La energía solar sigue batiendo récords en España. La Unión Española Fotovoltaica (UNEF) señaló en un reciente informe que la fotovoltaica ya es la tecnología con mayor capacidad instalada (32 GW), incluyendo el autoconsumo. Se estima que esa capacidad puede ampliarse otros 28 GW de aquí a 2026, cuando previsiblemente rebasará a la energía nuclear en nuestro país. Sin embargo, y a pesar de recientes avances como el vidrio semitransparente que genera y almacena energía barata, las renovables siguen enfrentándose a un grave problema: su producción intermitente, condicionada por la climatología, que lleva a que cada año se desperdicie energía como para abastecer a más de 50 millones de hogares.

Para resolverlo hay múltiples enfoques, desde las baterías termosolares hasta el hormigón que almacena energía, entre las que destacan las pilas de hidrógeno, aunque todavía necesitan nuevos desarrollos y casos de uso prácticos. En eso trabajan Anna Martín, Mariona Figueras y Marcel Rovira, un equipo de jóvenes españoles de 22 y 22 años recién graduados en la Escuela Universitaria de Diseño e Ingeniería de Barcelona (Elisava), que acaban de ganar la fase nacional del prestigioso James Dyson Award 2024.

Para lograrlo, han diseñado y desarrollado los primeros prototipos de ATOM H2, un sistema modular capaz de almacenar de forma segura y estable el excedente de las renovables en forma de hidrógeno para garantizar un suministro eléctrico sostenible. "James Dyson es uno de los profesionales que hemos estudiado en la carrera", explica Rovira en conversación con EL ESPAÑOL-Omicrono. "Su metodología del prototipado rápido nos ha inspirado mucho y nos hace ilusión haberla usado para llegar hasta aquí con ATOM". Ahora, mientras ultiman sus primeras pruebas de concepto, tienen la vista puesta en convertirse en finalistas y competir por la versión internacional del premio, que se anunciará a mediados de octubre. "Estamos 100% convencidos de que vamos a ganar. Hay que ser humilde, pero nos vemos ahí".

Domesticando el hidrógeno

Todo empezó en 2022, cuando Anna Martín y Marcel Rovira estaban en el segundo curso de su grado en Ingeniería de Diseño Industrial en Elisava. "En la carrera dedicamos mucho tiempo y mucho esfuerzo a proyectos que nos decían que iban a tener un impacto en el mundo real, pero nunca veíamos que eso pudiera pasar realmente. No queríamos que nuestro trabajo se quedara en un cajón", recuerda Martín.

Por eso se centraron en buscar soluciones para almacenar eficazmente el exceso de la fotovoltaica y la eólica, un desperdicio que podría alimentar la demanda energética de España y Canadá juntas. "Lo fuimos trabajando como nuestra propia asignatura fuera de clase los viernes por la tarde, con un objetivo que a nosotros nos motivaba, el de aprovechar al máximo las energías renovables". En ello colaboraron el padre de Marcel, que es físico y les introdujo en las posibilidades que ofrecía el hidrógeno, y Lucas Vicen, del Instituto Químico de Sarriá (IQS), actual CTO de ATOM, ya convertida en una startup con gran potencial.

Gracias a sus primeras ideas y diseños ganaron el concurso Imagine Planet Challenge, organizado por la Fundación La Caixa, lo que les permitió ir a Silicon Valley durante un verano para trabajar con mentores y definir mejor su modelo de negocio. En ese ámbito es dónde se han concentrado los principales cambios con respecto a la idea inicial.

"Al principio lo veíamos como una solución apta para hogares, como sustituto de las baterías de litio de Tesla, por ejemplo, pero el problema es que el hidrógeno está en el momento donde estaban las baterías de litio hace 8 años", explica Anna Martín. "Aún es una tecnología con mucho desarrollo por delante y el coste es nuestro mayor problema, ya que sería como tres veces el precio que una batería de litio. Nos dimos cuenta de que no podíamos competir en ese mercado", reconoce, y por eso se han centrado en otros usos, como el de servir de generador de respaldo de antenas de telecomunicaciones en zonas remotas.

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Finalmente, Elisava acogió el proyecto y, junto con inversores privados, consiguieron 50.000 euros para desarrollar un prototipo que pudiera salir del laboratorio y ser testeado en un escenario real. Fue entonces cuando se incorporó al equipo Mariona Figueras, otra compañera de la facultad, "para pasar de un pequeño prototipo al piloto que ya tenemos ahora, que es con lo que hemos ganado el James Dyson Award en España". Éste incluye almacenamiento de hidrógeno en estado sólido, un intercambiador de calor personalizado y un sistema de circuito modular.

