Científicos alemanes descubren cómo usar el óxido de hierro para almacenar energía renovable durante meses

En los laboratorios del Instituto Tecnológico de Karlsruhe, investigadores alemanes han estado persiguiendo una idea que suena casi demasiado simple: usar hierro oxidado como depósito de energía renovable. No es una batería. No es hidrógeno. Es polvo de hierro que puede arder, dejar atrás óxido, y luego volver a convertirse en hierro metálico una y otra vez, almacenando energía durante meses o años sin perder su carga.

El problema que intenta resolver es real y urgente. La energía solar y eólica crece cada año, pero ambas son intermitentes. Las baterías funcionan bien para desplazar electricidad de una hora a la siguiente. Las centrales hidroeléctricas reversibles almacenan grandes cantidades, pero solo en geografías específicas. El hidrógeno verde promete guardar energía durante períodos largos, pero requiere electrolizadores, tuberías, depósitos presurizados, terminales de importación y sistemas de transporte especializados. Todo eso cuesta dinero y tiempo. El ciclo del hierro ofrece algo diferente: un combustible sólido que puede esperar.

La mecánica es elegante. La electricidad renovable produce hidrógeno verde. Ese hidrógeno convierte óxido de hierro en hierro metálico. El hierro se almacena durante semanas, meses o años sin autodescarga significativa, siempre que se mantenga en condiciones adecuadas. Cuando el sistema eléctrico necesita energía, el polvo de hierro se quema. No libera dióxido de carbono. Libera calor y óxido de hierro, básicamente herrumbre. Ese óxido vuelve a convertirse en hierro usando hidrógeno renovable. El ciclo comienza de nuevo. Una tonelada de hierro contiene aproximadamente dos megavatios hora de energía térmica, lo que significa que un almacén con cien mil toneladas podría guardar alrededor de doscientos gigavatios hora. Son volúmenes importantes, aunque también requieren instalaciones industriales grandes y logística considerable.

Lo que hace particularmente atractiva esta tecnología para Europa es que las antiguas centrales de carbón ya tienen lo que se necesita. Cuando el polvo de hierro se quema, se comporta de manera similar al carbón pulverizado dentro de un sistema de combustión. Las centrales térmicas convencionales ya poseen turbinas, generadores, sistemas de vapor, transformadores y conexiones eléctricas de alta potencia. Algunos incluso tienen redes de calefacción urbana. Adaptar estas instalaciones no sería sencillo, pero conservar una parte importante de la infraestructura podría reducir inversiones y evitar el abandono prematuro de instalaciones que costaron miles de millones de euros. En Alemania, donde numerosas centrales de carbón deberán cerrar progresivamente durante la transición energética, esta posibilidad es especialmente relevante.

Los investigadores son claros sobre lo que el hierro no hará: no reemplazará al hidrógeno verde. El hidrógeno seguirá siendo necesario para fabricar acero, fertilizantes, combustibles sintéticos y productos químicos específicos. El problema es que todas estas aplicaciones dependerían simultáneamente de la misma infraestructura. Construir suficientes electrolizadores, gasoductos, cavernas subterráneas y terminales de importación necesitará décadas. Convertir temporalmente parte del hidrógeno en hierro permitiría disponer de un portador energético sólido, transportable con tecnologías logísticas más cercanas a las utilizadas actualmente para materias primas minerales. El hierro actuaría como un depósito físico para parte de la energía renovable mundial.

Los modelos energéticos proyectados para el sistema europeo hasta 2050 muestran algo importante: en todos los escenarios de menor coste analizados, las centrales alimentadas con polvo de hierro encontraban un espacio. Su utilidad era especialmente elevada en países con pocos recursos hidroeléctricos y escasas posibilidades para almacenar hidrógeno en formaciones geológicas subterráneas. Cuando las centrales solares y eólicas produjeran más electricidad de la necesaria, la energía excedente permitiría regenerar el hierro oxidado. Durante períodos prolongados con baja generación renovable, el hierro almacenado podría convertirse en electricidad.

El gran desafío sigue siendo la eficiencia. Convertir electricidad en hidrógeno, usar ese hidrógeno para regenerar hierro y luego transformar la energía química del metal en electricidad implica varias conversiones sucesivas, cada una con pérdidas. El rendimiento eléctrico global será previsiblemente inferior al almacenamiento directo en baterías. Pero la pregunta importante es otra: cuánto cuesta almacenar un megavatio hora durante seis meses o varios años. Una batería utilizada muy pocas veces puede resultar demasiado cara. El hierro, en cambio, es abundante, puede almacenarse en grandes cantidades y no necesita mantener permanentemente condiciones extremas de presión o temperatura. Para el almacenamiento estacional, la facilidad de acumular enormes volúmenes podría ser más importante que conseguir la máxima eficiencia energética.

El proyecto Clean Circles, una iniciativa científica alemana, ya investiga el ciclo industrial del hierro. Uno de los objetivos consiste en desarrollar sistemas capaces de quemar partículas metálicas de forma controlada y recuperar posteriormente el óxido generado. El concepto necesita mantener el material dentro de un circuito cerrado. Cada pérdida de partículas aumenta los costes, reduce la eficiencia global y obliga a introducir nuevo hierro en el sistema. Otro reto importante aparece durante la reducción del óxido. Mejorar la eficiencia de este proceso será decisivo para determinar si la tecnología puede competir económicamente con otras alternativas. Pero los resultados del estudio muestran algo importante: en todos los escenarios de menor coste analizados para alcanzar un sistema energético europeo climáticamente neutro, las centrales alimentadas con hierro encontraron un espacio. Tal vez el futuro sistema energético no dependa de una única gran batería. Puede que termine funcionando como un mosaico de tecnologías especializadas. Y en ese escenario, la humilde herrumbre podría convertirse en una pieza inesperadamente útil para guardar la energía del sol y del viento hasta que realmente haga falta.