PROYECTO PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO
REALIZADO POR JAVIER HERNANDEZ DE LA ROSA, LUCIA IZQUIERDO
HERNANDEZ, CLAUDIA LESLIE VARGAS AVENDAÑO, DIEGO WALTER ALLGAIER
DIAZ Y JOSE ANGEL PASCUAL FRANQUET
Proyecto Obtención Hidrógeno
Debido a la dificultad de gestionar la energía eólica vertida a la
red por los aerogeneradores y a que tampoco es fácil almacenar
su energía mecánica (par torsor del eje), los desarrollos
tecnológicos orientados a corregir esta variabilidad se enfocan
hacia la predicción y el almacenamiento de la energía eléctrica
que el parque eólico entrega a la red.
Dado que la energía eléctrica no es almacenable, se plantea el
almacenar la energía química obtenida mediante electricidad. Si
la reacción química es factible de absorber energía eléctrica en
un sentido y entregarla en otro, entonces la reacción será útil
para el almacenaje de la energía eléctrica.
El par químico que suscita actualmente un mayor interés
tecnológico en el almacenamiento de energía eléctrica es el
hidrógeno-oxígeno. Ambos constituyen la molécula de agua (H2O)
y pueden obtenerse de ella mediante electrólisis (descomposición
por electricidad). La posterior combinación de ambos (H2 + O2)
para formar agua devuelve parte de la energía absorbida en la
electrólisis previa.
La ventaja del par H2-O2 sobre otros reside en que sólo es
necesario almacenar el hidrógeno, ya que el oxígeno puede
tomarse de la atmósfera de la que forma parte en un 20%.
Aunque sea la pila de combustible la que ha revolucionado el uso
del hidrógeno, su combustión en un motor de explosión con
oxígeno, es una tecnología conocida.
Objetivos
Este proyecto se ubicará ( LUGAR ), y constará de una planta de
almacenaje de energía eólica, que empleará el hidrógeno a una
escala que, sin ser la que debería resolver la variabilidad de la
generación.
Se tratará de la producción de hidrógeno con un electrolizador
de 60 Nm3/h de capacidad, alimentado con corriente eléctrica
proveniente de los aerogeneradores. El electrolizador produce
hidrógeno a baja presión que luego se comprime para reducir el
volumen de almacenaje en cilindros de acero a unos 200 bar.
Funcionamiento
Funcionamiento
renovables
del
almacenamiento
de
energía
eólica
o
Un posible modo para almacenar la energía eléctrica generada en
un parque eólico, consiste en transformarla en hidrógeno.
La energía eléctrica que se desea almacenar se deriva hacia un
electrolizador, que es un dispositivo en el que el paso de la
corriente disocia agua en sus dos componentes: oxígeno (O2) e
hidrógeno (H2) según la reacción H2O --> H2 + 1⁄2 O2.
El H2 obtenido se comprime para hacer más fácil su
almacenamiento en un volumen más pequeño, mientras que el O2 ,
se almacenará en botellas de 300 Kg a 300 atm.
El H2 se suele guardar y transportar en botellas como gas a alta
presión y baja temperatura (-253oC), condiciones que requieren
consumo de energía.
Es necesario evaluar todos los equipos presentes en la actualidad
en el mercado del hidrógeno, así como los distintos
requerimientos del agua de entrada al sistema para
acondicionarla y permitir ser utilizada por el electrolizador.
En esta fase se adquieren los equipos más importantes:
Generador de hidrógeno gaseoso ultra puro in situ
1 - 1000 m3/h
Tecnología: el electrólito del hidrógeno y el electrólito del
oxígeno circulan por separado, las bombas del electrólito del
hidrógeno en la célula del hidrógeno directo y las bombas del
electrólito del oxígeno en la célula del oxígeno directo, y por lo
tanto consigue una pureza más elevada del hidrógeno y oxígeno-
gas.
Para ello obtendremos la energía para producir el hidrógeno a
partir de la energía eólica.
Unidades construidas: 1.020
Potencia Nominal: 800 kW
Aerogenerador de tercera generación
Diámetro: 48 m
Altura: 50 - 76 m
Velocidad variable: 16 - 32 rpm
Velocidad lineal de la pala (punta): 40 - 80
Velocidad mínima de viento: 3 m/s
Velocidad nominal de viento: 13 m/s
Velocidad máxima de viento: 28 - 34 m/s
m/s
41322 x 2 = 82644 g = 82644 Kg de H2
23.400.000 J/3.600.000 x1000 = 6500 Kw x h en 1000 m3 de H2
1 m3 de H2 necesita 6,5 kw x h
P (m/s)
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P8
P9
P10
Kw
0,362
2,902
9,795
23
45
78
124
185
264
362
Kw/h
*
*
*
23
45
78
124
185
264
362
/6,5 (H2)
*
*
*
3,53 m3/h
6,92 m3/h
12 m3/h
19 m3/h
28,46 m3/h
40,61 m3/h
55,69 m3/h
24 h (H2)
*
*
*
84,72 m3/día
166,08 m3/día
288 m3/día
456 m3/día
683 m3/día
974,64 m3/día
1336,56 m3/día
Se hace una media de las potencias desde el viento a 4m/s hasta 10m/s
Si generamos 250m3 de H2 necesita 1625Kw/h
Almacenaje
Dependiendo de cuál sea el uso final del hidrógeno
obtenido se procede a almacenarlo en un depósito de
hidruros metálicos con una capacidad de 50 m3 H2 que
contará con el equipo necesario para la refrigeración y el
calentamiento de los hidruros.
El depósito de hidruros metálicos ha de ser capaz de
almacenar temporalmente el hidrógeno en el lugar de
producción.
Parte del hidrógeno producido se comprimirá, partiendo de los 56
bar con los que sale de la unidad de electrólisis, hasta los 200
bar con lo que se almacenan en cilindros con un volumen de 34 L
en una estación de llenado.
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