Els petits reactors nuclears, una solució eficient per a la producció d’hidrogen

NuScale Power ha anunciat avaluacions actualitzades de la viabilitat tècnica i l’economia de produir hidrogen utilitzant calor i electricitat d’un NuScale Power Module ™ (NPM), un petit reactor nuclear, com a resultat de el recent anunci que un d’aquests reactors modulars pot generar un 25% més d’energia addicional per mòdul per a un total de 250 MWt (o 77 MWe) per mòdul. L’estudi d’hidrogen es va realitzar originalment en 2014 amb el Laboratori Nacional d’Idaho i s’ha actualitzat amb nous paràmetres econòmics i de producció.

CONTINUA LLEGINT

Creen una tecnologia que produeix hidrogen a partir d’aigües residuals capaç de capturar el carboni del biogàs

Un grup d’investigadors de la Universitat RMIT a Austràlia han fet un pas més en la producció d’hidrogen. Han utilitzat biosòlids per produir hidrogen a partir d’aigües residuals, en una nova tecnologia que dona suport el reciclatge integral d’un dels recursos il·limitats de la humanitat: les aigües residuals. La innovació se centra en el reciclatge avançat de biosòlids i biogàs, subproductes del procés de tractament d’aigües residuals.

CONTINUA LLEGINT

Bateries i hidrogen, la doble fórmula d’emmagatzematge que seran essencials en la transició energètica

L’emmagatzematge d’energia és un factor clau per a la gestió de la producció renovable i l’estabilitat de el sistema elèctric davant la penetració massiva d’aquesta producció intermitent. En AleaSoft s’ha realitzat una anàlisi de l’emmagatzematge en bateries i amb hidrogen com a mitjans per complir amb els objectius europeus de descarbonització de el sector de l’energia

Continua llegint «Bateries i hidrogen, la doble fórmula d’emmagatzematge que seran essencials en la transició energètica»

L’hidrogen verd és el combustible de el futur

L’hidrogen serà el combustible del futur i pas a pas substituirà tots els combustibles fòssils actuals. En AleaSoft s’ha realitzat una anàlisi de la repercussió de l’hidrogen en el sector de l’energia com a factor clau en la transició ecològica i un resum de la utilització present i futura d’aquest gas en diversos sectors de l’economia.

L’hidrogen és l’element més abundant en l’univers. S’usa com input en la refinació de petroli, la producció d’amoníac i metanol i la fabricació d’acer. La demanda mundial actual d’hidrogen és de més de 70 milions de tones anuals.

El subministrament d’hidrogen a usuaris industrials és ara un negoci important a tot el món. La demanda d’hidrogen, que s’ha multiplicat per més de tres des de 1975, continua augmentant, proveïda gairebé íntegrament per combustibles fòssils, amb un 6% de gas natural global i un 2% del carbó global destinat a la producció d’hidrogen.

El nombre de països amb polítiques que donen suport directament la inversió en tecnologies d’hidrogen està augmentant, juntament amb el nombre de sectors als quals es dirigeixen. Hi ha al voltant de 50 objectius, mandats i incentius de polítiques vigents avui que donen suport directament l’hidrogen, la majoria d’ells enfocats a el sector del transport.

Producció d’hidrogen

Gairebé la totalitat de l’hidrogen actual es produeix a partir d’hidrocarburs com el gas natural i el carbó. Com a conseqüència, la producció d’hidrogen és responsable de l’emissió de prop de 830 milions de tones de diòxid de carboni per any, equivalent a les emissions de CO2 del Regne Unit i França combinades.

No obstant això, hi ha una alternativa no contaminant, l’anomenat hidrogen verd. Es tracta del hidrogen obtingut a través de l’electròlisi de l’aigua. Per a aquest procés es requereix electricitat, de manera que, si s’utilitza la generació d’una font renovable, s’haurà obtingut hidrogen sense emissions en el procés.

Obtenció d’hidrogen verd per electròlisi d’aigua a partir de fonts d’energia renovable. Font: Wood Mackenzie

Amb la disminució dels costos de l’electricitat renovable, en particular de l’energia solar fotovoltaica i l’eòlica, l’interès per l’hidrogen verd està creixent i s’han realitzat diversos projectes de demostració en els últims anys. No obstant això, el desafiament no és petit. Migrar tota la producció d’hidrogen actual representaria una demanda d’electricitat de 3600 TWh, més que la generació d’electricitat anual de tota la Unió Europea.

