cámara oficial de comercio, industria y navegación de ......integración de hidrógeno...

El H2, una oportunidad para Asturias

Dr. Emilio Nieto GallegoDirector del CNH2

29 de Abril de 2020

Indice

H2 a nivel mundial, Europeo y Nacional

Producción de H2

H2 como vector energético

Usos del H2

Cámara Comercio de Asturias Webinar 29042020 Dr. Emilio Nieto – CNH2 2

Conclusiones

El Centro Nacional del Hidrógeno CNH2

1. H2 a nivel mundial, Europeo y Nacional

Fuente: DOE.

Dr. Emilio Nieto – CNH2 3Cámara Comercio de Asturias Webinar 29042020

4

Hydrogen Council



5

Fuente: Hydrogen Council.



6

Fuente: AeH2



Sede CNH2 en Puertollano

◙ Puertollano

• Centro Público de Investigación creado en 2007 a través de un Consorcio entre el

Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (MCIU) y la Junta de Comunidades

de Castilla-La Mancha, al 50% cada uno.

• Está ubicado en Puertollano, Ciudad Real (Castilla-La Mancha).

2. Centro Nacional del Hidrógeno – CNH2


Vídeo

CNH2

Centro Nacional del

hidrógenoLíneas estratégicas I+D Participación Sectorial

Laboratorios e

instalacionesProyectos

https://youtu.be/MxhrxIPkKVc

8Dr. Emilio Nieto – CNH2 8Cámara Comercio de Asturias Webinar 29042020

• Está orientado al desarrollo de las tecnologías de hidrógeno y las pilas de

combustible (laboratorios, bancos de ensayo, puestos de experimentación, pilas,

sistemas de almacenamiento, ingeniería, seguridad, normativa…). Sus objetivos son:

• Promover e impulsar las tecnologías de hidrógeno y pilas de

combustible a nivel nacional e internacional mediante la realización de

estudios de percepción social, formación y difusión del uso y sus

aplicaciones.

• Realizar investigación, experimentación y validación de prototipos y

equipos cubriendo toda la cadena de valor.

• Desarrollar y escalar procesos.

• Implementar proyectos de I+D+i:

✓ Bajo contrato (financiados privadamente)

✓ Financiados (internacionales, nacionales o regionales

participando de forma individual o en colaboración con otros)

✓ Estratégicos (financiados internamente)

• Servicios a terceros (consultoría, caracterización y análisis, diseño y

construcción de bancos de ensayo, estudios de seguridad y normativa,

etc).

Centro Nacional del


Laboratorios e


Desde 2007, el CNH2 ha participado y coordinado 30 proyectos de

carácter nacional e internacional



Desarrollo de la

normativa

Investigación en

métodos de

análisis de

estudios de

seguridad

Sistema de

detección de

fugas y

atmósferas

explosivas

Validación,

certificación y

homologación de

elementos y

sistemas

Electrólisis a

partir de Energías

Renovables

Procesos

fotocatalíticos

PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO

ALMACENAMIENTO DE HIDRÓGENO

Hidrógeno

gaseoso

Hidruros

metálicos

TRANSFORMACIÓN DE HIDRÓGENO

Pilas de

Combustible

de Óxido

Sólido (SOFC)

Pilas de

Combustible

Poliméricas

(PEMFC)

Power to Gas

INTEGRACIÓN

DE HIDRÓGENO

Sistemas

Estacionarios

Sistemas de

Transportes

Percepción social

de la

incorporación del

hidrógeno

Formación y

difusión

Análisis Técnico-

Económico

Desarrollo de

encuestas

IMPLANTACIÓN TECNOLOGICA Y

SOCIOECONÓMICA

Realización de

Jornadas

Científico-

Técnicas

NORMATIVA Y SEGURIDAD

Materiales

porosos

Centro Nacional del


Laboratorios e


Procesos

biológicos

Vectores

energéticos

Sistemas

novedosos de

reformado

Líneas Estratégicas de I+D+i2. Centro Nacional del Hidrógeno – CNH2

Participación Sectorial

El CNH2 tiene además suscritos acuerdos de colaboración con los principales centros de

investigación nacionales, con diversos centros tecnológicos, empresas y universidades.

Solo en 2019 se firmaron 35 acuerdos de colaboración.

