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Miércoles, 20 de noviembre de 2024

hidrógeno

La batería española de hidrógeno doméstico que cogenera la electricidad y el calor de casa

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Un grupo de investigadores de la Universidad CEU Cardenal Herrera de Valencia está desarrollando un sistema alimentado por hidrógeno verde para la cogeneración de electricidad y calor en hogares (el hidrógeno verde es un gas producido con agua -que sería la materia prima- y energías renovables; en su proceso de fabricación no se producen emisiones de gases de efecto invernadero; y cuando es quemado para producir electricidad con él tampoco emite CO2). El proyecto valenciano emplea energía solar para fabricar el H2 verde y, con ese hidrógeno, alimenta un sistema de cogeneración que produce electricidad y calor. [Pie de foto, a pie de página].
La batería española de hidrógeno doméstico que cogenera la electricidad y el calor de casa

El Grupo TecEner de la Universidad CEU Cardenal Herrera de Valencia trabaja desde hace cinco años en el uso doméstico del hidrógeno y en su producción verde para satisfacer las necesidades energéticas de viviendas y edificios. El proyecto en el que está embarcado -fabricación de hidrógeno a partir de agua y con energía solar para alimentar con él un sistema de cogeneración que produce electricidad y calefacción para una vivienda- cuenta desde el año 2015 con financiación del Programa Estatal de I+D+i del Ministerio de Economía y Competitividad y está siendo desarrollado de forma conjunta con otros dos centros de investigación: (1) el Laboratorio de Investigación en Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión, Liftec (que es un centro mixto en el que participan la Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas, CSIC, y la Universidad de Zaragoza, Unizar); y (2) el Institut de Robòtica i Informàtica Industrial (que es un centro conjunto de investigación soportado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, CSIC, y la Universidad Politécnica de Cataluña, UPC).

Lo que está haciendo el grupo de investigadores que está desarollando esta solución energética es fabricar hidrógeno verde mediante un electrolizador (que es la máquina que grosso modo inyecta electricidad al agua, para romper su molécula, H2O, y dividirla en oxígeno, por una parte, e hidrógeno, por otra). La electricidad que emplea el electrolizador es electricidad producida por una instalación solar fotovoltaica, es decir, electricidad limpia, no emisora de gases de efecto invernadero. El hidrógeno verde es luego usado en un sistema doméstico de cogeneración cuyo objetivo último es producir la electricidad y el calor que demandan un hogar convencional. "Todas las tecnologías integradas en este sistema de cogeneración alimentado por hidrógeno verde -explican desde la Universidad CEU Cardenal Herrera- se testan en el prototipo de vivienda de consumo de energía casi nulo SMLsystem de la CEU UCH, que está siendo usado como banco de pruebas del proyecto". El único residuo que produce la combustión del hidrógeno verde es agua.

Tres tecnologías: electrólisis, pila de combustible y cogeneración
Según explica el profesor de la CEU UCH Jordi Renau, investigador del Grupo TecEner, el proyecto combina tres tipos de tecnologías energéticas innovadoras. Por un lado, aplica energía solar fotovoltaica para la producción de hidrógeno verde mediante electrólisis, separando las moléculas de agua mediante una corriente eléctrica, con una instalación que puede integrarse en cualquier edificio. Por otro, desarrollan un tipo de batería de alta eficiencia -una pila de combustible de tipo PEM de alta temperatura- que, alimentada por el hidrógeno, puede cogenerar la electricidad y el calor necesarios para una vivienda aislada o para un grupo de viviendas. Y, por último, trabajan también en la adaptación de la cogeneración energética, propia de la industria, a la escala de las necesidades de los hogares convencionales, ya sea en una sola vivienda independiente o en un edificio de viviendas, para oficinas u otros usos. Todo ello, utilizando como banco de prueba el susodicho prototipo de vivienda de consumo de energía casi nulo SMLsystem, desarrollado por profesores y estudiantes de la Escuela Superior de Enseñanzas Técnicas (ESET) de CEU UCH en Valencia.

