Investigación

Chile busca convertirse en un actor relevante de la industria mundial del hidrógeno verde. Según la Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde y Derivados 2026, hacia 2035 el sector podría generar hasta US$3.700 millones anuales en producción y movilizar inversiones acumuladas de entre US$16.000 y US$32.000 millones. Sin embargo, para avanzar en ese camino todavía debe superar una barrera central: sus elevados costos frente a los combustibles fósiles.

En este contexto, investigadores chilenos evaluaron una alternativa para producir hidrógeno verde a pequeña escala mediante un sistema más sencillo y económico, que reutiliza un panel solar retirado tras cumplir su vida útil. 

Los resultados fueron presentados en el artículo Green hydrogen production using discarded photovoltaic panels for domestic application, publicado en la revista científica Energy Conversion and Management. El trabajo fue desarrollado por los  investigadores Ricardo Flores, Carlos Cárdenas-Bravo, Antonio Sánchez-Squella, Valentina Gonzalez Becerra y Aldo Barrueto, de la Universidad Técnica Federico Santa María, y Patricio Valdivia-Lefort, investigador del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Santiago de Chile y Director del Centro FIU de Transformaciones Energéticas Sostenibles Usach.

“Esta investigación busca hacerse cargo de dos problemáticas que existen en el mundo de la energía y del hidrógeno verde: reducir los costos de producción y abordar un pasivo ambiental, que son los paneles fotovoltaicos en desuso. Mediante la reutilización de estos módulos podemos producir hidrógeno a menor costo”, explica el Dr. Patricio Valdivia-Lefort.

SEGUNDA VIDA PARA UN PANEL 

El hidrógeno verde se obtiene mediante electrólisis, un proceso que utiliza electricidad proveniente de fuentes renovables para separar el agua en hidrógeno y oxígeno. Puede almacenar energía y emplearse posteriormente como combustible.

La Estrategia Nacional estima que esta industria podría generar entre 36.000 y 85.000 empleos directos hacia 2050 y aportar cerca del 10% de la reducción de emisiones que Chile necesita alcanzar en los sectores industrial y de transporte.

El artículo científico aborda también otro desafío asociado con la transición energética: el destino de los paneles solares retirados de las instalaciones, pese a que algunos todavía conservan capacidad para generar electricidad. 

“Estamos en el momento en que las empresas están empezando a tomar sus decisiones de recambio de módulos. Si a esos paneles no se les da una segunda vida, se transformarán en pasivos ambientales”, advierte el investigador de la Usach.

Según se detalla en la publicación, el equipo utilizó un panel fotovoltaico de 315 watts que había operado durante varios años antes de ser retirado y donado. Las mediciones reportadas mostraron que solo había perdido un 1,85% de su potencia nominal, por lo que eléctricamente se comportaba de manera similar a un módulo nuevo. 

La producción de hidrógeno mediante energía solar ya ha sido estudiada. La principal novedad descrita por los autores consiste en simplificar el sistema mediante la adaptación del propio panel fotovoltaico.

Normalmente se instala un convertidor electrónico entre el panel y el electrolizador para regular el voltaje y la corriente. Aunque permite aprovechar mejor la energía disponible, este componente también aumenta la inversión y la complejidad del sistema.

“En lugar de instalar ese convertidor, modificamos las conexiones internas del panel para ajustar su comportamiento eléctrico a las necesidades del electrolizador. De esta manera, conseguimos conectar directamente ambos equipos”, explica Valdivia-Lefort. 

La validación experimental presentada en el paper se realizó al aire libre, bajo las condiciones solares de Santiago. Durante una jornada, el prototipo produjo 345 litros de hidrógeno. 

Para evaluar el resultado, los investigadores consideraron una vivienda de referencia con un consumo diario de 600 litros de gas natural destinado a cocinar. El objetivo era producir 120 litros de hidrógeno al día para incorporar una proporción de hasta 20% respecto de ese consumo. El sistema generó casi tres veces el volumen definido como meta.

“El resultado demuestra que la configuración que proponemos es capaz de alcanzar la producción requerida para la aplicación doméstica estudiada. Esto no significa reemplazar todo el consumo energético de una vivienda, sino producir hidrógeno para complementar una fracción del gas natural utilizado en la cocina”, precisa el académico.

También aclara que “la cantidad obtenida corresponde a una jornada experimental y no representa una producción diaria constante. El rendimiento puede variar según la radiación solar, la temperatura, la estación del año y las condiciones meteorológicas”.

MENOR COSTO Y DESAFÍOS PENDIENTES 

Como parte de la evaluación económica, los autores compararon su propuesta con un sistema compuesto por un panel nuevo y un convertidor. Aunque la configuración convencional podía producir más hidrógeno, también necesitaba una inversión inicial superior.

Los cálculos publicados indican que, mediante la reutilización del panel y la eliminación del convertidor, el costo estimado del sistema disminuyó de US$670 a US$485. El costo nivelado del hidrógeno pasó de US$7,05 a US$5,79 por kilogramo, una reducción cercana al 18%.

“Esta investigación se encuentra en un TRL 4, un prototipo a nivel de laboratorio, que ya está en proceso de patentamiento en la INAPI. Para avanzar hacia una implementación masiva primero debemos probarlo en un entorno relevante y luego en ambientes productivos. A eso se deben sumar los cambios normativos para regular la producción de hidrógeno a nivel domiciliario”, concluye Valdivia-Lefort.