Para hacer frente a estos retos, se están explorando nuevos paradigmas operativos para los reactores nucleares. Entre ellos, la producción de hidrógeno ha surgido como una estrategia prometedora para reforzar la competitividad de la energía nuclear. Al acoplar los reactores nucleares con sistemas de producción de hidrógeno, es posible convertir el excedente de electricidad o energía térmica en un vector energético almacenable, versátil y bajo en carbono. Este enfoque no solo contribuye a la estabilidad de la red y al acoplamiento sectorial, sino que también abre nuevas vías de ingresos para los operadores nucleares, permitiendo mayores factores de carga y un mejor rendimiento económico.
Las tres rutas principales al hidrógeno nuclear
Actualmente se están desarrollando tres rutas tecnológicas principales para la producción de hidrógeno acoplada a energía nuclear. La más madura es la electrólisis de baja temperatura (LTE), que incluye tecnologías alcalinas y de membrana de intercambio protónico (PEM). Estos sistemas ya están disponibles comercialmente y ofrecen ventajas como flexibilidad operativa y compatibilidad con reactores existentes. La electrólisis de alta temperatura (HTSE), basada en celdas de electrólisis de óxido sólido (SOEC), opera entre 650 y 1000 °C y alcanza eficiencias eléctricas superiores al aprovechar tanto la electricidad como el calor del reactor. Aunque su nivel de madurez tecnológica es menor, se considera la opción más prometedora a largo plazo para una producción de hidrógeno baja en carbono a gran escala. Por último, los ciclos termoquímicos, como el ciclo azufre-yodo o cobre-cloro, ofrecen eficiencias teóricas elevadas, pero aún se encuentran en fases tempranas de desarrollo debido a desafíos en materiales e integración.
Viabilidad técnica, operativa y económica del hidrógeno nuclear. Proyectos de I+D en Europa y EE.UU.
Westinghouse participa activamente en diversas iniciativas de I+D que evalúan la viabilidad técnica, operativa y económica de la producción de hidrógeno nuclear. En Europa, el proyecto NPHyCo, financiado por EURATOM y cuyo paquete de trabajo económico ha sido liderado por Westinghouse, evaluó la integración de la producción de hidrógeno con reactores nucleares existentes. En el proyecto se desarrolló un diseño conceptual para una planta piloto y se demostró que, en un horizonte de 5 a 10 años, el hidrógeno nuclear podría competir con otras opciones bajas en carbono.
En Estados Unidos, el Departamento de Energía está financiando varios estudios de Front-End Engineering Design (FEED) para evaluar la integración de sistemas HTSE en reactores de agua ligera. Estos estudios proporcionan diseños de ingeniería detallados para reactores PWR y BWR, evaluando niveles de extracción de energía de hasta 500 MWe. Los resultados están confirmando la viabilidad técnica de la integración a gran escala, al tiempo que identifican desafíos específicos relacionados con el acoplamiento térmico, los sistemas de control y la infraestructura.
La viabilidad operativa ha sido abordada por el proyecto HydroGen Sim, desarrollado junto al Idaho National Laboratory (INL). Mediante un simulador de planta a escala real, se han probado escenarios normales y de emergencia. Las simulaciones han confirmado una operación segura y han descartado la necesidad de actualizar interfaces de control, alarmas y sistemas de aislamiento rápido.
Finalmente, en el ámbito económico, los análisis realizados en NPHyCo muestran que, aunque actualmente se requieren subvenciones significativas, escenarios futuros a partir de 2030- con condiciones de operación a largo plazo, monetización del CO₂ y maduración tecnológica- podrían situar el hidrógeno nuclear en un rango competitivo en el mercado, con incentivos de nivel similar a los del Inflation Reduction Act en EE. UU.
Este artículo ofrece una visión integral del estado actual de la producción de hidrógeno acoplada a energía nuclear, analizando su madurez tecnológica, contexto regulatorio y vías de despliegue. Concluye con una reflexión sobre los desafíos pendientes y las acciones necesarias para desbloquear el potencial del hidrógeno nuclear como pilar clave en la transición energética limpia.