10

Centro Nacional del


Laboratorios e




Producción y almacenamiento

Laboratorio de electrólisis alcalina

Banco de ensayos para caracterización de

membranas/diafragmas y para stacksy sistemas de electrólisis alcalina

hasta 15 kW

Laboratorio de caracterización de

materiales

Análisis, caracterización química y estructural y control de calidad de

materiales

Laboratorio de biotecnologías del H2

Investigación, desarrollo e integración de las aplicaciones

biotecnológicas del hidrógeno y las pilas de combustible

11

Centro Nacional del


Laboratorios e




Laboratorio de almacenamiento

Hidrógeno comprimido: bancos de ensayo para pruebas de estanqueidad

(hasta 700 bar), hidráulicas y de permeación (hasta 1.100 bar).

Laboratorio de simulación

Modelado, investigación y caracterización de los fenómenos térmicos y fluidodinámicos

involucrados en las tecnologías del hidrógeno.

Laboratorio FAB-LAB

Laboratorio de fabricación a pequeña escala para componentes de pilas de combustible y electrolizadores, con

software y maquinaria para fabricación digital.

Laboratorio de Investigación y Escalado PEM

Fabricación y escalado de componentes y MEAs y

caracterización electroquímica y ensayo de monoceldas y pequeños

stacks

- Banco de ensayos para pila de combustible hasta 500 W

- Banco de ensayos para electrolizadores hasta 500 W

Laboratorio de Testeo PEM

Ensayos acreditados según norma de equipos de tecnología PEM

- Banco de ensayos para stacks y módulos de 1 a 10 kW.

- Banco de ensayos para pilas de combustible entre 10 y 30 kW.

- Cámara climática y sistema de ensayos de vibración electrodinámica.

Laboratorio de Óxido Sólido

Investigación, desarrollo, experimentación y operación de pilas

de combustible de óxido sólido.

- Acondicionamiento y procesado de materiales cerámicos.

- Caracterización fisicoquímica y reológica de materiales y suspensiones

cerámicas.

- Caracterización electroquímica de pilas, electrolizadores y componentes.

12

Centro Nacional del


Laboratorios e



Transformación del hidrógeno


Laboratorio de Control y Electrónica

Desarrollo de sistemas de control, comunicaciones y monitorización, y equipos de electrónica de potencia

para sistemas de hidrógeno y pilas de combustible

Laboratorio de microrredes

Integración de sistemas de hidrógeno en redes eléctricas

Laboratorio de vehículos

Caracterización de vehículos, desarrollo y validación de sistemas y

componentes y desarrollo de normativa, certificación y

homologación de hidrogeneras

13

Centro Nacional del


Laboratorios e



Integración de hidrógeno2. Centro Nacional del Hidrógeno – CNH2

Laboratorio de integración doméstica (DemoLab H2OME)

Entorno real para demostración y uso de las tecnologías del hidrogeno en el

sector residencial para ensayo, experimentación y validación de ciclos de hidrogeno en hogares y de sistemas

Taller de fabricación de prototipos

Fabricación de prototipos experimentales: prototipado rápido,

metrología, mecanizado, corte de precisión, soldadura, etc.

Puntos de recarga

- Hidrogenera de 350 bar para vehículos de hidrógeno

- Punto de recarga para vehículos

eléctricos pequeños como bicicletas eléctricas o carretillas

.

Producción y almacenamiento de hidrógeno

Desarrollo de nuevos catalizadores para

la descomposición catalítica y

electrocatalítica de amoniaco, con el fin

de que el hidrógeno generado, sea

empleado para la producción de energía.

SBPLY/17/180501/000281 2018-2021

Producción de hidrógeno a partir de

amoniaco utilizando catalizadores

novedosos. Proyectos de investigación

científica y transferencia de tecnología

2017 (JCCM)

14

Centro Nacional del


Laboratorios e




Desarrollo y Validación de un modelo en HYSYS para la simulación de un sistema de electrólisis alcalina para la producción de hidrógeno a partir de EERR. Proyecto estratégico CNH2 2017

DESPHEGA

3

Centro Nacional del Hidrógeno 2017-2018

Desarrollo y validación de un modelo para

la simulación de sistemas de electrolisis

alcalina que integre el comportamiento de

las celdas electrolíticas y el estudio de

todos los elementos que forman parte del

balance de planta del electrolizador.

