Turbina de Hidrógeno sin Compresor Supera el Récord de la NASA

Cuando se trata de la producción de energía, hoy tenemos una visión del futuro con paneles solares en el suelo, o quizá incluso en órbita, que convierten la luz solar en electricidad, con eventualmente un parque de baterías para almacenar energía por la noche.

Pero en la práctica, la electricidad sigue produciéndose mayormente mediante enormes turbinas giratorias, alimentadas por la quema de combustibles fósiles (gas, carbón) o por el vapor generado por el calor de reacciones nucleares, o por el flujo de agua en centrales hidroeléctricas. Aunque algún día pueda quedar obsoleto, este tipo de instalación sigue siendo el núcleo de nuestros sistemas energéticos.

Una razón es que, además de ser una tecnología bien comprendida, esas turbinas tienen la ventaja de estabilizar la frecuencia de la red eléctrica. Esto se debe a que las turbinas giratorias producen naturalmente corriente alterna, utilizada para la transmisión a larga distancia, y la gran masa de la turbina proporciona inercia a la frecuencia de la red. En contraste, los paneles solares solo generan corriente continua, sin capacidad para estabilizar la red eléctrica.

Esto se está convirtiendo en un tema cada vez más importante, como ilustra la disminución de la estabilidad de la frecuencia de la red eléctrica, a medida que los antiguos grandes generadores giratorios son reemplazados por paneles solares, un problema que estuvo en el centro del el colapso masivo de 2025 de la red ibérica (España + Portugal) eléctrica.

Sin embargo, la energía nuclear sigue siendo controvertida y lenta de desplegar, mientras que los sitios para centrales hidroeléctricas están mayormente agotados en muchos países. Así que si queremos turbinas fiables, activables en cualquier momento y que también ayuden a la red eléctrica, parecía que estaríamos obligados a seguir usando gas natural durante muchas décadas.

Esto podría no ser verdad por mucho más tiempo, ya que investigadores del Instituto Alemán de Tecnología de Karlsruhe (KIT) han establecido un récord de tiempo de funcionamiento con una nueva turbina sin compresor impulsada por hidrógeno. Dado que el hidrógeno verde puede producirse a partir de energía renovable, esto abriría el camino a una red eléctrica alimentada por hidrógeno verde, especialmente en períodos en los que el sol no brilla y el viento no sopla lo suficiente para abastecer la red.

Presentaron sus hallazgos en la Hannover Messe 2026.

Cómo Utilizar el Hidrógeno

Cuando se trata de que el hidrógeno se convierta en una parte central de nuestros sistemas energéticos, los investigadores tienen dos tipos diferentes de problemas que resolver.

El primero es producir hidrógeno verde lo suficientemente barato como para que sea competitivo con los combustibles fósiles y otras alternativas renovables + baterías. Este es un campo que avanza rápidamente, ya que entre las diferentes opciones se pueden usar catalizadores más baratos como carburo de silicio, cobalto, níquel, o una aleación de rutenio, silicio y tungsteno, o incluso coproduce hidrógeno verde y agua potable.

Otra pregunta es cómo convertir el hidrógeno producido de nuevo en energía. Una forma son las pilas de combustible, que convierten el hidrógeno en electricidad directamente mediante una reacción electroquímica, como las producidas por Plug Power (PLUG ). Es una idea prometedora, pero a menudo requiere catalizadores costosos y un diseño de celda complejo.

Otra opción, y de alguna manera más simple, es simplemente quemar el hidrógeno como quemamos el gas natural. Esto puede hacerse para vehículos en un motor de combustión interna muy similar a un motor de gas, un tema que puedes explorar más en nuestro artículo 5 Motores de Combustión de Hidrógeno Listos para Romper el Molde.

Ahora, para combustiones mucho mayores y producción de electricidad a gran escala, las turbinas de hidrógeno también están convirtiéndose en una tecnología mucho más madura y una tercera opción para utilizar el hidrógeno.

La Próxima Generación de Turbinas

La Ineficiencia de las Turbinas Tradicionales

La tecnología utilizada por los investigadores en este estudio podría ser especialmente útil para turbinas de hidrógeno, pero no está limitada a este combustible específico.

El concepto clave es que las turbinas de gas tradicionales requieren aproximadamente la mitad de su salida para la compresión de aire para operar. Esto significa que solo alcanzan una eficiencia térmica del 35% al 40%, y del 55% al 64% si el calor de escape se utiliza para impulsar una turbina de vapor secundaria.

“Una turbina de gas convencional, como las que se usan en centrales eléctricas o bajo las alas de los aviones, consume aproximadamente el 50 por ciento de su energía para comprimir el aire a la alta presión necesaria para una combustión eficiente, energía que luego no está disponible para la generación de electricidad,”

Professor Daniel Banuti, Director of the Institute of Thermal Energy Technology and Safety (ITES).

La razón por la que se requiere compresión es que se utiliza para crear la alta presión necesaria para provocar la ignición del combustible.

Detonaciones para Reemplazar la Compresión

En este diseño, los investigadores reemplazaron la compresión con ondas de detonación dentro de la cámara de combustión.

Estas ondas surgen de una inestabilidad fluidomecánica que crea patrones de ondas y vórtices en el flujo de gas. Al hacerlo, se evita por completo la necesidad de compresores mecánicos que consumen energía. Esto ahorra energía, reduce el número de piezas móviles y aumenta la eficiencia.

Otra ventaja es que este método reduce el número de piezas móviles, lo que siempre contribuye a diseños y procesos de mantenimiento más simples.

