Aumento de la eficiencia de la producción de hidrógeno verde
Reducción de las emisiones gracias a la optimización del rendimiento y la seguridad en la producción de hidrógeno
La electrólisis, el método principal para producir hidrógeno verde, sigue siendo un proceso relativamente ineficaz. Por lo tanto, es esencial mejorar la eficiencia de la electrólisis para reducir los costes en la producción de hidrógeno verde. El ajuste fino de los parámetros de operación de los electrolizadores, como la densidad de corriente, la temperatura y la presión de trabajo, puede influir significativamente en la eficiencia energética. La optimización de estos parámetros puede maximizar la producción de hidrógeno verde y reducir el consumo de energías renovables y la degradación de los materiales.
Hechos clave
70%
of electrical energy is currently converted into hydrogen. (Source: IEA 2021 report)
Mapas del proceso de producción de hidrógeno
©Endress+Hauser
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Mapa del proceso de un electrolizador alcalino en el que se indican los parámetros relevantes de medición de proceso.
Mapa del proceso de un electrolizador PEM en el que se indican los parámetros relevantes de medición del proceso.
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Medición de la calidad del agua para una electrólisis eficiente
La producción de hidrógeno verde implica la electrólisis del agua. Este proceso requiere una cantidad considerable de agua. El uso sostenible de los recursos hídricos es una preocupación legítima en la producción de hidrógeno verde. En la electrólisis debe utilizarse agua pura o destilada para minimizar la presencia de impurezas que podrían interferir en la reacción química y reducir la eficiencia del proceso de producción de hidrógeno verde. El agua de pureza elevada se obtiene mediante procesos como la ósmosis inversa.
Nuestra experiencia en el campo
Es esencial medir los siguientes parámetros: nivel, caudal, presión, conductividad y, en algunos casos, el pH.
- La conductividad es un parámetro de medición clave para garantizar la calidad del agua. Nuestro sensor de conductividad digital Memosens CLSE16 dispone de la tecnología Memosens 2.0 con almacenamiento de datos y transmisión sin contacto.
- Los caudalímetros se utilizan para monitorizar los líquidos conductivos y garantizar la fiabilidad de la alimentación de agua del electrolizador. El Promag W 10 es el primer caudalímetro electromagnético del mundo para realizar mediciones en instalaciones sin restricciones.
- La medición de la presión durante la preparación del agua para la electrólisis es esencial para detectar bloqueos en la filtración y la ósmosis. Nuestro Cerabar PMP51B es un sensor fiable y fácil de utilizar que permite reducir los fallos sistemáticos en la producción de hidrógeno verde.
- La medición del nivel es fundamental para mantener un suministro uniforme, evitar el funcionamiento en vacío y fomentar la eficiencia de los recursos. ElLevelflex FMP51 es adecuado para separadores de hidrógeno y oxígeno y muy resistente a las sustancias corrosivas.
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Electrólisis del agua alcalina
La electrólisis del agua alcalina es un proceso que consiste en separar el agua en hidrógeno y oxígeno mediante un electrolizador. En este método se utiliza una solución alcalina, normalmente hidróxido de potasio, como electrolito para facilitar las reacciones electroquímicas. La electrólisis de agua alcalina es un proceso reconocido por su eficiencia y simplicidad, lo que la convierte en una tecnología viable para la producción de hidrógeno a gran escala, especialmente cuando se utiliza energía renovables en lugar de fuentes de combustibles fósiles.
Nuestra experiencia en el campo
Para mejorar la eficiencia de la producción y garantizar un rendimiento óptimo, es esencial medir determinados parámetros específicos, como por ejemplo, el caudal, el nivel, la temperatura y la presión. Endress+Hauser permite medir todos estos parámetros críticos de manera práctica.
- Un caudalímetro vórtex como Prowirl F 200 es la opción perfecta para garantizar una producción eficiente de oxígeno.
- Si se acumula demasiada agua en los separadores, esta puede desbordarse hacia las celdas del electrolizador. La detección del nivel del líquido con una horquilla vibrante con el Liquiphant FTL51B evita dicho desbordamiento.
- La temperatura del electrolizador afecta a la velocidad de la reacción de electrólisis. Nuestro sensor de temperatura iTHERM Moduline TM131 permite optimizar los parámetros operativos del electrolizado.
- La conductividad es un parámetro de medición clave para garantizar la calidad del agua. Nuestro sensor de conductividad digital Memosens CLS16E dispone de la tecnología Memosens 2.0 con almacenamiento de datos y transmisión sin contacto.
