Producción solar de hidrógeno a partir del agua: Proyecto HYDROSOL-Plant

[Autor: Alfonso Vidal; CIEMAT-Plataforma Solar de Almería]

Desde el punto de vista medioambiental, la mayor preocupación en los países industrializados está centrada en encontrar opciones viables al sector transporte causante de la emisión de gases de efecto invernadero. En efecto, el transporte, representa más del 30% del total de consumo de energía y depende de un 98% de los combustibles fósiles; este sector es la principal causa del incumplimiento de los objetivos y compromisos del Protocolo de Kioto.

Una de las respuestas a este problema es el uso de hidrógeno como fuente de energía y su transformación en electricidad por medio de las llamadas pilas de combustible. Esta propuesta reduciría la dependencia actual sobre los combustibles fósiles, ya que el hidrógeno podría ser generado a partir de otras fuentes primarias como las renovables. Igualmente se disminuiría la contaminación atmosférica y la emisión de gases de efecto invernadero, puesto que el único residuo generado por una pila de combustible es agua.

La utilización  hidrógeno a gran escala debería ir acompañada del necesario desarrollo de procesos de generación que garanticen un desarrollo sostenible sin el consumo de combustibles fósiles. El proyecto HYDROSOL tiene como objetivo principal  demostrar la viabilidad técnica de la producción solar de H2 a partir de radiación solar concentrada. 


Fig. 1 Vista del campo CRS con los helióstatos en primer término y la torre metálica.

El proyecto HYDROSOL PLANT, “Thermochemical HYDROgen production in a SOLar monolithic reactor: construction and operation of a 750 kW PLANT” (Producción solar termoquímica de hidrógeno en un reactor monolítico: construcción y operación de una planta de 750 KW), es proyecto financiado por la Unión Europea dentro de la iniciativa FCH-JU (Fuel Cell and Hydrogen Joint Undertaking, Iniciativa Tecnológica Conjunta en Pilas de Combustible e Hidrógeno). El proyecto cuenta con la participación de diferentes Instituciones y empresas europeas, APTL (Aerosol and Particle Technology Laboratory, Laboratorio de Tecnología de Partículas y Aerosoles, Grecia), DLR (German Aerospace Center, Agencia Aeroespacial Alemana, Alemania), HYGEAR (Engineering for sustainable growth, Ingeniería para un crecimiento sostenible, Holanda), CIEMAT (España) y HELP-RES (Hellenic Petroleum – Renewables Energy Resources S.A, Compañía de Petróleos Helénica-Fuentes de Energía Renovables, S.A.), y la Plataforma Solar de Almería perteneciente al  CIEMAT.

Este proyecto vendría a completar iniciativas anteriores, como HYDROSOL II e HYDROSOL-3D que han permitido demostrar la viabilidad técnica del proceso, puesto que se ha avanzado en  el desarrollo de un ciclo termoquímico,  la introducción el concepto de reactores solares monolíticos multi-canal y, finalmente, se ha conseguido la integración del receptor en una planta de torre central.

Los ciclos termoquímicos son procesos considerados como solución a medio-largo plazo para la producción masiva de H2 limpio a partir de energía solar mejorando los rendimientos alcanzados en la disociación electrolítica del agua (con eficiencias en el entorno del 25-30%). Los ciclos termoquímicos constan de una serie de reacciones químicas endotérmicas y exotérmicas que tienen como objetivo la descomposición del agua en hidrógeno y oxígeno de forma separada (en dos etapas distintas). Entre los más de 100 ciclos posibles que se encuentran descritos en bibliografía, merece la pena destacar los ciclos basados en óxidos metálicos cuyo esquema se resume en el diagrama siguiente:

Activación (1000 – 1200 ºC)

Hidrólisis (700 – 1000ºC)

El objetivo del proyecto HYDROSOL-Plant sería completar el estudio realizado en estos últimos años, mediante la construcción de una planta de demostración de 750 kW a instalar en la Plataforma Solar de Almería, PSA-CIEMAT,  que produzca hidrógeno a partir del agua  con unos requerimientos mínimos para la producción y almacenamiento in-situ. Por lo tanto, la futura planta integrará todas las etapas del proceso: producción, purificación y almacenamiento del hidrógeno producido. Este estudio se completará con un estudio técnico-económico y un análisis de mercado que determinará la viabilidad del escalado del proceso.

[1]. Página web proyecto  http://hydrosol-plant.certh.gr

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