Diez años
El Grupo de Investigación TecEner de la Universidad CEU Cardenal Herrera (CEU UCH) de Valencia trabaja desde hace ya una década, desarrollando aplicaciones basadas en hidrógeno como fuente de energía limpia en distintos proyectos, entre ellos, un prototipo de vehículo eléctrico terrestre y un vehículo aéreo no tripulado. El Grupo TecEner de la Universidad CEU Cardenal Herrera está integrado por los investigadores Fernando Sánchez, Jordi Renau, Antonio Real, Víctor García Peñas, Luis Doménech, Pedro Verdejo, Alberto Giménez, Vicente Aparicio y José Vicente Navarro. Junto a ellos, desarrollan este proyecto miembros del Laboratorio de Investigación en Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión (Liftec), del CSIC y la Universidad de Zaragoza, y miembros del Instituto de Robótica e Informática Industrial (IRII), participado por el CSIC y la Universidad Politécnica de Cataluña.

[Pie de foto: Jordi Renau, investigador del Grupo TecEner de la CEU UCH, mostrando la pila de combustible PEM desarrollada para utilizar el hidrógeno verde como fuente de energía].
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Miguel
Este sistema de cogeneración con H2, como indica jose, se lleva años usando en viviendas en Japón. Ellos sacan el H2 mediante reformado del gas natural. Se usa para calefacción y generar electricidad que se puede inyectar en la red. El por qué se hace así en lugar de generar electricidad directamente con gas natural en una central de ciclo combinado? Pues porque, a pesar de que este sistema es más costoso económicamente hablando, resulta que es más eficiente desde el punto de vista energético y se ahorra energía. Es decir, se consume menos gas natural. Una central de ciclo combinado está separado de las ciudades y no se puede aprovechar el calor que generan, perdiendo la mitad de la energía. Con este sistema se aprovecha el calor y la electricidad. El uso de H2 proveniente de la electrolisis tiene el inconveniente de que es poco eficiente tanto energéticamente como económicamente hablando. Con la electrolisis se pierde una gran parte de la energía original y los catalizadores son muy caros, que hace que otras soluciones sean más eficientes para aprovechar la energía fotovoltaica o eólica.
emho
Jose, esa misma razón que mencionas para que no se utilice en aplicaciones estacionarias, ES LA ventaja del H2, donde el peso o el volumen no son un problema...o no lo es tanto como en un coche. El H2 NO soluciona ningún problema respecto a las baterías, y menos con la química de las nuevas baterías. En aplicaciones móviles, el H2 PODRÍA ser una solución para grandes buques o en camiones para APUs. Pero para que todo esto funcione las densidades energéticas del los sistemas de H2 tienen que aumentar...y las baterías lo están haciendo (lo llevan haciendo, aumentar la densidad energética -volumétrica y gravimétrica- así como ciclos y seguridad) de forma más consistente que el H2, a pesar de todo el dinero dedicado...y todo lo que se va a dedicar.
Felix
Tiene sentido para poder usar el excedente de produccion de una instalacion fotovoltaica, si compensa el gasto en almacenamiento para el hidrogeno y la pila de combustible en vez de invertir en baterias (que cada vez seran mas asequibles y con mayor densidad de carga). No tiene sentido transformar toda tu produccion fotovoltaica en hidrogeno y luego transformarlo otra vez y perder parte (importante)de lo que obtuviste en el primer momento.
José Antonio
Si es para abastecer una vivienda de forma autónoma sin necesidad de instalar placas solares y baterías a gran escala para abastecer un consumo normal. Lo que quiero decir, que si con una instalación mínima de placa solares y baterías podemos crear hidrógeno a raíz de separar la molécula H2 del H2O. Y con esto a su vez podemos suministrar electricidad a la paz que podamos almacenar el hidrógeno restante no consumido, lo cual es algo bueno ya que tendriamos una mini central eléctrica bajo demanda, es más se conseguirá vender el hidrógeno sobrante o abastecer un coche de pila de hidrógeno lo que sería algo descabellado para las propias eléctricas ya que sería el fin del monopolio eléctrico en España y en el propio mundo algo que sinceramente no creo que pase nunca o más bien muy tarde.
Jose
Me parece una tonteria, en japon llevan años con ese sistema, que lo utilicen para los coches y medios de transporte bien, para que quiero comprar hidrógeno para producir electricidad, compro la electricidad directamente y ya esta, y si no placas solares.
Alberto
Muy buena noticia, pero de cuánta potencia hablamos para un hogar, y de cuánto calor , y cuántos paneles solares. Precio aproximado y durabilidad del producto
Carlos
Muy interesante recuperar el calor de la pila de hidrógeno para ACS. ¿Para cuando se espera estas tecnologías mejoren los costes de PV+aerotermia en uso residencial?
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