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Electrólisis de agua PEM
Los electrolizadores de membrana de intercambio de protones (PEM) son otra tecnología muy utilizada junto con los electrolizadores alcalinos. Esta tecnología se basa en una membrana electrolítica de polímero sólido que permite un diseño compacto y un control preciso, lo que la hace especialmente adecuada para aplicaciones que requieren flexibilidad y capacidad de respuesta en la producción de hidrógeno verde. Los electrolizadores PEM presentan ventajas tales como una elevada eficiencia, una rápida respuesta a las variaciones de carga y su idoneidad para aplicaciones descentralizadas.
Nuestra experiencia en el campo
Para lograr una eficiencia óptima en la producción de hidrógeno a partir de recursos renovables en lugar de combustibles fósiles, sigue siendo crucial medir los parámetros clave. Parámetros como el caudal, el nivel, la temperatura y la presión, esenciales para optimizar el proceso, pueden monitorizarse de manera eficiente mediante la instrumentación de Endress+Hauser, lo que garantiza un rendimiento fiable en los sistemas de electrólisis PEM.
- Los caudalímetros másicos Coriolis ofrecen una medición precisa y fiable de los caudales másicos. ElPromass F 300 permite optimizar los parámetros de configuración del electrolizador PEM.
- La medición del nivel en los separadores garantiza la pureza del hidrógeno. Levelflex FMP51 es adecuado para separadores de hidrógeno y oxígeno.
- Si la presión de los gases fluctúa, existe el riesgo de que se produzca una explosión. Nuestro transmisor de presión Cerabar PMP51B es un sensor fiable y fácil de utilizar que permite reducir los fallos sistemáticos.
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Compresión y almacenamiento seguros de hidrógeno verde
El hidrógeno destaca como el único vector energético capaz de almacenar de forma eficaz el exceso de energía, ya sea mediante compresión o almacenamiento en cavernas subterráneas. Los portadores orgánicos de hidrogeno líquido (LOHC) ofrecen un enfoque alternativo para almacenar y transportar hidrógeno. En este método, el hidrógeno se une químicamente a un compuesto orgánico líquido, lo que permite alcanzar una mayor densidad energética en comparación con el hidrógeno gaseoso.
Nuestra experiencia en el campo
A medida que crece el interés por los LOHC por su potencial para almacenar de hidrógeno, resulta fundamental controlar y optimizar los procesos implicados en este proceso. Los sensores de precisión de Endress+Hauser permiten monitorizar con fiabilidad la dinámica compleja de los sistemas LOHC, asegurando unas operaciones eficientes y controladas durante los ciclos de almacenamiento y liberación de hidrógeno.
- Garantizar una medición precisa de la presión es esencial para evitar sobrepresiones y prolongar la vida útil de los compresores. Nuestro transmisor de presión Cerabar PMP71B mide la compresión del hidrógeno con precisión y fiabilidad.
- La temperatura afecta a la eficiencia de la compresión. Nuestro sensor de temperatura iTHERM Moduline TM131 permite monitorizar la eficiencia del compresor.
- Endress+Hauser es un proveedor integral para sus skids de medición en toda la cadena de valor del hidrógeno. Nuestra experiencia en campo le acompañará a lo largo de todo el proyecto para garantizar la fiabilidad de las transacciones y el cumplimiento de las normativa.
Ventajas
La instrumentación de proceso mejora la eficiencia de la electrólisis del agua al proporcionar datos sobre parámetros en tiempo real. De esta forma se obtiene un control preciso y se evitan problemas como el sobrecalentamiento o la cavitación. Los caudales de gas se optimizan para garantizar una separación eficaz del oxígeno y el hidrógeno. La conductividad y la pureza del electrolito están monitorizados y controlados. La detección de caídas de presión identifica la presencia de bloqueos o fugas. La instrumentación avanzada de los procesos permite un mantenimiento predictivo.
Hechos clave
10
millones de equipos instalados en aplicaciones relacionadas con la seguridad desde 1953
Hechos clave
50%
en la actividad del proceso gracias a losMemosens instrumentos digitales
Cómo aumentar la eficiencia de la producción de hidrógeno verde
La instrumentación del proceso desempeña un papel crucial en la mejora de la eficiencia de la electrólisis del agua, ya que proporciona datos en tiempo real sobre los parámetros clave del proceso y permite
un control óptimo del sistema para producir hidrógeno verde.
- Monitorización y control de la temperatura y la presión para evitar el sobrecalentamiento o la cavitación
- Optimización del caudal de gas para garantizar la separación de oxígeno e hidrógeno
- Monitorización y control de la conductividad y pureza del electrolito
- Detección de caídas de presión del sistema para identificar bloqueos o fugas
- Mantenimiento predictivo mediante instrumentación avanzada de procesos