El poder del Hidrógeno
Uno de los desafíos más importantes en la actualidad es la descarbonización de la economía global. La clave para enfrentar este desafío es expandir constantemente las fuentes de energía renovable, así como el concepto de acoplamiento sectorial, es decir, integrar las energías renovables en la industria desarrollada, la energía y las infraestructuras de movilidad con soluciones Power-to-X que utilizan hidrógeno verde. Generamos hidrógeno "verde" a partir de energía renovable utilizando electrólisis PEM y, al hacerlo, hacemos una contribución importante a la transición energética global. La línea de productos Silyzer le ayuda a integrar fuentes de energía fluctuantes como el sol y el viento en su proceso. Estamos estableciendo los estándares en lo que respecta a la generación de hidrógeno sostenible para el futuro. Desde la planificación y la puesta en servicio hasta la operación, lo apoyamos como socio confiable con un concepto de servicio probado y adaptado a sus requisitos.
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Hidrógeno: combustible del futuro
La energía renovable juega un papel cada vez más importante en todo el mundo. Es la columna vertebral de un sector energético sostenible y libre de CO2, y por tanto una tecnología clave para conseguir la descarbonización para el año 2100. Su participación en la producción de energía en todo el mundo crece día a día. Pero, ¿cómo se pueden integrar las fuentes de energía flotantes como el sol y el viento en las redes existentes, los procesos industriales en curso y la movilidad individual flexible?
El hidrógeno, que no es solo el combustible del futuro, ¡es el combustible del presente!
El hidrógeno es el elemento químico más común en el universo. Casi todos los combustibles químicos se basan en hidrógeno, aunque en forma de hidrocarburos u otros compuestos de hidrógeno. Para limitar el cambio climático provocado por el aumento global de las emisiones de CO2, se deben encontrar soluciones para generar combustibles neutros en carbono y, por tanto, sostenibles. Esto requiere, entre otras cosas, que el hidrógeno se produzca utilizando fuentes de energía renovables.
Siemens Energy y Air Liquide desarrollarán una asociación de electrolizadores a gran escala para la producción sostenible de hidrógeno
La cooperación franco-alemana pondrá en marcha un ecosistema europeo de electrólisis y tecnología de hidrógeno y cuenta con el apoyo de los gobiernos francés y alemán. Los socios ya han identificado proyectos de hidrógeno a gran escala para sentar las bases de los sistemas de electrolizadores a escala industrial. Una de estas oportunidades es el proyecto Air Liquide-H2V Normandy, en Francia, con una capacidad de 200 megavatios.Power-to-X describe métodos para convertir energía eléctrica en fuentes de energía química líquida o gaseosa mediante electrólisis y otros procesos de síntesis. Usando corriente eléctrica, el agua se divide en oxígeno e hidrógeno, un proceso 100% libre de emisiones de CO₂. Al ser una tecnología clave para la transición energética, el hidrógeno se puede almacenar y utilizar o procesar fácilmente de muchas formas.
El acoplamiento del sector a través de power-to-X tiene el potencial de reducir el consumo de energía fósil primaria en un 50% incluso mientras la demanda de energía crece en un 25%
- Movilidad: Power-to-X produce combustibles sintéticos para aplicación inmediata: e-metano, e-metanol, e-diésel, e-gasolina o combustible e-jet, listos para su uso instantáneo. Se pueden mezclar gradualmente con combustibles fósiles hasta que Reemplazar completamente los combustibles fósiles como fuente de energía primaria.
Se puede utilizar la infraestructura existente, como gasoductos, estaciones de servicio o instalaciones de almacenamiento, así como aplicaciones de consumo existentes y de bajo costo, impulsadas por e-Fuels. - Generación de energía: las turbinas de gas modernas pueden funcionar con una mezcla de hidrógeno y gas natural, con una proporción de hidrógeno del 5 al 100%. El hidrógeno puede almacenarse en caché, transportarse en redes de gas y volver a electrificarse en turbinas de gas, ciclos combinados o plantas de energía de celdas de combustible.
Industria: Gran demanda de calor; H2 permite la producción de metales sin CO2; Hidrógeno verde como materia prima para la producción de amoniaco y otros productos.
