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Diseñan un nuevo sistema alimentado por hidrógeno para generar calor y electricidad en hogares

Según explica el profesor de la Escuela Superior de Enseñanzas Técnicas del CEU-UCH Jordi Renau, "las actuales aplicaciones de la cogeneración de energía, para producir calor y también electricidad a partir del calor excedente, se utilizan en la industria".
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Fecha de publicació: 26/06/2017, 14:43 h | (83) veces leída
Investigadores de las Universidades CEU Cardenal Herrera de Valencia, de Zaragoza, del País Vasco, Politécnica de Cataluña y del CSIC trabajan en el desarrollo de un nuevo sistema de cogeneración de energía adaptado a los hogares, para atender las necesidades domésticas de electricidad y calefacción, informa la institución académica valenciana en un comunicado.
Mediante el diseño de una pila de combustible, alimentada por hidrógeno producido a partir de agua por medio de un electrolizador instalado en la propia vivienda, este equipo investigador busca generar las proporciones de electricidad y calor óptimas para el consumo medio de energía en una vivienda, empleando hidrógeno como combustible del sistema de cogeneración. El proyecto acaba de ser presentado en el encuentro internacional Hyceltec 2017, el VI Symposium on Hydrogen, Fuel Cells and Advanced Batteries, celebrado en Oporto.
Según explica el profesor de la Escuela Superior de Enseñanzas Técnicas del CEU-UCH Jordi Renau, "las actuales aplicaciones de la cogeneración de energía, para producir calor y también electricidad a partir del calor excedente, se utilizan en la industria".
"En ella, --prosigue-- la prioridad es producir calor, y como "residuo" se obtiene también electricidad, pero la demanda de calor en la industria es mayor que la de consumo eléctrico. Por el contrario, en el caso de las viviendas, esa relación calor-electricidad es inversa, es decir, hay una mayor demanda de energía eléctrica con respecto a la demanda de calor, por lo que los actuales sistemas industriales de cogeneración no son aplicables a los hogares".
Por este motivo, es necesario diseñar nuevos sistemas para la cogeneración de energía adaptados al ámbito doméstico, que balanceen más positivamente hacia la parte eléctrica, como las pilas de combustible.
El profesor Renau, del CEU-UCH, señala: "En nuestro equipo trabajamos con pilas o baterías alimentadas por hidrógeno, que se obtiene a partir del agua y no genera ninguna emisión contaminante. Estas pilas son adecuadas en el caso de los hogares, ya que tienen rendimientos eléctricos del 30-40%. Esto significa que, de la energía que toma del hidrógeno, la pila convierte en electricidad el 30 o 40% y el resto, un 70 o 60%, lo transforma en energía térmica".
En instalaciones para la cogeneración aplicadas en la industria, que emplean turbinas o motores de combustión interna, el rendimiento eléctrico está por debajo del 20% y las potencias térmicas son muy superiores, por lo que son sistemas no aplicables a viviendas.
HIDRÓGENO, EL COMBUSTIBLE LIMPIO
Para asegurar la independencia de este nuevo sistema doméstico de cogeneración de electricidad y calor, el equipo investigador plantea en este proyecto tanto la instalación de baterías de almacenamiento electroquímico tradicionales, para almacenar la electricidad sobrante, como la producción de hidrógeno a partir de agua, por medio de un electrolizador.
"Este proceso de electrolisis para obtener el hidrógeno a partir de agua se puede alimentar con la energía eléctrica excedente, lo que garantizaría la autonomía energética total de la vivienda que tuviera implantado este sistema de cogeneración", añade el profesor Renau.
Tras la fase de fabricación y ensamblaje de la pila, que se está desarrollando en el Laboratorio de Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión (LIFTEC) de Zaragoza, su funcionamiento será testado muy pronto en los prototipos de viviendas sostenibles SMLhouse y SMLsystem del CEU-UCH, con las que esta Universidad compitió en las ediciones del Solar Decathlon Europe de 2010 y 2012, frente a las tecnologías desarrolladas por universidades de todo el mundo.
En estas casas solares, actualmente empleadas en el CEU-UCH como banco de pruebas de diversas tecnologías sostenibles, se determinará si, efectivamente, el nuevo sistema de cogeneración diseñado puede generar la electricidad y el calor adecuados a las necesidades cotidianas de un hogar.
EQUIPO INVESTIGADOR ESPAÑOL
Este proyecto de investigación está financiado por el Plan Nacional de I+D+i del Ministerio de Economía y Competitividad y lleva por título "Métodos de fabricación, Integración y Control Avanzados para pilas PEM de alta temperatura (MICA-PEM)". En el proyecto participan tres centros de investigación: la Escuela Superior de Enseñanzas Técnicas (ESET) de la Universidad CEU Cardenal Herrera de Valencia; el Laboratorio de Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión (LIFTEC) -integrado por investigadores del CSIC, la Universidad de Zaragoza y la Universidad del País Vasco-; y el Institut de Robòtica i Informàtica Industrial (IRII), del CSIC y la Universitat Politècnica de Cataluña.
El nuevo sistema de cogeneración para uso doméstico que están desarrollado se ha presentado la semana pasada en Oporto, en el encuentro internacional Hyceltec 2017, el VI Symposium on Hydrogen, Fuel Cells and Advanced Batteries, celebrado del 19 al 23 de junio en la ciudad portuguesa.
En este encuentro, el profesor e investigador del CEU-UCH Jordi Renau ha presentado también otras dos investigaciones relacionadas con la aplicación de esta pila de hidrógeno en drones y con el diseño de un código de cálculo para dimensionarlas a aviones de pequeño tamaño, resultado de su tesis doctoral sobre la materia. Su prototipo de dron,
desarrollado en colaboración con el LIFTEC de Zaragoza, está diseñado para alcanzar los 10.000 metros de altura, con este mismo tipo de pila de combustible alimentada por hidrógeno.

