Si Alemania cumple con sus ambiciosos objetivos de que una tercera parte de su energía eléctrica provenga de fuentes renovables para 2020 y un 80 por ciento para 2050, tiene que encontrar una forma de almacenar enormes cantidades de electricidad para compensar la intermitencia de las energías renovables.

Siemens afirma tener la tecnología necesaria para este fin: plantas electrolizadoras, cada una del tamaño de una nave industrial que dividen las moléculas de agua para fabricar gas de hidrógeno. El hidrógeno podría utilizarse cuando no sople el viento para generar electricidad en plantas de generación eléctrica por gas, o para proveer a los coches de combustible.

Producir hidrógeno es una forma poco eficaz de almacenar energía puesto que aproximadamente dos tercios de la electricidad se pierden en el proceso de crear el hidrógeno y usarlo para generar electricidad. Pero Siemens afirma que es la única opción de almacenaje que podrá proporcionar la escala necesaria en Alemania para conseguir los objetivos establecidos.

Al contrario que los electrolizadores industriales convencionales, que necesitan un suministro relativamente continuo de energía para dividir las moléculas de agua eficazmente, el nuevo diseño de Siemens es lo suficientemente flexible como para funcionar con la energía intermitente que proviene de los molinos de viento. Se basa en una tecnología de membrana de intercambio de protones parecida a las usadas en las pilas de combustible para coches, que puede operar ampliamente a distintos niveles de potencia. Los electrolizadores también pueden operar temporalmente a dos o tres veces sus niveles de potencia tasados, lo que resulta útil para acomodar las subidas de potencia en los días de mucho viento.

A Alemania, que está a la vanguardia mundial de la instalación de paneles solares, no solo le preocupa el cambio climático. Sus dirigentes creen que, a largo plazo, las energías renovables serán más baratas que los combustibles fósiles, así que esta política podría dar al país una ventaja económica, afirma Miranda Schreurs, directora del Centro de Investigación de Políticas Medioambientales en la Freie Universität de Berlín (Alemania). Alemania servirá como campo de pruebas para ver si los países industrializados pueden ser competitivos utilizando energías renovables.

Otro motivo por el que Alemania se centra en ellas es para cumplir su objetivo de reducir la emisión de gases de efecto invernadero en un 40 por ciento para 2020 en comparación con los niveles de 1990 y en un 80 por ciento para 2050. Otros países tienen objetivos de reducción de emisiones de carbono igual de ambiciosos, pero Alemania destaca porque es una gran economía que depende de la electricidad barata para fabricar bienes. El país ha decidido no usar la energía nuclear como fuente de electricidad continua libre de emisiones de carbono, y tampoco puede depender del gas natural, que emite aproximadamente la mitad del dióxido de carbono que el carbón. El gas natural es más caro en Europa que en Estados Unidos y procede de países como Rusia, proveedores que no siempre son fiables.

Mantener el coste de la electricidad bajo al tiempo que se produce la transición hacia las energías renovables será difícil. La energía solar es mucho más cara que las provenientes de combustibles fósiles, sobre todo en Alemania, donde el cielo suele estar cubierto. Y aunque la energía eólica ya casi es tan barata como la procedente de los combustibles fósiles (y por este motivo Alemania empieza a cambiar sus políticas para favorecerla), al igual que la energía solar es intermitente: incluso algunas de las turbinas eólicas mejor situadas solo generan electricidad una tercera parte del tiempo.

Asegurarse fuentes de energía fiables requerirá por lo tanto la instalación de líneas eléctricas de alto voltaje  para conseguir llevar la energía renovable desde los lugares donde hace sol o viento, a los lugares donde se necesita. Alemania ya tiene dificultades con los límites a su capacidad para transmitir su suministro de energía renovable existente, que representa un 20 por ciento de su electricidad. Según Siemens, Alemania malgasta un 20 por ciento de la energía que producen sus molinos de viento porque no tiene suficiente capacidad de transmisión.

La energía renovable necesitará una capacidad de almacenamiento a gran escala. La forma más barata de almacenar electricidad es usarla para bombear agua hasta un punto elevado y luego dejar que vuelva a fluir hacia abajo haciendo girar una turbina y un generador cuando haga falta la electricidad. Pero esto solo funciona en zonas con montañas y presas, y la mayor parte de Alemania es plana.

La capacidad total de almacenaje derivada del agua bombeada en Alemania es en la actualidad de unos 40 gigavatios hora, menos de lo que generan las fuentes de energía renovable en una hora, en un día soleado y ventoso, afirma Michael Weinhold, jefe de tecnología en Siemens Energy. “No están hechos para compensar horas, días o incluso semanas de volatilidad”, asegura.

Ahora mismo las baterías son demasiado caras y no se está fabricando la cantidad suficiente para acomodar la escala necesaria. Haría falta la capacidad de batería de millones de vehículos eléctricos para equiparar la capacidad de almacenaje mediante bombeado de agua existente.

Sin embargo, Alemania sí que tiene la capacidad de almacenar una cantidad inmensa de hidrógeno, porque se puede mezclar pequeñas cantidades de hidrógeno en los gaseoductos de gas natural y almacenes ya existentes. Estos ofrecen el espacio suficiente para almacenar unas seis semanas de la producción de energías renovables actual de Alemania. Las cuevas de sal, algunas de las cuales se usan ahora para almacenar la reserva estratégica de crudo de Alemania, podrían proporcionar mucho más espacio de almacenaje.

Siemenes calcula que generar el 85 por ciento de la electricidad de Alemania usando energías renovables requerirá 30.000 gigavatios hora de almacenaje. El hidrógeno necesario para proporcionar esa cantidad de electricidad podría almacenarse en una cuarta parte del espacio disponible en las cuevas subterráneas. Este podría distribuirse inicialmente a través de los gaseoductos existentes y, con el tiempo, a través de conductos específicos.

Siemens afirma que sus electrolizadores son eficientes al 60 por ciento aproximadamente; un 40 por ciento de la energía generada por una turbina eólica se perdería generando gas de hidrógeno. Después, al menos el 40 por ciento de la energía del hidrógeno se perdería en producir electricidad en plantas eléctricas de gas natural o en pilas de combustible. Así que solo una tercera parte de la energía original se mantendría. Pero Weinhold afirma que el sistema produciría hidrógeno partiendo de electricidad que no podría usarse de otra manera en la red y que por lo tanto se perdería.

Además de ser ineficaz, el sistema podría ser caro. El alto coste de las pilas de combustible es una de las principales razones por las que no se han usado de forma generalizada en los coches. Pero Wienhold sostiene que Siemenes está trabajando para reducir los costes. La empresa alemana llevará a cabo pruebas piloto de la tecnología este año y planea vender sistemas de dos megavatios para 2015 y construir sistemas de hasta 250 megavatios para 2018. Las plantas más grandes podrían gestionar la energía producida por unas 100 turbinas eólicas.