Los sistemas de calefacción de hidrógeno y sus perspectivas futuras podrían ser la solución sostenible y económica. Averigüemos qué es.
¿Qué es el calentamiento por hidrógeno?
El hidrógeno es el elemento más extendido en la naturaleza, presente en todas las combinaciones orgánicas y también en el gas natural , compuesto, de hecho, por hidrógeno y carbono. Un sistema de calefacción de hidrógeno suministra calor y electricidad al hogar mediante un sistema de celdas que funciona con combustible de hidrógeno.
Hoy en día existen microgeneradores de pila de combustible de hidrógeno del tamaño de una maleta grande.
Si el sistema de calefacción de hidrógeno se coloca en las inmediaciones de una caldera, también se produce agua caliente para uso sanitario . Las pilas de combustible, de hecho, emiten suficiente calor para calentar el agua de toda la casa.
Como funciona
Las pilas de combustible funcionan con hidrógeno. Utilizan oxígeno para la cocombustión , tomándolo del aire, e hidrógeno, que sin embargo no está disponible en la naturaleza en estado puro, sino que se extrae mediante reformado a partir del gas natural, mediante un dispositivo específico.
Uno de los subproductos de esta combustión es el monóxido de carbono, muy venenoso e infame por los trágicos accidentes que ha provocado. Sin embargo, el sistema es capaz de volver a extraer oxígeno que se combina con el monóxido de carbono para crear dióxido de carbono , que no es peligroso si se inhala.
Las pilas de combustible garantizan un tercio menos de emisiones de gases de efecto invernadero que los sistemas de calefacción actuales. Todo sin ser tan peligroso como una estufa de leña o un calentador de agua a gas. Sin embargo, su principal desventaja son los costes de producción aún muy elevados .
Pero veamos mejor dónde estamos hoy.
Ventajas del calentamiento por hidrógeno
En comparación con una planta tradicional, la que utiliza hidrógeno como combustible tiene varias ventajas.
- Alta eficiencia en la producción de electricidad.
- Instalación tan sencilla como la de una caldera de condensación compacta
- Talla pequeña
- Bajas emisiones de CO2: hasta un 50% menos que los sistemas tradicionales para la producción de electricidad y calor
- Ahora tecnología segura y madura, utilizada en Japón durante años
El estado del arte hoy
El calentamiento con hidrógeno sigue siendo una realidad en evolución. Pocas empresas ofrecen sistemas que también puedan ser adquiridos por particulares y queda mucho por hacer. A menudo, todavía se encuentra en una etapa de prototipo y numerosos grupos de investigación están trabajando para combinar el hidrógeno con otras fuentes de energía renovable.
Una idea que se está desarrollando es el hidrógeno combinado con sistemas fotovoltaicos . Durante el día se produce electricidad que alimenta un electrolizador que, por su parte, produce hidrógeno. Durante la noche y con la ayuda de una pila de combustible, el hidrógeno se transforma en electricidad y calor .
Por tanto, el hidrógeno almacena energía solar durante los períodos en los que no hay sol.
El Messina CNR también trabajó en un proyecto para una caldera de hidrógeno. Es una celda de combustible modificada para proporcionar calor y calentar directamente el agua del sistema.
FOCUS: Suelo radiante , ventajas y desventajas
Ejemplos de sistemas de calefacción de hidrógeno
Un primer ejemplo lo da Sidera-30, una propuesta de una empresa italiana - Ici Caldaie desde hace varias décadas, especialista en generadores de calor para uso industrial y civil - para calentar viviendas aún en fase de prototipo. Aquí se coordina una planta de cogeneración (electricidad y agua caliente), capaz de trabajar no solo con metano sino también con hidrógeno con una eficiencia del 80%, a través de unidades inteligentes de control de distribución, para actuar de manera diferente en cada apartamento. .
El prototipo ya funciona dentro de un laboratorio de investigación y algunos grandes edificios. La idea técnica básica es bastante simple en general. Cuatro celdas de combustible forman el motor principal de la planta al convertir químicamente el hidrógeno en electricidad . En el proceso de calentamiento, las celdas se calientan "como estufas", mientras que un sistema de enfriamiento especial elimina el calor. Entonces, electricidad y calor juntos. Todo lo demás en Sidera está diseñado en torno a este núcleo. El gas metano pasa a un reformador que lo convierte en hidrógeno , y las celdas, a través de un intercambiador de calor , se conectan a una caldera para la producción de agua caliente.
