Europa y las regiones vecinas tienen excelentes recursos renovables y la capacidad industrial para implementar de forma rápida y rentable un sistema de hidrógeno renovable. Además, Europa también requiere cantidades considerables de hidrógeno para descarbonizar el sector industrial, civil y el transporte.
El hidrógeno es un portador de energía alternativo, que contribuiría significativamente a crear sistemas energéticos sostenibles a nivel mundial. Se considera un combustible renovable si se produce a partir de tecnologías y recursos energéticos renovables, como la energía hidroeléctrica, solar o eólica. Las oportunidades de innovación y crecimiento económico en la utilización de la energía del hidrógeno están prácticamente sin explotar y muchas naciones industrializadas están dedicando sus esfuerzos a establecer una posición de liderazgo en este campo en expansión.
En los últimos años, se ha llevado a cabo una gran cantidad de trabajo de I+D en todo el mundo para utilizar el hidrógeno como nueva fuente de energía en los sectores tales como la calefacción urbana, servicios públicos de energía y transporte. Los vehículos alimentados con hidrógeno basados en pilas de combustible junto con las nuevas tecnologías, como los vehículos eléctricos e híbridos, ofrecen una alternativa a los medios de transporte basados en combustibles fósiles. El hidrógeno se puede producir en cantidades prácticamente ilimitadas a partir de recursos renovables, por lo que es una clave importante para el crecimiento sostenible en los sistemas de transporte y generación de energía.
Las tecnologías convencionales para la producción de hidrógeno incluyen principalmente oxidación parcial de aceites pesados, reformado con vapor de hidrocarburos ligeros, gasificación de carbón y electrólisis de agua. Al igual que la electricidad, el hidrógeno es un segundo portador de energía, que allanará el camino para futuros sistemas energéticos sostenibles. Es un combustible versátil con gran potencial en aplicaciones fijas y móviles. La electrólisis del agua es el único proceso, que no involucra combustibles fósiles si la energía eléctrica requerida no es de origen fósil.
La electrólisis del agua para la producción de
hidrógeno es un proceso que consume mucha energía, donde el costo de la electricidad
tiene un impacto directo en la economía del hidrógeno.
Los altos costes de producción se deben principalmente a la baja eficiencia térmica de las plantas de generación y al alto coste de la electricidad. Aunque no es económicamente competitivo, el hidrógeno electrolítico proporciona una alta pureza del producto y modos de funcionamiento flexibles. Las plantas de electrólisis pueden operar en una amplia gama de capacidades de producción, por lo que son útiles para nivelar la carga de electricidad, ya sea en el sitio de generación o en cualquier lugar directamente abastecido por la red.
El principio básico de la tecnología de producción de hidrógeno por energía eólica y paneles solares
La
tecnología de producción de hidrógeno por energía eólica y solar se considera
como un "modo limpio y eficiente de uso de energía". Este modo se
utiliza para generar hidrógeno por electrólisis que no puede ser absorbido por
la red eléctrica o para generar hidrógeno directamente utilizando la electricidad
generada por ambas fuentes no conectadas a la red. El hidrógeno se almacena y
transporta después de la presurización para ser usado en diversos equipos a los
(vehículos de pila de combustible de hidrógeno, sistemas de calefacción, etc.).
La tecnología de producción de hidrógeno por sistema de energía eólica y solar
se compone principalmente de turbina eólica y/o panel solar, dispositivos de
electrólisis de agua, dispositivo de almacenamiento de hidrógeno, celda de
combustible y red de transmisión eléctrica. El sistema de control ajusta la
relación de la energía eólica y/o solar en la red eléctrica y la producción de
hidrógeno, y la potencia de reducción del viento o sol se puede absorber al
máximo, aliviándose el problema de integración de ambas fuentes de energía directamente
a la red nacional. El exceso de energía eléctrica de la generación se utiliza
para electrolizar el agua.
Principales
características técnicas de la producción de hidrógeno por energía eólica y/o
solar
1.
Adaptabilidad de las turbinas eólicas y paneles solares.
Las
turbinas eólicas y los paneles solares no solo envían energía eléctrica
mediante un dispositivo convertidor a la red eléctrica, sino que también
proporcionan energía para la celda electrolítica de hidrógeno.
2.
Alta eficiencia, alta adaptabilidad, protección del medio ambiente y seguridad
de la celda electrolítica.
