Soluciones de Hidrógeno

Su aliado para la generación sostenible de hidrógeno

Uno de los desafíos más importantes hoy en día es la descarbonización de la economía global. La clave para enfrentar este desafío es expandir consistentemente las fuentes de energía renovables e integrarlas en las infraestructuras desarrolladas de la industria, la energía y la movilidad. Generamos hidrógeno "verde" a partir de energía renovable mediante la electrólisis PEM y, al hacerlo, hacemos una contribución importante a la transición energética global. La tecnología SILYZER integra fuentes de energía fluctuantes como el sol y el viento en su proceso. Estamos estableciendo los estándares en lo que respecta a la generación sostenible de hidrógeno para el futuro. Desde la planificación y la puesta en marcha hasta la operación, lo apoyamos como un aliado confiable con un concepto de servicio comprobado adaptado a sus necesidades.

Hidrógeno

Hidrógeno – El combustible del futuro

Descarbonización / Hidrógeno

La energía renovable está jugando un papel cada vez más importante en todo el mundo. Es la columna vertebral de un sector de energía sostenible y libre de CO2 y, por lo tanto, una tecnología clave para lograr la descarbonización en el año 2100. Su participación en la generación mundial de energía está creciendo a diario. Pero, ¿Cómo se pueden integrar las fuentes de energía fluctuantes como el sol y el viento en las redes existentes, los procesos industriales y la movilidad?

 

El hidrógeno no es solo el combustible del futuro, ¡Es el combustible del presente!

 

El hidrógeno es el elemento más común en el universo. Casi todos nuestros combustibles químicos están basados ​​en hidrógeno, aunque en forma ligada como hidrocarburos u otros compuestos de hidrógeno. Para limitar el cambio climático causado por el aumento global de las emisiones de CO2, se deben encontrar soluciones para generar combustibles neutros en carbono y, por lo tanto, sostenibles. Esto requiere, entre otras cosas, que el hidrógeno se produzca utilizando fuentes de energía renovables.

  

La Electrólisis para la generación sostenible de hidrógeno

Ya en 1800, los ingleses William Nicholson y Anthony Carlisle descubrieron la electrólisis, un proceso para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. Se utilizó corriente continua. Los dos hombres fundaron así un nuevo campo de la química, la electroquímica.

 

Durante muchas décadas, la electrólisis del agua fue el método estándar para producir hidrógeno y llevó al autor francés Julio Verne, en su novela de 1874 "La isla misteriosa" a decir: "El agua será el carbón del futuro". Con los años, la reforma del gas y la gasificación del carbón han prevalecido como una fuente importante más que el hidrógeno, gracias al desarrollo de la infraestructura de gas natural.

La Electrólisis - PEM: dinámica, eficiente, limpia

J. H. Russell y sus colegas reconocieron por primera vez el enorme potencial de la electrólisis - PEM para la industria energética en 1973. PEM toma su nombre de la membrana de intercambio de protones (Protone Exchange Membrane).

 

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. En la parte frontal y posterior 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 utilizar la energía volátil generada por la 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 con carga parcial
  • Bajo mantenimiento y operación confiable
  • Sin productos químicos ni impurezas.
Portafolio

Nuestro portafolio 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.


SILYZER 300 es la última y más potente línea de productos en la gama de megavatios de dos dígitos de la cartera de electrólisis PEM de Siemens. El diseño modular de SILYZER 300 hace un uso exclusivo de los efectos de escala para minimizar los costos de inversión para plantas de electrólisis industrial a gran escala. La solución optimizada resulta en 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 dinámica extraordinaria a un precio competitivo y con bajos requisitos de mantenimiento.
  • Está libre de sustancias peligrosas.
  • Entrega nada más que hidrógeno puro de la más alta calidad

SILYZER 200 se puede adaptar a sus necesidades específicas. Gracias a su diseño y prácticas opciones de expansión, ofrece la máxima flexibilidad. Se pueden combinar múltiples sistemas básicos en una red de electrólisis PEM para mayor rendimiento. Dependiendo de sus necesidades, una variedad de opciones técnicas completan el paquete completo, incluyendo un sistema de enfriamiento, sistema de tratamiento de agua, conexión a la red eléctrica y mucho más. Y, por supuesto, todos los componentes son perfectamente compatibles. Incluso maneja la producción de hidrógeno cuando se opera a alta presión de hasta 35 bar.

