Por qué el hidrógeno es esencial para el almacenamiento de energía eólica

El problema de la energía eólica es que no siempre sopla cuando más la necesitamos, lo que puede causar problemas para la red eléctrica, especialmente durante esos largos periodos sin viento denominados «Dunkelflaute». El hidrógeno ofrece una solución al aprovechar el exceso de energía eólica y convertirlo en algo que podemos almacenar para su uso posterior mediante un proceso llamado electrólisis. Cuando transcurren semanas sin mucho viento, este hidrógeno almacenado puede convertirse nuevamente en electricidad, ya sea mediante pilas de combustible o turbinas tradicionales. Las baterías simplemente no son adecuadas para necesidades a largo plazo, ya que normalmente mantienen la carga como máximo unos pocos días. Aquí es donde el hidrógeno realmente destaca, pues puede almacenar energía durante meses seguidos. Este tipo de almacenamiento a largo plazo resulta absolutamente crítico para mantener la estabilidad de nuestras redes eléctricas cuando, simultáneamente y en distintas zonas del país, disminuye tanto la producción eólica como la solar.

El hidrógeno no se limita simplemente a recuperar el 30 al 40 % de la energía que se introduce, debido a esas pérdidas por conversión. Su verdadero potencial también radica en otros ámbitos. Considérese, por ejemplo, sectores industriales cuya descarbonización resulta especialmente difícil desde el punto de vista medioambiental: puede sustituir al coque en la producción de acero, impulsar los grandes camiones que transportan mercancías entre países e incluso proporcionar el calor intenso necesario para diversos procesos de fabricación. Según una investigación publicada el año pasado por DNV, el almacenamiento de hidrógeno permite reducir aproximadamente dos tercios el exceso de energía eólica desperdiciada en los parques eólicos. Además, reduce significativamente las emisiones de las fábricas. Por tanto, estamos ante una solución que cumple una doble función: aumentar la flexibilidad de nuestras redes eléctricas y ayudarnos a alcanzar niveles más profundos de reducción de carbono en distintos sectores.

Cómo funciona la producción de hidrógeno impulsada por energía eólica

Electrólisis: conversión de la electricidad eólica excedentaria en hidrógeno verde

La energía eólica excedente se aprovecha cuando hay más electricidad de la que necesita la red en ese momento. Esta energía sobrante alimenta electrolizadores que descomponen las moléculas de agua (H₂O) en hidrógeno y oxígeno. El producto resultante de este proceso se denomina hidrógeno verde, ya que no genera emisiones de carbono, a diferencia del hidrógeno gris o azul, que se obtiene a partir de combustibles fósiles. Estos sistemas de electrolizadores pueden adaptar su funcionamiento con bastante eficacia: aumentan su ritmo de operación cuando el viento sopla con fuerza y reducen su actividad conforme cambian las condiciones. Gracias a esta flexibilidad, se integran especialmente bien con fuentes renovables cuya producción de energía no es constante.

Vías de almacenamiento y utilización: desde gas comprimido hasta pilas de combustible e industria

Una vez producido, el hidrógeno se comprime para su almacenamiento in situ o se licúa para su transporte. Sus aplicaciones abarcan múltiples sectores:

• Reconversión en electricidad mediante pilas de combustible durante los períodos de bajo viento
• Uso directo en procesos industriales que requieren calor de alta calidad (por ejemplo, cemento, acero)
• Combustible para camiones, trenes y embarcaciones marítimas de cero emisiones

Esta versatilidad transversal convierte al hidrógeno en un vector energético estratégico: no solo una alternativa a las baterías, sino un habilitador fundamental de la descarbonización generalizada del sistema durante períodos prolongados de Dunkelflaute.

Integración práctica del hidrógeno con parques eólicos

Hywind Tampen: energía eólica offshore combinada con hidrógeno verde para la descarbonización industrial

El parque eólico flotante Hywind Tampen de Equinor es actualmente el mayor del mundo, suministrando energía limpia directamente a las plataformas petrolíferas offshore y utilizando además cualquier excedente de energía para producir hidrógeno verde. Esta instalación masiva de 88 megavatios logra reducir las emisiones de estas plataformas en aproximadamente un 35 %, sustituyendo efectivamente todas esas antiguas turbinas de gas natural, pero manteniendo al mismo tiempo un funcionamiento continuo y estable. Lo que hace especialmente interesante a este proyecto es su demostración de cómo los sectores industriales pueden comenzar efectivamente a alejarse de los combustibles fósiles incluso antes de que toda la red eléctrica se modernice para integrar fuentes renovables a gran escala. La combinación de energía eólica y producción de hidrógeno constituye una solución práctica para sectores que requieren energía fiable pero desean reducir su huella de carbono.

