{"id":131033,"date":"2010-11-15T12:52:11","date_gmt":"2010-11-15T11:52:11","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=131033"},"modified":"2010-11-15T12:52:11","modified_gmt":"2010-11-15T11:52:11","slug":"produccion-de-hidrogeno-mediante-energia-nuclear-la-integracion-de-los-ciclos-termoquimicos-a-las-centrales-nucleares-de-generacion-iv","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2010\/11\/15\/131033","title":{"rendered":"PRODUCCI\u00d3N DE HIDROGENO MEDIANTE ENERG\u00cdA NUCLEAR: LA INTEGRACI\u00d3N DE LOS CICLOS TERMOQU\u00cdMICOS A LAS CENTRALES NUCLEARES DE GENERACI\u00d3N IV"},"content":{"rendered":"

Autor: [Ra\u00fal Molina-Grupo de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica y Ambiental. Universidad Rey Juan Carlos]<\/strong><\/p>\n

\u00a0En la actualidad existen tecnolog\u00edas de producci\u00f3n de hidr\u00f3geno maduras, que utilizan combustibles f\u00f3siles, usualmente gas natural y carb\u00f3n, en procesos de reformado, oxidaci\u00f3n parcial y gasificaci\u00f3n. Sin embargo, estas tecnolog\u00edas adolecen de los mismos problemas que las centrales t\u00e9rmicas de generaci\u00f3n el\u00e9ctrica basadas en hidrocarburos en cuanto a la emisi\u00f3n de contaminantes y gases de efecto invernadero. Dentro de los procesos alternativos propuestos para la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno limpio por la Plataforma Europea del Hidr\u00f3geno destacan los ciclos termoqu\u00edmicos nucleares y solares, en los que se utiliza agua como materia prima para su disociaci\u00f3n en hidr\u00f3geno y ox\u00edgeno. Las temperaturas requeridas para las etapas de los ciclos termoqu\u00edmicos, aunque elevadas, est\u00e1n por debajo de la necesaria para la descomposici\u00f3n t\u00e9rmica directa del agua, aunque no por ello son temperaturas despreciables, oscilando entre los 500 y 1500 \u00b0C, dependiendo del ciclo escogido.<\/p>\n

\u00a0De forma tradicional, la industria nuclear es la que con m\u00e1s fuerza ha estudiado y promovido los ciclos termoqu\u00edmicos de producci\u00f3n de hidr\u00f3geno, buscando un ciclo adecuado para su integraci\u00f3n con el calor suministrado por un reactor nuclear. Seg\u00fan este criterio, de entre los m\u00e1s de 100 ciclos posibles que se encuentran descritos en bibliograf\u00eda, los ciclos m\u00e1s relevantes y estudiados han sido los de azufre-yodo, propuesto en los a\u00f1os setenta por General Atomics, el ciclo hibrido de Bowman-Westinghouse de bromo y azufre, en el que la primera etapa del ciclo necesita de un electrolizador de alta temperatura, o el ciclo UT-3, desarrollado en Tokyo por Kameyama y Yoshida en 1978 y que involucra bromuros y \u00f3xidos de hierro y calcio en cuatro etapas diferentes. En los tres casos, la temperatura m\u00e1xima necear\u00eda oscila entre los 850 y los 950 \u00b0C, y consisten en una serie de reacciones en cadena (de 2 a 4) que juntas suman la disociaci\u00f3n del agua en hidr\u00f3geno y ox\u00edgeno, sin ning\u00fan tipo de subproducto te\u00f3rico.<\/p>\n

