TEM. 1 CAP. 12 Sistemas de distribución de hidrógeno

Summary

El presente video ofrece una visión detallada sobre la investigación en electromovilidad y almacenamiento de energía, en colaboración entre el Instituto Politécnico Nacional y México Energía. Se discuten métodos de producción y almacenamiento de hidrógeno, destacando la electrólisis como el proceso más común para obtener hidrógeno verde. Se exploran diversas formas de almacenamiento, incluyendo gas, líquido y sólido, y se abordan los desafíos y soluciones para la distribución a gran escala. Además, se mencionan aplicaciones prácticas, como la posibilidad de utilizar baterías de hidrógeno en lugar de baterías de litio. Se profundiza en la distribución de hidrógeno a través de diferentes medios, como tuberías, barcos y ferrocarriles, y se comparan los costos y eficiencias de cada método. Se destaca la importancia del hidrógeno en la industria química y la agricultura, así como su potencial en la generación de energía eléctrica y en la producción de combustibles sintéticos. Finalmente, se destaca el impulso que la tecnología de hidrógeno está recibiendo debido a la situación en Ucrania y Rusia, y se mencionan los avances en la infraestructura de tuberías para el transporte de hidrógeno en Europa y Estados Unidos.

Takeaways

• 🌟 La producción de hidrógeno verde es la más común, obtenida principalmente a través de la electrólisis que requiere energía eléctrica producida por sistemas renovables como hidroeléctricas, fotovoltaicas, aerogeneradores y energía nuclear.
• ⚙️ El hidrógeno azul se produce a partir del gas natural y el petróleo, y su producción es conocida como hidrógeno negro cuando se utiliza en refinerías del petróleo.
• 🌱 El hidrógeno desempeña un papel importante en la agricultura, donde se combina con el nitrógeno para producir amoniaco, un componente clave en los fertilizantes.
• 🚛 La distribución de hidrógeno en forma de gas comprimido por carreteras es una opción viable, aunque con desafíos en la eficiencia debido a la pérdida de energía en el proceso de compresión.
• 💰 Los costos de compresión y almacenamiento del hidrógeno gaseoso son significativos, con una pérdida del 7% del poder calorífico debido a la compresión a 200 bar.
• 🔁 La distribución de hidrógeno a través de gasoductos requiere una inversión inicial considerable, pero puede ser rentable para demandas elevadas de hidrógeno, especialmente en países con infraestructuras existentes.
• 🌡 El hidrógeno líquido ofrece una mayor densidad energética y pureza, aunque su producción y distribución son más costosas que el hidrógeno en gas comprimido.
• 🚢 La distribución marítima de hidrógeno líquido es una opción en desarrollo, particularmente en países como Canadá, donde se han diseñado barcazas específicas para este propósito.
• 🛤 La distribución de hidrógeno por vía férrea es menos común en Europa pero sigue siendo una opción en Norteamérica para distancias superiores a 1500 kilómetros.
• ♻️ El hidrógeno también puede ser distribuido a través de la integración con el dióxido de carbono para crear combustibles sintéticos, como parte de la transición hacia tecnologías más sostenibles.
• ⏱ La distribución de hidrógeno en diferentes formas (gaseosa, líquida) depende de factores como la distancia, el consumo y la disponibilidad de infraestructura, lo que requiere de un enfoque multifacético en la planificación.

Q & A

¿Qué es la investigación en electromovilidad y almacenamiento de energía que se menciona en el video?

Es un programa de vinculación entre el Instituto Politécnico Nacional y México Energía que se enfoca en la electrificación del transporte y el almacenamiento de energía, abordando temas como la producción, almacenamiento y distribución de hidrógeno.

¿Cómo se produce el hidrógeno en el proceso de electrólisis?

El hidrógeno se produce por electrólisis, que es el proceso de separación del agua en hidrógeno y oxígeno mediante el uso de electricidad. Este proceso requiere energía eléctrica, la cual puede ser generada a partir de fuentes renovables como hidroeléctricas, fotovoltaicas, aerogeneradores y, en algunos casos, la energía nuclear.

¿Cuáles son las formas de almacenamiento de hidrógeno mencionadas en el video?

El video menciona que el hidrógeno se puede almacenar en formas gaseosas, líquidas y sólidas. Cada forma tiene sus ventajas y desventajas en términos de eficiencia, facilidad de transporte y aplicaciones prácticas.

¿Por qué se considera que las baterías de hidrógeno podrían sustituir a las de litio en el futuro?

Las baterías de hidrógeno son vistas como una alternativa potencial debido a su capacidad de almacenar y liberar grandes cantidades de energía de manera eficiente. Además, el hidrógeno es una fuente de energía más sostenible y limpia en comparación con los metales utilizados en las baterías de litio.

¿Cómo se distribuye el hidrógeno a gran escala en la actualidad?

Actualmente, el hidrógeno se distribuye principalmente en forma gaseosa a través de tuberías, similar al sistema de distribución de gas natural. También se almacena y distribuye dentro de refinerías de petróleo para la producción de algunos productos derivados del petróleo.

¿En qué áreas se utiliza el hidrógeno fuera del sector energético?

El hidrógeno también se utiliza en la agricultura, específicamente para la producción de amoniaco, que es una molécula clave en la fabricación de fertilizantes. Además, el amoniaco puede ser distribuido globalmente y luego utilizado para recuperar hidrógeno en el destino final.

¿Cómo se podría integrar el hidrógeno en las redes de gas existentes?

El hidrógeno podría integrarse en las redes de gas existentes, pero requiere de adaptaciones, como comprensión previa y sistemas de bombeo específicos para hidrógeno. Además, se debe considerar la fragilización por hidrógeno, un proceso por el cual el hidrógeno hace que los metales se vuelvan más frágiles.

¿Cuáles son los desafíos técnicos y económicos en la distribución de hidrógeno en forma de gas comprimido?

Los desafíos incluyen la pérdida del 7% del poder calorífico debido a la compresión del gas, la eficiencia en peso del almacenamiento, donde solo se aprovecha el 85% del hidrógeno, y la inversión inicial considerable para la instalación de nuevas redes de hidrógeno.

¿Cómo se podría mejorar la eficiencia de la distribución de hidrógeno en forma de gas comprimido?

Se podría mejorar la eficiencia utilizando nuevos materiales como composites en los cilindros para soportar presiones más altas y reducir las pérdidas durante el almacenamiento y la distribución. Además, la mejora en la tecnología de compresión del gas también podría contribuir a una mayor eficiencia.

¿Qué son los combustibles sintéticos y cómo se relacionan con el hidrógeno?

Los combustibles sintéticos son hidrocarburos que se producen a partir de la combinación de hidrógeno con dióxido de carbono (bióxido de carbono). Este proceso se utiliza para crear combustibles como la gasolina, el diesel y otros, que son una forma de almacenar y transportar energía de hidrógeno de manera más eficiente.

¿Cómo se podría distribuir el hidrógeno líquido y cuáles son sus ventajas?

El hidrógeno líquido se podría distribuir a través de tráilers, tuberías marítimas y ferrocarriles. Sus ventajas incluyen una mayor densidad energética, lo que permite transportar cantidades más grandes de hidrógeno y una entrega más eficiente al usuario final sin la necesidad de sistemas de recompresión.