Este diseño puede operarse con combustibles distintos al hidrógeno, pero el hidrógeno es especialmente adecuado para turbinas de detonación: reacciona muy rápidamente y puede producir aumentos de presión estables.

Complejidad de las Turbinas de Detonación

La dificultad con las turbinas de detonación está en el nombre: en lugar de un proceso de combustión normal, el gas inyectado en la turbina literalmente explota. Por lo tanto, mantener la turbina en funcionamiento sin dañarla puede ser difícil.

En este experimento, los investigadores lograron mantenerla en funcionamiento sin causar daños durante un récord de 303 segundos. Aunque esto pueda parecer corto, 5 minutos completos de operación son mucho más que las pruebas anteriores que duraron solo fracciones de segundo. También supera el récord anterior de la NASA de 250 segundos, que tampoco utilizó hidrógeno.

Otro desafío es convertir la combustión/detonaciones en electricidad, ya que las reacciones rápidas y potentes dentro de la cámara dificultan la transferencia de energía a la turbina de manera estable. Y sin una transferencia estable, no se puede lograr la rotación estable requerida para la generación de energía.

“Esto es extremadamente difícil porque los procesos de combustión muy rápidos e intensos en la cámara hacen que la transferencia de energía estable a la turbina sea un desafío. Somos los primeros en operar con éxito una turbina de este tipo y generar electricidad en el proceso.”

Professor Daniel Banuti, Director of the Institute of Thermal Energy Technology and Safety (ITES).

Aplicaciones Potenciales

La parte clave de este prototipo es que demostró simultáneamente tres conceptos experimentales:

• Operar una turbina de detonación con éxito durante varios minutos.
• Utilizar hidrógeno para alimentarla, demostrando que el perfil químico único del hidrógeno es especialmente adecuado para este diseño.
• Acoplar las detonaciones a la producción de electricidad, demostrando la aplicación práctica del prototipo.

Al utilizar hidrógeno, este diseño de turbina de detonación se sitúa en una categoría propia, en lugar de compararlo con turbinas de gas maduras y económicamente probadas. Esto convierte las posibles debilidades de las turbinas de detonación, notablemente la necesidad de alta presión y la reactividad extrema del combustible utilizado, en una fortaleza.

Al mismo tiempo, posiciona esta tecnología como un concepto a prueba de futuro, ya que no es un tipo de turbina que quedará obsoleto a medida que los combustibles fósiles se eliminen.

A largo plazo, esto podría tener aplicaciones más allá de la generación de electricidad. En particular, la aviación podría utilizar turbinas similares, ya que otras turbinas de detonación alimentadas con combustibles fósiles ya están siendo probadas, notablemente los Motores de Detonación Ram-Rotor (RRDE), que podrían convertirse en la tercera generación de propulsión de aviones, después de los motores turbojet y ramjet.

Invertir en Turbinas de Energía

GE Vernova

Cuando se trata de turbinas utilizadas para la generación de energía, una empresa ha estado presente desde los primeros despliegues de esta tecnología, y sigue siendo un líder global hoy: General Electric.

Tras la escisión del gigantesco conglomerado industrial en tres compañías separadas, la parte de la empresa que heredó la tecnología de turbinas y generación de energía ahora se llama GE Vernova.

Hoy, la empresa sigue siendo experta en todo lo que gira, con 55.000 turbinas eólicas GE y 7.000 turbinas de gas GE en funcionamiento. Junto con muchas centrales hidroeléctricas y nucleares también equipadas con turbinas GE, generan aproximadamente el 25% de la electricidad total del mundo.

Fuente: GE Vernova

Esto convierte a GE en una referencia para turbinas de energía, no solo con gas, sino realmente con cualquier combustible o fuente de energía que las haga girar, incluyendo gas, vapor y agua.

Esto se debe a que la experiencia de GE no solo está en cómo manejar el combustible o la combustión, sino también en la ciencia de materiales para hacer la turbina lo más resistente y eficiente posible, al mismo tiempo que más barata y ligera, con patentes únicas y modelos virtuales que forman una barrera competitiva duradera.

Como tal, las turbinas GE Vernova son la elección principal para la mayoría de las grandes compañías de servicios públicos del mundo.

Fuente: GE Vernova

Por lo tanto, el giro hacia el hidrógeno es esperable, y la compañía ya está creciendo en segmentos como compresores de hidrógeno y sus propios diseños de turbinas de hidrógeno con ya 10 millones de horas de operación registradas, demostrando su habilidad para manejar este gas a menudo peligroso y difícil de utilizar.

“Como las turbinas de gas son inherentemente flexibles en cuanto al combustible, pueden configurarse para operar con hidrógeno verde o combustibles similares como una nueva unidad, o actualizarse incluso después de un servicio prolongado con combustibles tradicionales. La amplia experiencia de campo de GE Vernova permite a nuestros ingenieros comprender el impacto de usar hidrógeno como combustible de turbina de gas.”

Los inversores en GE deberían centrarse a corto plazo en las turbinas eólicas y de gas existentes, así como en turbinas hidroeléctricas y nucleares, que constituyen la mayor parte del negocio de la compañía en los próximos 10 años.

Pero la posibilidad de actualizar a largo plazo las plantas existentes a hidrógeno hace que el negocio sea inherentemente resistente, junto a otras tecnologías en las que GE Vernova también está invirtiendo mucho I&D, como captura de carbono, SMRs, Corriente Continua de Alta Tensión (HVDC), almacenamiento de energía, hornos eléctricos, bombas de calor industriales, etc.

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