Puesta a punto de un sistema de producciónde biogás para la generación de energíarenovable a partir de residuosagroalimentarios, para alimentado a undispositivo de alta temperatura de Pilas deCombustión Avanzada

COOP 2018/CM/007 2018-2021

Transformación de residuos para

alimentar pilas de combustible

avanzadas. Proyectos piloto

innovadores 2018 (JCCM)

TRACA

Desarrollo de electrolizador PEM de

mayor durabilidad y menor consumo

energético, a través de la optimización

del diseño y de los materiales de las

placas bipolares que lo componen.

Optimización y Mejora De CEldas de

Electrólisis PEM para ProduccióN de

HIdróGeno mediante SiMulación y

ExperimentAción.

Retos Colaboración 2016

RTC-2016-5189-3 2017-2020

Transformación de hidrógeno

Diseño y procesado mediante tecnologías

cerámicas avanzadas de dispositivos IT-

SOFC (pilas de combustible de óxido

sólido de temperatura intermedia) para la

revalorización de residuos

agroalimentarios. Proyectos de investigación

científica y transferencia de tecnología 2017

(JCCM)

SBPLY/17/180501/000550 2018-2021

15

Centro Nacional del


Laboratorios e


Proyecto LOWCOSTFC. Retos

Investigación 2016

Diseño, fabricación, modelización y

evaluación del rendimiento y

durabilidad de una pila de combustible

polimérica de bajo coste de 500 W de

potencia eléctricaENE2015-67635-R 2016-2019

Proyecto de implantación de sistemas

de óxidos sólidos. Proyecto estratégico

CNH2 2015

Centro Nacional del Hidrógeno 2015-2020

Fabricación de sistemas reversibles de

tecnología de óxido sólido y sus

periféricos.



Integración de hidrógeno

Implementing fuel cells and Hydrogen

technologies in PORTS. H2020-JTI-

FCH-2018-1Desarrollo de soluciones para la industria

portuaria hacia un sector de bajas

emisiones de carbono y cero emisiones.

Desarrollo de tres prototipos: reach staker,

yard tractor, hidrogenera movil en el Puerto

de Valencia. https://h2ports.eu/

Acuerdo de subvención 8263392019-2023

Análisis de viabilidad técnica y

económica de sistema de generación

de energía eólica off-shore en un

buque propulsado a vela. Primer buque

propulsado por hidrógeno y EERR.

http://ships4blue.ihcantabria.es/

SHIPS4BLUE. Convocatoria de Apoyo a

Proyectos de I+D en Cooperación en

Energías Renovables Marinas 2016

RM16-XX-017 2017-2019

https://h2ports.eu/

https://h2ports.eu/

http://ships4blue.ihcantabria.es/


Fabricación de un kart con energías

alternativas. ERASMUS+. KA202:

Asociaciones Estratégicas de Formación

Profesional 2018

Asesorar a alumnos de grado medio de FP

diseño y construcción de diversos karts

con motores alimentados con distintas

energías alternativas y su posterior ensayo

y estudio. (España, Francia, Malta, Italia,

Alemania)

Desarrollo tecnológico de un sistema

modular que incluya los campos de

generación de energía, almacenamiento y

uso, basado en EE.RR. y ciclo del

hidrógeno en sistemas de cogeneración de

calor y frío con geotermia y máquinas de

absorción.

TrigeneraciÓn con GEoTermia, Hidrógeno

y Energías Renovables (TOGETHER)

Retos colaboración 2017

RTC-2017-5926-3 2018-2021

2018-1-ES01-KA202-

050425

2018-2021

16

Centro Nacional del


Laboratorios e




Desarrollo de un vehículo experimental de

pila de combustible como plataforma para la

caracterización de sistemas de pila de

combustible en condiciones reales.

AUTOCNH2. Proyecto estratégico CNH2

2017

Centro Nacional del Hidrógeno 2017 - 2020

Control Predictivo de Microrredes

reconfigurables con Almacenamiento Híbrido

y Móvil. Retos investigación 2016Desarrollo de distintas estrategias de control en elmarco del Control Predictivo para gestionar demanera eficiente la operación tanto de microrredesindividuales como interconectadas

DPI2016-78338-R 2017-2020

2014-2016RCT-2014-2975-3

Proceso para la generación de gas natural

renovable. Retos colaboración 2013.