Investigadores de las Universidades CEU Cardenal Herrera de Valencia, de Zaragoza, del País Vasco, Politécnica de Cataluña y del CSIC trabajan en el desarrollo de un nuevo sistema de cogeneración de energía adaptado a los hogares, para atender las necesidades domésticas de electricidad y calefacción, informa la institución académica valenciana en un comunicado.

Mediante el diseño de una pila de combustible, alimentada por hidrógeno producido a partir de agua por medio de un electrolizador instalado en la propia vivienda, este equipo investigador busca generar las proporciones de electricidad y calor óptimas para el consumo medio de energía en una vivienda, empleando hidrógeno como combustible del sistema de cogeneración. El proyecto acaba de ser presentado en el encuentro internacional Hyceltec 2017, el VI Symposium on Hydrogen, Fuel Cells and Advanced Batteries, celebrado en Oporto.

Según explica el profesor de la Escuela Superior de Enseñanzas Técnicas del CEU-UCH Jordi Renau, "las actuales aplicaciones de la cogeneración de energía, para producir calor y también electricidad a partir del calor excedente, se utilizan en la industria".

"En ella, --prosigue-- la prioridad es producir calor, y como "residuo" se obtiene también electricidad, pero la demanda de calor en la industria es mayor que la de consumo eléctrico. Por el contrario, en el caso de las viviendas, esa relación calor-electricidad es inversa, es decir, hay una mayor demanda de energía eléctrica con respecto a la demanda de calor, por lo que los actuales sistemas industriales de cogeneración no son aplicables a los hogares".

Por este motivo, es necesario diseñar nuevos sistemas para la cogeneración de energía adaptados al ámbito doméstico, que balanceen más positivamente hacia la parte eléctrica, como las pilas de combustible.

El profesor Renau, del CEU-UCH, señala: "En nuestro equipo trabajamos con pilas o baterías alimentadas por hidrógeno, que se obtiene a partir del agua y no genera ninguna emisión contaminante. Estas pilas son adecuadas en el caso de los hogares, ya que tienen rendimientos eléctricos del 30-40%. Esto significa que, de la energía que toma del hidrógeno, la pila convierte en electricidad el 30 o 40% y el resto, un 70 o 60%, lo transforma en energía térmica".

En instalaciones para la cogeneración aplicadas en la industria, que emplean turbinas o motores de combustión interna, el rendimiento eléctrico está por debajo del 20% y las potencias térmicas son muy superiores, por lo que son sistemas no aplicables a viviendas.

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Para asegurar la independencia de este nuevo sistema doméstico de cogeneración de electricidad y calor, el equipo investigador plantea en este proyecto tanto la instalación de baterías de almacenamiento electroquímico tradicionales, para almacenar la electricidad sobrante, como la producción de hidrógeno a partir de agua, por medio de un electrolizador.

"Este proceso de electrolisis para obtener el hidrógeno a partir de agua se puede alimentar con la energía eléctrica excedente, lo que garantizaría la autonomía energética total de la vivienda que tuviera implantado este sistema de cogeneración", añade el profesor Renau.

Tras la fase de fabricación y ensamblaje de la pila, que se está desarrollando en el Laboratorio de Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión (LIFTEC) de Zaragoza, su funcionamiento será testado muy pronto en los prototipos de viviendas sostenibles SMLhouse y SMLsystem del CEU-UCH, con las que esta Universidad compitió en las ediciones del Solar Decathlon Europe de 2010 y 2012, frente a las tecnologías desarrolladas por universidades de todo el mundo.

En estas casas solares, actualmente empleadas en el CEU-UCH como banco de pruebas de diversas tecnologías sostenibles, se determinará si, efectivamente, el nuevo sistema de cogeneración diseñado puede generar la electricidad y el calor adecuados a las necesidades cotidianas de un hogar.

EQUIPO INVESTIGADOR ESPAÑOL

Este proyecto de investigación está financiado por el Plan Nacional de I+D+i del Ministerio de Economía y Competitividad y lleva por título "Métodos de fabricación, Integración y Control Avanzados para pilas PEM de alta temperatura (MICA-PEM)". En el proyecto participan tres centros de investigación: la Escuela Superior de Enseñanzas Técnicas (ESET) de la Universidad CEU Cardenal Herrera de Valencia; el Laboratorio de Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión (LIFTEC) -integrado por investigadores del CSIC, la Universidad de Zaragoza y la Universidad del País Vasco-; y el Institut de Robòtica i Informàtica Industrial (IRII), del CSIC y la Universitat Politècnica de Cataluña.

El nuevo sistema de cogeneración para uso doméstico que están desarrollado se ha presentado la semana pasada en Oporto, en el encuentro internacional Hyceltec 2017, el VI Symposium on Hydrogen, Fuel Cells and Advanced Batteries, celebrado del 19 al 23 de junio en la ciudad portuguesa.

En este encuentro, el profesor e investigador del CEU-UCH Jordi Renau ha presentado también otras dos investigaciones relacionadas con la aplicación de esta pila de hidrógeno en drones y con el diseño de un código de cálculo para dimensionarlas a aviones de pequeño tamaño, resultado de su tesis doctoral sobre la materia. Su prototipo de dron, desarrollado en colaboración con el LIFTEC de Zaragoza, está diseñado para alcanzar los 10.000 metros de altura, con este mismo tipo de pila de combustible alimentada por hidrógeno.

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