Creamos el paquete perfecto para sus necesidades individuales. Nuestros servicios abarcan desde actividades de mantenimiento básico hasta un servicio integral completo que utiliza análisis de datos de última generación. De esta manera, garantizamos un buen funcionamiento.

 

Nuestra oferta de servicios se adaptan a los requisitos individuales del cliente:

 

  • Básico: soporte y solución de problemas a pedido.
  • Avanzado: mantenimiento preventivo, servicio remoto, monitoreo de condición, línea directa 24/7 y más.
  • Integrado: contratación de mantenimiento basada en el rendimiento.
Siemens como aliado

170 años de experiencia e ingenio

Su socio: competente, confiable con toda la experiencia

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 entre industrias que están diseñadas para generar valor agregado para nuestros clientes. Desde la integración de la red hasta la tecnología de control innovadora, usted se beneficia de décadas de experiencia y 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 personalizadas basadas en los requisitos individuales del cliente, y así explotar todo su potencial.

 

SILYZER está cargado de alta tecnología y experiencia, naturalmente, con la calidad probada de Siemens, incluido nuestro sistema de control SIMATIC PCS 7 y los convertidores de la serie SINAMICS DCM. Nos aseguramos de que todos los componentes trabajen juntos de manera confiable y óptima al tiempo que garantizamos la máxima disponibilidad, confiabilidad y seguridad. Puede estar seguro de que hemos combinado toda nuestra experiencia y conocimientos en un sistema de alta calidad y que estamos a su disposición las 24 horas del día como un socio confiable.

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FAQs

FAQ – Las preguntas más comunes sobre el hidrógeno

El hidrógeno (con el símbolo químico H) es un gas. Como molécula (H2), se produce solo en pequeñas cantidades en la naturaleza y está principalmente unido químicamente, como el H2O.

El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo. El 90 por ciento de todos los átomos son átomos de hidrógeno. Suman hasta tres cuartos de la masa total en el universo.

El hidrógeno se convierte en líquido a menos 253 ºC.

El hidrógeno tiene la mayor densidad de energía de todos los combustibles convencionales en masa: casi tres veces más alta que la de la gasolina o el diésel. Esa es una de las razones por las cuales el hidrógeno se usa como combustible para los viajes espaciales.

 

H2 Mayor valor de calentamiento: 39.4 kWh / kg; H2 Valor de calentamiento inferior: 33.3 kWh / kg

Al quemar hidrógeno, genera calor. Utilizado en celdas de combustible, el hidrógeno se convierte electroquímicamente en energía eléctrica.

El hidrógeno se ha producido y utilizado durante más de 200 años. La experiencia muestra que el hidrógeno se puede almacenar, distribuir y convertir de forma segura. Ya en 1808, se estableció el primer uso a gran escala de hidrógeno para el sistema de alumbrado público en Londres.

El hidrógeno (H2) se puede producir de diferentes maneras. Por el momento, más del 95% del hidrógeno en todo el mundo se produce a partir de hidrocarburos mientras produce y emite CO2 dañino. La electrólisis del agua puede ofrecer una tecnología más moderna y ecológica para la producción de hidrógeno neutral en CO2.

El hidrógeno se puede producir a partir de hidrocarburos con vapor de gas natural, a menudo denominado reformado con metano de vapor (SMR), gasificación de carbón y a partir de un proceso de electrólisis de agua (H2O).

El hidrógeno puede almacenarse en tanques como gas comprimido o como líquido. El hidrógeno también se puede almacenar en cavernas o en la red de gas natural para diferentes aplicaciones y si la red cumple con todos los requisitos tecnológicos.

La densidad de energía volumétrica del hidrógeno a presión atmosférica es aproximadamente un tercio de los combustibles tradicionales. La densidad de energía volumétrica puede aumentarse mediante compresión o licuefacción del gas hidrógeno para almacenar y transportar una mayor cantidad de hidrógeno.

Para los vehículos impulsados ​​por hidrógeno, se ha establecido un estándar de la industria de 300 a 700 bar. Vehículos para el transporte de hidrógeno comprimido, llamados "camiones cisterna", que generalmente funcionan con una presión máxima de 200 bar.

El hidrógeno puede ser transportado como un gas comprimido o un líquido criogénico. Hoy en día, los dos métodos principales para transportar hidrógeno (principalmente en estado gaseoso) son por camión cisterna,  remolque de para transporte por carretera y en gasoductos (para corta distancia).

