¿Cómo almacenar energía? Sistemas químicos (3)

Continuamos desarrollando posibilidades para almacenar la producción de energía de procedentes de fuentes, y algunas de ellas están entre nosotros desde hace mucho tiempo.

El gras sintético es una posibilidad para almacenar energía mediante sistemas químicos

Después de repasar los principales sistemas electroquímicos para el almacenamiento de energía, es el momento de ocuparnos de los químicos.

Los sistemas de almacenamiento químico se basan en la transformación de energía eléctrica en energía de enlaces químicos de determinadas moléculas, para ser extraída cuando sea requerida, o bien para emplear estas moléculas en procesos industriales.

Estos sistemas permiten un intercambio de energía entre los diferentes vectores energéticos, estableciendo conexiones transversales entre el sector eléctrico y los sectores del gas, petroquímico y químico.

La denominación Power to X (P2X) agrupa un rango de tecnologías genéricas que convierten la electricidad en diversos portadores energéticos, con la posibilidad de combinarlo con CO2 para sintetizar gases y líquidos ricos energéticamente (power to gas y power to liquid) que se pueden emplear como combustibles o combinarse con nitrógeno para generar químicos como el amoníaco.

Mediante el empleo de electricidad totalmente renovable se lograrán combustibles renovables

Vamos a ver algunos de los principales sistemas de almacenamiento químico de los que disponemos:

Hidrógeno

El hidrógeno no es una fuente de energía primaria sino un vector energético, esto es, un producto que requiere de una aportación de energía para ser obtenido y que es capaz de almacenar energía en sus enlaces, que, posteriormente, puede ser liberada cuando sea requerida.

Su densidad energética por unidad de volumen es inferior a la de otros combustibles, mientras que su alta densidad energética por unidad de masa es su propiedad más significativa (33,3 kWh/kg [LHV] de energía).

Habitualmente aludimos al hidrógeno según colores, en función de las materias primas o energías empleadas para su producción y las emisiones asociadas al proceso.

El que más nos interesa, el hidrógeno verde, se puede obtener mediante electrólisis, consumiendo electricidad procedente de energías renovables.

El proceso consiste en disociar la molécula de agua en oxígeno e hidrógeno en estado gaseoso por medio de una corriente eléctrica continua.

Existen varios tipos de electrolizadores según la tecnología empleada, siendo los más comunes actualmente los alcalinos y los de tipo PEM (proton exchange membrane), utilizados en la mayoría de aplicaciones.

Asimismo, destacan los electrolizadores de óxido sólido (SOEC), aún en desarrollo, por su eficiencia y capacidad para convertir el hidrógeno generado en electricidad nuevamente mediante el empleo de dispositivos reversibles.

El hidrógeno producido se puede almacenar mediante el uso de métodos físicos como hidrógeno comprimido (CGH2), hidrógeno licuado (LH2) o hidrógeno crio comprimido, y mediante métodos químicos a través de líquidos orgánicos (LOCH), e hidruros metálicos (M-H).

Debido a su condición de vector energético, el hidrógeno proporciona un amplio abanico de opciones para su aplicación en diferentes usos finales, especialmente en movilidad, mediante el uso de pilas de combustible, y dentro de la industria, tanto por su empleo como materia prima en el sector del refino y la industria química como por su aplicación energética en la industria metalúrgica.

Con respecto a sus aplicaciones energéticas, el hidrógeno tiene un importante potencial futuro para los procesos de calor de media y alta temperatura.

Amoníaco, metanol y combustibles alternativos

Para incrementar la densidad energética volumétrica y aprovechar otras infraestructuras ya existentes, el hidrógeno puede incorporarse a moléculas mayores como amoníaco o líquidos orgánicos portadores de hidrógeno.

Así, el hidrógeno puede utilizarse en la síntesis de sustancias líquidas fácilmente transportables empleando las actuales redes de suministro, tales como alcoholes sintéticos, el metanol, el octano, el amoníaco o los derivados amónicos, entre otras.

De entre ellas, destaca el amoníaco, al contar con una infraestructura propia desarrollada que favorecería su almacenamiento energético.

Este compuesto no contiene carbono. Sin embargo, posee nitrógeno y sus emisiones contribuyen a la formación de aerosoles de sulfato amónico y nitrato amónico, que deterioran la calidad del aire.

Combustibles sintéticos

El hidrógeno, combinado con monóxido de carbono (gas de síntesis), puede ser utilizado para producir combustibles con propiedades similares a los combustibles fósiles.

A partir del gas de síntesis (hidrógeno y monóxido de carbono), mediante el proceso Fischer-Tropsch, es posible sintetizar combustibles líquidos de origen renovable, tales como el dimetileter (DME), el diésel o el queroseno.

Estos combustibles de origen no fósil no solo permiten el almacenamiento energético a gran escala y de larga duración, de manera similar al almacenamiento de combustibles fósiles, sino que, además, contribuyen a la neutralidad de carbono del combustible, esencial para la descarbonización del sector del transporte, siendo esta posible si también tiene un origen neutro (gasificación de biomasa y reformado de biocombustibles como el biogás).

A partir de hidrógeno, puede obtenerse también metano sintético con CO2 o biomasa. Esta opción también permite la utilización de las infraestructuras de la red gasista para su almacenamiento y transporte.

Asimismo, los bioalcoholes (bioetanol, biometanol) ofrecen una excelente oportunidad como fácil almacenamiento y simple transformación en hidrógeno mediante su reformado con vapor.


En nuestra próxima entrega trataremos la energía térmica como sistema de almacenamiento de energía.

Ricardo Estévez

Mi verbo favorito es avanzar. Referente en usos innovadores de TIC + Marketing. Bulldozer sostenible y fundador de ecointeligencia

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