Desarrollo de una planta de producción de

gas natural sintético (GNS) a partir de

hidrógeno electrolítico producido mediante

energías renovables y su metanación con

CO2 procedente de biogás


18PTECC-89477 2018 -2023

Adaptación de la operación de

equipos móviles mineros de

diésel a hidrógeno mediante

celdas de combustibles.Programa “Electro movilidad mediante

celdas de combustible” (CORFO)

ELECTROMOVIL

IDAD MINERA

SOE3/P3/E0901 2018 -2023

IMPROVEMENT

Integration of combined cooling,

heating and power microgrids in

zero-energy public buildings under

high power quality and continuity of

service requirements. Tercera

convocatoria del Programa de

Cooperación Territorial Europa

Suroccidental 2018Mejorar la eficiencia energética de edificios

públicos para electricidad, calefacción y

climatización, y reconversión a Edificios de

balance energético Cero.

17

Centro Nacional del


Laboratorios e



2. Centro Nacional del Hidrógeno – CNH2Implantación Tecnológica

Hydrogen Acceptance in the Transition

pHase. FCH-JU (2014 –2017)

Aceptación social de las tecnologías del

hidrógeno y de sus aplicaciones a nivel

europeo. Desarrollo de una herramienta la

introducción en el mercado.

http://hyacinthproject.eu/

Divulgación científica público en general

(talleres, itinerarios didácticos, web de

divulgación, animaciones on-line).

Senda del Hidrógeno. FECYT 2015. (2016)

Divulgar las aplicaciones, ventajas y

necesidades de las tecnologías del hidrógeno

mediante actividades de formación, difusión y

demostraciones experimentales.

DivulgaH2. FECYT 2014. (2014)

Acercar la ciencia y tecnologías del hidrógeno a la

sociedad mediante el desarrollo de actividades de

divulgación científica tanto de contacto directo con el

público (talleres, itinerarios didácticos, conferencias o

jornadas de puertas abiertas).

Actividades de Divulgación Científica. UCC+i-CNH2. FECYT

2017. (2017)

http://hyacinthproject.eu/

Fuente: AEH2.

3. H2 como vector energético


Energía por unidad de masa de diferentes combustibles

0

20

40

60

80

100

120

140

Hidrógeno Metano Propano Gasolina Diesel Metanol

En

erg

ía p

or

Un

idad

de M

asa (

MJ/k

g)

Hidrógeno Metano Propano Gasolina Diesel Metanol

1 kg 2,40 kg 2,59 kg 2,78 kg 2,80 kg 6,09 kg

19Dr. Emilio Nieto – CNH2 19Cámara Comercio de Asturias Webinar 29042020


Energía por unidad de volumen de distintos combustibles en diferentes

estados

0

5

10

15

20

25

30

35

Hidrógeno 200

bar

Hidrógeno 350

bar

Hidrógeno 700

bar

Hidrógeno

líquido

Metano a 200

bar

Metano líquido Metanol

líquido

Gasolina

líquida

Diesel líquido

En

erg

ía p

or

un

ida

d d

e v

olu

me

n (

MJ

/m3

)

Fuente: AEH2.



4. Producción de H2

Fuente: AEH2.


Fuente: AEH2.Dr. Emilio Nieto – CNH2 23Cámara Comercio de Asturias Webinar 29042020


Fuente: Hydrogenics



Fuente: ITM



Source: REVIVE project.