La construcció d’electrolitzadors en ubicacions amb bones condicions de recursos renovables podria convertir-se en una opció de subministrament de baix cost per a l’hidrogen, fins i tot després de tenir en compte els costos de transmissió i distribució del transport d’hidrogen des ubicacions renovables, sovint remotes, als usuaris finals.
Producció d’electricitat amb hidrogen

Per a l’obtenció d’electricitat a partir de l’hidrogen es realitza precisament la reacció inversa que per a l’obtenció d’hidrogen. En aquest cas es fa reaccionar amb oxigen, obtenint electricitat i aigua. A el dispositiu encarregat de realitzar aquesta reacció se l’anomena pila de combustible. Una de les primeres aplicacions pràctiques de les piles de combustible va ser en vehicles espacials, on a més del subministrament elèctric, l’aigua resultant pot usar-se pels astronautes per beure, o per refrigerar els sistemes de la nau

Principi de funcionament d’una pila de combustible d’hidrogen. Font: geek.com

D’aquesta manera, la generació d’electricitat amb piles de combustible a partir d’hidrogen és 100% neta, i a més com a subproducte es genera aigua potable.

L’hidrogen en la gestió de les energies renovables
Una de les principals limitacions que tenen les fonts d’energies renovables és que la seva generació depèn de variables meteorològiques que tenen un comportament no gestionable. La generació eòlica depèn de la intensitat de vent en les localitzacions dels parcs, que és una variable de gran aleatorietat. La generació fotovoltaica depèn dels perfils de radiació solar. Això fa que aquestes fonts d’energia no puguin garantir una determinada producció en un determinat moment, sinó que s’alternaran períodes d’alta i de baixa producció depenent de les condicions meteorològiques de cada instant.

Una manera d’aprofitar millor els pics d’alta generació d’electricitat d’aquestes fonts renovables, és utilitzar l’excedent per produir hidrogen. Després, l’hidrogen produït podria vendre directament o emprar-se per generar electricitat en el moment en què la producció de la font renovable sigui escassa.

Cost de l’hidrogen creat amb energies fotovoltaica i eòlica a llarg termini. Font: IEA

És en aquest sentit en el qual la generació d’hidrogen representaria l’element regulador de l’equilibri en el preu de mercat elèctric. En un escenari de molta producció renovable, ja sigui eòlica, fotovoltaica o d’una altra font, el preu mínim de mercat ho marcaria el valor a partir del qual seria més rendible utilitzar l’electricitat per produir hidrogen. Una baixada de preu implicaria la producció massiva d’hidrogen, la qual cosa representaria un increment en la demanda i finalment s’arribaria a un equilibri de mercat.

L’hidrogen com a forma d’emmagatzematge d’energia

L’emmagatzematge de l’energia és un dels principals reptes que enfrontarà el sector en els propers anys. Les tecnologies de bateries han evolucionat molt, però la qüestió de l’emmagatzematge a llarg termini no la resolen encara. És aquest escenari on l’hidrogen podria ser de gran utilitat. No només per la seva capacitat d’emmagatzemar energia per llargs períodes de temps, sinó també perquè serà molt més fàcil de manejar, ja que el seu pes serà menor, perquè la densitat d’energia dels tancs d’hidrogen comprimit és superior a les de les bateries de liti-ió.

L’hidrogen en el sector del transport

El sector del transport és probablement l’àrea on l’hidrogen es pot imposar de forma més efectiva. Els cotxes elèctrics de cel·la de combustible d’hidrogen (FCEV) reduirien la contaminació de l’aire local perquè, a l’igual que els cotxes elèctrics de bateria (BEV), tenen zero emissions de gasos contaminants.

Ja hi ha cotxes al mercat que utilitzen aquesta tecnologia i tenen prestacions similars i fins i tot superiors a diversos cotxes a bateries. L’aspecte en el qual el cotxe d’hidrogen si no tindrà competència és en el repostatge. Aprovisionar a un cotxe d’hidrogen és molt més ràpid que recarregar un cotxe a bateries.

Però el camp d’actuació de l’hidrogen no es resumeix als turismes. En vehicles de major grandària com autobusos o fins i tot en avions, l’alternativa elèctrica amb bateries moltes vegades es descarta pel pes que impliquen les bateries. L’hidrogen representa una forma molt més lleugera de transportar la capacitat d’alimentar un motor elèctric. Al juny de 2019 les empreses europees que formen el Consorci H2Bus es van unir amb l’objectiu de treballar en conjunt per desplegar una flota de 1000 autobusos elèctrics de cel·la de combustible que s’incorporaran a les flotes de diversos gestors europeus de transport. A més, s’instal·laran, en cadascuna de les ciutats europees on operin, la infraestructura de recàrrega d’hidrogen necessària per fer-los competitius comercialment.

L’hidrogen a més es pot convertir en combustibles a base d’hidrogen, inclosos metà sintètic, metanol, amoníac i combustibles líquids sintètics, que tenen una gamma d’usos potencials de transport.

