Conectores rápidos para hidrógeno

El potencial del hidrógeno como futura fuente de energía sostenible se ve reforzado por el hecho de que en los últimos años muchos países han desarrollado estrategias nacionales sobre el hidrógeno. Puede que sea la molécula más pequeña del universo, pero el hidrógeno encierra un inmenso potencial como fuente de energía limpia en el marco de la transición energética mundial. Es un gas que puede quemarse en un motor o utilizarse en una pila de combustible para propulsar vehículos, generar electricidad o proporcionar calor.

Los usos potenciales del hidrógeno son muchos y variados, y abarcan múltiples sectores del mercado, como el ferroviario, el aeroespacial, el de los vehículos de carretera y todoterreno, el marítimo y el de la generación de energía. Una función clave común a todas las aplicaciones, ya se trate de la producción de hidrógeno, de su transporte o del uso del gas como fuente de combustible, es la necesidad de poder conectar los medios de producción, almacenamiento y transporte de forma fiable y segura a los trenes, barcos o vehículos que utilizarán el combustible.

Aquí es donde la experiencia global de Stäubli, y la reputación de la empresa en la producción de soluciones con conectores de la más alta calidad, harán una valiosa contribución al desarrollo y aceptación del hidrógeno como una fuente de combustible clave, mientras que, al mismo tiempo, mejorará el potencial de alcanzar los objetivos medioambientales más importantes.

Stäubli actúa a todos los niveles dentro del sector del hidrógeno, incluyendo la participación como parte del organismo ISO (ISO T/C 197 Hydrogen Technologies) responsable de la normalización en el campo de los sistemas y dispositivos para la producción, almacenamiento, transporte, medición y uso del hidrógeno. En concreto, la contribución de Stäubli gira en torno a la definición de la norma para el conector de repostaje. Con su participación, Stäubli desempeña un papel clave en la definición de la norma que luego se aplicará en todo el mundo.

Stäubli lleva muchos años innovando en una serie de sectores altamente regulados en los que los acoplamientos y conectores, satisfacen las demandas más estrictas de rendimiento, calidad y seguridad dentro de las empresas. La experiencia intersectorial adquirida por Stäubli ha sido fundamental en el desarrollo de soluciones únicas para la industria petroquímica y el deporte del motor, donde las soluciones de repostaje de Stäubli se han establecido como estándar en ciertas secciones del deporte.

Los conocimientos adquiridos en el desarrollo de estas soluciones constituyen el núcleo de la oferta de productos para el sector del hidrógeno. Stäubli es un participante clave en todos los ámbitos de la industria del hidrógeno, desde la fase de producción hasta la logística, pasando por el traslado del hidrógeno de un lugar a otro y, por último, dondequiera que se utilice el hidrógeno. La naturaleza del producto, su volatilidad y las presiones con las que se mantiene y dispensa plantean algunos retos únicos para las soluciones de conexión.

La pila de combustible de hidrógeno se considera una posible alternativa a los BEV (vehículos eléctricos de batería) o a los híbridos. La pila de combustible de hidrógeno funciona alimentando el ánodo con hidrógeno y el cátodo con aire. Un catalizador en el ánodo separa las moléculas de hidrógeno en protones y electrones, que toman caminos diferentes hacia el cátodo. Los electrones pasan por un circuito externo, creando un flujo de electricidad. Ésta se utiliza para alimentar los motores eléctricos del vehículo. Las ventajas potenciales de la pila de combustible de hidrógeno para el transporte vehicular es el corto tiempo de repostaje, muy similar al de un vehículo convencional de gasolina o diésel. Sin embargo, las diferencias y los retos están relacionados con la seguridad, la protección y las altas presiones utilizadas al repostar.

A diferencia de un vehículo convencional, en el que la boquilla de la bomba se sujeta manualmente en la abertura del depósito, el repostaje del vehículo requiere una solución de conexión sofisticada y segura, capaz de soportar las altas presiones, que pueden oscilar entre 350 y 700 bares, y que además no debe tener fugas.

Otro requisito es la electrónica que regula y garantiza la seguridad de la operación de repostaje. Las comunicaciones por infrarrojos se utilizan para controlar la presión y la temperatura dentro del depósito de almacenamiento del vehículo. Esta información se transmite a la boquilla que se utiliza para llenar el depósito y de ahí al sistema dispensador. En función de la información de presión y temperatura recibida, el dispensador ajustará el caudal para evitar el sobrecalentamiento del depósito. Toda esta tecnología debe ser parte integrante de la solución de conexión.

Como habremos visto con los sistemas convencionales de repostaje de gasolina o gasóleo, hay casos en los que el vehículo se ha movido, ya sea durante el repostaje o al final de la operación, pero en los que el usuario no ha retirado la boquilla del vehículo. Aunque esto puede causar daños físicos a ambos lados de la conexión, en general, hay un riesgo mínimo de consecuencias graves de tal evento. Al repostar un vehículo impulsado por hidrógeno, dada la volatilidad del combustible y las altas presiones implicadas, cualquier movimiento inesperado del vehículo y el consiguiente daño a la conexión podría tener consecuencias significativas. Para garantizar la máxima seguridad durante el repostaje y hacer frente a posibles problemas de seguridad en caso de rotura accidental de la conexión entre la estación de repostaje y el vehículo, las soluciones de acoplamiento Stäubli incorporan una función de rotura de seguridad. Los acoplamientos industriales de separación “break away” de Stäubli evitan el riesgo de derrames y fugas. Estos sistemas ya han demostrado ser un activo valioso durante las operaciones de transferencia de fluidos en los sectores químico, petroquímico y ferroviario.

Deben considerarse dos factores clave adicionales en relación con el uso de acoplamientos y conexiones para el sector del hidrógeno. El coste total de propiedad para el operador del combustible es importante. No sólo deben tener total confianza en el producto, sino que la fiabilidad y los requisitos de mantenimiento del producto influirán a la hora de determinar la rentabilidad.

Tanto para el operador como para el usuario final, el sistema de repostaje debe ser intuitivo, ergonómico y fácil de manejar. Todos estos factores fueron prioritarios para Stäubli a la hora de desarrollar las soluciones de conexión para el sector del hidrógeno. El diseño y los materiales utilizados en la fabricación de las soluciones de Stäubli contribuyen en gran medida al rendimiento y la fiabilidad. El resultado neto es una gama de soluciones que cumplen las normas del sector, incorporan características de seguridad esenciales y que, en última instancia, ofrecerán el máximo rendimiento a un coste total de propiedad atractivo y bajo.