Hidrógeno: vector energético clave para los objetivos de descarbonización
Cómo garantizar la calidad y el cumplimiento de la normativa a lo largo de la cadena de valor del hidrógeno
En la transición hacia una economía de cero emisiones, el hidrógeno se perfila como un prometedor vector energético para reducir las emisiones de carbono en la industria de petróleo y gas. El hidrógeno plantea problemas de transporte, almacenamiento y uso, por lo que es esencial consultar a expertos sobre cómo obtener unas mediciones precisas y fiables. Nuestro portfolio de productos garantiza un funcionamiento seguro con un rendimiento óptimo a la vez que facilita el cumplimiento de la normativa y las normas medioambientales, asegurando la trazabilidad y la documentación de todo el proceso.
Hechos clave
USD 80 billion
average annual global investment in H2 infrastructure to increase tenfold by 2050 (IEA)
El ecosistema del hidrógeno
El hidrógeno permite la descarbonización, la integración de las energías renovables y la movilidad sin emisiones. Su limpieza y aplicabilidad multisectorial ofrecen un enfoque holístico de la energía limpia. La demanda mundial procede de las refinerías, la producción de amoníaco y otras industrias. Las fuentes de producción de hidrógeno incluyen los combustibles fósiles, los procesos industriales, la biomasa y las energías renovables. Se clasifica como gris, azul o verde en función de su origen y se transporta por oleoductos, camiones o barcos en fase gaseosa o líquida (LH2).
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Asegurar una medición precisa a lo largo de la producción, el transporte y el almacenamiento es de suma importancia para garantizar la eficiencia y la fiabilidad en toda la cadena de suministro de hidrógeno.
Cumplimiento de la calidad del hidrógeno a la salida del electrolizador
El hidrógeno verde puede producirse mediante plantas de electrólisis alimentadas por fuentes de energía renovables, como parques solares o eólicos, y convertirse en una forma de almacenar importantes cantidades de energía que, posteriormente, pueden recuperarse a demanda. La electrólisis es el proceso mediante el cual se divide el agua en hidrógeno y oxígeno con el uso de electricidad. El hidrógeno debe cumplir unos estándares de alta calidad, especialmente cuando se utiliza en pilas de combustible. La norma ISO 14687:2019 establece las especificaciones para la calidad del hidrógeno en función de su método de transporte y uso final.
Nuestra experiencia en el campo
Las tecnologías ópticas para la monitorización de la humedad (H2O) y el oxígeno (O2) ofrecen un funcionamiento sin mantenimiento gracias a su robustez y fiabilidad. Los equipos de medición basados en el análisis óptico de Endress+Hauser ofrecen las siguientes ventajas:
- Tiempos de respuesta muy rápidos en la identificación de las impurezas del proceso
- No contienen piezas móviles ni electrolitos e incorporan una óptica de larga duración que hace posible un mantenimiento extremadamente bajo
- Construcción muy fiable mediante elementos de detección de estado sólido, lo que garantiza la una elevada disponibilidad
- Fáciles de instalar y poner en marcha gracias a la monitorización del estado con Heartbeat Technology, que permite un funcionamiento sin mantenimiento durante años
Inyección de hidrógeno en la red de gas natural
El hidrógeno puede transportarse utilizando la infraestructura de gas natural existente en función de los gasoductos. Cada incremento en la cantidad de hidrógeno inyectado en un sistema de combustible o gasoducto de gas natural disminuye la cantidad de metano y, por lo tanto, de CO₂. Los porcentajes de inyección pueden variar entre el 10 y el 20 % según la normativa. Disponer de una tecnología de medición precisa del flujo y la composición es fundamental para garantizar tanto la cantidad como la calidad de las mezclas.
Nuestra experiencia en el campo
Mediante el uso de caudalímetros Coriolis de Endress+Hauser, es fácil medir con gran precisión, estabilidad y, en última instancia, controlar adecuadamente el flujo de hidrógeno en la red de gas natural. Para determinar la proporción final de la mezcla, puede confiar en la espectroscopia Raman. Esta técnica mide la composición completa del gas, incluyendo muchos de los componentes del gas natural que se miden habitualmente.
- La espectroscopia Raman permite realizar mediciones seguras de la composición: con hasta cuatro canales disponibles y longitudes de fibra óptica de hasta 150 m, un analizador Raman también puede monitorizar la composición del hidrógeno a lo largo de una tubería de gran longitud después de su inyección.
- Medición en línea para una mayor seguridad del operador y unos tiempos de respuesta rápidos: la sonda está situada lejos del analizador, por lo que no se transporta muestra al analizador
- Los caudalímetros Coriolis pueden medir múltiples variables en corrientes de gas, incluyendo el caudal másico, la densidad,
la temperatura y el caudal volumétrico normalizado
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Medición de la calidad del agua para producir hidrógeno de forma ecológica
El proceso de electrólisis requiere agua ultrapura. Para producir 1 kg de hidrógeno se utilizan 9 kg de agua ultrapura, es decir, unos 30 kg de agua de mar. El agua que no cumpla los requisitos de calidad podría afectar al buen funcionamiento del electrolizador, lo que aumentaría los costes de operación. La conductividad es el principal parámetro utilizado para evaluar la calidad. Generalmente se limita a <1 μS/cm para electrolizadores alcalinos y <0,1 μS/cm para electrolizadores PEM.