Las oportunidades de la economía del hidrógeno
El uso de energía eléctrica renovable, como la eólica o la solar, por “electrones renovables” en el sector energético para descarbonizar la energía en todos los sectores trae enormes beneficios ambientales y comerciales. A través de las tecnologías Power-to-X, los sectores distintos de la generación de energía se beneficiarán de la energía renovable y serán cada vez más renovables a lo largo de la cadena, desde la producción hasta la aplicación.
Creo firmemente que la próxima etapa de la transición energética global se basará en la economía del hidrógeno, transformando los “electrones renovables” en “moléculas renovables” mediante la electrólisis del agua. Estos productos químicos se pueden procesar, almacenar, transportar y utilizar en diferentes sectores. Este enfoque de acoplamiento permite descarbonizar aplicaciones donde la electrificación alcanzará su límite.Prof. Dr. Armin Schnettler, EVP y CEO de Nuevos Negocios de Energía, Siemens Energy
Electrólisis PEM: dinámica, eficiente, limpia
JH Russell y sus colegas reconocieron el enorme potencial de la electrólisis PEM para la industria energética en 1973.
PEM tiene su nombre derivado del inglés para membrana de intercambio de protones. La propiedad especial de PEM es que es permeable a los protones, pero no a gases como el hidrógeno o el oxígeno. Como resultado, en un proceso electrolítico la membrana asume, entre otras cosas, la función de un separador que evita que los gases del producto se mezclen.
Delante y detrás de la membrana hay electrodos que están conectados a los polos positivo y negativo de la fuente de voltaje. Aquí es donde se dividen las moléculas de agua. A diferencia de la electrólisis alcalina tradicional, la tecnología PEM altamente dinámica es ideal para recolectar energía volátil generada a partir de energía eólica y solar. La electrólisis PEM también tiene las siguientes características:
- Alta eficiencia a alta densidad de potencia
- Alta calidad del gas del producto, incluso a carga parcial
- Bajo mantenimiento y operación confiable
- Sin productos químicos ni impurezas
Nuestra cartera Silyzer: la solución optimizada para sus necesidades
Generar cantidades suficientes de hidrógeno requiere soluciones innovadoras, como la familia de productos Silyzer de Siemens, un innovador sistema de electrólisis PEM que utiliza energía eólica y solar para producir hidrógeno y es totalmente libre de CO2. Eso hace que Silyzer sea dos veces más útil y dos veces más limpio.
El próximo paradigma en electrólisis PEM
Silyzer 300 es la última y más potente línea de productos en el rango de megavatios de dos dígitos de la cartera de electrólisis PEM de Siemens. El diseño modular de Silyzer 300 hace un uso único de los efectos de escala para minimizar los costos de inversión para plantas de electrólisis industrial a gran escala. La solución optimizada da como resultado costos de producción de hidrógeno muy bajos gracias a la alta eficiencia y disponibilidad de la planta.
Descarbonice su industria con un sistema que
- ofrece el más alto nivel de eficiencia y una dinámica extraordinaria a un precio competitivo y con bajos requisitos de mantenimiento,
- está libre de sustancias peligrosas,
- no ofrece nada más que hidrógeno puro de la más alta calidad.
Creamos el paquete perfecto para sus necesidades individuales. Nuestros servicios abarcan desde actividades de mantenimiento básico hasta un servicio integral completo utilizando análisis de datos de última generación. De esta forma, garantizamos un buen funcionamiento.
Nuestras ofertas de servicios se adaptan a los requisitos individuales de los clientes:
- Básico: soporte y resolución de problemas bajo demanda
- Avanzado: mantenimiento preventivo, servicio remoto, monitoreo de condición, línea directa 24/7 y más
- Integrado: contratación de mantenimiento basada en el rendimiento
Durante más de 170 años, nosotros y nuestros productos hemos cumplido con los más altos estándares de calidad. Con nuestro amplio conocimiento de los sectores de la industria, la movilidad y la energía, podemos desarrollar soluciones intersectoriales diseñadas para generar valor agregado para nuestros clientes. Desde la integración de la red hasta la tecnología de control innovadora, se beneficia de las décadas de experiencia y la fuerza innovadora de Siemens. También tenemos acceso a una extensa red de socios selectos que complementan de manera óptima nuestras ofertas. Este conocimiento y experiencia nos permite crear soluciones a medida basadas en los requisitos individuales de los clientes y, por lo tanto, aprovechar todo el potencial.
