El ISFOC pone en operación el primer sistema de generación de hidrógeno verde de alta eficiencia
“Proyecto CPV4H2 - Sistema piloto de producción de hidrógeno de origen solar con alta eficiencia de conversión mediante concentración fotovoltaica”
El proyecto CPV4H2 se concede en 2018, con una duración de 3 anualidades, al consorcio formado por las empresas H2B2, BSQ Solar e ISFOC con un presupuesto total de 1.285.284 € y financiado por el programa FEDER Interconecta del CDTI. El objetivo principal del proyecto es alcanzar la máxima eficiencia del ratio de conversión de luz solar en hidrógeno. Para ello se plantea desarrollar y validar un sistema de Generación de hidrógeno por electrólisis de agua PEM empleando electricidad proveniente de un sistema de alta concentración fotovoltaica que ofrece una de las mayores eficiencias de conversión de la luz solar en electricidad, con un desarrollo de electrónica de potencia para el acople directo de ambos sistemas. Esto permite alcanzar las mayores eficiencias STH (Sun To Hydrogen) a nivel industrial. Dicho sistema incluye una unidad de control y gestión inteligente de la energía a través de almacenamiento eléctrico para permitir una generación estable y constante de H2, optimizando en todo momento el recurso solar, y de acuerdo a la demanda de producto.
Tras los buenos resultados obtenidos en la prueba de concepto desarrollada en el 2020, se ha finalizado la integración y validación de todos los equipos que componen el prototipo industrial en las instalaciones de ISFOC, véase sistema de generación eléctrica de alta concentración fotovoltaica o concentrador (Ilustración 3), sistema de generación de Hidrógeno basado en electrolisis PEM o electrolizador (Ilustración 1) y sistema de gestión energética y almacenamiento junto al equipo de control y monitorización (Ilustración 2).
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| Ilustración 1 Electrolizador PEM (H2B2) | Ilustración2 Sistema de gestión energética y control (ISFOC) | Ilustración 3 Concentrador solar (BSQ Solar) |
Se ha diseñado un sistema mejorado compuesto por un sistema CPV de 8.4kW, con un área activa de captación de luz de 30m2, y un electrolizador PEM de 7.5kW, con un caudal de generación de H2 de 1Nm3/h. La interfaz energética entre ambos equipos se realiza a través de un bus de continua, donde se conecta el almacenamiento eléctrico de respaldo y los dos convertidores DC / DC, encargados uno de extraer siempre la máxima potencia disponible del concentrador y otro de satisfacer la demanda del electrolizador, de manera que, gracias al respaldo energético, el control inteligente es capaz de optimizar la producción de H2 aprovechando al máximo el recurso solar disponible en cada momento.
El concentrador es capaz de suministrar energía al electrolizador y a todos los equipos auxiliares del sistema, haciendo entonces que el sistema pueda funcionar de manera autónoma. Además, se ha trabajado en reducir las pérdidas energéticas al mínimo, implementando nuevos dispositivos de protección.
Ilustración 4 Prototipo instalado en ISFOC para la generación de hidrógeno verde
Se ha trabajado tres años en el desarrollo del sistema, y hay que decir que el proyecto ha sido todo un éxito. Los resultados obtenidos son muy prometedores, ya que se había establecido un valor objetivo máximo del 20% para el parámetro STH, suponiendo que todos los subcomponentes trabajen en condiciones óptimas, y se han alcanzado valores STH del 17% durante las pruebas en campo en condiciones de carga moderada (es decir, el perfil óptimo del electrolizador). La tecnología desarrollada en el proyecto se posiciona como uno de los sistemas más eficientes de generación de hidrógeno verde para grandes plantas.
Gracias a la colaboración y esfuerzo de todos los miembros del consorcio, se ha llevado a cabo exitosamente la instalación y puesta en marcha del sistema, generándose Hidrógeno verde de origen solar fotovoltaico de concentración y realizándose la certificación por parte del técnico auditor del CDTI el día 13 de octubre de 2021.
Desde el consorcio se cree que esta tecnología podría ser la base del desarrollo de grandes plantas de generación de hidrogeno verde a partir de la luz solar, y podría emplearse como puntos de recarga aislados y mixtos de vehículos eléctricos y de H2, sistemas de energía para hogares o edificios autoabastecidos, solución energética para descarbonizar industrias…
El proyecto CPV4H2 está cofinanciado por las subvenciones destinadas a fomentar la cooperación regional en investigación y desarrollo (Programa FEDER INTERCONECTA), en el marco del Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica de Innovación 2017-2020. Expediente: EXP-00139408/ ITC-20181066.
