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Hidricity

17 de febrero de 2020
Noticias como la acaecida a principios de febrero de 2020, en la que teníamos constancia de la temperatura récord de 18,3 °C, algo impensable hace poco tiempo, nos indican que estamos sobrepasando el punto de “no retorno”. En este sentido diferentes Universidades, investigadores y empresas no cesan en dejar volar la imaginación, para aprovechar el recurso energético del astro Sol. Se están desarrollando, o incluso ya son una realidad comercial, alternativas como la pintura solar; la LuminAID (la linterna solar para un año entero); el Rawlemon (la esfera solar de gran rendimiento); el panel solar transparente para los smartphones; las tejas solares fotovoltaicas, o el Hidricity. Alternativas ecológicas y eficientes.
Artículo escrito por:
Marcos Carbonell, Redactor de www.HogarSense.es
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Hidricity

Fuente de la imagen: ©worldenergytrade.com

¿Qué es el hidricity?

El hidricity es un sistema propuesto por diversos investigadores de Estados Unidos y Suiza. Entre ellos Emre Gençer, Dharik S. Mallapragada, François Maréchal, Mohit Tawarmalani,y Rakesh Agrawala. El hidricity implica la coproducción de hidrógeno y electricidad a partir de la tecnología solar térmica. De forma que con uso juicioso permita una economía sostenible. Se identifican e implementan integraciones sinérgicas entre los dos sistemas, la energía basada en tecnología solar de muy alta temperatura y la generación de hidrógeno. Y al mismo tiempo se mejora cada uno de los dos procesos individuales.

Cuando el proceso integrado propuesto se opera en un modo de producción de energía autónomo y exclusivo, el ciclo de energía del agua solar resultante puede generar electricidad con eficiencias sin precedentes, del orden del 40-46%. De manera similar, en el sistema de hidrógeno independiente, el hidrógeno presurizado se produce a eficiencias cercanas al 50%. En el modo de coproducción, el hidrógeno coproducido se almacena para la producción ininterrumpida de energía eléctrica y otros procesos.

Cuando la luz solar no está disponible, el hidrógeno almacenado se usa en un ciclo inverso denominado energía de hidrógeno del agua solar (SWH2P), con una eficiencia en el paso de hidrógeno a electricidad de 65-70%, que es comparable a la eficiencia de las celdas de combustible. El ciclo SWH2P utiliza gran parte del mismo equipo que el ciclo de energía de tecnología solar del agua, lo que reduce los desembolsos de capital.

Se ha calculado que la eficiencia general de sol a electricidad en el proceso de hidricity, promediada durante un ciclo de 24h, se acerca al 35%. Este rendimiento solar es casi la eficiencia alcanzada mediante el uso de las mejores células fotovoltaicas de múltiples funciones junto con las baterías de última generación o baterías inteligentes.

En comparación, el proceso propuesto por los investigadores tiene las siguientes ventajas:

◦ Almacena energía termoquímicamente con una densidad de dos a tres veces mayor,

◦ El hidrógeno coproducido tiene usos alternativos en las industrias de transporte / industria química y petroquímica,

◦ A diferencia de las baterías, la energía almacenada no se descarga con el tiempo y el medio de almacenamiento no se degrada con los usos repetidos.

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¿Cómo funciona el hidricity?

Con el sistema hidricity, se pretende potenciar las centrales de energía termosolar o termoeléctrica, para que trabajen a una temperatura de 725 °C, en vez de a los 625 °C. Esta última temperatura es el promedio en el que trabajan las centrales térmicas. El motivo para querer alcanzar estas temperaturas, es que con este aumento en la temperatura en las centrales temoelectricas, el agua se puede separar para extraer sus componentes, hidrógeno y oxígeno.

Durante el día, las centrales de energía termosolar o termoeléctrica, trabajan calentando agua hasta convertirla en vapor que se hace circular a trabes de una turbina para generar electricidad. Aplicando las técnicas del hidricity, se pretende subir las temperaturas normales de trabajo, para conseguir la disociación de la molécula H2O, consiguiendo H2 y O2. Este proceso es el que se describen en el gráfico siguiente como fase A del proceso total de hidricity. Donde se almacena el hidrógeno (H2) y el oxígeno (O2) generados en tanques para su posterior utilización.

