debido a que es un proyecto único, "el reactor costó más de lo que esperábamos", dijo Harrison, quien se negó a dar el costo total. Pero los investigadores esperan eventualmente construir versiones más grandes clasificadas en 1 o 2 megavatios, o incluso 20 megavatios.
Algunos estados, como California, Nevada y Arizona, podrían tener más incentivos para dar nacimiento a estos proyectos. Un estudio del Lawrence Berkeley National Lab descubrió que para 2025, hasta 7.800 gigavatios-hora de exceso de energía solar y eólica podrían reducirse en California. Si esa electricidad se convirtiera en biogás, podría calentar hasta 370.000 hogares.
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