El hidrógeno verde suele explicarse como una cadena de pasos: primero se genera electricidad renovable con paneles solares o aerogeneradores, después esa electricidad alimenta un electrolizador y, finalmente, el agua se separa en hidrógeno y oxígeno. Es un proceso limpio, pero no siempre simple ni eficiente, porque cada etapa puede sumar costes, equipos y pérdidas.
Un equipo del Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE, en Alemania, acaba de presentar una alternativa más integrada. Sus investigadores desarrollaron un módulo capaz de producir hidrógeno directamente a partir de la luz solar, conectando células fotovoltaicas de alta eficiencia con células de electrólisis PEM. En pruebas al aire libre, el demostrador convirtió hasta el 31,3% de la energía solar en energía química almacenada en hidrógeno, usando el valor calorífico superior del combustible como referencia.
La clave está en unir el panel solar y el electrolizador
El avance no consiste simplemente en poner un panel solar al lado de un electrolizador. La idea es acoplar ambos sistemas de forma mucho más precisa. El módulo utiliza una matriz de lentes de Fresnel para concentrar la luz solar directa sobre células solares III-V de unión múltiple, un tipo de tecnología conocida por sus altísimas eficiencias y su uso en aplicaciones exigentes como el sector espacial.
Estas células generan un voltaje de circuito abierto superior a cuatro voltios. Ese voltaje se conecta directamente al cátodo y al ánodo de dos células de electrólisis PEM colocadas en serie, de modo que la electricidad producida por la luz solar se usa inmediatamente para separar las moléculas de agua. Según Fraunhofer ISE, esta conexión directa permite evitar desvíos y pérdidas asociadas a conversiones intermedias.
El resultado fue validado con un demostrador pequeño, de 64 centímetros cuadrados de área de lente, probado en condiciones reales al aire libre. El artículo científico publicado en Communications Engineering describe precisamente ese sistema: una matriz Fresnel concentra la luz sobre células fotovoltaicas con más de 4 V, que alimentan dos células de electrólisis de membrana polimérica en serie.
Un récord prometedor, pero todavía lejos de la fábrica
El dato del 31,3% es importante porque supera claramente los niveles que durante años se manejaban para este tipo de sistemas integrados. Fraunhofer ISE lleva más de dos décadas investigando la producción solar de hidrógeno y, en etapas anteriores del concepto HyCon, ya apuntaba a superar el 20% de conversión de luz solar a hidrógeno.
La promesa es evidente: si una parte importante de la energía solar puede transformarse directamente en hidrógeno, el combustible verde podría producirse con menos componentes externos, menos complejidad y una integración más compacta. Eso resulta especialmente interesante para regiones con mucha radiación solar directa, donde la concentración fotovoltaica puede funcionar mejor.
Aun así, el propio equipo evita venderlo como una tecnología lista para el mercado. Frank Dimroth, responsable del departamento de tecnología fotovoltaica III-V y concentradores en Fraunhofer ISE, señaló que el desarrollo todavía está en una fase temprana y que aún es difícil saber cuándo podrá convertirse en un sistema competitivo. El instituto busca ahora inversores para avanzar con una futura empresa derivada llamada Clearsun Energy.
El reto será pasar de un demostrador de laboratorio probado al aire libre a módulos robustos, escalables y económicamente viables. También habrá que resolver cuestiones de coste, durabilidad, mantenimiento, disponibilidad de materiales y rendimiento en distintas condiciones climáticas.
Aun con esas dudas, el avance es relevante porque ataca uno de los grandes problemas del hidrógeno verde: cómo producirlo con menos pérdidas y menos complejidad. Si la energía solar puede entrar al sistema y salir convertida en combustible de forma más directa, el hidrógeno dejaría de ser solo una promesa cara para convertirse en una pieza más realista del almacenamiento energético.
