Menú Principal
19 de diciembre de 2017

Reactor solar más grande del mundo dividirá H2O en hidrógeno

El 28 de noviembre de 2017, el Centro Aeroespacial Alemán (Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt; DLR ), junto con los socios internacionales del proyecto, presentaron lo que es actualmente la mayor instalación solar-química para la producción de hidrógeno.

En el proyecto  HYDROSOL_Plant, los científicos y las empresas han desarrollado en conjunto el proceso de producción de hidrógeno, utilizando radiación solar directa. Con el rediseño de materiales y de la estructura del reactor, la planta ahora tiene una potencia de 750 kW.

Esta es una mejora significativa sobre la etapa de desarrollo anterior de esta instalación, que tenía una potencia de aproximadamente 100 kW. En los próximos meses, los científicos producirán hidrógeno en las operaciones de prueba y demostraciones en la  Plataforma Solar de Almería (PSA)  en el sur de España e investigarán la idoneidad de los materiales.

El hidrógeno – una fuente de energía importante para el sector energético y el transporte

El hidrógeno tiene el potencial de aumentar la proporción de energías renovables utilizadas, en particular en los sectores de transporte y de calefacción. Esta fuente de energía puede, por ejemplo, ser usada directamente en vehículos con motores de celdas de combustible. Además, es un componente en la producción de combustibles sintéticos tales como metano, metanol, gasolina y querosene. Por lo tanto, el hidrógeno generado mediante energías renovables puede reducir significativamente las emisiones de dióxido de carbono en los sectores del transporte y de calefacción.

Karsten Lemmer,  miembro del Comité Ejecutivo responsable de Energía y Transportes de DLR destacó: “En el sector del transporte, las unidades de hidrógeno pueden hacer una importante contribución a la protección del clima. El proyecto de investigación HYDROSOL_Plant es un paso importante en el camino a la producción eficiente de hidrógeno utilizando energía solar “.

Este proyecto internacional, coordinado por Laboratorio griego de Tecnología de Aerosoles y Partículas  (CERTH-CPERI-APTL), es una colaboración entre el DLR, el Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas  (CIEMAT) de España, la compañía holandesa  HyGear  y la empresa de suministro de energía griega  Hellenic Petroleum .

El Instituto DLR de Investigación Solar es responsable principal del desarrollo del reactor solar, el diseño de la instalación y la tecnología de medición y control. El proyecto está financiado por la European Technology Initiative on Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking.

Separación eficiente de agua utiliza la luz solar

El hidrógeno se produce directamente a través de una reacción redox termoquímica, utilizando la energía térmica del sol. Un conjunto de espejos enfoca la luz solar en un único punto que se calienta hasta altas temperaturas. Con este calor, el agua se puede dividir en hidrógeno y oxígeno. En la primera parte del procedimiento, el sol calienta materiales redox, tales como ferrita de níquel o de cerio, en el interior del reactor a 1400 grados Celsius.

A estas temperaturas, el óxido metálico se reduce químicamente, es decir el oxígeno se libera y se transporta fuera del reactor. La división de agua real se produce en el segundo paso, que tiene lugar entre los 800 y 1000 grados Celsius. A continuación, los investigadores dejar fluir el vapor de agua a través del reactor. El material previamente reducido se reoxida. A medida que el oxígeno se une en el óxido metálico se mantiene en el reactor, mientras que el hidrógeno es liberado fuera del reactor. Una vez que el material está completamente reoxidado es regenerado a través del primer paso del procedimiento y el ciclo comienza nuevamente.

Mayor eficiencia, mayor durabilidad

Sobre la base de los proyectos de investigación anteriores, los científicos han avanzado significativamente tanto en la estructura de la cámara de reacción, como en los materiales. La radiación solar se reenfoca utilizando un cono con un revestimiento de material reflectante, lo que aumenta la eficiencia del proceso, ya que se pierde menos calor. Recientes desarrollo de espumas cerámicas prometen una mayor eficiencia de conversión de hidrógeno y mayor durabilidad. Los investigadores esperan que esto produzca alrededor de tres kilogramos de hidrógeno por semanas en modo de prueba.

Martin Roeb, Gerente de Proyectos en el Instituto DLR de Investigación Solar explica: “Con la HYDROSOL_Plant,  por primera vez hemos diseñado una planta que reproduce la totalidad del proceso, desde la generación, a través de la separación de hidrógeno de alta pureza, hasta el almacenamiento. A pesar de que nuestro trabajo se encuentra todavía en la fase de investigación, ya podemos generar un kilogramo de hidrógeno por semana, que es una cantidad significativa. Un vehículo de celda de combustible eficiente puede viajar más de 100 kilómetros con un kilogramo de hidrógeno “.

Posible aplicación industrial en una década

El hidrógeno es uno de los elementos químicos más importantes. En la actualidad se utiliza principalmente en la producción de fertilizantes y en la desulfurización de petróleo crudo. En Japón ya hay 200.000 sistemas de celdas de combustible que son usadas en los edificios. El objetivo es utilizar también hidrógeno en grandes centrales eléctricas de gas para producir energía y por lo tanto reemplazar las plantas fósiles y energía nuclear.

El uso de hidrógeno en aplicaciones industriales, tales como la producción de acero, también podría conducir a reducciones significativas en las emisiones de dióxido de carbono. Los investigadores estiman deberán pasar al menos un par de años antes de que el  procedimiento este listo para el mercado y para aplicaciones comerciales.

“Las primeras aplicaciones podría actuar como una solución independiente, por ejemplo, en las zonas donde no hay conexión a la red eléctrica. En esos casos, una producción de 10 kilogramos por semana ya puede ser factible. Dependiendo de la rapidez del progreso, dentro de 10 años será posible utilizar este procedimiento para la producción industrial de hidrógeno,”, asegura Roeb.

La idea general detrás del proyecto HYDROSOL y la demostración de su viabilidad ya han recibido numerosos premios científicos, incluyendo el Premio de la Unión Europea Descartes en 2007 y el Premio Eco Tech en la Exposición Mundial en Tokio en 2005.

 

Fuente: SolarPaces – Artículo DLR