Sistemas Avanzados de Poligeneración basados en Hidruros Metálicos para la producción de electricidad, calor, refrigeración, hidrógeno y almacenamiento flexible de energía.
El uso de fuentes de energía renovable, y el uso emergente del hidrogeno como vector energético, constituye la base de las estrategias energéticas de la Comisión Europea y de los países miembros para combatir el cambio climático. El almacenamiento de hidrógeno en hidruros metálicos (HMs) ofrece altas densidades de energía volumétrica y alta seguridad. Además los HMs pueden funcionar como bombas de calor de estado sólido, proporcionando calefacción y/o refrigeración, o también como compresores térmicos.
Este proyecto se centra en el desarrollo de soluciones avanzadas de poligeneración altamente integradas energéticamente, basadas en HMs, para suministrar electricidad, calor, refrigeración y almacenamiento flexible de energía. Aunque el uso de HMs para calefacción y refrigeración no es nuevo, este proyecto es pionero en la integración de esta aplicación con el almacenamiento de hidrógeno en un único sistema unificado, que abarca desde la generación de hidrógeno hasta su entrega final. La integración de los HMs en la cadena de valor del hidrógeno presenta importantes oportunidades de optimización energética. Por ejemplo el calor disipado por los electrolizadores y las pilas de combustible pueden aprovecharse para la desorción de hidrógeno; el enfriamiento generado durante la desorción a baja presión puede reducir el consumo de energía en los compresores de hidrógeno; y el calor liberado durante la absorción del hidrógeno a temperaturas medias puede utilizarse para calefacción, entre otras sinergias.
Este sistema de poligeneración también funcionará como un sistema de polialmacenamiento, almacenando energía no solo como hidrógeno listo para ser convertido nuevamente en electricidad o para otros usos, en forma de agua caliente o fría, o en baterías eléctricas para una entrega rápida a corto plazo. Además el hidrógeno almacenado en los HMs a una presión relativamente alta, y liberado utilizando calor renovable y/o residual, reducira la demanda de potencia mecánica para la comprensión final y la entrega del hidrógeno en estaciones de recarga. Todos los subsistemas estarán interconectados dentro del sistema de poligeneración para mejorar la eficiencia energética y reducir costos operativos.
El proyecto comienza con la identificación y selección de HMs adecuados para este sistema de poligeneración. El desdempeño técnico de las distintas configuraciones será evaluado mediante modelos matemáticos incluyendo las propiedades termofísicas de los HMs. Algunas propiedades esenciales para la modelización y análisis del comportamiento transitorio deberán determinarse experimentalmente en el laboratorio de nuestro grupo de investigación. Además estos ensayos, también se evaluarán equipos comercializados para determinar su idoneidad para este proyecto.
Posteriormente, el rendimiento general sel sistema se probará a escala de laboratorio para ensayar la operación y el control. El trabajo experimental se llevará a cabo en las instalaciones piloto del grupo, y los datos resultantes se utilizarán para desarrollar una herramienta de simulación que permita evaluar el desempeño del sistema de poligeneración. Finalmente, la herramienta de simulación se aplicará para evaluar el rendimiento del sistema en toda la cadena de valor del hidrógeno, utilizando el simulador de procesos Aspen Plus. Esto incluirá desde la generación de hidrógeno hasta el uso final en pequeñas instalaciones industriales o estaciones de recarga de hidrógeno.
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PROYECTOS DE GENERACIÓN DE CONOCIMIENTO 2024 MINISTERIO DE CIENCIA, INNOVACION Y UNIVERSIDADES Investigadores Principales: joan Carles Bruno Argilaguet y Daniel Salavera Muñoz |