La xarxa H2CAT desenvolupa tecnologies avançades i invertibles a l'àmbit de l'hidrogen verd
La xarxa catalana H2CAT agrupa els principals grups de recerca catalans al sector de l’hidrogen renovable per desenvolupar i crear programes de valorització i transferència de resultats de recerca cap a l’entorn social, productiu i comercial del sector.
Els grups de recerca que participen a la xarxa H2CAT tenen experiència i coneixement en diferents línies de recerca i tecnologies relacionades amb tota la cadena de valor de l’hidrogen.
Per poder abordar els reptes de futur que presenta l’hidrogen verd, la xarxa H2CAT està estructurada en quatre grans àmbits temàtics en què s’especialitzen els diferents grups de recerca.
Producció d'hidrogen
L’hidrogen es pot produir per fonts d’energia renovable (biomassa, solar, eòlica, etc.). Hi ha una gran varietat de processos tecnològics que es poden utilitzar (químic, biològic, electrolític, fotolític, termoquímic, etc.). Cada tecnologia té un grau de desenvolupament i ofereix diferents oportunitats i beneficis.
L’objectiu principal és investigar i desenvolupar tecnologies per a una producció d’hidrogen de baix cost i molt eficient a partir de diverses fonts renovables:
- Electròlisi o fotoelectròlisi de l’aigua mitjançant energia renovable
- Gasificació/Piròlisi de biomassa o residus orgànics (agrícoles, urbans o industrials)
- Descomposició electroquímica i termoquímica de compostos portadors d’hidrogen com: amoníac, metanol, àcid fòrmic o altres; i el reformat de metanol, metà, amoníac, bioetanol, biometà o altres.
Emmagatzematge i distribució d'hidrogen
Per determinar la millor opció per al transport i l’emmagatzematge de l’hidrogen, cal considerar diversos factors: el cabal produït, la distància des de planta de producció fins a punts de consum, la complementarietat d’usos finals, la idoneïtat per al condicionat final i l’ús en els diferents tipus de consums.
Les alternatives que existeixen actualment per al transport i l’emmagatzematge d’hidrogen són l’emmagatzematge físic, hidrogen comprimit, hidrogen liquat o mitjançant materials adsorbents, i l’emmagatzematge químic mitjançant compostos portadors d’hidrogen o hidrurs químics, com l’amoníac o els LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carriers), i mitjançant hidrurs metàl·lics. A més, la seguretat és una part fonamental i important rellevància en aquesta secció.
Ús de l'hidrogen com a font d'energia
La condició de l’hidrogen com a vector energètic i la seva alta versatilitat li atorga l’aptitud per situar-se com a eina clau per a la integració dels diferents sectors energètics (elèctric i gasista). Al sector elèctric, l’hidrogen verd permet una major facilitat de gestió de la xarxa elèctrica absorbint els abocaments de l’electricitat renovable no consumida quan es produeix. L’hidrogen ofereix una gran amplitud a l’operador del sistema elèctric tant per oferir resiliència com per oferir flexibilitat a gran escala. Per aquest motiu, l’hidrogen renovable al sector transport es materialitza en l’ús de piles de combustible d’hidrogen, que són dispositius en què es realitza un procés invers al realitzat pels electrolitzadors, és a dir, utilitzen l’hidrogen produït a partir de fonts renovables per generar electricitat, que aporta l’energia elèctrica per mobilitzar els vehicles elèctrics de pila de combustible.
Al sector gasista, l’hidrogen verd ofereix la possibilitat de ser incorporat de mica en mica a la xarxa gasista, permetent fer ús de les infraestructures, i augmentant la integració dels sectors energètics. L’objectiu principal és investigar i desenvolupar tecnologies avançades de piles de combustible per a una producció d’energia elèctrica de baix cost, així com tecnologies avançades que permetin la injecció directa d’hidrogen per generar energia calorífica en processos industrials.
Ús de l'hidrogen com a primera matèria
L’hidrogen pot utilitzar-se com a matèria primera per produir combustibles sintètics, per la qual cosa emmagatzema hidrogen de forma versàtil, aprofitant els avantatges dels combustibles per integrar-se a les aplicacions d’ús final, sense modificar-se els sistemes existents, atesa la naturalesa química de les seves propietats.
Els combustibles sintètics líquids en condicions ambientals tenen avantatges davant dels gasosos, quant a densitat energètica, ja que els fa utilitzables per a aplicacions de mobilitat, en poder transportar més quantitat de combustible per volum, incrementant l’autonomia dels mitjans de transport en general .
A partir de l’hidrogen es poden obtenir altres electrocombustibles, tant en estat líquid (tecnologies Power-to-líquids: e-metanol i els productes Fischer-Tropsch: e-dièsel, e-gasolina, e-querosè, e-etilè o e- propilè) com en estat gasós (tecnologies Power-to-gas: e-metà o e-amoníac).
Aquests combustibles tenen propietats fisicoquímiques, idèntiques als productes petrolífers d’origen fòssil i suposen una forma de produir combustibles sintètics i emmagatzemar hidrogen (i, en primer terme, electricitat renovable) capaç d’integrar-se fàcilment a la infraestructura logística existent (gasoductes, vaixells cisterna, etc.). L’objectiu principal és investigar i desenvolupar tecnologies avançades que millorin l’eficiència energètica global i, conseqüentment, el cost del procés de producció.
