El hidrógeno verde: un elemento clave de la transformación energética

El hidrógeno, el elemento químico más abundante, se considera una fuente de energía del futuro. Incoloro, inodoro y no tóxico en su forma pura, puede utilizarse de forma respetuosa con el medio ambiente, lo que lo convierte en una alternativa prometedora a las fuentes de energía tradicionales. El hidrógeno verde desempeña un papel especial en el apoyo a los esfuerzos de descarbonización. Es climáticamente neutro y se produce utilizando fuentes de energía renovables (FER), como la energía solar, eólica o hidráulica.

El hidrógeno verde tiene el potencial de revolucionar muchos sectores, sustituyendo a los combustibles fósiles en el transporte, la industria, los sistemas de calefacción y la producción de energía. Además, ofrece una solución a uno de los retos clave de la transformación energética: el almacenamiento del exceso de energía generada por fuentes renovables. Esto abre la puerta a un mayor desarrollo y aplicación de tecnologías innovadoras, como las pilas de combustible y los electrolizadores, que podrían ser revolucionarias para el futuro de la energía sostenible.

El hidrógeno verde como pilar de la estrategia europea para alcanzar la neutralidad climática

En el contexto europeo, el hidrógeno verde se ha convertido en un elemento clave de la estrategia energética destinada a alcanzar la neutralidad climática para 2050. La Unión Europea se ha fijado objetivos ambiciosos, con el fin de aumentar la capacidad de producción de hidrógeno verde de los actuales 1 GW a 48 GW para 2030. Este aumento es crucial para la transformación energética en Europa, ya que refleja las aspiraciones globales de desarrollo sostenible y la necesidad de pasar a fuentes de energía más ecológicas.

Electrolizador: el corazón de la producción de hidrógeno verde

Un electrolizador es un dispositivo que utiliza energía eléctrica para separar el agua en hidrógeno y oxígeno.

• El agua se somete a una corriente eléctrica, lo que provoca la separación de las moléculas de H2O en moléculas de hidrógeno (H2) y oxígeno (O2).
• El hidrógeno se almacena, mientras que el oxígeno se puede utilizar para otros fines.

Este proceso permite la producción de hidrógeno puro, que luego se almacena y transporta para su uso posterior.

Aplicaciones de los electrolizadores en resumen:

Producción de hidrógeno:

• Hidrógeno verde procedente de energías renovables, por ejemplo, para alimentar el transporte público o producir fertilizantes sintéticos.
• En la industria química
• En refinerías

Almacenamiento de energía:

• El hidrógeno como almacén de energía, por ejemplo, para almacenar el excedente de energía de los paneles fotovoltaicos
• Alimentación de pilas de combustible

Otras aplicaciones:

• Tratamiento de aguas
• Industria metalúrgica
• Medicina, por ejemplo, inhalaciones para el tratamiento del asma

La importancia de la medición de la temperatura en diferentes zonas de un electrolizador

La temperatura tiene un impacto directo en el rendimiento de un electrolizador, así como en su durabilidad y seguridad. Una temperatura demasiado alta puede provocar un desgaste más rápido de los componentes y una reducción de la eficiencia, mientras que una temperatura demasiado baja puede disminuir la eficiencia de la producción de hidrógeno. Ofrecemos una amplia gama de dispositivos para medir la temperatura en electrolizadores, entre los que se incluyen:

• Sensores de temperatura VIBROtemp: sensores compactos y resistentes a las vibraciones para medir la temperatura en diferentes zonas del electrolizador. Su corto tiempo de respuesta es ideal para monitorizar cambios dinámicos de temperatura.
• Termopares con aislamiento mineral: especialmente recomendados para monitorizar altas temperaturas, como en los procesos de celdas de electrólisis de óxido sólido (SOEC), donde las temperaturas del proceso pueden alcanzar hasta 1200 °C.

Las aplicaciones típicas de estos dispositivos en electrolizadores incluyen la monitorización de la temperatura del hidrógeno gaseoso y la temperatura de la pila del electrolizador.

Monitorización de la seguridad en electrolizadores (hasta SIL 3): limitador de temperatura seguro

La temperatura es un parámetro de seguridad clave en los electrolizadores. El limitador de temperatura safetyM STB/STW Ex proporciona un alto nivel de seguridad y precisión. El dispositivo cumple con la norma SIL 3, está disponible en una versión Ex para áreas con riesgo de explosión y ofrece un amplio rango de medición de -50 °C a +500 °C. Además, cuenta con funciones de seguridad como autocomprobaciones y redundancia, y es fácil de instalar y manejar.

Medición de presión en electrolizadores

La monitorización de la presión en diversas partes del electrolizador, como el sistema de suministro de agua y las cámaras donde se produce el proceso de electrólisis, es esencial para mantener un proceso de producción de hidrógeno estable y seguro. Una presión alta o baja indica posibles problemas, como fugas, obstrucciones o un funcionamiento ineficiente del sistema, lo que puede provocar fallos o tiempos de inactividad.

