Investigadores alemanes del Centro de Investigación de Energía Solar e Hidrógeno (ZSW) de Baden-Württemberg han diseñado un demostrador de sistema escalable para electrólisis a presión alcalina con una potencia de 1 MWel que, a partir de 2026 se pondrá en funcionamiento en el nuevo gasoducto a lo largo del río Neckar
El desarrollo forma parte del proyecto “Electrolisis Made in Baden-Württemberg”, que fue completado en 2023, por el Centro de Investigación de Energía Solar e Hidrógeno (ZSW) de Baden-Württemberg y se realizó con la participación de 40 empresas.
El objetivo del proyecto Electrólisis Made in Baden-Württemberg, financiado por el Ministerio de Economía de Baden-Württemberg, era desarrollar un sistema de electrólisis de agua alcalina listo para producción, con certificación CE, con una potencia de 1 MWel y escalable para diversas aplicaciones industriales gracias a su diseño modular.
"Los sistemas de electrólisis de esta clase de potencia son especialmente adecuados como los llamados centros de H2 para la producción descentralizada de hidrógeno", afirma Frank Baumgart, director de laboratorio del departamento de Fuentes y procesos de energía regenerativa (REG) de ZSW y principal responsable del diseño y Construcción del demostrador de electrólisis. "Estos se utilizan, por ejemplo, en estaciones de servicio o procesos industriales que requieren hidrógeno".
En la realización del demostrador del sistema "Made in Baden-Württemberg" participaron en total 40 empresas, que aportaron al proyecto piloto los distintos componentes de proceso y de ingeniería eléctrica, así como valiosos conocimientos. Los socios del proyecto tuvieron la oportunidad de adquirir experiencia en este campo de aplicación especial y probar sus componentes en el entorno de aplicación real.
"Los requisitos para un electrolizador son complejos. Por un lado, para lograr la mejor eficiencia global posible se necesitan altas presiones y temperaturas de hasta 90 °C. En segundo lugar, se debe garantizar la resistencia del material de todas las piezas del sistema, ya que los componentes individuales entran en contacto con agua desmineralizada, electrolitos alcalinos o hidrógeno u oxígeno", explica Baumgart.
Bomba dosificadora de membrana
El especialista en bombas LEWA de Leonberg ha sido una de las 40 compañías que ha contribuido al éxito del proyecto, con una bomba dosificadora de membrana ecoflow con motor Ex que introduce en el proceso el agua necesaria para la producción de hidrógeno.
Con la bomba que alimenta el proceso con el agua necesaria para la producción de hidrógeno, los especialistas en ingeniería de procesos de LEWA aportaron un componente central en el corazón del sistema, ya que la bomba dosificadora suministra exactamente la cantidad de agua de proceso que se consume durante la electrólisis.
Esto requiere que el caudal se ajuste con precisión a las condiciones reales de consumo en tiempo real pues, de lo contrario, el proceso de dosificación tendría un efecto negativo en los circuitos de control cerrados del sistema.
Para esta compleja tarea, LEWA eligió el ecoflow LDC1 M910S, que tiene una potencia hidráulica de 0,2 kW y estaba equipado con un motor Ex debido al hidrógeno producido durante el proceso. De acuerdo con los requisitos de la aplicación, transporta agua hasta 30 °C con un caudal de 130 l/h contra 40 bar en el demostrador del sistema de electrólisis. "Este tipo de bomba permite ajustar con precisión un volumen de agua definido dentro de un amplio rango de control", afirma Baumgart. "Esto es especialmente importante para el demostrador de sistemas, porque aquí se probarán y operarán pilas de electrólisis con diferentes longitudes y potencias".
Como este tipo de sistemas están diseñados para funcionar hasta por 20 años, todos los componentes del sistema deben tener una larga vida útil y ser fáciles de mantener y reparar. Debido a los posibles puntos de contacto con la solución de hidróxido de potasio en la pila de electrólisis, todos los componentes de la unidad ecoflow también debían ser altamente resistentes a los productos químicos. Por este motivo, los componentes en contacto con el producto están fabricados en acero inoxidable 316/316L (1.4401/1.4404), que también es resistente a las soluciones de hidróxido de potasio, y el cabezal de la bomba de la serie M900 tiene una robusta membrana tipo sándwich de PTFE. "La membrana se controla permanentemente con la tecnología patentada LEWA DPS", explica Björn Pfizenmayer, director de ventas regional de LEWA. "Esto evita interrupciones causadas por fugas, incluso cuando el electrolizador está en uso continuo".
El demostrador del sistema de electrólisis "Made in Baden-Württemberg" con marcado CE funciona en ZSW desde 2023. El sistema de 1 MWel es también un modelo básico y, gracias a su diseño modular, en el futuro podrán ampliarse a partir de él clases de potencia mayores, hasta el rango de megavatios de dos dígitos. A partir de 2026, el propio demostrador alimentará con hidrógeno la nueva tubería a lo largo del río Neckar, como parte de la región modelo H2 GeNeSiS en el puerto de Stuttgart. "Desde los componentes individuales hasta la pila de electrólisis y la tecnología del sistema, el demostrador sirve de escaparate de la tecnología y el potencial de creación de valor regional de Alemania como emplazamiento del hidrógeno", resumió Baumgart.
QSS
18/04/2024