1.- Resumen. 

En Innsystem.es proponemos realizar una vivienda o urbanización con hidrógeno como vector energético alternativo, de forma que sea autosuficiente, más exigente que las de consumo de energía casi nulo a la que se tiende hoy en día.

Para ello se dispondrán de paneles fotovoltaicos en las cubiertas de las viviendas. La electricidad que generen se enviará por una parte a los equipos de las casas y por otra a un electrolizador para que por electrolisis divida al agua H2O, y obtengamos hidrógeno aislado.

En vez de energía fotovoltaica podría ser otra energía renovable cualquiera, que produjera electricidad (eólica, undimotriz, geotérmica, etc.). 

Acumulamos ahora el hidrógeno como gas en botellas o cilindros a alta presión. Se hace por medio de compresores especiales que lo almacenan a 600/700 bar (para los coches) y se trata de un proceso bastante probado y seguro siempre que se utilicen recipientes de almacenamiento de buena calidad, homologados, para evitar que el hidrógeno permee (se escape). 

En una pila de combustible PEM, introducimos este hidrógeno que al reaccionar con el oxígeno forma electricidad, calor y agua. En las siguientes proporciones: electricidad    r = 40 %, calor = 40 % y agua, la cual la bebían los astronautas cuando fueron a la luna. Aparte de las PEM para aplicar en estas viviendas, se complementan con baterías galvánicas (Aún de mejor rendimiento) o pilas tampón (Para absorber picos)

De esta forma si la urbanización demanda electricidad cuando los paneles fotovoltaicos estén convirtiendo radiación solar en electricidad se toma directamente. Si no fuera así, por ejemplo, por la noche, la electricidad se toma del hidrógeno acumulado mediante la pila de combustible.

 

 

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2.- Antecedentes y Justificación.

Desde hace ya mucho tiempo que se contempla el hidrógeno como vector energético para utilizarse en múltiples aplicaciones. Se habla de la Economía del hidrógeno (leer detalles) por el cambio tan profundo que puede llegar a generarse.

El hidrógeno H2, es el elemento más abundante en el universo, de gran volatilidad. En nuestra historia, la forma de la energía ha ido pasando de sólida a lo más volátil: carbón, petróleo, gas natural. Ahora parece que le toca ya el turno al hidrógeno.

Primero hay que obtener hidrógeno aislado, para disponer de él, luego almacenarlo en forma sólida, liquida o gaseosa. Las 3 formas son complicadas y habrá que usar la adecuada, en función a donde vayamos a aplicarlo. 

Finalmente, este hidrógeno ya almacenado lo inyectaremos cuando queramos en una pila de combustible de H2, y al mezclarlo con O2, por una reacción química nos generará electricidad, calor y agua de forma limpia y sin emitir gases contaminantes a la atmósfera.

Es decir, nos servirá como acumulador de energía, evitando así tener que usar baterías de reducida capacidad de almacenaje, precio muy elevado y corta vida útil de 5 ó 10 años.

El H2, es muy buen combustible capaz de proporcionar más energía por unidad de masa, que cualquier otro combustible conocido: 33.3 Kwh/kg. frente a los 13.96 Kwh/kg del gas natural o 12 Kwh/kg del petróleo. 

 

Al usarse en pilas de combustible, genera mediante una reacción química (Sin combustión) electricidad, calor y agua Puede complementarse perfectamente con las intermitentes energías renovables.

Como desventajas:

El principal inconveniente es el coste final como vector energético comparado con otros sistemas actuales. Aunque estos otros sistemas también tienen sus limitaciones o tienden a desaparecer a medio o corto plazo.

La dificultad en la obtención del hidrógeno de forma aislada, para aplicarlo luego en una pila de combustible. Hay muchos y diferentes recursos, así como distintos procedimientos para obtenerlo.

Su almacenamiento también es complicado. En forma de gas ocupa mucho volumen ya que es muy ligero y hay que hacerlo bajo mucha presión 700-800 bar. En forma líquida tiene que ser muy frío, criogénico, pues tiene un muy bajo punto de ebullición: -226 ºC. En forma sólida, muy poco eficiente como adsorción y absorción en otros materiales.

Hoy en día con nuevas tecnologías e innovaciones se están simplificado y abaratado los sistemas y quizás estemos llegando ya la época del hidrógeno.

Como aplicación a las viviendas, curiosamente los 3 suministros de energía más importantes que necesita una vivienda: electricidad, calor y agua, son los que genera una pila de combustible de hidrógeno.

3.- Estado actual y Líneas de desarrollo (ABR.2020)

El proyecto no está muy avanzado en general. Tenemos constancia de que se estaba realizando-probando en Tailandia una urbanización de este tipo, pero sin resultados todavía.

El coste de los procesos del hidrógeno impide que se comercialice hoy en día. Pero con el imparable avance tecnológico lo irá haciendo y en cuanto empiece, se acelerará con la bajada de costes y reducción de márgenes de beneficios.

Como líneas de actuación, se piensa en:

Hacer un modelo del sistema global que comprenda los subsistemas fotovoltaicos, de obtención de hidrógeno, su acumulación y la generación eléctrica en la pila de combustible.

Experimentar con él (simulaciones), de forma que podamos extraer datos de los resultados y optimizar el ingenio. Así reduciremos considerablemente los costes.

Contar con un cuarto de instalaciones cómodo. Tendremos en cuenta que, al ser para una urbanización fija, no tendremos las restricciones específicas que hay para un móvil (tener puestos de repostajes de H2, poco peso, poco volumen, etc.) esto nos facilitará el almacenaje.

Realizar planos con aplicación informática de AutoCAD.

Hacer un prototipo real en España, con materiales sostenibles, locales baratos y sencillos. Probarlo, mejorarlo y llegar a patentarlo.

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