La revolució de l’hidrogen

L ‘hidrogen verd és el combustible de el futur. La capacitat d’emprar un combustible amb una petjada de CO2 nul·la representa una revolució en el sector de l’energia i el transport. La gasolina, el gas, el carbó i tota la resta de combustibles seran desplaçats gradualment per l’hidrogen. Des de l’ús industrial fins el domèstic, el camí a seguir és la utilització de l’hidrogen com a combustible principal. A més, com ja es va esmentar, en última instància serà l’element regulador de l’equilibri de mercat elèctric. Font: elperiódicodelanergia

Hidrogen, combustible alternatiu per a un transport marítim sense emissions

En la indústria naviliera, la decisió de l’Organització Marítima Internacional de limitar les emissions de sofre del combustible a l’0,5% per al 2020 influirà en el negoci de totes les companyies. Aquesta regulació afectarà els vaixells portacontenidors que hauran de canviar els motors o posar sistemes de neteja de sofre en els seus escapaments si han de complir amb les noves directives.

Quines altres opcions hi ha al mercat? Avui dia ja es disposa de motors elèctrics, però la majoria dels vaixells requereixen d’una velocitat màxima molt gran a la qual encara no s’ha arribat; així com d’una instal·lació elèctrica de grans dimensions que suposen uns costos elevats per a altes potències, segons va explicar Indalecio Seijo Jordà, Capità de navili de l’Armada Espanyola, durant l’últim Trobada amb la Mar organitzada pel Clúster Marítim Espanyol sobre els sistemes de propulsió híbrids.

No obstant això, “buscant una menor petjada de CO2 i una versió més barata, la barreja d’hidrogen i oxigen per crear electricitat, pot ser una opció. En els propers 20 o 25 anys els avenços que es prometen poden ser espectaculars” va dir.

El 96% dels vaixells mercants en servei estan propulsats per sistemes mecànics en què un combustible derivat del petroli alimenta un o més motors (generalment dièsel de 2 o 4 temps). La majoria del 4% restant són de propulsió dièsel-elèctrica, en els quals la potència generada pel motor principal es converteix en electricitat per donar al vaixell una gran maniobrabilitat.

No obstant això, s’estan desenvolupant altres alternatives d’energia que podrien impulsar els vaixells del futur, i un d’ells és l’hidrogen: una font de combustible prometedora que ha existit durant força temps, però mai ha trobat una base sòlida en què recolzar-se, ja que la tecnologia i els preus no eren convincents per als operadors tradicionals.

En els últims temps, les cel·les de combustible d’hidrogen es presenta com la millor opció per a les flotes de camions i en espais confinats com ports, aeroports i magatzems on els carretons elevadors d’hidrogen ajuden a reduir les emissions. El cost a llarg termini dels equips impulsats per hidrogen està en línia amb els equips que funcionen amb dièsel, el que el converteix en una alternativa atractiva. A més, l’hidrogen produït a gran escala per electròlisi a partir de fonts renovables està avui en paritat amb el dièsel per a la indústria automotriu, autobusos i camions.

No obstant això, en la indústria marítima, el combustible fòssil és molt més barat i més pràctic en comparació amb les cel·les de combustible d’hidrogen, la qual cosa dificulta la promoció d’aquest últim a la indústria naviliera en general. Aquest combustible a més és fàcil d’adquirir i emmagatzemar, és fàcil de bombar en condicions atmosfèriques perquè és un líquid i també és menys costós. No obstant això, amb la regulació de l’OMI i l’inici creixent de les regulacions ambientals locals, la indústria del combustible d’hidrogen sap que ha d’estar preparada per a una major penetració.

Els assajos pilot estan a Europa. Noruega ha estat una de les pioneres, ja que les polítiques governamentals i la participació de la indústria han ajudat a impulsar la introducció de vaixells de zero emissions que funcionen amb cel·les de combustible d’hidrogen. Però fins al 2020 no s’espera que sigui una realitat la primera ruta d’alta velocitat totalment d’hidrogen del país escandinau. El segon és perquè els vaixells de contenidors en rutes de curta distància entre Escandinàvia i Europa occidental funcionin en part amb combustible d’hidrogen.

“Havent-se demostrat la viabilitat tècnica de les piles de combustible a la construcció naval, la utilització d’hidrogen sembla orientar-se a la seva ús i a l’obtenció de combustibles sintètics. Els estudis fets fins ara determinen que les de protons i les d’alta temperatura són les més adequades per a la indústria marina”, va concloure Jorge Dahl, Business Development Manager de DNV GL en la Trobada del Clúster Marítim Espanyol. Font: elperiodicodelaenergia