Doha Elrhoul, investigadora en formación do grupo de Enxeñaría Enerxética (INGEN) do Centro de Investigación en Tecnoloxías Navais e Industriais (CITENI), xunto cos seus directores de teses Manuel Naveiro Parga e Manuel Romero Gómez, membros do mesmo grupo e profesores da Escola Técnica Superior de Náutica e Máquinas da Universidade da Coruña (UDC), e Thomas A. Adams II, profesor da Norwegian University of Science and Technology (NTNU), publicaron recentemente o artigo científico titulado "Thermo-economic analysis of green hydrogen production onboard LNG carriers through solid oxide electrolysis powered by organic Rankine cycles" na prestixiosa revista Applied Energy.

Este artigo avalía a produción de hidróxeno a partir do aproveitamento de fontes de calor residual de metaneros, buques dedicados ao transporte de gas natural licuado (LNG), mediante a combinación de dúas tecnoloxías: o ciclo orgánico de Rankine (ORC) e a electrólise de óxido sólido (SOEC).

Produción de hidróxeno verde a partir das fontes de calor residual en buques metaneiros

Os buques metaneiros transportan o LNG en estado líquido a unha temperatura de -160 ºC. Con todo, a pesar do sistema de illamento que dispoñen os tanques de carga, a transferencia de calor coa contorna provoca que parte da carga se vaporice, formando o que se coñece comunmente como boil off gas (BOG). O BOG débese extraer dos tanques para poder manter a presión de almacenamento estable e, por tanto, aprovéitase como combustible para os sistemas de propulsión e xeración de enerxía eléctrica. Concretamente, o BOG xerado adoita ser máis que suficiente para satisfacer por completo a demanda enerxética do buque.

Dado que o BOG xerado satisfai a demanda enerxética do buque, toda enerxía residual susceptible de ser recuperada a bordo do buque pasa a ser un excedente e non existe forma de almacenala. Por tanto, o estudo propón a produción de hidróxeno como método de almacenamento de enerxía.

A produción de hidróxeno a partir do aproveitamento das fontes de calor residual dos motores de propulsión do gaseiro (gases de escape, aire de varrido e auga de refrixeración de alta temperatura) realízase en dous pasos. Primeiro, convértese a calor residual en enerxía eléctrica mediante a aplicación de ciclos de potencia con fluído orgánico, é dicir, tecnoloxía ORC. Segundo, invístese a enerxía eléctrica do paso anterior no proceso de electrólise da auga para producir hidróxeno a través de electrolizadores SOEC. Estes electrolizadores, en comparación con outras tecnoloxías, presentan a vantaxe de ser máis eficiente na conversión, é dicir, ofrecen unha maior produción de hidróxeno para o mesmo consumo eléctrico.

O estudo contempla dúas configuracións de ORC co fluído orgánico de traballo (R245fa): o ORC convencional dun nivel de presión e o ORC de dous niveis de presión (2P-ORC). Os resultados mostran que o 2P-ORC xera un 15 % máis de enerxía eléctrica que o ORC convencional, o que permite unha maior produción de hidróxeno. Ademais, tamén presenta a vantaxe de ser máis económico, xa que o custo do quilogramo de hidróxeno producido é menor.

En conclusión, a produción e almacenamento de hidróxeno a bordo permite non só espremer os recursos enerxéticos do buque, senón que tamén ofrece un combustible libre de carbono susceptible de ser utilizado polo buque en circunstancias nas que interese reducir as emisións de dióxido de carbono.

Aplicacións futuras

Este estudo ten importantes implicacións para o futuro da industria marítima e a produción de enerxía limpa. A implementación de sistemas de produción de hidróxeno verde a bordo de buques podería reducir as emisións de gases de efecto invernadoiro, axudando a cumprir coas regulacións ambientais internacionais. Ademais, o hidróxeno producido podería utilizarse como combustible en áreas de control de emisións, mellorando a sustentabilidade do transporte marítimo. A longo prazo, esta tecnoloxía podería integrarse noutros tipos de embarcacións e aplicacións industriais, promovendo unha transición cara a unha economía de hidróxeno máis ampla e sostible.

Síguenos en: Instagram | LinkedIn | WhatsApp