Cómo funciona

Para explicar el funcionamiento de estas primeras unidades de ATOM H2, que no utilizan combustibles fósiles ni generan otro subproducto que no sea agua, toma la palabra Marcel Rovira. "A partir de los excedentes de energía de las placas solares o los aerogeneradores hacemos la electrólisis, un proceso químico que permite separar el oxígeno y el hidrógeno a partir del agua. En nuestro caso, sólo nos quedamos con el hidrógeno y lo almacenamos con el objetivo de pasarlo por una pila de combustible, para convertirlo de nuevo en electricidad".

Mariona Figueras con uno de los prototipos de ATOM H2 ATOM Omicrono

Es un proceso que lleva usándose desde hace años y que actualmente comercializan algunas empresas, pero el valor añadido de ATOM H2 se centra en la modularidad del sistema y en la conversión del hidrógeno en una pila de estado sólido. "El hidrógeno es el gas más liviano que existe y eso significa que ocupa muchísimo. Almacenar grandes cantidades de este material requiere o mucho volumen, que no todo el mundo tiene, o mucha presión. Y la presión es un riesgo a la vez que un coste".

Para atacar el problema, los integrantes del equipo apostaron por la solución que aportan los hidruros, combinaciones de hidrógeno junto a un elemento metálico. "Tal y como rompimos el enlace entre oxígeno e hidrógeno del agua para quedarnos con el hidrógeno, aquí volvemos a juntar este hidrógeno pero con un metal de transición", explica Rovira. "Esta unión transforma el hidrógeno de gas a estado sólido, y así ya no tienes problemas de volúmenes, de presión, ni de seguridad".

Distintas necesidades

Las primeras unidades de ATOM H2 están diseñadas para adaptarse a distintas demandas de energía (en principio, de 1 a 15 kW, aunque no descartan ampliarlo en un futuro), con capacidad para hasta 5 módulos de almacenamiento vertical, al tiempo que permite la expansión del sistema mediante la adición horizontal de nuevos módulos base, según cuentan en la página web del proyecto.

"Hay diferentes necesidades de demanda energética y no podemos competir con multinacionales como Siemens, que han apostado por baterías de hidrógeno a gran escala para uso industrial", afirma Martín. "Nuestro diseño nos permite ser mucho más escalables, porque únicamente estaríamos fabricando una unidad de almacenamiento en vez de adaptándonos a la demanda tan variada que tiene cada cliente".

El prototipo de almacenamiento de hidrógeno ATOM H2 Omicrono

El aspecto de los primeros prototipos es el de un pequeño carro con ruedas, compacto y con muy pocos botones, pensado para ser muy fácil de instalar y para poder desplazarlo sin excesivo esfuerzo. "Primero hicimos nuestra primera bombona de almacenamiento con impresión 3D aditiva metálica, la presentamos en un foro y allí fue donde también atrajimos el interés de Cellnex Telecom", recuerda Mariona Figueras.

Ahora, ATOM trabaja en las unidades de prueba de concepto (PoC) para la empresa de energía Estabanell y para las torres de comunicación de Cellnex. Lo habitual es que éstas cuenten con un respaldo de energía alimentado con diésel, que en lugares remotos tiene que transportarse en helicóptero, con las complejidades logísticas y económicas que eso supone. En el caso de ATOM H2, "si tienes placas solares y dejas nuestro generador de hidrógeno allí, ya no hay necesidad de cambiarlo con frecuencia y de utilizar combustible diésel. En nuestro caso, el combustible se va autogenerando y eso a nivel de operaciones y costes facilita mucho la tarea", explica Martín.

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En un futuro, no descartan volver a la idea inicial de aprovechar la versatilidad de su invento para aplicaciones residenciales, pero de momento no lo ven factible. "Primero necesitamos bajar los costes con aplicaciones y empresas que empiecen a usarlo, para que les aporte mucho valor a nivel industrial. En un futuro, cuando se haya industrializado y hayamos encontrado nuestro sitio, sí nos gustaría atacar ese mercado".

Ahora, con la carrera acabada y dedicándose al proyecto al 100%, este joven equipo ha conseguido gracias al James Dyson Award "un paso muy importante para hacer realidad" un sueño que puede contribuir decisivamente a acabar con el despilfarro de las energías renovables.