La empresa australiana LAVO ha desarrollado un sistema de almacenamiento de hidrógeno para sistemas solares. Se trata de la primera batería de hidrógeno híbrida integrada del mundo.
Decenas de granjas solares de la región sureste del país tienen previsto utilizar baterías de hidrógeno en los próximos años. Estos dispositivos de doble uso caben en el interior de contenedores de transporte y albergan una gran cantidad de tecnologías: baterías de litio, electrolizadores, pilas de combustible y cilindros de un compuesto metálico de hidrógeno.
Los operadores pueden utilizar los sistemas para almacenar la energía de los paneles solares y suministrarla a la red durante los días nublados o por la noche. También pueden suministrar el hidrógeno verde a otras industrias, como la de transporte de mercancías y la de producción de acero.
Al menos esa es la visión que comparten Alan Yu y sus socios. Yu es director general de LAVO, una empresa con sede en Sidney que fabrica sistemas de almacenamiento de hidrógeno para los mercados de servicios públicos y residencial.
La compañía tiene previsto comenzar a trabajar en su primera unidad de prueba a escala de servicios públicos a finales de este año.
Cada sistema de baterías de hidrógeno, que denomina HEOS, proporcionará unos 13 megavatios-hora de almacenamiento en los emplazamientos solares.
La iniciativa llega en un momento en que el sector eléctrico mundial reclama soluciones de almacenamiento en red. El aumento de las energías renovables intermitentes, como la solar y la eólica, está impulsando la necesidad de sistemas que puedan absorber el exceso de suministro de energía y descargarlo en un momento dado, para adaptarse al flujo y reflujo de la demanda de energía.
Para 2030, el mercado mundial de almacenamiento de energía podría quintuplicarse, pasando de los 800 gigavatios-hora actuales a 4.000 gigavatios-hora, según el Laboratorio Nacional de Energías Renovables de Estados Unidos.
Al mismo tiempo, el hidrógeno verde está ganando adeptos como forma de limpiar el transporte de larga distancia, la fabricación de productos químicos, la aviación y otros sectores difíciles de electrificar.
Las estimaciones sobre el crecimiento del hidrógeno verde varían mucho, y hay poco consenso sobre cómo será la demanda en las próximas décadas, según informó recientemente Canary Media. Sin embargo, el Consejo del Hidrógeno dijo que espera que la producción de hidrógeno verde alcance casi 550 millones de toneladas métricas para 2050, un salto significativo desde los aproximadamente 0,36 millones de toneladas métricas producidas en 2019.
La batería de hidrógeno de LAVO pretende aprovechar ambas tendencias energéticas, según Yu.
El sistema se basa en años de investigación en la Universidad de Nueva Gales del Sur, que patentó la tecnología de compuestos de hidrógeno-metal (o hidruro de metal) en 2019.
¿Cómo funciona el sistema?
Los paneles solares alimentan de electricidad a la unidad y cargan una batería de litio de 5 kilovatios-hora. Una vez que la batería está completamente cargada, la electricidad adicional pasa por un electrolizador, que divide el agua en hidrógeno y oxígeno.
El oxígeno se libera en el aire, mientras que el hidrógeno fluye hacia los cilindros contendores metálicos.
En el interior de los tubos de tapa roja, el hidrógeno se almacena en forma sólida combinándolo con una aleación metálica fibrosa hecha de minerales comunes.
Figura 1. Esquema de funcionamiento del sistema.
“Nuestro almacenamiento de larga duración puede actuar como una esponja solar para absorber, para reducir la presión y añadir estabilidad a la red”, dijo Yu.
El sistema también funciona a la inversa, convirtiendo el hidruro metálico sólido de nuevo en hidrógeno, que luego pasa por una pila de combustible y suministra electricidad a la red.
Yu dijo que los sistemas pueden realizar más de 20.000 ciclos de carga, lo que da a los componentes una vida útil prevista de 30 años, más o menos lo que dura una granja solar. También es posible extraer los bidones de hidruro metálico del sistema y colocarlos en un camión o un barco de carga para exportarlos.
Según Kondo-Francois Aguey-Zinsou, que ha trabajado en la tecnología de LAVO y dirige el Centro de Investigación de la Energía del Hidrógeno de la Universidad de Sidney, los contenedores cilíndricos son más seguros y fáciles de transportar que el hidrógeno almacenado en tanques presurizados o convertido en amoníaco.
LAVO empezó a probar su primer prototipo en el centro de investigación el año pasado. Esa unidad es más pequeña que las que funcionarán en las granjas solares; en lugar de un contenedor de transporte, tiene el tamaño de un refrigerador de dos puertas.
La opción para uso residencial
La empresa tecnológica ha empezado a comercializar su versión más compacta para su uso en hogares y empresas.
Cuando no se necesita la electricidad del sistema solar del techo, se almacena en forma de hidrógeno. Éste sirve de combustible para la pila de combustible cuando el sistema solar no suministra electricidad.
Con una capacidad de almacenamiento de unos 40 kilovatios-hora, supuestamente almacena tres veces más energía que la Powerwall 2 de Tesla.
El hidrógeno se almacena en una esponja de hidruro metálico patentada a una presión de 30 bares, o 435 psi.
La batería de hidrógeno de LAVO ofrece una potencia continua de 5 kW y almacena más de 40kWh de electricidad, suficiente para abastecer a un hogar promedio durante dos días con una sola carga.
El sistema está diseñado para integrarse fácilmente con los paneles solares existentes, lo que supone una importante oportunidad para que la compañía tenga un impacto inmediato y notable.
Yu dijo que LAVO planeaba inicialmente comercializar primero sus unidades a escala de servicios públicos. Pero los retrasos en la fabricación y otras interrupciones debidas al brote de Covid-19 hicieron que LAVO se centrara en el mercado del almacenamiento doméstico.
A medida que la empresa vaya completando los pedidos de los sistemas del tamaño de un refrigerador, también desarrollará las baterías de hidrógeno de mayor tamaño para instalarlas junto a los parques solares del sureste de Australia.
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