Power-to-X 

La respuesta tecnológica al acoplamiento de sectores: un camino hacia un mundo libre de carbono
Aprende a descarbonizar el mundo con Power-to-X

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Introducción

Power-to-X: soluciones para descarbonizar la economía

Siemens apoya la descarbonización global, el cambio de fuentes de energía fósiles a renovables y la reducción masiva asociada de las emisiones de gases de efecto invernadero.

Cambio climático y la necesidad urgente de descarbonización mundial

La crisis climática es palpable. Las continuas proyecciones de daños causados ​​por la emisión de gases de efecto invernadero son terribles e incalculables: aumento de las temperaturas mundiales, disminución de los glaciares, calentamiento de los océanos, desaparición de las costas y aumento de las catástrofes naturales que conducen al desplazamiento de millones de personas. Frenar el efecto invernadero se está convirtiendo en el factor decisivo para las políticas energéticas en todo el mundo.

 

En un esfuerzo por limitar el calentamiento global por debajo de los 2 ° C en comparación con los niveles preindustriales, 174 países han firmado el Acuerdo de París para limitar sustancialmente las emisiones y pasar a una economía descarbonizada. La presión política en los países industrializados está aumentando.

 

Para alcanzar la meta, se requiere el acoplamiento de sectores: el enlace energético de sectores previamente separados como la energía, la calefacción o la movilidad. El acoplamiento de sectores actúa como un enlace entre las fuentes de energía renovables como la eólica, solar, biomasa, residuos, etc. y los consumidores, como la industria, los hogares o el uso en otros sectores.

Tiene el potencial de reducir el consumo primario de energía fósil en un 50%, incluso mientras la demanda de energía crece en un 25%.

Power-to-X como tecnología clave en el acoplamiento del sector ofrece la oportunidad de transformar y ahorrar energía de los recursos renovables en forma química para su almacenamiento y uso a largo plazo, con e-Hydrogen como componente central. 
Volkmar Pflug, Jefe de Economía Energética e Inteligencia Competitiva
Artículo de revista

Power-to-X: el camino hacia un mundo libre de carbono

Nuestro experto Dr. Volkmar Pflug habló con Junior Isles de The Energy Industry Times sobre cómo Power-to-X permite la descarbonización de los otros sectores que utilizan energía eléctrica renovable del sector eléctrico.

¿Qué es Power-to-X?

Power-to-X describe métodos para convertir la energía eléctrica en fuentes de energía química líquida o gaseosa a través de la 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 puede almacenarse fácilmente y utilizarse o procesarse de muchas maneras.

La descarbonización a través de Power-to-X a partir de hoy

  1. Movilidad: Power-to-X produce combustibles sintéticos para aplicación inmediata: e-metano, e-metanol, e-diesel, e-gasolina o 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 tuberías de gas, estaciones de servicio o instalaciones de almacenamiento, así como aplicaciones de consumo existentes y de bajo costo, impulsadas por e-Fuels. 
  2. Calefacción / refrigeración: Power-to-X también incluye el uso de energía eléctrica de fuentes renovables para calor / frío a través de bombas de calor.
  3. 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 se puede almacenar, transportar en redes de gas y volver a electrificar en turbinas de gas, ciclos combinados o plantas de energía de celdas de combustible.

Las tecnologías Power-to-X ofrecen una transición fluida del mundo fósil a un mundo totalmente sostenible. A través de una proporción cada vez mayor de e-Fuels en la mezcla de combustible, no se necesitan cambios inmediatos en la infraestructura de combustible y las aplicaciones de usuario final.

 

Para la síntesis de e-Fuels y e-Chemicals, se requiere CO₂. Se puede retirar de emisiones inevitables en procesos industriales basados ​​en el carbono o se obtendrá directamente del aire, ¡Una forma para realizar la descarbonización!

 

 

Las oportunidades de la economía del hidrógeno 

El uso de energía eléctrica renovable del sector eléctrico para descarbonizar la energía en todos los sectores libera enormes beneficios ambientales y comerciales. A través de las tecnologías Power-to-X, los sectores más allá de la generación de energía se beneficiarán de la energía renovable y se volverán cada vez más ecológicos en toda la cadena desde la producción hasta la aplicación.