La
celda electrolítica de producción de hidrógeno proporciona hidrógeno de alta
pureza mediante la electrólisis del agua, y el proceso debe garantizar la
eficiencia de la conversión de energía.
Y
la fluctuación de la potencia tendrá una gran influencia en la vida y la pureza
del hidrógeno del electrolizador. Por tanto, la demanda del electrolizador es
mayor. Al optimizar el electrodo, el catalizador y otros materiales, se puede
reducir el costo de la electrólisis y la eficiencia de producción de hidrógeno.
El rendimiento se puede mejorar optimizando la membrana de aislamiento, y la
fluctuación de potencia del electrolizador se puede mejorar ajustando los
parámetros del proceso, para garantizar el funcionamiento seguro del sistema.
3.
La flexibilidad, eficiencia y seguridad del sistema de control de producción de
hidrógeno a partir de la energía eólica y solar.
El
sistema de control integrado de la tecnología de producción de hidrógeno por
energía eólica y solar incluye el sistema de control de producción de
hidrógeno, almacenamiento de hidrógeno y pila de combustible. Las principales
características técnicas incluyen la distribución flexible de potencia de
producción de hidrógeno, la operación segura de producción y almacenamiento de
hidrógeno y la operación segura del sistema de hidrógeno por parte del sistema
de control.
OCEANH2 &
El
proyecto de investigación industrial OCEANH2, financiado por el CDTI dentro del
programa “Misiones de Ciencia e Innovación” pretende dar un salto pionero, para
analizar diversas alternativas de producción de hidrógeno verde en alta mar,
mediante la hibridación de fuentes de energía renovable como el sol y el
viento. Este proyecto emplea una visión modular y flexible al mercado de las
renovables marinas, combinando tecnología eólica flotante y fotovoltaica.
El
proyecto estudiará diferentes escenarios de implementación para un sistema de
generación de energía híbrida marina, evaluando las alternativas de diseño a lo
largo de toda la cadena de producción, almacenamiento y distribución de
hidrógeno para identificar las soluciones que tienen el mayor potencial de
desarrollo en base a los nuevos materiales propuestos.
El proyecto se desarrollará simultáneamente en seis comunidades autónomas españolas (Madrid, Canarias, Andalucía, Cantabria, Navarra y Cataluña), aportando sinergias tecnológicas y capacidades científicas nacionales.
BlueNewables colabora aportando un sistema de paneles solares flotantes denominado “PV-bos”. Además, esta start-up aporta su experiencia en ingeniería offshore para colaborar en diversas de las tareas del proyecto.
Los
socios son empresas de referencia en sus respectivos ámbitos, Acciona
(Construcción, Industrial e Ingeniería) como gran promotor/constructor de
infraestructuras; Redexis como empresa especializada en transporte y
distribución de Gas Natural; WunderHexicon como tecnólogo del artefacto
eólico flotante; TSI como referente en monitorización de equipos
marinos y sus aplicaciones digitales; ARIEMA como especialista en
producción de hidrógeno.
Sobre BlueNewables
BlueNewables es una “start-up” de base tecnológica, especializada en ingeniería y
consultoría offshore. Les gusta considerarse un “vector creativo” en el ámbito
de la economía azul, desarrollando diversas tecnologías propias o de terceros,
o alternativamente, proporcionando servicios de ingeniería/consultoría muy
especializada.
Radicada
en Tenerife, con oficinas en Madrid y Rotterdam. Su modelo de negocio está
basado en la deslocalización garantizando una enorme flexibilidad a la hora de
afrontar las necesidades de sus clientes.
Source:
Valverdeisorna L, Ali D, Hogg D, et al. (2016) Modelling the performance of wind–hydrogen energy systems: Case study the hydrogen office in Scotland/UK. Renewable & Sustainable Energy Reviews 53: 1313–1332.
Sarrias-Mena R, Fernandez-Ramırez LM, Garcıa-Vazquez CA, et al. (2015) Electrolyzer models for hydrogen production from wind energy systems. International Journal of Hydrogen Energy 40(7): 2927–2938.
Rahmouni S, Negrou B, Settou N, et al. (2016) Prospects of hydrogen production potential from renewable resources in Algeria. International Journal of Hydrogen Energy 42(2): 1371–1383.
B. Couñago. BlueNewables. http://bluenewables.com/.
Gran información.
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