La red H2CAT desarrolla tecnologías avanzadas e invertibles al ámbito del hidrógeno verde
La red catalana H2CAT agrupa a los principales grupos de investigación catalanes en el sector del hidrógeno renovable para desarrollar y crear programas de valorización y transferencia de resultados de investigación hacia el entorno social, productivo y comercial del sector.
Los grupos de investigación que participan en la red H2CAT tienen experiencia y conocimiento en diferentes líneas de investigación y tecnologías relacionadas con toda la cadena de valor del hidrógeno.
Para poder abordar los retos de futuro que presenta el hidrógeno verde, la red H2CAT está estructurada en cuatro grandes ámbitos temáticos en los cuales se especializan los diferentes grupos de investigación.
Producción de hidrógeno
El hidrógeno puede producirse por fuentes de energía renovable (biomasa, solar, eólica, etc.). Existe una gran variedad de procesos tecnológicos que se pueden utilizar (químico, biológico, electrolítico, fotolítico, termoquímico, etc.). Cada tecnología tiene un grado de desarrollo y ofrece distintas oportunidades y beneficios.
El objetivo principal es investigar y desarrollar tecnologías para una producción de hidrógeno de bajo coste y altamente eficiente a partir de diversas fuentes renovables:
- Electrólisis o fotoelectrólisis del agua mediante energía renovable
- Gasificación/Pirólisis de biomasa o residuos orgánicos (agrícolas, urbanos o industriales)
- Descomposición electroquímica y termoquímica de compuestos portadores de hidrógeno como: amoníaco, metanol, ácido fórmico u otros; y el reformado de metanol, metano, amoníaco, bioetanol, biometano u otros.
Almacenamiento y distribución de hidrógeno
Para determinar la mejor opción para el transporte y almacenamiento del hidrógeno, hay que considerar varios factores: el caudal producido, la distancia desde planta de producción hasta puntos de consumo, la complementariedad de usos finales, la idoneidad para el acondicionado final y el uso en los diferentes tipos de consumos.
Las alternativas que existen actualmente para el transporte y almacenamiento de hidrógeno son el almacenamiento físico, hidrógeno comprimido, hidrógeno licuado o mediante materiales adsorbentes, y el almacenamiento químico mediante compuestos portadores de hidrógeno o hidruros químicos, como el amoniaco o los LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carriers), y mediante hidruros metálicos. Además, la seguridad es una parte fundamental y de importante relevancia en esta sección.
Uso del hidrógeno comofuente de energía
La condición del hidrógeno como vector energético y su alta versatilidad le otorga la aptitud para situarse como una herramienta clave para la integración de los distintos sectores energéticos (eléctrico y gasista). En el sector eléctrico, el hidrógeno verde permite una mayor facilidad de gestión de la red eléctrica absorbiendo los vertidos de la electricidad renovable no consumida cuando se produce. El hidrógeno ofrece gran amplitud al operador del sistema eléctrico tanto para ofrecer resiliencia como para ofrecer flexibilidad a gran escala. Por este motivo, el hidrógeno renovable en el sector transporte se materializa en el uso de pilas de combustible de hidrógeno, que son dispositivos en los que se realiza un proceso inverso al realizado por los electrolizadores, es decir, utilizan el hidrógeno producido a partir de fuentes renovables para generar electricidad, que aporta la energía eléctrica para movilizar a los vehículos eléctricos de pila de combustible.
En el sector gasista, el hidrógeno verde ofrece la posibilidad de ser incorporado paulatinamente a la red gasista, permitiendo hacer uso de las infraestructuras, y aumentando la integración de los sectores energéticos. El objetivo principal es investigar y desarrollar tecnologías avanzadas de pilas de combustible para una producción de energía eléctrica de bajo coste, así como tecnologías avanzadas que permitan la inyección directa de hidrógeno para generar energía calorífica en procesos industriales.
Uso del hidrógeno como materia prima
El hidrógeno puede usarse como materia prima para producir combustibles sintéticos, por lo que almacena hidrógeno de forma versátil, aprovechando las ventajas de los combustibles para integrarse en las aplicaciones de uso final, sin modificarse los sistemas existentes, dada la naturaleza química de sus propiedades.
Los combustibles sintéticos líquidos en condiciones ambientales tienen ventajas frente a los gaseosos, en cuanto a densidad energética, ya que los hace utilizables para aplicaciones de movilidad, al poder transportar mayor cantidad de combustible por volumen, incrementando la autonomía de los medios de transporte en general.
A partir del hidrógeno se pueden obtener otros electrocombustibles, tanto en estado líquido (tecnologías Power-to-líquidos: e-metanol y los productos Fischer-Tropsch: e-diesel, e-gasolina, e-queroseno, e-etileno o e-propileno) como en estado gaseoso (tecnologías Power-to-gas: e-metano o e-amoníaco).
Estos combustibles tienen propiedades fisicoquímicas, idénticas a los productos petrolíferos de origen fósil y suponen una forma de producir combustibles sintéticos y almacenar hidrógeno (y, en primer término, electricidad renovable) capaz de integrarse fácilmente en la infraestructura logística existente (gasoductos, barcos cisterna, etc.). El objetivo principal es investigar y desarrollar tecnologías avanzadas que mejoren la eficiencia energética global y consecuentemente, el coste del proceso de producción.