Proceso-A-hidricity

Fuente de la imagen: ©Artículo de la “National Academy of Sciences of the United States of America”

Por la noche, cuando no se dispone de luz solar para hacer funcionar la central de energía termosolar o termoeléctrica, se procede ha realizar el proceso inverso. Es decir, utilizar el hidrogeno y el oxigeno guardados para provocar la reacción química inversa, generando agua y energía térmica. Pero esta reacción, realizada en las condiciones adecuadas, puede desprender una gran cantidad de energía en forma de calor, que se puede utilizar en las mismas instalaciones de la central de energía termosolar o termoeléctrica, para generar electricidad. Este es el proceso B del hidricity, que se muestra en la siguiente figura.

Proceso-B-hidricity

Fuente de la imagen: ©Artículo de la “National Academy of Sciences of the United States of America”

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¿Qué aplicaciones tiene?

Como hemos visto en el apartado anterior, el hidricity tiene una aplicación principal, que es la generación de electricidad de forma directa. Pero también en un proceso paralelo se genera hidrógeno y oxígeno que se almacena pudiendo servir para diferentes procesos. La idea principal es usar ese hidrógeno y oxígeno de forma inversa, como se ha explicado en el punto anterior. Es decir, generar electricidad en la misma instalación invirtiendo el ciclo en una reacción química con oxigeno o aire, generando agua y electricidad (proceso B). Este ciclo tendría lugar por la noche, o en días en que el sol fuese incapaz de trabajar en el sentido inicial, o proceso A.

De esta forma el hidricity consigue que una instalación que actualmente esta parada durante la noche, continúe produciendo electricidad, de forma casi ininterrumpida. Amortizándose en la mitad de tiempo el coste de la instalación. Además, el hidrógeno generado en exceso, se puede utilizar para otros procesos industriales, para el transporte, para aplicaciones de investigación “criogénica” incluyendo estudios de superconductividad, y en investigación médica y procesos de fertilización como un elemento de conservación “criogénica”.

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¿Podría ser una realidad en el sector?

Actualmente es solo un estudio de diferentes investigadores, sin una aplicación real, ni siquiera hay ningún proyecto para llevarla a la práctica en un plazo de tiempo corto. Pero no cabe duda que esta investigación ha despertado el interés del mundo científico, y pude que también entre las empresas energéticas. Por ello no es descabellado pensar que sea una realidad como otra forma de generación de energía eléctrica en un plazo de tiempo no muy grande.

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Descubrimiento y mercado

Como ya hemos dicho anteriormente, este descubrimiento se enmarca dentro de la investigación de diferentes científicos de Estados Unidos y de Suiza. Plasmada en el artículo titulado “Round-the-clock power supply and a sustainable economy via synergistic integration of solar thermal power and hydrogen processes”, publicado en 2015, y disponible en la web de la National Academy of Sciences of the United States of America.

El grupo de investigación del profesor Rakesh Agrawal aportó soluciones a una de las desventajas del sol al diseñar proyectos para un futuro basados en recursos renovables. El autor de la investigación, Emre Gençer, explicó en una entrevista sobre la tecnología solar, que ofrece una visión basada en la energía renovable, y compartió los detalles de la investigación que describió como parte de ella. El mercado que se abre a esta nueva técnica se describe en el siguiente cuadro.

Descubrimiento-y-mercado-hidricity

Fuente de la imagen: ©Hogarsense.es

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Novedades en el sector solar

Novedades Aspectos a destacar
Solar Paint ✓ Aplicable a cualquier superficie
✓ Generación de electricidad o de hidrogeno
✓ Disponible ya en el mercado
Ventana solar
✓ Función tradicional de aportar luminosidad a los edificios más la generación eléctrica
✓ Disponible ya en el mercado
Hidricity ✓ Estudio para la gran generación eléctrica, grandes centrales de energía termosolar o termoeléctrica
✓ Tecnología solar sin aplicación real hasta el momento
Rawlemon ✓ Mayor rendimiento que un panel fotovoltaico tradicional
✓ Al ser transparente se puede integrar en las ventanas
Tejas fotovoltaicas
✓ Integración de la función fotovoltaica en el tejado de nuestras viviendas
✓ Disponible ya en el mercado
Solar Roadways
✓ Se dispone de mucha superficie aprovechable
✓ Ya existen proyectos implementados y otros en construcción o planificados
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