Investigadores alemanes demuestran que el ciclo hierro-óxido puede almacenar energía renovable a largo plazo y complementar al hidrógeno.
- 🔥 Polvo de hierro como combustible almacenable y reutilizable.
- ♻️ Ciclo cerrado: hierro, óxido y vuelta a empezar.
- ⚡ Almacenamiento durante meses e incluso años, sin autodescarga significativa.
- 🏭 Posible reconversión parcial de antiguas centrales de carbón.
- 🚢 Transporte por barco y almacenamiento a temperatura ambiente.
- 💧 Menor presión sobre las futuras redes de hidrógeno.
- 🇪🇺 Especial interés para el sistema energético europeo de 2050.
El hierro oxidado podría convertirse en una enorme «batería» capaz de almacenar energía renovable durante meses
Una forma muy distinta de almacenar los excedentes de energía solar y eólica
El crecimiento de la energía solar y eólica está cambiando la forma de producir electricidad, pero deja sobre la mesa un problema difícil de resolver: qué hacer con enormes cantidades de energía cuando deben almacenarse durante semanas, meses o incluso años.
Las baterías electroquímicas funcionan bien para desplazar electricidad durante unas horas. Las centrales hidroeléctricas reversibles pueden almacenar grandes cantidades de energía, aunque necesitan una geografía adecuada. El hidrógeno verde permite conservar energía durante periodos prolongados, pero requiere electrolizadores, depósitos, tuberías, terminales y sistemas específicos de transporte.
Investigadores del Karlsruhe Institute of Technology han estudiado una alternativa menos conocida: utilizar hierro como portador químico de energía.
La idea tiene algo de sorprendente. La electricidad renovable se emplea para producir hidrógeno verde, que posteriormente permite transformar óxido de hierro en hierro metálico. Ese hierro puede almacenarse durante largos periodos, transportarse y utilizarse cuando el sistema eléctrico necesite recuperar la energía.
Al quemar el polvo de hierro no se libera CO₂. Se obtiene calor y óxido de hierro, básicamente herrumbre. Más adelante, ese óxido puede volver a convertirse en hierro utilizando hidrógeno producido con electricidad renovable.
Y el ciclo vuelve a comenzar.
De electricidad renovable a un combustible sólido que puede esperar años
Una de las principales ventajas del hierro aparece cuando se analiza el almacenamiento de larga duración.
Una batería convencional pierde progresivamente parte de su carga y necesita sistemas electrónicos, climatización y mantenimiento. El hidrógeno plantea otros desafíos relacionados con las fugas, la compresión, la licuefacción y la necesidad de instalaciones específicas.
El hierro metálico presenta un comportamiento diferente. Puede permanecer almacenado durante meses o años sin perder la energía química que contiene por autodescarga, siempre que se mantenga en condiciones adecuadas y se evite una oxidación no controlada.
Esto permite separar claramente el momento y el lugar donde se produce la electricidad renovable del momento en el que esa energía vuelve a utilizarse.
Por ejemplo, una instalación solar situada en una región con excelentes recursos solares podría producir hidrógeno verde y utilizarlo para obtener hierro metálico. El material viajaría posteriormente en barco hasta Europa, donde permanecería almacenado hasta que una sequía, una ola de frío o varias semanas con poca generación eólica y solar hicieran necesario producir electricidad.
Aquí está una de las grandes diferencias frente a otras tecnologías: el hierro permite almacenar energía durante periodos prolongados sin necesidad de mantener enormes depósitos presurizados o instalaciones criogénicas.
Una tonelada de hierro puede almacenar cientos de kilovatios hora
El hierro no tiene una densidad energética comparable con los combustibles fósiles. Ese punto conviene dejarlo claro.
Su oxidación completa libera aproximadamente 2 kilovatios hora de energía térmica por kilogramo, por lo que una tonelada de hierro puede contener alrededor de 2 megavatios hora de energía química.
La electricidad finalmente recuperada sería menor debido a las pérdidas producidas durante la conversión en una central térmica.
Además, el ciclo completo necesita primero producir hidrógeno verde, reducir el óxido de hierro y volver a generar electricidad. Cada etapa consume energía.
Por tanto, el hierro no compite con las baterías para almacenar electricidad durante unas pocas horas. Su posible utilidad aparece en otro terreno: conservar cantidades masivas de energía durante largos periodos y disponer de una reserva estratégica cuando la generación renovable sea insuficiente.
Un almacén con 100.000 toneladas de hierro podría contener aproximadamente 200 gigavatios hora de energía térmica. Son volúmenes importantes, aunque también implican grandes instalaciones industriales y una logística considerable.
Antiguas centrales de carbón podrían tener una segunda vida
Uno de los aspectos más interesantes de la investigación es la posibilidad de aprovechar parte de la infraestructura existente.
Cuando el polvo de hierro se quema, su comportamiento dentro del sistema de combustión presenta algunas similitudes con el carbón pulverizado.
Las centrales térmicas convencionales ya disponen de turbinas, generadores, sistemas de vapor, transformadores, conexiones eléctricas de alta potencia y, en algunos casos, redes de calefacción urbana.
Los investigadores consideran que la principal transformación tendría que producirse en los sistemas de almacenamiento, manipulación y combustión del combustible.
La adaptación no sería sencilla. El polvo metálico necesita sistemas específicos para controlar la combustión, recoger las partículas de óxido y evitar pérdidas de material durante cada ciclo.
Aun así, conservar una parte importante de las instalaciones podría reducir inversiones y evitar el abandono prematuro de infraestructuras energéticas que han costado miles de millones de euros.
En países como Germany, donde existen numerosas centrales de carbón que deberán cerrar progresivamente durante la transición energética, esta posibilidad resulta especialmente relevante.