\u00a0El principal inconveniente para el acoplamiento de los ciclos termoqu\u00edmicos a la energ\u00eda nuclear es la baja temperatura de trabajo de los reactores actuales. Los sistemas PWR (Reactores de agua a presi\u00f3n) y BWR (reactores de agua en ebullici\u00f3n) de agua ligera de Generaci\u00f3n II oscilan en temperaturas de trabajo de 300-400 \u00b0C. Los sistemas avanzados de Generaci\u00f3n III (APWR, SBWR, sistemas avanzados de agua a presi\u00f3n y ebullici\u00f3n) modifican ciertos aspectos del dise\u00f1o de los anteriores con el objetivo de incorporar m\u00e1s sistemas pasivos de seguridad y aprovechamiento energ\u00e9tico, pero sin cambiar apreciablemente la temperatura de trabajo de los mismos, y sin acercarse a los 850 \u00b0C necesarios para los ciclos propuestos. Sin embargo, con los dise\u00f1os y desarrollos de reactores de Generaci\u00f3n IV, basados en reactores r\u00e1pidos en algunos casos de alta temperatura, es posible alcanzar las temperaturas necesarias para las reacciones de los ciclos mencionados, as\u00ed como otros propuestos en bibliograf\u00eda. La implantaci\u00f3n de estos reactores est\u00e1 prevista para el a\u00f1o 2030, aunque algunos dise\u00f1os, como el reactor de muy alta temperatura (VHTR) se encuentran en una fase m\u00e1s avanzada. Todos los reactores susceptibles de ser empleados para la generaci\u00f3n de hidr\u00f3geno siguen un ciclo Brayton con regenerador, en el que las turbinas de gas permiten trabajar a las temperaturas adecuadas para los ciclos termoqu\u00edmicos. Entre los reactores de Generaci\u00f3n IV susceptibles de generar hidr\u00f3geno mediante ciclos termoqu\u00edmicos, se encuentran el GFR (Gas-cooled Fast Reactor), con temperatura de trabajo de 550 a 850 \u00b0C, el VHTR, con temperaturas de 850 a 1000 \u00b0C, ambos refrigerados con helio, el LFR (Lead cooled Fast reactor), con temperaturas de 550 a 850 \u00b0C, y el MSR (Molten Salt Reactor), con temperaturas de 700 a 800 \u00b0C. De estos dise\u00f1os, el VHTR es el m\u00e1s avanzado, como ya se ha comentado, y estaba prevista la construcci\u00f3n de una primera central de tipo PBMR (con el combustible en lecho de bolas, Peebles Bed) en Sud\u00e1frica en el 2008, aunque finalmente el proyecto se cancel\u00f3 en 2009. El Instituto japon\u00e9s para la investigaci\u00f3n en energ\u00eda at\u00f3mica (JAERI) por su parte, comenz\u00f3 en 2001 un programa basado en una variante del VHTR, con el combustible en forma de elementos prism\u00e1ticos, el sistema GTHTR-3000, cuyo dise\u00f1o final de prototipo se espera que est\u00e9 listo a finales de 2010. En ambos casos, el ciclo con el que se trabaja para una hipot\u00e9tica integraci\u00f3n y obtenci\u00f3n de hidr\u00f3geno ser\u00eda el de azufre yodo (S-I). En Europa, los ciclos S-I y Westinghouse han sido objeto de un estudio exhaustivo en un proyecto financiado por el VI Programa Marco de la CE denominado HYTHEC, en el que se han desarrollado y evaluado las opciones de acoplamiento de ambos ciclos con reactores VHTR. Las conclusiones de dicho proyecto han tenido continuaci\u00f3n en el proyecto HYCYCLES, que pretende dise\u00f1ar los componentes necesarios para la construcci\u00f3n de plantas piloto de producci\u00f3n de hidr\u00f3geno utilizando ciclos termoqu\u00edmicos, y que finaliza el 31 de diciembre de 2010.<\/p>\n

\u00a0En resumen, el desarrollo de ciclos termoqu\u00edmicos de producci\u00f3n de hidr\u00f3geno ha estado tradicionalmente ligado a la energ\u00eda nuclear, y tiene continuaci\u00f3n actualmente\u00a0 en el impulso de reactores nucleares de Generaci\u00f3n IV, m\u00e1s r\u00e1pidos, seguros y de mayor temperatura de trabajo. Sin embargo, la elecci\u00f3n del ciclo y del proceso de integraci\u00f3n es fundamental porque, tomando como referencia el ciclo termoqu\u00edmico S-I, si bien las necesidades energ\u00e9ticas del mismo pueden ser cubiertas por los reactores nucleares de esta nueva generaci\u00f3n, todav\u00eda quedan por solucionar otros aspectos asociados, como puede ser por ejemplo la separaci\u00f3n del H2<\/sub> generado y el I2<\/sub>, que debe recuperarse para cerrar el ciclo, los problemas de corrosi\u00f3n asociados al azufre en forma de \u00e1cido sulf\u00farico, o el desarrollo de cada etapa con el objeto de asegurar la ciclabilidad del proceso.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Autor: [Ra\u00fal Molina-Grupo de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica y Ambiental. Universidad Rey Juan Carlos] \u00a0En la actualidad existen tecnolog\u00edas de producci\u00f3n de hidr\u00f3geno maduras, que utilizan combustibles f\u00f3siles, usualmente gas natural y carb\u00f3n, en procesos de reformado, oxidaci\u00f3n parcial y gasificaci\u00f3n. Sin embargo, estas tecnolog\u00edas adolecen de los mismos problemas que las centrales t\u00e9rmicas de generaci\u00f3n el\u00e9ctrica basadas en hidrocarburos en cuanto a la emisi\u00f3n de contaminantes y gases de efecto invernadero. Dentro de los procesos alternativos propuestos para la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno limpio por la Plataforma Europea del Hidr\u00f3geno destacan los ciclos termoqu\u00edmicos nucleares y solares, en los que se utiliza\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[545,546],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131033"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=131033"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131033\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":131034,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131033\/revisions\/131034"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=131033"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=131033"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=131033"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}