El hidrógeno es un gas transparente no tóxico. No es venenoso, no tiene sabor ni olor. El uso de hidrógeno como fuente de combustible con celdas de combustible no crea humos, no contamina la atmósfera con dióxido de carbono ni emite óxidos de nitrógeno.

No es inherentemente más peligroso que otras fuentes de combustible. El hidrógeno es inflamable y debe manejarse con cuidado, al igual que otros combustibles inflamables. Para encender, el hidrógeno debe combinarse con un agente oxidante adicional (aire, oxígeno puro, cloro, etc.) en 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

están diseñadas especialmente para el hidrógeno y la cantidad de conexiones desmontables se minimiza. Además, en los edificios se garantiza un intercambio de aire constante y las instalaciones están equipadas con válvulas de seguridad y alivio de presión. Además, se designan zonas de prevención de explosiones. En estas zonas, los equipos eléctricos y de otro tipo deben cumplir con las normativas 2014/34 / EU (Directiva ATEX).

No. El hidrógeno puede manejarse y almacenarse de manera segura, así como transportarse. La industria del gas industrial lo ha hecho durante más de un siglo.

A diferencia de la gasolina y el gas natural, el gas de hidrógeno tiene una flotabilidad significativa en condiciones atmosféricas debido a su baja densidad, cualquier fuga de gas de hidrógeno asciende inmediatamente y se dispersa, lo que reduce el riesgo de ignición al aire libre.

El agua se divide en sus componentes hidrógeno y oxígeno mediante corriente eléctrica.

Los procesos de electrólisis se pueden clasificar de la siguiente manera: electrólisis alcalina con electrolitos alcalinos líquidos, electrólisis ácida con un electrolito de polímero sólido (como PEM) y electrólisis de alta temperatura con un 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 temprana de desarrollo.

PEM es la abreviatura de membrana de intercambio de protones (Protone Exchange membrane). Esta membrana es una parte crucial de la célula electrolítica en un electrolizador PEM. La membrana separa el ánodo, donde se recoge el oxígeno, y el cátodo, donde se genera el gas hidrógeno.

El tipo de iones que cierra el circuito eléctrico. 

  • PEM: H+
  • Alkali: OH-
  • SOE: O2-
  • Alta pureza de gas> 99,999%
  • Alta dinámica
  • Alta eficiencia (> 70%)
  • Alta densidad de potencia
  • Alto ciclo de vida
  • Limpio (sin productos químicos, solo agua y electricidad)

Se necesitan 10 litros de agua desmineralizada para 1 kg de hidrógeno.

En promedio, se necesitan 50 kWh para producir 1 kg de hidrógeno, dependiendo de la eficiencia del electrolizador y el modo de operación. Se necesitan 50 kWh para producir 1 kg de hidrógeno, dependiendo de la eficiencia del electrolizador y el modo de operación.

El mercado del hidrógeno se divide en tres sectores: Movilidad, energía e industria, siendo la industria el consumidor más grande en la actualidad (~ 90%). En el futuro se espera una redistribución hacia el sector de la movilidad y la energía.

Hoy en día, el hidrógeno es un gas industrial importante, es decir, para la refinación de combustibles, para la producción de fertilizantes y metanol, para la hidrogenación de grasas, para la producción de acero, el procesamiento de metales, así como en la producción de vidrio plano.

Se necesita menos de 1 kg de hidrógeno por cada 100 km.

El abastecimiento de combustible para vehículos de pasajeros o vehículos livianos demora de 3 a 5 minutos.

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, mediante el uso de hidrógeno como sustituto del gas natural al alimentarlo a las tuberías existentes, como combustible para vehículos de celdas 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 "acoplamiento de sectores".

No. El hidrógeno se convertirá en un elemento sustancial y permanente de una industria energética sostenible.

En el futuro, el hidrógeno se producirá en mayor medida utilizando electricidad de fuentes de energía renovables. Además, el biogás y varios combustibles como la biomasa sólida ayudarán a producir hidrógeno verde en el futuro.

El hidrógeno "verde" proviene de energía 100% renovable. Eso significa que la energía necesaria para producir hidrógeno por electrólisis ha emitido cero emisiones. El hidrógeno producido a partir de combustibles fósiles que liberan emisiones como el CO2, puede denominarse hidrógeno "gris" o "marrón". Si el dióxido de carbono emitido es capturado, almacenado (almacenamiento de captura de carbono) y reutilizado, a menudo se le llama hidrógeno "azul".

Referencias

Nuestra tecnología y sistemas en el campo