El hierro no sustituirá al hidrógeno verde
El estudio realizado por los investigadores alemanes llega a una conclusión bastante clara: el hierro podría complementar al hidrógeno, pero no reemplazarlo.
El hidrógeno seguirá siendo necesario para fabricar acero, fertilizantes, combustibles sintéticos y determinados productos químicos. También puede utilizarse directamente para almacenar energía o generar electricidad.
El problema aparece cuando todas estas aplicaciones dependen simultáneamente de la misma infraestructura.
Construir suficientes electrolizadores, gasoductos, cavernas subterráneas y terminales de importación necesitará décadas y enormes inversiones.
Convertir temporalmente parte del hidrógeno en hierro permitiría disponer de un portador energético sólido, almacenable y transportable con tecnologías logísticas más cercanas a las utilizadas actualmente para materias primas minerales.
Dicho de otra manera: el hierro podría actuar como una especie de depósito físico para parte de la energía renovable mundial.
Menos tuberías y depósitos subterráneos para almacenar energía
El modelo energético utilizado por los investigadores proyectó diferentes escenarios para el sistema energético europeo hasta 2050.
En las simulaciones, el almacenamiento mediante hierro competía directamente con baterías, centrales de hidrógeno y otras tecnologías de almacenamiento.
Los resultados muestran que las centrales alimentadas con polvo de hierro aparecían en todos los escenarios de menor coste analizados.
Su utilidad era especialmente elevada en países con pocos recursos hidroeléctricos y escasas posibilidades para almacenar hidrógeno en formaciones geológicas subterráneas.
En estos lugares, enormes depósitos de hierro podrían funcionar como reservas energéticas estratégicas.
Cuando las centrales solares y eólicas produjeran más electricidad de la necesaria, la energía excedente permitiría regenerar el hierro oxidado.
Durante periodos prolongados con baja generación renovable, el hierro almacenado podría utilizarse para producir electricidad.
El proyecto Clean Circles ya investiga el ciclo industrial del hierro
La investigación forma parte del proyecto Clean Circles, una iniciativa científica alemana dedicada a estudiar el hierro como portador energético dentro de una economía climáticamente neutra.
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 industrial 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.
Convertir nuevamente la herrumbre en hierro metálico requiere energía e hidrógeno renovable. Mejorar la eficiencia de este proceso será decisivo para determinar si la tecnología puede competir económicamente con otras alternativas de almacenamiento.
Una tecnología pensada para semanas sin suficiente sol ni viento
Los sistemas eléctricos con una elevada penetración renovable necesitan resolver diferentes escalas temporales.
Las baterías pueden responder en milisegundos y almacenar energía durante horas.
La gestión de la demanda, las interconexiones eléctricas y el bombeo hidroeléctrico ayudan a equilibrar variaciones diarias y semanales.
Pero existe un problema más complicado: los periodos prolongados con poca generación solar y eólica.
En Europa Central, estos episodios pueden durar varios días e incluso semanas. Mantener centrales de respaldo capaces de producir electricidad durante estas situaciones será necesario incluso en sistemas eléctricos dominados por renovables.
El hierro podría convertirse en una de esas reservas.
No necesitaría utilizarse todos los días. De hecho, podría permanecer almacenado durante meses hasta que el sistema eléctrico necesitara grandes cantidades de energía gestionable.
Algo parecido a mantener una reserva estratégica de combustible, pero dentro de un ciclo potencialmente neutro en carbono.
El gran desafío sigue siendo la eficiencia del ciclo completo
Convertir electricidad en hidrógeno, utilizar ese hidrógeno para regenerar hierro y posteriormente transformar la energía química del metal en electricidad implica varias conversiones sucesivas.
Cada una introduce pérdidas.
Por eso, el rendimiento eléctrico global será previsiblemente inferior al almacenamiento directo en baterías.
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 para este tipo de aplicaciones.
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 de material podría ser más importante que conseguir la máxima eficiencia energética.
Potencial
El ciclo hierro-óxido podría ocupar un espacio muy concreto dentro de la transición energética: almacenar excedentes renovables durante largos periodos y recuperar esa energía cuando otras fuentes no puedan cubrir la demanda.
Su primera aplicación realista estaría probablemente en grandes instalaciones industriales y centrales térmicas reconvertidas. Allí podrían aprovecharse turbinas, generadores, conexiones eléctricas y personal especializado.
También podría facilitar el comercio internacional de energía renovable. Países con abundantes recursos solares y eólicos producirían hierro utilizando hidrógeno verde, mientras regiones con menor disponibilidad de recursos renovables importarían el material y recuperarían su energía cuando fuera necesario.
Otra posibilidad sería crear reservas energéticas estratégicas de larga duración. Grandes almacenes de hierro permitirían afrontar semanas de baja generación renovable, interrupciones de suministro o aumentos inesperados de la demanda.
No resolverá por sí solo el almacenamiento energético. Ninguna tecnología puede hacerlo.
Las baterías, el bombeo hidroeléctrico, el almacenamiento térmico, las interconexiones eléctricas, la gestión de la demanda y el hidrógeno seguirán desempeñando funciones diferentes.
El valor del hierro aparece precisamente ahí: ofrecer una alternativa sólida, abundante y potencialmente reutilizable para almacenar energía durante meses o años.
La tecnología todavía debe demostrar su eficiencia, durabilidad y competitividad a escala industrial. También será necesario comprobar cuántas veces puede circular el material sin pérdidas relevantes y cuánto costará adaptar centrales existentes.
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.
Vía Karlsruhe Institute of Technology
Más información: Julia Schuler et al, A new iron age? The potential role of iron fuel in Europe’s clean energy transition, Chem Circularity (2026). DOI: 10.1016/j.checir.2026.100047
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