• Transductor de presión universal MIDAS S05: Este versátil dispositivo de medición de presión es adecuado para su uso tanto con gases como con líquidos. Tiene unas dimensiones compactas, una carcasa robusta y proporciona estabilidad a largo plazo.
• Transductor de presión de proceso dTRANS p20: Diseñado para aplicaciones industriales, incluido el hidrógeno. Cuenta con las certificaciones SIL2 (hasta 100 bar) y ATEX.

Ambos dispositivos son excelentes para supervisar la presión del agua purificada que se suministra al electrolizador.

Medición de la conductividad en un electrolizador

Las mediciones de conductividad son esenciales en el proceso de electrólisis para supervisar la calidad del agua utilizada en los electrolizadores. El agua con alta conductividad puede causar una corrosión excesiva y daños en los electrodos, mientras que el agua con baja conductividad puede disminuir la eficiencia del proceso de electrólisis.

Entre los dispositivos eficaces para esta función se incluyen:

• Transmisor de conductividad digiLINE CR ST10: equipado con interfaces de comunicación para sistemas de automatización como JUMO digiLINE IO-Link. También cuenta con memoria de datos integrada y gestión digital de sensores, lo que facilita la supervisión y el análisis de datos.
• Sensor de conductividad tecLINE CR: este dispositivo ofrece mediciones de conductividad en un amplio rango, desde valores muy bajos hasta valores altos. Puede funcionar a altas temperaturas, lo que es importante en diversas aplicaciones industriales, incluido el proceso de electrólisis.

La aplicación típica de estos dispositivos es la medición de la conductividad en la entrada de agua purificada al electrolizador. Supervisan la calidad del agua, asegurando que se encuentre en las condiciones adecuadas para una electrólisis eficaz.

Medición del flujo de gases y líquidos en electrolizadores

Las mediciones precisas del flujo son esenciales para controlar y regular la cantidad de agua suministrada al electrolizador, lo que afecta directamente a la eficiencia del proceso de electrólisis. Un flujo de agua inadecuado puede provocar un enfriamiento insuficiente del sistema, lo que a su vez puede dar lugar a un sobrecalentamiento y a posibles daños en el electrolizador. Además, el control del flujo permite optimizar el uso de la energía, minimizando las pérdidas y aumentando la eficiencia general del sistema.

FlowTRANS US W02 es un caudalímetro ultrasónico que constituye un excelente ejemplo de dispositivo utilizado para supervisar el flujo en electrolizadores. Se caracteriza por su fácil instalación, su resistencia a la corrosión y su bajo consumo, lo que lo convierte en una solución ideal para entornos de hidrógeno. Una de las aplicaciones típicas de este caudalímetro en un electrolizador es la supervisión del flujo y la temperatura del agua purificada en la entrada.

Medición del nivel de líquido en tanques de electrolizadores

La monitorización precisa de los niveles de líquido, especialmente del agua en los tanques, garantiza la continuidad del proceso de producción de hidrógeno y es clave para evitar el tiempo de inactividad o la sobrecarga del sistema. Un nivel inadecuado de líquido puede provocar un funcionamiento ineficiente del electrolizador o incluso su daño, lo que hace que el control del nivel sea una parte indispensable del proceso operativo. La monitorización del nivel de agua en el tanque también ayuda a mantener la cantidad óptima de agua necesaria para la electrólisis.

• Interruptor de flotador JUMO NESOS R0x LS: se trata de un dispositivo diseñado para supervisar el nivel de agua ultrapura y medios de refrigeración. Se caracteriza por sus pequeñas dimensiones, lo que facilita su instalación. La posibilidad de montaje externo con una conexión G3/4 lo hace muy práctico de usar.
• Indicador de nivel capacitivo ZELOS C01 LS: Su construcción industrial fiable y robusta, junto con una interfaz IO-Link, lo convierten en una excelente solución para su uso en electrolizadores.

Medición de la humedad en electrolizadores

La medición de la humedad desempeña un papel importante en el proceso de electrólisis, especialmente en lo que respecta al control de calidad del hidrógeno producido y la protección de los componentes del sistema. Una humedad elevada en los gases de salida, como el hidrógeno, puede afectar a la pureza del producto final, así como a la eficiencia y la seguridad del proceso. Un exceso de humedad también puede provocar corrosión y otros daños en los componentes del sistema de electrólisis. Nuestros transductores especializados de humedad y temperatura pueden utilizarse para este fin.

Control en electrolizadores: controladores de potencia con tiristores y controladores modulares

El control eficaz en la electrólisis, clave para la estabilidad y la eficiencia del proceso, se basa en la regulación de la potencia. Para ello, se utilizan controladores de potencia con tiristores y controladores modulares, que proporcionan un control preciso de la energía eléctrica. Los controladores de potencia con tiristores, como el TYA s202, ofrecen un control preciso y una fácil configuración, mientras que los controladores modulares, como meroTRON, permiten gestionar parámetros de proceso complejos. Su aplicación en electrolizadores, especialmente para el control de la temperatura y la optimización del flujo de energía, tiene un impacto significativo en la calidad del hidrógeno producido y en la durabilidad del sistema.

Con sensores y sistemas JUMO para medir temperatura, presión, conductividad, caudal, nivel y humedad, junto con controladores modulares y de potencia, los electrolizadores de hidrógeno alcanzan mayor seguridad, eficiencia y fiabilidad en la producción de energía sostenible.

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