Estudios y aplicabilidad del hidrógeno para la generación de energía térmica luis bertenasco

INDICE
• Tendencias

• Desafíos

• Factores de emisión por tipo de combustible

• Hidrógeno

• Celdas de Combustibles

• Generación eléctrica de Hidrógeno a partir del carbón

• Mapa y Tecnologías para producir Hidrógeno

• Electrolizador producción de Hidrógeno a presión

• Hidrógeno en Generación Termoeléctrica

• Hidrógeno en Turbina

• Visión del Hidrógeno en la Generación Termoeléctrica
Octubre 2011 – Thermal Congress Asociación Argentina del Hidrógeno Asociación Argentina de Biocombustibles e Hidrógeno

TENDENCIAS en el futuro de la energía

 El Consumo de Energía creció casi 50% en los últimos 20 años y

probablemente crecerá otro 50% en los siguientes 20 años.

 La Generación Eléctrica y la Industria dominan el crecimiento.

 La energía utilizada para generar Electricidad es la de mayor crecimiento y

representa el 60% del crecimiento esperado.

 El Gas Natural dentro de los combustibles convencionales, es el que más

crecerá en este siglo, llamado “la Era de Oro de los Gases”, donde el

Hidrógeno potencia el ciclo, por su flexibilidad y por satisfacer los

estándares medioambientales y de sustentabilidad.

DESAFIOS en el futuro de la energía
 Satisfacer la creciente demanda de energía procurando el bienestar social y
desarrollo económico, de un modo sustentable.
 Satisfacer las necesidades medioambientales,
reduciendo las emisiones de Gases de Efecto
Invernadero (GEI), particularmente del dióxido de
carbono (CO2).

Las emisiones antropogénicas de CO2,
constituyen alrededor del 65% de las emisiones
globales de GEI.

Las emisiones de GEI debidas a la Generación
de Energía y actividades Industriales, están
compuestas mayoritariamente por CO2,
representando un 38% del total.
Fuente: : IPCC, United Nations Enviromental Programme, 2007


FACTORES DE EMISIÓN por tipo de combustible
Factores IPCC de Emisión de Carbono y Dióxido de Carbono

Factor de Emisión
Tipo de Combustible Kg de C/GJ Kg de CO2/GJ
H2 (de renovable) -- --
H 20 (de renovable) 12.24 44.96

B 100 (1) 6.5 23.7
B 20 17.46 63.94

Gas Natural 15.3 56.2

Petróleo crudo 20.0 73.4
Gas Oíl 20.2 74.1

Fuel Oíl 21.1 77.4

Coque de Petróleo 27.5 100.9

Coque 29.5 108.3

Pa ne l Inte rgube rna me nta l de
Ca mbios Climá ticos = IPCC
(1) Conside ra ndo su ciclo de vida tie nde a ce ro.


HIDROGENO interés como vector energético
 El producto de la utilización del hidrógeno como combustible es agua. No se

liberan emisiones de sustancias contaminantes. Tampoco se generan GEI.

 Amplia flexibilidad en la producción y utilización del hidrógeno.

 Se puede utilizar como combustible en una amplia variedad de sistemas:

Celdas de Combustible, Motores y Turbinas.
 La transformación hidrógeno/electricidad, en una celda de combustible, tiene

lugar en ambas direcciones con una elevada eficiencia.

 A diferencia de la energía eléctrica, el hidrógeno se puede acumular y

almacenar en grandes cantidades.
 Se puede transportar en largas distancias en fase gaseosa o líquida.

FOMENTO del uso de combustibles alternativos

En el 2020, la UE quiere que el 23 % de la energía de los combustibles para el
transporte por carretera sea de origen alternativo.

Año Biocombustibles (%) GNC (1) (%) Hidrógeno (%) Total (%)

2005 2 --- --- 2

2010 5,75 2 --- 7,75

2015 7 5 2 14

2020 8 10 5 23

(1) Gas Natural Comprimido

PRODUCCIÓN mundial de Hidrógeno

El 96% se produce a partir de Hidrocarburos y carbón.
El 95% de la producción es “cautiva”
(se consume en el lugar de producción).

GENERACIÓN de electricidad con Celdas de Combustibles

Estos sistemas ya son asequibles, e incluso funcionan a escala
comercial en países como Japón, aplicados a generación domiciliaria y
de mediano consumo

No obstante a los continuos avances, las
“Celdas de Combustibles” aún requieren de
mejoras en sus costos de producción, en
relación con los sistemas convencionales de
Generación Eléctrica y así lograr irrumpir en la
Generación a mayor escala.


PRODUCCIÓN eléctrica con H2 a partir de Carbón

Carbón y agua Limpiadores de gas
Hidrógeno para proceso

En las plantas de producción Proceso shift a partir de
eléctrica
1 2 3
o celdas de combustible

carbón, el Hidrógeno es+ H + H O
Oxígeno
CO un elemento clave en 2 2

los procesos de pre-combustión para la captura y
almacenamiento del CO2.
CO H
Escoria 2 +2 2

TURBINA
GASES
COMPRESOR
DE
ESCAPE

El Hidrógeno y las pilas de combustibles pueden
integrarse en las plantas de GICC para mejorar
Aire
su eficiencia y disminuir las emisiones. AIRE CAMARA DE
COMBUSTION
TURBINA QUE FUNCIONA CON H2

