Un equipo de investigación chileno ha desarrollado un sistema a escala residencial para producir hidrógeno verde utilizando módulos fotovoltaicos descartados.
La solución propuesta combina paneles solares al final de su vida útil, que aún conservan entre el 80% y el 90% de su capacidad original, con un electrolizador de membrana de intercambio de protones (PEM). A diferencia de los sistemas convencionales, que dependen de electrónica de potencia como inversores o seguidores del punto de máxima potencia, el enfoque utiliza una reconfiguración interna del módulo fotovoltaico para ajustar su curva corriente-voltaje a los requisitos del electrolizador. Esto elimina la necesidad de componentes adicionales y reduce la complejidad del sistema, explicaron los científicos.
La configuración del sistema modifica la arquitectura eléctrica del panel conectando subconjuntos de celdas en paralelo, lo que permite un acoplamiento más eficiente con el electrolizador. “Al acceder a las barras colectoras internas para crear subcadenas paralelas personalizadas, esta estrategia de adaptación de voltaje puede generalizarse a otras arquitecturas estándar, como módulos de 60 o 96 celdas”, señaló el equipo de investigación. “Esta flexibilidad permite al sistema superar la heterogeneidad de los paneles desechados, posibilitando una adaptación de voltaje personalizada y el aislamiento de fallas localizadas de celdas en diversas tecnologías fotovoltaicas.”
Según los investigadores, el sistema logra un rendimiento energético anual equivalente al 88% del obtenido con optimización basada en electrónica de potencia, manteniendo al mismo tiempo una simplicidad operativa que representa una ventaja clave para el uso residencial.
Los resultados experimentales, validados en condiciones reales, muestran una producción diaria de hidrógeno de alrededor de 345 litros. Esto supera significativamente la demanda base estimada para usos domésticos básicos como cocina o calefacción, que se sitúa en aproximadamente 120 litros por día. El sistema alcanza una eficiencia solar-a-hidrógeno de alrededor del 7%, capturando más del 70% del máximo teórico para configuraciones simplificadas.
Desde una perspectiva económica, el sistema ofrece un costo nivelado de hidrógeno (LCOH) de aproximadamente 5,8 dólares/kg, lo que representa una reducción del 18% en comparación con sistemas de referencia más complejos. La ventaja en costos se debe principalmente a la eliminación de la electrónica de potencia y a la reutilización de módulos fotovoltaicos existentes.
Los investigadores afirman que el concepto podría ayudar a abordar simultáneamente dos desafíos: el creciente volumen de residuos fotovoltaicos y el alto costo del hidrógeno verde. La reutilización de paneles prolonga su vida útil y reduce la presión sobre las cadenas de suministro de materias primas.
No obstante, los autores señalan limitaciones, entre ellas una menor eficiencia en comparación con sistemas con control electrónico avanzado y la dependencia de la irradiancia solar variable. A pesar de ello, consideran que la simplicidad, el bajo costo y la facilidad de integración del sistema lo convierten en una opción prometedora para aplicaciones descentralizadas.
El trabajo, titulado “Green hydrogen production using discarded photovoltaic panels for domestic application” (Producción de hidrógeno verde utilizando paneles fotovoltaicos descartados para aplicación doméstica), está publicado en Energy Conversion and Management.
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