Hidrógeno | Hydrogen www.futurenergyweb.es 56 FuturEnergy | Diciembre 2019-Enero 2020 December 2019-January 2020 vables, hay que estudiar las formas de producir dicho hidrógeno. Hoy en día el 95% del hidrógeno se obtiene mediante la ruptura de hidrocarburos o de alcoholes mediante energía térmica o vapor y gasificación de carbón. Son formas baratas y eficientes de obtener hidrógeno, pero el problema es que en ambos casos se emite CO2. Se están investigando multitud de métodos para producir hidrógeno verde, definido como aquel respetuoso con el medio ambiente y que no genera contaminación en su producción. Ciclos termodinámicos, procesos químicos de descomposición, procesos biológicos o electrólisis, pero debido al diverso estado de desarrollo de estas tecnologías, la producción masiva actual de este hidrógeno sólo sería posible mediante electrólisis. Como dato, indicar que la invención de la síntesis industrial de hidrógeno y oxígeno a través de electrólisis se conoce desde 1888. La electrólisis no es más que la ruptura de la molécula del agua mediante energía eléctrica generando hidrógeno de alta pureza. En el mercado hay disponibles dos técnicas de electrólisis industrial, la alcalina y la PEM, membrana de intercambio de protones por sus siglas en inglés (Proton Exchange Membrane). El PEM toma su nombre de la membrana de intercambio de protones, la cual es permeable a los protones (H+), pero estrecha para gases y electrones. En otras palabras, esta clase de membrana actúa como aislante eléctrico entre los lados del ánodo y el cátodo y como separador físico, evitando que el hidrógeno y el oxígeno se mezclen. La tecnología PEMes ideal para trabajar con fuentes de alimentación fluctuantes como la energía solar o la eólica, ya que permite unmodo de operación altamente dinámico y puede ser rápidamente encendido o apagado sin precalentamiento. Una planta de electrólisis PEM es relativamente sencilla. Se compone de una conexión a la red, una unidad de transformación/ rectificación, purificación de agua, el electrolizador, y finalmente aquellos equipos necesarios para el uso concreto que se le quiera dar al hidrógeno. Hablamos de DeOxo/dryers, compresores, tanques de almacenaje, sistema de inyección a red, etc. El corazón de toda la planta es el electrolizador PEM. Este se compone a su vez de un stack (compuesto por la unión de varias celdas de electrólisis) donde se lleva a cabo el proceso de separar agua en hidrógeno y oxígeno. Por si siguen quedando dudas, ya existen plantas con electrolizadores PEM comerciales operando. Una de ellas, con tecnología Siemens, es la EnergieparkMainz. Se alimenta de energía renovable de un parque eólico cercano. Usa los excedentes de energía eólica renovable para romper la molécula de agua, que por un lado se inyecta en la red de gas local, y por otro se almacena para ser distribuida posteriormente en camiones a industrias locales y soluciones de movilidad. El proyecto emblemático de laUE“H2FUTURE - hydrogenmeeting future needs of low carbon manufacturing value chains”, reúne a proveedores de energía, la industria del acero,proveedores de tecnología e investigadores, todos trabajando conjuntamente en el futuro de la energía. Con una capacidad de 6MW y un producción de 1.200metros cúbicos de hidrógeno verde por hora,H2FUTURE es actualmente La instalación piloto de hidrógeno más grande y avanzada del mundo de electrólisis PEMpara producir hidrógeno verde de electricidad renovable. Podemos concluir que el hidrógeno será un vector clave en el futuro próximo para ayudar a la descarbonización. Aunque el costes de inversión para el “Power-to-X” disminuirá en los próximos años según se vaya desarrollando la tecnología, el apoyo institucional y una regulación apropiada son necesarios para una correcta implantación. La convergencia de sectores a través del hidrógeno verde será un elemento básico para un futuro energético basado en renovables. La conversión de electricidad en hidrógeno o combustibles sintéticos, lo que la hace almacenable, transportable y útil para todo tipo de sectores consumidores de energía,mejora el uso de energía verde en todo el sistema. state of development of these technologies, current mass production of this hydrogen would only be possible via electrolysis. One fact worth noting is that the intervention of the industrial synthesis of hydrogen and oxygen by means of electrolysis has been known since 1888. Electrolysis is no more than breaking down the water molecule via electrical power, generating extremely pure hydrogen. Today, two industrial electrolysis techniques are available: alkaline and PEM (proton exchange membrane). PEM takes its name from the proton exchange membrane, which is permeable to protons (H+) but tight for gases and electrons. In other words, this kind of membrane acts as an electrical isolator between the anode and cathode side as well as a physical separator, preventing hydrogen and oxygen from remixing. PEM technology is ideal for working with fluctuating wind and solar power sources, as it allows a highly dynamic mode of operation and can be rapidly turned on and off without preheating. A PEM electrolysis plant is relatively simple. It consists of a grid connection, a transformer and rectifier unit, water purification, the electrolyser, and lastly, all the equipment necessary for the specific use that would like to be given to the hydrogen, such as DeOxo/dryers, compressors, storage tanks and grid injection systems. The heart of the whole plant is the PEM electrolyser. This in turn comprises a stack (formed by joining together several electrolysis cells) where the process of splitting water into hydrogen and oxygen takes place. If any doubts remain, commercial PEM electrolyser plants are already in operation. One of these, with Siemens technology, is the Energiepark Mainz which is powered by renewable energy from a nearby wind farm. It uses surplus electricity from renewable sources (wind) to break water down into oxygen and hydrogen, which, on the one hand, is injected into the local gas grid and, on the other hand, stored and later filled into trailers and delivered to local industries and mobility solutions. One further interesting application, this time using the Silyzer 300, is the one that Siemens has jointly undertaken with Voestalpine at its plant in Linz. An application in commercial operation with the aim of decarbonising steel production that is replicable in every industry that will soon be penalised by sanctions that are associated with the production of CO2. We can conclude that hydrogen will be a key vector in the near future to help decarbonisation. Although investment costs for Power-to-X will decrease during the next years according to technology development, regulation and political support are needed to push the introduction. Coupling sectors via green hydrogen is set to be a basic element and backbone for an energy future based on renewables. Converting electricity into hydrogen or synthetic fuels, thereby making it storable, transportable and useable for all kinds of energy-consuming sectors, enhances the application of green energy throughout the entire system. Oscar Fernández Isla Jefe de Producto en Siemens España Product Manager, Siemens España
RkJQdWJsaXNoZXIy Njg1MjYx