MAPA de tecnologías combustibles líquidos y gaseosos

Fuentes Transformación Portadores energéticos Aplicaciones

Gas GNL Gas Natural
FÓSILES

Reformado Hidrógeno
Productos

Petróleo Refino Gas Oíl Generación
Eléctrica
Fuel Oíl
Petroquímica Materiales

Reducción CO2 Generación
Biomasa Eléctrica
RENOVABLES

Procesos LIMPIA
Nuclear Gasificación / Pirolisis Biocombustibles
Reformado Biogas
Solar Termólisis
Hidrógeno
Fotólisis
Eólica

Hidráulica / Marina Electrólisis
Geotérmica

BIOMASA producción de Hidrógeno


TERMOLISIS producción de Hidrógeno
H2 a partir de Agua con procesos a altas temperaturas

Nuclear Solar

Proyecto
Hydrosol


TERMOLISIS producción de Hidrógeno Cont.
Proceso Térmico Proceso Químico

Descomposición directa de agua Ciclos Termoquímicos
por vía térmica: T > 2500 Cº T < 1000 Cº

El ciclo S-I es el más prometedor:
• T ~ 900 Cº
• Eficiencia ~ 43 %

Los reactores nucleares actuales
no alcanzan este nivel de T
Se requiere de nuevos conceptos
de reactor Ej: “Generación IV”
(VHTR)


FOTOLISIS producción de Hidrógeno

Algunos Semiconductores son
capaces de producir H2 por
fotólisis de agua con luz solar

6- 18 % de eficiencia en laboratorio


ELECTROLISIS producción de Hidrógeno

Eólica

-
Hidráulica

Mareomotriz e
Geotérmica
Electrolizador
Solar
Fotovoltaica Eficiencia 50 - 80%


ELECTROLIZADOR producción de H2 a presión

Ultra high power conversion. 4.0 kWh/H2Nm3

 Corrosion resistent electrodes
 200 bar electrolysis
 Full automatic plants
 Intelligent power box

Efficiency: 75%

HIDROGENO en generación Termoeléctrica
Como pensar en la Generación a gran escala:
El H2 como “Pulmón en la Generación”, se produce utilizando la
Energía Eléctrica disponible en los Valles durante su demanda y
luego se introduce como gas combustible en las Centrales
Térmicas, generando electricidad durante los Picos.
El H2 como “Acumulador Energético”, producido a partir de
Energías Renovables, es convenientemente almacenado y
luego utilizado como gas combustible, en Motogeneradores y
Turbinas de Generación Eléctrica, el que luego de ser quemado
genera agua producto de su oxidación.

Estos esquemas permiten resolver un antaño problema de
acumulación de la energía excedente, para luego reutilizarla
cuando surge la demanda

HIDROGENO como “Pulmón en la Generación”

Red Alta Tensión

Generación de Electricidad en Picos

Turbina Termoeléctrica

Producción de H2 en Valles
Electrolizador a presión Cilindros de H2


HIDROGENO como “Acumulador Energético”
Turbinas eólicas
Red Alta Tensión

Generación de Electricidad a Demanda

Turbina Termoeléctrica

Con excedente de viento producción de H2

Electrolizador a presión Cilindros de H2


HIDROGENO ventajas para la Generación Eléctrica

 Aumentar la eficiencia y disminuir las emisiones en
generación centralizada y distribuida (Motogeneradores y
Turbinas).

 Amortiguar el carácter intermitente de los generadores
Renovables y aumentar su predictibilidad.

 Gestión de la carga (variabilidad diurna y estacional).

 Reducir la necesidad de reforzar las líneas de transporte y
de distribución.


COMBUSTOR turbina alimentada a gas


TURBINA alimentada a Hidrógeno GE 10 STD


PRIMERA Central Eléctrica del mundo a Hidrógeno

Vista interna de la Turbina GT GE10 STD
ENEL Fusina (Pcia. Venecia) Italia Cámara de combustion


FACTORES de Emisión en Turbina con H2 y con Gas

NOx emissions with steam injection

Con Hidrógeno sin emisión de dióxido de carbono = ahorro de 50 mil Tn. año


ERAS de la energía “la era de oro de los gases”


VISION del Hidrógeno en la Generación Térmica
AÑOS
2010-30 Corto Plazo:
Mezcla con Gas (H 30) en Motogeneradores y Turbinas
Termoeléctricas.
Aplicación de Celdas de Combustibles en sistemas
residenciales y de servicios.
2030-50 Medio Plazo:
H2 100% en Motogeneradores y Turbinas
Termoeléctricas.
Aplicación masiva de Celdas de Combustibles en
Generación Eléctrica.
2050 » Largo Plazo:
H2 en Generación distribuida (Ciclos Combinados,
Celdas de Combustibles, en Energías Renovables).
Redes Eléctricas Inteligentes.

FINAL de presentación


Estudios y aplicabilidad del hidrógeno para la generación de energía térmica luis bertenasco

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Was ist angesagt? (7)

Andere mochten auch

Andere mochten auch (6)

Ähnlich wie Estudios y aplicabilidad del hidrógeno para la generación de energía térmica luis bertenasco

Ähnlich wie Estudios y aplicabilidad del hidrógeno para la generación de energía térmica luis bertenasco (20)

Mehr von Luis Bertenasco

Mehr von Luis Bertenasco (9)

Estudios y aplicabilidad del hidrógeno para la generación de energía térmica luis bertenasco