Silyzer cuenta con alta tecnología y experiencia, naturalmente, con la calidad probada de Siemens, incluido nuestro sistema de control SIMATIC PCS 7 y convertidores de la serie SINAMICS DCM. Nos aseguramos de que todos los componentes funcionen juntos de forma fiable y óptima al tiempo que garantizamos la máxima disponibilidad, fiabilidad y seguridad. Puede estar seguro de que hemos combinado toda nuestra experiencia y conocimientos en un sistema de alta calidad y estamos a su disposición las 24 horas como un socio confiable.
El hidrógeno tiene la densidad energética más alta de todos los combustibles convencionales en masa: casi tres veces más alta que la de la gasolina o el diesel. Esta es una de las razones por las que el hidrógeno se utiliza como combustible para los viajes espaciales.
Valor calorífico de H2 más alto: 39,4 kWh/kg; Valor calorífico mínimo de H2: 33,3 kWh/kg
El hidrógeno (H2) se puede producir de diferentes formas. En la actualidad, más del 95% del hidrógeno en todo el mundo se produce a partir de hidrocarburos, al tiempo que produce y emite CO2 nocivo. La electrólisis del agua puede ofrecer una tecnología más moderna y ecológica para la producción de hidrógeno neutro en CO2.
La densidad volumétrica de la energía del hidrógeno a presión atmosférica es aproximadamente un tercio de la de los combustibles tradicionales. La densidad volumétrica de energía se puede aumentar comprimiendo o licuando hidrógeno gaseoso para almacenar y transportar una mayor cantidad de hidrógeno.
El hidrógeno se puede transportar como gas comprimido o como líquido criogénico. Hoy en día, los dos métodos principales de transporte de hidrógeno (principalmente en estado gaseoso) son mediante un camión cisterna, por ejemplo, el remolque de tubería para transporte por carretera y gasoductos (para distancias cortas).
No es intrínsecamente más peligroso que otras fuentes de combustible. El hidrógeno es inflamable y debe manipularse con cuidado, al igual que otros combustibles inflamables. Para encender, el hidrógeno debe combinarse con un agente oxidante adicional (aire, oxígeno puro, cloro, etc.) a una concentración específica y una fuente de ignición (una chispa). Si, en el peor de los casos, el hidrógeno se enciende, se quema muy rápidamente. No crea radiación de calor peligrosa sobre el lugar del accidente, como lo hace la gasolina o el queroseno.
Las instalaciones están diseñadas para ser permanentemente a prueba de fugas. Las conexiones bridadas están diseñadas especialmente para hidrógeno y se minimiza el número de conexiones extraíbles. Además, en los edificios se garantiza un intercambio de aire constante y las instalaciones están equipadas con válvulas de seguridad y dispositivos de alivio de presión. Además, se designan zonas de prevención de explosiones. En estas áreas, los equipos eléctricos y de otro tipo deben cumplir con 2014/34/EU (Directiva ATEX).
Los procesos de electrólisis se pueden clasificar de la siguiente manera: electrólisis alcalina con electrolitos alcalinos líquidos, electrólisis ácida con electrolito de polímero sólido (como PEM) y electrólisis a alta temperatura con óxido sólido como electrolito.
Los sistemas de electrólisis PEM y electrólisis alcalina están disponibles a escala industrial. La tecnología de electrólisis de óxido sólido se encuentra en una fase de desarrollo inicial.
El hidrógeno permite el almacenamiento a largo plazo de grandes cantidades de energía renovable excedente. Permite nuevas formas de utilizar la electricidad verde, es decir, utilizando hidrógeno como sustituto del gas natural alimentándolo en tuberías existentes, como combustible para vehículos con pilas de combustible o plantas de energía, o como materia prima para la industria de procesamiento de hidrógeno. Abre la posibilidad de conectar la generación de energía con los sectores de la industria y la movilidad, el llamado “sector de acoplamiento”.
El hidrógeno 'verde' se obtiene mediante energía 100% renovable. Esto significa que la energía necesaria para producir hidrógeno por electrólisis no generó emisiones. El hidrógeno producido a partir de combustibles fósiles que liberan emisiones como el CO2 se puede denominar hidrógeno "gris" o "marrón". Si el dióxido de carbono emitido se captura, almacena (almacenamiento de captura de carbono) y se reutiliza, a menudo se le llama hidrógeno "azul".
