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Sistema de generación y acumulación de energía en forma de hidrógeno

ANTECEDENTES


Debido a la dificultad de gestionar la energía eléctrica inyectada a la red por los aerogeneradores y a que tampoco es fácil almacenar su energía mecánica (par torsor del eje), los desarrollos tecnológicos orientados a corregir esta variabilidad se vienen enfocando hacia la predicción y el almacenamiento de la energía eléctrica que el parque eólico entrega a la red.

Una posibilidad para almacenar la energía eléctrica generada en un parque eólico, consiste en acumularla en forma de energía química. La reacción química empleada ha de ser reversible; es decir, con la capacidad de poder absorber energía en un sentido y entregarla en el otro, permitiendo con ello el almacenaje de la energía eléctrica.

El par químico que suscita actualmente un mayor interés tecnológico en el almacenamiento de energía eléctrica es el hidrógeno-oxígeno. Ambos elementos constituyen la molécula de agua (H2O) y pueden obtenerse a partir de ella mediante electrólisis (descomposición por electricidad). La posterior combinación de ambos (H2 + O2) para formar agua devuelve parte de la energía absorbida en el proceso de electrólisis previo.

Una de las ventajas del par H2-O2 sobre otros reside en que sólo es necesario almacenar el hidrógeno, ya que el oxígeno puede tomarse de la atmósfera, de la que forma parte.

Aunque sea la pila de combustible la que ha revolucionado el uso del hidrógeno, su combustión en un motor de explosión con oxígeno es una tecnología ampliamente conocida.

En la primavera del 2005 se firmó un acuerdo entre Gas Natural y la Consellería de Economía e Industria de la Xunta de Galicia para el desarrollo de un proyecto piloto de almacenaje de energía eólica, a través de energía química.

OBJETIVOS:


Las infraestructuras del proyecto se ubican en el Parque Eólico Experimental Sotavento. La planta de almacenaje de energía eólica, emplea el hidrógeno a una escala que, sin ser de una envergadura que resuelva la variabilidad de la generación, ha permitido tomar experiencias en operación real trasladables al diseño de soluciones globales.

La producción de hidrógeno se efectúa mediante un electrolizador de 60 Nm3/h de capacidad nominal alimentado con corriente eléctrica proveniente de los aerogeneradores. El electrolizador produce hidrógeno a baja presión que luego se comprime hasta los 200 bar, reduciendo el volumen de almacenaje. Para la posterior conversión a energía eléctrica, se emplea un equipo motogenerador de 55 kW eléctricos.

FUNCIONAMIENTO Y METODOLOGÍA


Funcionamiento del almacenamiento de energía eólica o energía renovable

Un posible modo para almacenar la energía eléctrica generada en un parque eólico, consiste en transformarla en hidrógeno.

La energía eléctrica que se desea almacenar se deriva hacia un electrolizador, que es un dispositivo en el que el paso de la corriente eléctrica disocia agua en sus dos componentes: oxígeno (O2) e hidrógeno (H2) según la reacción H2O = H2 + ½ O2. El H2 obtenido se comprime para hacer más fácil su almacenamiento, mientras que el O2, que no tiene contenido energético, se libera a la atmósfera, de la que ya es componente.

El H2 se mantiene almacenado en recipientes a presión hasta el momento en el que debe emplearse para generar energía eléctrica en situaciones de demanda o necesidad de gestión.

En este caso, el H2 es utilizado como carburante en un grupo de generación eléctrica cuyo motor es similar a los de gas natural, pero adaptado para hidrógeno. El motor aspira aire atmosférico cuyo oxígeno, en proporción del 20%, es el que, provocado por la chispa de las bujías, reacciona con el H2 en los cilindros.

La combustión del H2 + O2 libera sólo agua en un proceso inverso al que se había producido en el electrolizador.

El cigüeñal del motor arrastra un generador que produce nuevamente energía eléctrica que se entrega a la red.

Esquema de Funcionamiento de la Planta de H2

Las distintas fases de las que constó el proyecto han sido:

  1. Elección de equipos y análisis previos
  2. Desarrollo del proyecto en función de los equipos seleccionados
  3. Ejecución y dimensionado de la obra civil
  4. Instalación de los elementos y puesta en marcha
  5. Evaluación de todo el sistema aplicando diferentes estados
  6. Evaluación y simulación del sistema empleando las siguientes consignas
    • Estrategias de gestión
    • Estrategia balancing
    • Estrategia peaking
    • Estrategia restricciones técnicas
    • Estrategia repowering
    • Estrategia cobertura de la demanda
    • Análisis de resultados de estrategias
  7. Análisis de resultados del proyecto
  8. Difusión de resultados

ORGANISMOS COLABORADORES:


El presente proyecto ha sido financiado por Gas Natural y la Consellería de Economía e Industria de la Xunta de Galicia, coordinado por Gas Natural y con la colaboración del Parque Eólico Experimental Sotavento.

SITUACIÓN ACTUAL


El proyecto ha concluido, siendo finalizado en diciembre de 2011.

DOCUMENTACIÓN:


Descripción Idioma Tamaño Descargar
Seminario H2: Situación Renovables en España, previsiones futuras_IDAE Español 1.118 Kb
logo pdf
Seminario H2: Integración de las renovables en la red_REE Español 1.796 Kb
logo pdf
Seminario H2: Almacenamiento energético_CENER Español 1.412 Kb
logo pdf
Seminario H2: Integración eólica e hidrógeno_FHA Español 2.216 Kb
logo pdf
Seminario H2: Otras aplicaciones del H2 y futuros escenarios_CNH2 Español 2.168 Kb
logo pdf
Seminario H2: Planta de acumulación de H2 de Sotavento_Gas Natural Fenosa Español 3.014 Kb
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