COMBUSTIBLES SOLARES Y PROCESOS INDUSTRIALES A ALTA TEMPERATURA

Responsable: Alfonso Vidal Delgado
Alfonso.vidal@ciemat.es

Dado el escaso nivel de autoabastecimiento energético en nuestro país y su alto consumo energético, las iniciativas encaminadas al aprovechamiento de los recursos renovables para la diversificación energética, basadas en la producción de hidrógeno o la integración de la tecnología solar en sectores muy intensivos desde el punto de vista energético pueden mejorar el bienestar y la riqueza de nuestro país. La producción de combustibles como el hidrógeno, así como la integración de las tecnologías de concentración solar en procesos industriales son los principales objetivos del Grupo de H2 Solar y Solarización de Procesos Industriales.

Desde el punto de vista ambiental, el uso de combustibles fósiles constituye el principal causante de la emisión de gases de efecto invernadero. Esta situación no resulta sostenible a medio plazo y se apunta de forma insistente desde las administraciones públicas a la necesidad de preparar una transición controlada hacia una nueva forma de producción y consumo energético que sea limpio, seguro y fiable. Una de las respuestas a esta crisis que se avecina es el uso de hidrógeno como fuente de energía y su transformación en electricidad por medio de las llamadas pilas de combustible. Así, el término economía del hidrógeno responde a una visión de futuro donde el hidrógeno, generado de forma limpia y económica, serviría para alimentar el grueso de las necesidades energéticas de la sociedad. Esta propuesta reduciría la dependencia actual sobre los combustibles fósiles, ya que el hidrógeno podría ser generado a partir de otras fuentes primarias como las renovables o la nuclear. Igualmente se disminuiría la contaminación atmosférica y la emisión de gases de efecto invernadero, puesto que el único residuo generado por una pila de combustible es agua. El hidrógeno está llamado a ser el sustituto perfecto (limpio, inagotable, etc) de los combustibles fósiles, que en España suponen el 84% de la energía primaria total consumida y con una dependencia del exterior del 99.5%.

El interés suscitado por el hidrógeno como vector energético en el sector transporte y el indudable atractivo que presenta su producción limpia a partir de energía solar hacen que desde la PSA se esté prestando especial interés a la adaptación de las tecnologías de concentración solar a alta temperatura para su aplicación a la producción masiva de hidrógeno. La actividad se encuentra recogida en los siguientes proyectos en curso: proyecto SYNPET “Solar thermochemical application for production of syngas from heavy crude oil” iniciativa privada cuyo objetivo sería demostrar la viabilidad técnica del proceso de gasificación solar con la participación de Eidgenössische Technische Hochschule ETH (Suiza) y PDVSA (Venezuela), proyecto HYDROSOL-3D “Scale Up of Thermochemical HYDROgen Production in a SOLar Monolithic Reactor: a 3rd Generation Design Study” cuyo objetivo principal es el estudio detallado de una planta solar termoquímica de 1 MW de potencia que produzca H2 por disociación de agua.

También cabría algunas iniciativas de carácter nacional que han concluido recientemente como el proyecto SOLTER-H: “Generación de hidrógeno a partir de energía solar térmica de alta temperatura” proyecto  en cooperación con la empresa Hynergreen, financiado por el Plan Nacional de I+D dentro de la Iniciativa PROFIT del Ministerio de Educación y Ciencia en las convocatorias 2004 (FIT-120000-2004-66), 2005 (FIT-120000-2005-56) y 2007 (FIT-120000-2007-23) que ha permitido realizar un estudio exhaustivo de las tecnologías de producción solar de H2. O el proyecto PHISICO2, que con financiación de la Comunidad de Madrid tenía por objetivo coordinar las capacidades de investigación de una serie de grupos de investigación ubicados en Madrid (URJC, CSIC, CIEMAT, e INTA) en relación con el estudio y desarrollo de diferentes procesos de producción de hidrógeno.

Estas iniciativas nacionales e internacionales demuestran la apuesta clara del CIEMAT por estas tecnologías. Desde 2007 el CIEMAT forma parte de una iniciativa europea denominada European Joint Technology Initiative (JTI), la cual invertirá aproximadamente 430 millones de euros durante 6 años en proyectos de investigación, desarrollo tecnológico y demostración en tecnologías de producción de H2 y las de combustible.

CIEMAT cuenta con una dilatada experiencia y grupos de trabajo para el desarrollo científico y tecnológico en sectores como la producción de H2 y el desarrollo de pilas combustible. En el primer caso, el principal objetivo de CIEMAT es la investigación y desarrollo en tecnologías de producción de hidrógeno sostenibles, eficientes y competitivas que permitan la implantación de la economía del hidrógeno en España, en los sectores del transporte y de consumo estacionario, a partir de fuentes energéticas autóctonas.

La PSA constituye el instrumento fundamental para el desarrollo de procesos de producción de hidrógeno renovable utilizando el abundante recurso solar disponible en nuestro país y el excelente conocimiento de tecnologías de concentración solar aplicables a reactores operando a temperaturas superiores a los 1.000ºC.

Las líneas de actividad en relación con el hidrógeno se concretan en dos campos de actuación:

  • Desarrollo de procesos y tecnologías de descarbonización de combustibles fósiles y de valorización de los mismos mediante gasificación solar, con especial atención a materiales carbonosos de baja calidad.
  • Demostrar a escala pre-comercial la viabilidad técnica y económica de la disociación de agua para producción de hidrógeno mediante el uso de ciclos termoquímicos con energía solar concentrada.

La aplicación de las tecnologías de concentración solar a procesos industriales o procesos térmicos de interés a alta temperatura es otro campo de enorme importancia en el que se ha estado trabajando en la PSA. El objetivo de esta área de trabajo es demostrar la viabilidad tecnológica del uso de la energía solar térmica como aporte energético en diferentes procesos industriales cuyo denominador común es la alta temperatura. El trabajo llevado a cabo en la PSA en este campo ha propiciado el interés de un gran número de grupos de investigación, que han podido acceder a nuestras instalaciones mediante el Programa de Acceso financiado por el  Ministerio de Ciencia e Innovación.