Transporte en la red de gas natural

Los científicos de Fraunhofer-Gesellschaft han desarrollado una tecnología para la separación rentable y energéticamente eficiente del hidrógeno del gas natural. Esta tecnología de membrana permite que las dos sustancias pasen juntas a través de la red nacional de gas natural y luego se aíslen entre sí en su destino. Un gran paso adelante en el transporte y distribución de hidrógeno como fuente de energía.

Además de los materiales basados ​​en cerámica, el Instituto de Tecnologías y Sistemas Cerámicos im. Fraunhofer IKTS explora el potencial de otros materiales, como el carbono. Este material podría jugar un papel clave en la búsqueda del hidrógeno como fuente de energía. El hidrógeno es visto como un faro de esperanza para el establecimiento de CO₂– Suministro de energía gratuito. Si el hidrógeno se obtiene de fuentes renovables como el viento y energía solar, no hay emisiones nocivas para el clima. Pero, ¿cómo se obtiene este hidrógeno “verde” del productor al consumidor? Alemania aún no cuenta con una extensa red de distribución de hidrógeno.

Una iniciativa del proyecto HYPOS (Hydrogen Power Storage & Solutions East Germany) está trabajando para resolver este dilema. El objetivo es crear una infraestructura inteligente de una red de distribuidores y estaciones de almacenamiento, gracias a la cual una fuente de energía limpia estará disponible para todas las regiones.

Distribución de hidrógeno a través de la red de gas natural

Entre otras cosas, los socios del proyecto HYPOS están implementando el concepto de transporte de hidrógeno (H2) junto con gas natural (el componente principal es metano, CH4). Después de todo, Alemania tiene una red de gas de 511.000 km y 33 instalaciones de almacenamiento de gas. “La ventaja de esta infraestructura es que también permite suministrar hidrógeno a la red de gas natural. Ambas sustancias se pueden transportar juntas en una línea. Cuando llegan a su destino, podemos separarlos nuevamente si es necesario, explica el Dr. Adrian Simon, Group Manager en Fraunhofer IKTS.

Aquí es donde entra el carbono. Forma una capa ultrafina sobre sustratos cerámicos porosos, donde actúa como una membrana para separar el gas natural y el hidrógeno. Hay muchos procesos involucrados en la producción de membranas, que van desde la síntesis personalizada de polímeros. Los polímeros son sustancias compuestas por macromoléculas ramificadas. Luego se aplican a un sustrato poroso. Cuando el polímero se calienta y se priva de oxígeno al mismo tiempo, forma una capa de carbono en su superficie. Los poros del carbono son más pequeños que un nanómetro de diámetro, lo que los hace efectivos para separar gases. Físico y procesos quimicos se puede utilizar para personalizar aún más el comportamiento de separación de la membrana. Fraunhofer IKTS colabora con DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH de Leipzig para desarrollar membranas tubulares de carbono.

Durante el proceso de separación, el hidrógeno y el gas natural pasan a través de los módulos de tubos. Las moléculas de hidrógeno más pequeñas pasan a través de los poros de la membrana y salen como gas, mientras que las moléculas de metano más grandes quedan atrapadas. “De esta forma obtenemos hidrógeno con una pureza del 80%. Luego filtramos el gas natural residual en la segunda etapa de separación. El resultado final es una pureza de más del 90% ”, explica Simon.

Suministro de energía y calor de cero emisiones en los edificios

Podemos utilizar hidrógeno con este grado de pureza para una variedad de aplicaciones: por ejemplo, en la producción de acero. En hornos de alta temperatura, reemplaza al carbón en el proceso de reducción del mineral de hierro a hierro, contribuyendo significativamente al corte de CO₂ emisiones. El hidrógeno también es una opción atractiva para el suministro de energía respetuoso con el clima para los edificios. Durante la combustión, el hidrógeno produce energía y calor, el único subproducto es el agua. Por ejemplo, los sistemas combinados de calefacción y electricidad de distrito (CHP) podrían proporcionar energía limpia y energía térmica a complejos de edificios individuales. También podríamos utilizarlos en calderas de gas.

Los investigadores de Fraunhofer IKTS están trabajando actualmente para escalar la tecnología hasta el punto en que se puedan separar cantidades más grandes. gas natural y hidrógeno. La construcción de prototipos ya está en marcha.