La oferta de Siemens

Componentes y soluciones llave en mano

Con Siemens como socio, se beneficia de más de un siglo de experiencia en tecnologías de petróleo y gas, generación de energía y transmisión. Siguiendo un enfoque modular, ofrecemos varios paquetes y configuraciones de planta Power-to-X para que coincidan con los casos de uso individuales. Para soluciones llave en mano, Siemens optimiza todos los activos desde un punto de vista técnico y comercial.
power2x

Renewable
power
package

H2 package

Re-
electrification
package

e-Fuel
sythesis
package

Turnkey package

Power2x
Power2x
Power2x

Paquete H₂: Electrolizador, compresión de hidrógeno y almacenamiento intermedio

Actualmente, el 95% del H₂ se produce a partir de fuentes fósiles, lo que a su vez produce emisiones de CO₂. En comparación, la producción de hidrógeno a partir de energía renovable y agua mediante electrólisis es una alternativa libre de CO₂.

 

La planta de generación de hidrógeno de Siemens es una instalación que integra tecnologías clave para producir e-Hydrogen. Es el módulo básico de las soluciones de la planta Power-to-X de Siemens.

La planta de generación de hidrógeno de Siemens es una instalación que integra tecnologías clave para producir e-Hydrogen. Esta solución innovadora servirá, conectará, transformará y reducirá las emisiones de carbono en múltiples industrias. Es el módulo básico de las soluciones de la planta Power-to-X de Siemens.

Alcance

Siemens proporciona el EPC completo para este paquete, que comprende 

  • Equipo eléctrico (transformador, aparamenta, rectificador, etc.)
  • Tratamiento y desionización del agua según sea necesario
  • Electrolizador PEM
  • Limpieza de e-Hydrogen, es decir, secado y desoxigenación (desecador de oxígeno) de acuerdo con las necesidades de las aplicaciones posteriores
  • Retención de gas
  • Presurización de e-Hydrogen con reciprocantes o turbocompresores, según el nivel de presión final y el flujo másico

Debido al bajo peso molecular y las características químicas del H₂, el manejo seguro y eficaz del hidrógeno necesita soluciones, productos y conocimientos específicos. Los gases que contienen hidrógeno requieren una limitación del límite elástico y la dureza de acuerdo con API 617. Por supuesto, esto es parte de los diseños de Siemens.

Paquete de re-electrificación: soluciones de turbinas de gas H₂

Una parte creciente de la electricidad se genera a partir de fuentes renovables fluctuantes como el sol y el viento. Con una menor dependencia de las fuentes de energía que emiten carbono, la necesidad de cambiar los sistemas de energía se vuelve cada vez más urgente. Después de todo, la energía también debe estar disponible cuando el sol y el viento son escasos. Almacenar y volver a electrificar el excedente de energía renovable se vuelve crítico.

La fuente principal para el paquete de re-electrificación es e-Hydrogen generado y almacenado con el paquete Siemens H₂.

 

La re-electrificación de e-Hydrogen se logra mediante la combustión en turbinas de gas (ciclo simple o combinado) o motores alternativos, o mediante celdas de combustible.

 

Esta disposición también se puede combinar y / o ampliar con el almacenamiento de energía de la batería (BES) en una unidad de generación híbrida para aumentar aún más la flexibilidad.

Alcance

Siemens proporciona el EPC completo para este paquete, que comprende

  • Sistema de combustible (incl. Mezclar otros combustibles fósiles o vapor, donde sea necesario)
  • Turbina de gas y centrales de ciclo combinado
  • Plantas de motores reciprocantes
  • Plantas de celdas de combustible (suministradas por el socio)
  • Sistema de almacenamiento de energía de la batería en caso de sistema híbrido
  • Conexión a la red

Las unidades de generación de energía a gas natural ya cuentan con un nivel de eficiencia mucho más alto y menores emisiones de CO₂ que las plantas a carbón. Al mezclar e-hidrógeno con gas natural o incluso sustituirlo por completo, estas emisiones de CO₂ pueden reducirse aún más hasta que, en última instancia, lleguen a cero.

Turbinas de gas de Siemens - Capacidad para H₂

Hoy, la mayoría de las turbinas de gas de Siemens pueden acomodar altos niveles de hidrógeno. Los motores seleccionados pueden incluso quemar hasta el 100% de H₂.