The Waste to Wheels modelCombination of Valorisations

Generation of hydrogen at waste plants

using refuse trucks to provide

early demand

Station Network MethanolMethanationIndustryPassenger

transport

Public

transport

Other

transport

Zero Emission

Waste Collection

H2

H2

Grid

Power

to H2

Grid Services

« Flex »Local station

Generation of

Green Energy



Fuente: SIEMENS

PARQUE

EOLICO 10 MWNAVE

ELECTROLIZADOR

ES 6 MW

PURIFICADOR

Y

COMPRESOR

TANQUES

ALMACENAMIENTO

HIDROGENO

SALA

INYECCION

HIDROGENO

RED DE GAS

NATURAL

ZONA RECARGA

TRAILERS

HIDROGENO 200

BAR


5. Usos H2. Gestionabilidad de Energías Renovables

Fuente: HYDROGENICS


5. Usos H2. Estabilidad de la Red

Fuente: www.hysolutions-hamburg.de

Hydrogen


5. Usos H2. Inyección a red de Gas Natural

Fuente: SOLAR FUELDr. Emilio Nieto – CNH2 31Cámara Comercio de Asturias Webinar 29042020

5. Usos H2. Power to Gas

Fuente: GAS NATURAL FENOSA


5. Usos H2. Power to Gas


5. Usos H2. Combustible

34Dr. Emilio Nieto – CNH2Cámara Comercio de Asturias Webinar 29042020


Fuente: HYUNDAIDr. Emilio Nieto – CNH2 35Cámara Comercio de Asturias Webinar 29042020


Source: Hyundai.



https://youtu.be/mqXX_NUF2Nk

Fuente: TOYOTA



Fuente: SYMBIO FUEL CELL

Fuente: ALSTOM (Coradia-ilint)Dr. Emilio Nieto – CNH2 38Cámara Comercio de Asturias Webinar 29042020


Fuente: SCANDINAVIAN ZERO EMISSION



Fuente: Energy Observer

Fuente: SIEMENS


5. Usos H2. Producción de amoniaco verde


5. Usos H2. Producción de metanol verde

➢ Generación de energía en Asturias → Excedentes de vertido de energía →Aprovechamiento→ Hidrógeno (vector energético)

➢ Gran cantidad de agua generada en las minas → bombeo infinito de ese aguapor legislación → aprovecharla para producir hidrógeno (electrólisis) →compensar los costes de bombeo por la utilización del H2 (hidrogenera en laciudad para ámbito urbano, almacenamiento para su uso en producir energía(pila de combustible), etc…).


6. Conclusiones

“Y en lugar de usar agua salada, ¿porqué no usamos el agua de #minas

abandonadas que se bombea por seguridad, en muchas ocasiones de calidad

elevada para su uso industrial? La energía renovable de abastecimiento podría

provenir de PV o eólica.

https://twitter.com/FelipeGCoto/status/1253573148827664384?s=09

https://twitter.com/FelipeGCoto/status/1253573148827664384?s=09

➢ Power to Gas→ captura de CO2 que con H2 se metaniza→- Generación de empleo- Alimerka Flota de GN (liquido y comprimido)Ejemplo: Proyecto cementera en Baleares (Enagas)


6. Conclusiones

44

➢ Aprovechamiento de residuos→ Power to Gas (Metano)

➢ Regasificadoras existentes junto con red de gas natural → inyección de H2,biometano, etc…

➢ Tres empresas en el sector offshore (parte inferior de las torres) → generacióneólica offshore para producción H2 y transportarlo a tierra o carga “in situ”.

➢ Astilleros de fabricación de barcos→ propulsión con H2

- Astilleros Gondán (catamarán de pasajeros para Canarias).- Submarino S-80 con Pila de Combustible.


6. Conclusiones

45

➢ Industria siderurgica y cementera con altas emisiones y uso de coke parareducción→ H2 en procesos industriales.

➢ El Gobierno del Principado → Mesa Regional del Hidrógeno (Consejería deIndustria), Misiones de la Consejeria de Ciencia e Innovación (proyecto dedescarbonización, usos del H2 para eliminar CO2). Hoja de Ruta del MITECO (enconsulta actualmente en https://energia.gob.es/es-es/Participacion/Paginas/DetalleParticipacionPublica.aspx?k=311.

➢ Capacidad de I+D+i→ Investigación sobre H2.

➢ Movilidad eléctrica en Asturias→


6. Conclusiones

46

1874

… "Creo que un día el agua será un

carburante, que el hidrógeno y el

oxígeno que la constituyen,

utilizados solos o conjuntamente,

proporcionarán una fuente

inagotable de energía y de luz, …”


[email protected]

@cnh2_es @emilio_nieto_

CNH2 Centro Nacional del Hidrógeno

cámara oficial de comercio, industria y navegación de ......integración de hidrógeno...

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