Proyecto H2Bus (Dinamarca) y otros pilotos a escala de red que demuestran resiliencia frente a la Dunkelflaute

El proyecto H2Bus en Dinamarca aprovecha el exceso de energía eólica cuando el viento sopla con intensidad, convierte esa energía en hidrógeno almacenado y luego lo utiliza para mantener en funcionamiento los autobuses públicos cuando el viento amaina. Lo que hace interesante este enfoque es cómo contribuye efectivamente al equilibrio de la red eléctrica, ofreciendo aproximadamente tres días completos de energía de respaldo durante esos largos periodos sin mucho viento. Otros países también han probado soluciones similares: Alemania realizó pruebas el año pasado para almacenar el exceso de energía renovable en forma de hidrógeno, y comunidades escocesas experimentaron con el mismo concepto a lo largo de sus costas. Estas experiencias reales demuestran que el hidrógeno puede convertir realmente la energía eólica en una fuente en la que podamos confiar durante todo el año, en lugar de depender únicamente de lo que el clima nos proporcione. Así, transforma lo que antes era impredecible en una fuente fiable para nuestro futuro de energía limpia.

Principales desafíos y compensaciones en los sistemas de conversión de energía eólica en hidrógeno

Eficiencia frente a duración: Navegando las pérdidas de ida y vuelta del 30–40 % para capturar valor estacional

Los sistemas de conversión de energía eólica en hidrógeno pierden, sin duda, mucha energía en el proceso. La electrólisis suele tener una eficiencia del 60 al 70 %, y al convertir nuevamente el hidrógeno en electricidad mediante pilas de combustible, la eficiencia global desciende drásticamente hasta aproximadamente el 30–40 %. No obstante, muchos expertos argumentan que esta solución resulta financieramente y operativamente sensata cuando se necesita almacenar el exceso de energía eólica generada durante los meses de verano para su uso en invierno, cuando la demanda experimenta picos. Las discrepancias estacionales entre oferta y demanda se vuelven tan importantes que no es posible ignorarlas únicamente por los valores de eficiencia. Aunque las baterías pueden alcanzar una impresionante eficiencia de ida y vuelta del 90 %, simplemente no son viables para el almacenamiento a largo plazo. La capacidad del hidrógeno para permanecer almacenado durante varios meses sin sufrir una degradación significativa es una ventaja que ninguna otra tecnología actual iguala, a gran escala.

Brechas técnicas: flexibilidad de los electrolizadores, escalabilidad de la infraestructura y reducción de costes

El rendimiento de los electrolizadores bajo una entrada variable de viento sigue siendo una limitación clave. Las unidades alcalinas requieren cargas estables, lo que limita su compatibilidad con la generación fluctuante, mientras que los sistemas de membrana de intercambio protónico (PEM) toleran dicha variabilidad, pero cuestan de 2 a 3 veces más por kW. Persisten desafíos más amplios en materia de infraestructura:

• Las redes dedicadas de tuberías para hidrógeno son escasas fuera de corredores industriales limitados
• El almacenamiento a gran escala depende de costosos tanques a presión o de cavernas salinas geológicamente específicas
• La fabricación global de electrolizadores debe expandirse aproximadamente 100 veces para 2030 para satisfacer la demanda proyectada

Para alcanzar la paridad de costes con el hidrógeno procedente de combustibles fósiles, las inversiones de capital deben reducirse por debajo de los 500 USD/kW —frente al rango actual de 800–1.400 USD/kW—, lo que exige un apoyo normativo coordinado, inversiones en la cadena de suministro y normalización en toda la cadena de valor.

Preguntas frecuentes

¿Por qué se prefiere el hidrógeno frente a las baterías para el almacenamiento energético a largo plazo?

El hidrógeno puede almacenar energía durante meses, a diferencia de las baterías, que normalmente mantienen la carga solo unos pocos días. Esto hace que el hidrógeno sea fundamental para mantener la estabilidad de la red durante períodos prolongados sin viento.

¿Qué es el hidrógeno verde y cómo se produce?

El hidrógeno verde se produce mediante electrólisis, utilizando el exceso de electricidad eólica para separar el agua en hidrógeno y oxígeno, lo que resulta en cero emisiones de carbono.

¿Por qué se considera el hidrógeno versátil en distintos sectores?

Las aplicaciones del hidrógeno abarcan desde su reconversión en electricidad durante períodos de baja velocidad del viento, su uso directo en procesos industriales hasta su empleo como combustible para vehículos de transporte de cero emisiones, demostrando así su versatilidad transversal a múltiples sectores.

¿Cuáles son los principales desafíos asociados a los sistemas de conversión de energía eólica en hidrógeno?

Entre los desafíos se incluyen las pérdidas de energía durante la conversión, las limitaciones de infraestructura y los altos costes vinculados a la escalabilidad de los electrolizadores y a las soluciones de almacenamiento.