Las pilas de combustible de hidrógeno son una tecnología de energía renovable que está recibiendo un interés comercial cada vez mayor, con presiones crecientes para que las empresas mejoren sus credenciales ecológicas, junto con el objetivo mundial de alcanzar el balance neto cero en 2050, impulsando esta atracción.

Las tecnologías renovables tradicionales, como la solar y la eólica, han suscitado un gran interés; sin embargo, debido a su naturaleza intermitente, se necesitan tecnologías adicionales que puedan suministrar energía a demanda y de forma continua, lo que ha llevado a prestar cada vez más atención a las pilas de combustible de hidrógeno para la generación de energía estacionaria.

En su nuevo informe «Stationary Fuel Cell Markets 2025-2035: Technologies, Players & Forecasts», IDTechEx cubre de forma exhaustiva el mercado de pilas de combustible estacionarias, incluyendo las principales áreas de aplicación, el desglose de los modos de generación de energía con pilas de combustible (FC) y la evaluación de las principales tendencias previstas dentro de cada sector. Este análisis se lleva a cabo junto con una evaluación en profundidad de las distintas tecnologías de pilas de combustible y una evaluación comparativa de sus especificaciones clave. Según el análisis detallado del mercado, IDTechEx prevé que el mercado estacionario de pilas de combustible supere los 8.000 millones de dólares en 2035.

Diferentes especificaciones de funcionamiento de las pilas PEMFC y SOFC. Fuente: IDTechEx

os sistemas de alimentación ininterrumpida son esenciales para muchas aplicaciones de misión crítica, como centros de datos, hospitales, aeropuertos y telecomunicaciones. Los cortes o interrupciones del suministro eléctrico en estos sectores pueden tener efectos generalizados y devastadores para la seguridad de las personas comprometidas, además de repercusiones económicas y operativas. El Departamento de Energía de Estados Unidos calcula que los cortes de energía cuestan a la economía estadounidense 150.000 millones de dólares al año. Esto, agravado por el crecimiento de la demanda de electricidad, que según las previsiones de la Agencia Internacional de la Energía (AIE) aumentará a un ritmo más rápido en los próximos tres años, creciendo una media del 3,4% anual hasta 2026, significa que existe una creciente preocupación por la seguridad energética. Aprovechando tanto las tecnologías de generación de energía más antiguas como las más recientes, los operadores de redes pueden esperar satisfacer el aumento de la demanda y hacer frente a retos sin precedentes.

De los distintos tipos de tecnologías de pilas de combustible, las pilas de combustible de membrana de intercambio protónico (PEMFC) han recibido la mayor atención comercial debido al creciente interés por su integración en aplicaciones de automoción. Las PEMFC funcionan a temperaturas inferiores a 100 °C, combinando hidrógeno y oxígeno para generar electricidad, y agua y calor como subproductos. La baja temperatura de funcionamiento permite responder con rapidez a los cambios en la demanda de energía.
Según IDTechEx, las aplicaciones de energía de reserva representan una gran oportunidad para las PEMFC, y empresas clave como Ballard y Plug Power están estudiando su uso en centros de datos para sustituir a los generadores diésel.

Las pilas PEMFC, sin embargo, sólo pueden funcionar con hidrógeno puro, un combustible que actualmente es caro en comparación con los combustibles no renovables tradicionales, como el gas natural y el gasóleo. Las pilas de combustible PEM son muy susceptibles a la intoxicación por monóxido de carbono (CO), debido a la sensibilidad del catalizador a las impurezas de carbono, lo que provoca la degradación de la pila. Por desgracia, el acceso limitado al hidrógeno verde y la falta de infraestructuras de suministro obstaculizan actualmente el crecimiento del mercado de la energía estacionaria con pilas PEMFC. Sin embargo, es probable que el desarrollo de la economía del hidrógeno coincida con el crecimiento del mercado de las pilas de combustible estacionarias PEM.

Para superar las restricciones actuales del mercado de las pilas de combustible estacionarias, principalmente el coste y la disponibilidad del combustible de hidrógeno, merece la pena considerar la viabilidad de las pilas de combustible que pueden funcionar con diversos tipos de combustible, en particular las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC). Las SOFC son una alternativa de alta temperatura a las PEMFC. Al funcionar a temperaturas superiores a 600 °C, las SOFC tienen una mayor tolerancia a las impurezas del combustible y pueden reformar internamente combustibles portadores de hidrógeno a base de carbono más baratos y fácilmente disponibles, por ejemplo el gas natural.

Las limitaciones debidas a la lentitud de los tiempos de arranque como consecuencia de la elevada temperatura de funcionamiento hacen que las SOFC estén restringidas a aplicaciones de generación continua de energía. Sin embargo, la amplia disponibilidad de gas natural, con la infraestructura de producción y suministro existente, contribuye a impulsar la adopción actual de las SOFC. IDTechEx considera que las SOFC presentan una oportunidad única para el mercado de pilas de combustible estacionarias, ya que ayudan a establecer una base de instalación segura mientras se desarrolla la economía del hidrógeno, tecnología que domina ampliamente el crecimiento del mercado.

Debido a las distintas condiciones de funcionamiento de las pilas PEMFC y las SOFC, cada una es adecuada para un modo de generación de energía concreto. El funcionamiento a alta temperatura de las pilas de SOFC hace que el tiempo de arranque sea lento, lo que dificulta su capacidad para responder con rapidez a los cambios en la demanda de energía. Por ello, las SOFC son más adecuadas para el funcionamiento continuo. La generación continua de energía se refiere a sistemas que funcionan 24 horas al día, 7 días a la semana, y que suelen alimentar aplicaciones y sistemas a gran escala. Tradicionalmente, las tecnologías de generación de energía continua incluyen sistemas alimentados por gas natural o carbón, como turbinas de vapor o de gas. Estos sistemas se utilizan para suministrar energía a la red global. A medida que aumenta la demanda mundial de energía, también lo hace la presión a la que se ven sometidas estas tecnologías existentes para satisfacer una mayor producción de energía. Las SOFC están bien preparadas para funcionar de forma continua, en paralelo con las tecnologías de generación de energía existentes.

Por el contrario, el funcionamiento a baja temperatura de las pilas PEMFC permite tiempos de arranque rápidos y una capacidad de respuesta rápida a los cambios en la demanda de energía, lo que significa que son más adecuadas para el funcionamiento de la energía de reserva. Normalmente, los generadores diésel y de gasolina se instalan como tecnologías de generación de energía de reserva; sin embargo, con la creciente preocupación por el medio ambiente y los compromisos de los gobiernos para alcanzar los objetivos de descarbonización, se hace necesaria la sustitución a largo plazo de estos generadores. Las pilas de combustible estacionarias, en particular las PEMFC, pueden satisfacer estas demandas de generación de energía; sin embargo, como ya se ha dicho, es necesario aprovechar la economía del hidrógeno para que se produzca una adopción generalizada en el mercado. En su último informe, IDTechEx analiza el potencial de mercado de las pilas PEMFC y las tecnologías alternativas de pilas de combustible como dispositivos de generación de energía de reserva para diversas áreas de aplicación.