Paquete de síntesis de e-Fuel: convierta hidrógeno renovable en combustibles sintéticos para descarbonizar la movilidad y otras industrias

El e-Hidrógeno puede contribuir aún más a la descarbonización a través de las síntesis con CO₂ capturado a e-Fuels basados ​​en carbono (que, por lo tanto, son ampliamente neutrales en carbono).

 

De esta forma, incluso los sectores con requisitos de combustibles de alta densidad energética, como las industrias de aviación y transporte marítimo, podrían descarbonizarse en gran medida. Los casos de uso prominentes son e-metanol, e-diesel, e-gasolina y combustible e-Jet para movilidad. Otras aplicaciones incluyen e-metano o e-amoniaco, un químico base para fertilizantes o transporte de energía en el futuro.

La fuente principal es el e-hidrógeno generado en el paquete H2 de Siemens.

El hidrógeno se procesa luego a través de, p. síntesis de metanol o proceso Fischer-Tropsch. El CO₂ se puede obtener de emisiones inevitables, por ejemplo, de la producción de cemento, vidrio o acero. Alternativamente, el CO₂ podría extraerse prospectivamente de la atmósfera (captura directa de aire - DAC).

Alcance

Siemens junto con sus socios proporciona el EPC completo para este paquete, que comprende:

  • La captura de carbono PostCap ™ patentada de Siemens, el oxicorte y la captura directa de aire con socios
  • Procesos de síntesis con socios: directamente desde CO₂ y H₂ sin la necesidad de un cambio inverso de gas de agua
  • Para e-Ammonia, el sistema incluye el suministro de nitrógeno, p. por una unidad de separación de aire criogénica (suministrada por un socio)

Solución llave en mano: descarbonización para toda la cadena energética

Los generadores eólicos, los electrolizadores que producen hidrógeno, el compresor de hidrógeno y las soluciones de almacenamiento, la captura de carbono posterior a la combustión y las turbinas de gas para la re-electrifcación del hidrógeno electrónico son parte de la cartera de Siemens.

 

Para plantas Power-to-X a gran escala, Siemens ofrece una variedad de ámbitos, desde productos individuales hasta soluciones EPC llave en mano, incluida una optimización técnica completa de toda la cadena de valor H₂.  

Alcance

Paquete de energía renovable 

  • Suministro de energía renovable, incluida la conexión a la red o el suministro de energía cautivo para la planta Power-to-X
  • Las turbinas eólicas en tierra y en alta mar, así como las piezas completas de energía eólica y soluciones de energía renovable se ofrecen junto con Siemens-Gamesa

 

Paquete H₂

  • Equipo eléctrico (transformador, aparamenta, rectificador, etc.)
  • Tratamiento y desionización del agua según sea necesario
  • Electrolizador PEM
  • Limpieza de e-Hydrogen, es decir, secado y desoxigenación (desecador de oxígeno) de acuerdo con las necesidades de las aplicaciones posteriores
  • Retención de gas
  • Presurización de e-Hydrogen con reciprocantes o turbocompresores, según el nivel de presión final y el flujo másico

 

Paquete de re-electrificación

  • Sistema de combustible (incl. Mezclar otros combustibles fósiles o vapor, donde sea necesario)
  • Turbina de gas y centrales de ciclo combinado
  • Plantas de motores reciprocantes
  • Plantas de celdas de combustible (suministradas por el socio)
  • Sistema de almacenamiento de energía de la batería en caso de sistema híbrido.
  • •Conexión a la red

 

Paquete de combustible electrónico:

  • La captura de carbono PostCap ™ patentada de Siemens, el oxicorte y la captura directa de aire con socios
  • Procesos de síntesis con socios: directamente desde CO₂ y H₂ sin la necesidad de un cambio inverso de gas de agua
  • Para e-Ammonia, el sistema incluye el suministro de nitrógeno, p. por una unidad de separación de aire criogénica (suministrada por un socio)

PostCap ™: elimine el CO₂ de los gases de escape de su central eléctrica

Siemens ha desarrollado un proceso para la eliminación de CO₂ después de la combustión de los gases de combustión de la central eléctrica que emplea una solución acuosa de una sal de aminoácidos.

 

Se captura ~ 90% del gas de combustión 'CO captured.

 

La tecnología Siemens PostCap ™ ha demostrado su disponibilidad para su uso en una planta piloto y ahora está lista para una demostración extendida en una planta de demostración a gran escala.

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