Nuestra experiencia en el campo
Dada la escasez de agua dulce en determinadas regiones del mundo, el agua de mar es esencial para obtener agua ultra pura. Para garantizar la pureza del agua necesaria para garantizar el funcionamiento del electrolizador, es necesario llevar a cabo varios pasos de tratamiento. La calidad del agua de alimentación suministrada a la membrana de ósmosis inversa (OI) debe monitorizarse estrechamente para controlar la eficiencia, activar la limpieza o la regeneración y garantizar una calidad adecuada del agua. Endress+Hauser ofrece una amplia gama de sensores y analizadores para monitorizar estos procesos.
- La facilidad de uso y la flexibilidad convierten a la plataforma transmisora multicanal en la opción perfecta para instalaciones con varios sensores de calidad Memosens 2.0
- Para la electrólisis alcalina, se utiliza el pH para mantener la solución electrolítica cáustica; la tecnologíaMemosens 2.0 de última generación garantiza un funcionamiento fiable y una elevada disponibilidad
- En las plantas de hidrógeno de escala industrial, es cada vez más importante monitorizar de forma precisa la contaminación orgánica (TOC) o las impurezas como el silicato y el sodio en el agua de alimentación del electrolizador
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LOHC: una forma sencilla de distribuir y almacenar hidrógeno
Los portadores orgánicos líquidos de hidrógeno (LOHC) son compuestos orgánicos que absorben y liberan hidrógeno mediante reacciones químicas. Los LOHC se consideran un método viable para almacenar y transportar hidrógeno a largas distancias utilizando las infraestructuras existentes.
Nuestra experiencia en el campo
Tanto durante la hidrogenación como durante la deshidrogenación se producen temperaturas elevadas. Ello implica que resulte esencial definir varios puntos de medición para monitorizar y controlar la reacción. Endress+Hauser le ayuda a garantizar la eficiencia del proceso, la seguridad y la calidad del producto.
- Amplio portfolio de productos, servicios y soluciones
- Equipos de medición de flujos Coriolis, térmicos y Vortex con verificación en línea y en campo que optimizan los procesos de hidrogenación
- Medición precisa del nivel en depósitos de almacenamiento
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Tecnología de servodesplazadores para medir depósitos de hidrógeno líquido
El almacenamiento de hidrógeno en forma líquida es un proceso criogénico que presenta desafíos en la medición de inventarios debido a las extremas temperaturas de -253 °C (-423,4 °F), el punto de ebullición del gas y la presión de vapor. Para garantizar un funcionamiento seguro del depósito y un inventario preciso, es esencial disponer de indicadores de nivel fiables y de alarmas independientes de sobrellenado.
Nuestra experiencia en el campo
Los medidores servo operados de Endress+Hauser proporcionan un método de contacto para medir el nivel exacto del líquido. Este método y tecnología de medición no se ve influido por la presión de vapor ni la temperatura, por lo que proporcionan una medición segura, fiable y precisa del nivel y la densidad del hidrógeno líquido.
- Mayor seguridad gracias a la medición fiable y precisa del nivel y la densidad del hidrógeno líquido
- Verificación periódica sin interrumpir el funcionamiento
- Permiten un funcionamiento seguro y preciso del depósito
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Reformado del metano mediante vapor (SMR) e hidrógeno azul
El reformado de metano por vapor (SMR) es el proceso más utilizado para producir hidrógeno en las refinerías. Este proceso plantea diversos desafíos, como las altas temperaturas, la presencia de un catalizador y la necesidad de controlar el proceso con mínimas variabilidades. La producción de hidrógeno azul implica el reformado con vapor (SMR) con captura de carbono en la cadena de proceso.
Nuestra experiencia en el campo
El portfolio de productos de Endress+Hauser le ayuda a optimizar la eficiencia de su proceso de reformado a la vez que reduce las emisiones de gases de efecto invernadero. La espectroscopia Raman ofrece diversas ventajas clave para mejorar la eficiencia del proceso SMR y reducir las emisiones:
- Medición simultánea del gas natural y el gas de síntesis entrantes, incluido el H2 para la optimización del proceso SMR
- Medición en la toma de muestras, eliminando así las líneas de transferencia de muestras calentadas
- Eliminación de los gases portadores utilizados en los métodos tradicionales
- Eliminación del gas quemado mediante un análisis no destructivo a alta presión, lo que permite devolver el gas medido al proceso
Cómo podemos ayudarle
A fin de garantizar la integridad de la cadena de valor del hidrógeno, es crucial emplear instrumentos de medición altamente fiables, desde la producción hasta su uso final. Para garantizar unas transacciones justas y los requisitos de responsabilidad, los contadores de efecto Coriolis deben medir con precisión la cantidad de hidrógeno transferido. En el cumplimiento de las normas de calidad, la medición de la calidad del hidrógeno también desempeña un papel crucial. Endress+Hauser ofrece la instrumentación y las soluciones más adecuadas para la producción de hidrógeno, así como para las plantas de licuefacción.
- Un amplio portfolio: equipos de medición de alto rendimiento de la mano de un solo proveedor
- Somos únicos en proporcionar mediciones precisas y fiables de la calidad, la cantidad y la composición
- Protocolos de comunicación de última generación disponibles en todos los puntos de medición para una integración perfecta
- Instalación y puesta en marcha sencillas: la monitorización de estado Heartbeat Technology de Endress+Hauser permite un funcionamiento sin mantenimiento
- Datos verificados y seguros, adecuados para aplicaciones de custody transfer