Sin embargo, existen límites económicos y técnicos que superar . Las membranas internas para la electrólisis de hidrógeno, hasta la fecha, todavía tienen una vida media de sólo dos años . Y en los electrodos el platino sigue siendo esencial, un metal raro y muy caro, sin embargo, atacado por la industria mundial.
Caldera de hidrógeno de Viessman
Este fabricante ofrece un módulo de pila de combustible de hidrógeno, Vitovalor 300-P, para uso doméstico apto para instalación en edificios nuevos. En la práctica, es una central eléctrica en miniatura. De hecho, acopla la producción de energía eléctrica a la térmica.
El módulo consta de dos unidades, una que contiene el microgenerador de pila de combustible y la otra una caldera de condensación de gas para gestionar los picos de carga, acompañada de una caldera para la producción de agua sanitaria.
Las dos unidades son compactas y de tamaño pequeño, con una superficie de 0,65 metros cuadrados.
Vitovalor 300-P tiene una potencia térmica (20 kW) suficiente para cubrir todas las necesidades energéticas gracias al uso exclusivo de pilas de combustible, pero la caldera de condensación de gas puede intervenir para complementar la producción. Al mismo tiempo, se suministra electricidad: hasta 15 kWh por día.
El micro-CHP emplea un módulo de pila de combustible de Panasonic, que tiene experiencia en miles de instalaciones de este tipo en Japón.
La solución de Giacomini
En el ámbito empresarial, se presentó por primera vez KlimaHouse , la primera caldera de hidrógeno destinada a particulares. Esta es la caldera H2ydrogem de la empresa piamontesa Giacomini.
Incluso si los precios todavía parecen demasiado altos para el uso general, incluso si hay confianza en su progresiva bajada.
H2ydrogem de GiacominiEn resumen, la energía del agua puede no ser una quimera en el futuro, incluso si por ahora los costos siguen siendo prohibitivos para la mayoría.
Calefacción de hidrógeno: las nuevas fronteras
¿Lo creerías si te dijéramos que en Estados Unidos hay quienes están llevando a cabo la producción de generadores portátiles de hidrógeno? Así son exactamente las cosas. En los últimos meses, ha habido mucha discusión en el extranjero sobre el iHOD Energypod , un generador de energía de hidrógeno portátil.
Es una pequeña esfera portátil, que utiliza pequeñas cápsulas que producen energía al instante. pero como funciona? Las cápsulas contienen dos polvos inertes. Cuando se agrega agua a la mezcla, se crea hidrógeno, que se alimenta al reactor para producir electricidad.
Equipado con enchufes estándar, también tiene 3 puertos USB gracias a los cuales es posible recargar varios dispositivos digitales.
Tenga en cuenta el tamaño extremadamente pequeño de este dispositivoEste sistema nació originalmente como un sistema de energía de respaldo para ser utilizado en situaciones extremas (por ejemplo, donde la red eléctrica no llega) o en una emergencia. Pero en realidad siempre se puede utilizar. Cuenta con una potencia de salida de 95W y claramente si hoy en día todavía no es lo suficientemente potente como para usarse en calefacción, los fabricantes están trabajando en versiones de producto más potentes, que se pueden conectar a una caldera.
No solo eso: para los fabricantes es un sistema intrínsecamente seguro, ya que los polvos son inertes.
Este producto pronto saldrá a la venta en los EE. UU. Por $ 899 y cada cápsula con mezcla cuesta $ 20. Por tanto, los consumidores estadounidenses tendrán que hacer bien sus cálculos de conveniencia.
Perspectivas de futuro
La calefacción con hidrógeno no es esencialmente una realidad todavía, pero podría, sin embargo, revolucionar el patrón de consumo de energía de los hogares .
Quién ya no pagaría las facturas y los gastos fijos del condominio, sino que cada uno compraría kilovatios y kilocalorías en función del consumo real o las decisiones tomadas con anticipación.
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