La unión hace la fuerza, especialmente cuando se trata de fuentes renovables. Esto es lo que demuestra un innovador proyecto made in Italy que probó la combinación de energía fotovoltaica e hidrógeno para hacer que un hogar sea energéticamente autosuficiente.
El corazón del sistema es una pila de combustible de óxido sólido alimentada por hidrógeno "casero" que utiliza energía solar. Los resultados sorprenden en términos de eficiencia y abren nuevos escenarios para la integración dehidrógeno verde en el sector residencial. Una historia de caso totalmente italiana que traza el camino hacia un futuro energético más limpio y distribuido.
Fotovoltaica e hidrógeno: una combinación ganadora
El equipo de investigación1 compuesto por investigadores universitarios y expertos en startups Era solida, especializada en pilas de combustible de óxido sólido, del consorcio Estrés y Universidad de Sannio y Molise, instaló un sistema de cogeneración de 1 kW en una pequeña casa de energía casi nula (NZEB) de 80 m2 ubicada en el campus deuniversidad de sannio en Benevento.
La casa, además del sistema de pila de combustible, está equipada con un sistema fotovoltaico de 5,3 kW en el tejado combinado con una batería de litio de 11,6 kWh, una bomba de calor aire-aire para calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria, un 2,2 Colector solar térmico de m2 y sondas geotérmicas horizontales.
Hidrógeno verde producido y almacenado in situ
La pila de combustible de óxido sólido (SOFC) utilizado, con unas dimensiones de 1,2 m × 0,5 mx 0,8 m, funciona exclusivamente con hidrógeno, con un caudal de aproximadamente 12 L/min a 15-25 milibares.
El hidrógeno se almacena en 8 cilindros externos de alta presión (200 bar) para un total de 64 Sm3, suficiente para garantizar una autonomía de varios días. Un inversor híbrido gestiona los flujos de energía entre la energía fotovoltaica, la batería, la pila de combustible, la red eléctrica y los usuarios domésticos.
Imagen: Universidad de Sannio, Revista Internacional de Energía del Hidrógeno, CC BY 4.0
Fotovoltaica e hidrógeno, eficiencias récord y excedente energético
De las pruebas realizadas, el sistema ha demostrado la capacidad de lograr una eficiencia eléctrica de hasta el 48% y una eficiencia general del 93%, gracias también a la recuperación del calor producido por la reacción electroquímica en la celda. En condiciones especiales de producción fotovoltaica, el sistema no sólo es capaz de satisfacer las necesidades eléctricas domésticas, sino también de inyectar el excedente a la red.
Otra ventaja es la capacidad de modular la potencia de la pila de combustible para compensar las variaciones en la producción solar, asegurando un suministro eléctrico estable y programable. Entre las limitaciones destacadas por los investigadores, los largos tiempos de puesta en marcha (alrededor de 24 horas) y la necesidad de personal altamente especializado para su gestión.
Pilas de combustible: ¿un futuro en el sector residencial?
El estudio, publicado en la revista Revista Internacional de Energía de Hidrógeno (lo enlazo aqui), demuestra la viabilidad técnica de integrar pilas de combustible de óxido sólido alimentadas por hidrógeno en entornos residenciales. Un importante paso adelante hacia la descarbonización del sector de la construcción, responsable de alrededor del 40% de las emisiones de CO2.
Sin embargo, para que esta tecnología se difunda a gran escala, será necesario superar algunas barreras: además de las relacionadas con la seguridad, están los costes aún elevados y la falta de infraestructura para la producción y distribución de hidrógeno verde. Pero las ventajas en términos de eficiencia, flexibilidad y reducción de emisiones son un incentivo para continuar la investigación y el desarrollo en esta dirección.
La combinación fotovoltaica e hidrógeno podría resultar un as en la manga para alcanzar los ambiciosos objetivos de descarbonización fijados por la UE para 2050. E Italia, con proyectos pioneros como este, es candidata a desempeñar un papel de liderazgo en la transición energética del Viejo Continente. El desafío ha sido lanzado, el juego acaba de comenzar.
El futuro de la energía, en cualquier caso, también pasa por el tejado de nuestra casa.
- Rosa Francesca De Masi, Valentino Festa, Daniele Penchini, Silvia Ruggiero, Giuseppe Peter Vanoli, Alberto Zinno ↩︎