Optimización de los Sistemas de Purificación para el Almacenamiento de H2 verde en Cavidades Salinas (PureH2)

Resumen ejecutivo

PureH2, centrado en la optimización de los sistemas de purificación para almacenamiento de hidrógeno verde en cavidades salinas, ha sido seleccionado por el Instituto para la Diversificación y el Ahorro Energético (IDAE) para recibir 2.089.014 euros de financiación. El proyecto, coordinado por Enagás, cuenta con la participación de CRS Ingeniería, Trinity Energy Storage, H2SITE e Iberpotash (ICL Iberia), y se enmarca dentro del programa de ayudas a la cadena de valor innovadora del hidrógeno renovable del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia, dentro del instrumento NextGenerationEU financiado por la Unión Europea. Con una duración de 36 meses y un presupuesto total de 2.888.719 euros, el proyecto contribuirá a adquirir mayor conocimiento para el desarrollo de un posible futuro almacenamiento de hidrógeno en cavidades salinas en la zona geológica de la Cuenca del Ebro.

Objetivo general

Contribuir a crear un sistema eficiente, seguro e innovador para almacenar H2 en el subsuelo, en cavidades salinas, asegurando que el H2 almacenado se extraiga limpio y puro, mediante el desarrollo de una solución de purificación del H2.

Alcance

El proyecto se focaliza en desarrollar una solución de purificación del hidrógeno extraído de cavidades salinas mediante el uso y comparación de diferentes tecnologías de membranas (las de paladio y las de carbono), estudiando su comportamiento tecnológico frente a corrientes de entrada variables. Partiendo del estado del arte, se persigue establecer soluciones optimizadas para la purificación a gran escala, económicamente asequibles, eliminando componentes distintos del H2 y alcanzando el nivel de calidad requerido.

Membranas evaluadas

• Membranas de paladio.

  La tecnología de membranas de paladio para la separación selectiva de H₂ en alta presión, se basa en materiales altamente selectivos al hidrógeno, capaces de recuperar H₂ de corrientes gaseosas con composiciones variables y presencia de diferentes gases acompañantes. Estas membranas permiten obtener hidrógeno de alta pureza, operar directamente en condiciones de alta presión (evitando la necesidad de adaptar o despresurizar la corriente de gas extraída de la cavidad salina) y recuperar hidrógeno de mezclas complejas con elevada eficiencia.

• Membranas de carbono.

  Las membranas de carbono representan una tecnología innovadora actualmente en fase de desarrollo. Su interés radica en su potencial mayor resistencia frente a determinados contaminantes presentes en cavidades salinas. Y en su posible aplicación en entornos donde existan impurezas que puedan afectar a otras tecnologías de separación.

  Durante el proyecto se evaluará su comportamiento frente a contaminantes específicos y analizará su viabilidad en aplicaciones de almacenamiento subterráneo de hidrógeno.

Durabilidad y operación intermitente

Se evalúa el efecto de la operación discontinua, con paradas y cambios frecuentes de régimen, sobre la eficiencia, fiabilidad y fatiga de los sistemas de purificación y su impacto en la disponibilidad.

Condiciones y gases de operación

• Determinación de presión, temperatura y caudales requeridos para los sistemas de purificación.
• Estudio de configuraciones de gas colchón y su impacto sobre la corriente de salida.
• Análisis de efluentes y definición de especificaciones de entrada para ensayos con membranas.

Comparativa técnico–económica

Se prevé una comparación técnica considerando ventajas, inconvenientes y costes de inversión, operación y mantenimiento, así como una comparativa técnico–económica frente a otras tecnologías de purificación existentes en el mercado.

Caracterización y condiciones de contorno

Estudio del marco geológico y caracterización de la roca almacén, integración e interpretación de datos geológicos y geofísicos, y selección de emplazamiento óptimo en la Comarca de Bages, incluyendo la perforación de un sondeo estratigráfico y la interpretación de diagrafías y testigos.

Ensayos asociados a operación de cavidades

Ensayos comparativos de lixiviación con agua de mar frente a agua dulce y análisis de reacciones biogeoquímicas e impurezas/insolubles. Estudio de configuraciones de gas colchón y caracterización del gas recuperado mediante cromatografía de gases.

Ensayos con membranas y escalabilidad

Adecuación y puesta en marcha del banco de ensayos; pruebas para distintas condiciones de presión y caudales, perfiles de producción y presión, y ensayos de larga duración para envejecimiento/durabilidad. Escalado teórico a un caso de uso real y estudio de replicabilidad a otras áreas geográficas y yacimientos de sal.

PT01 · Coordinación del proyecto, integración de resultados y comunicación

Este paquete de trabajo incluye la coordinación del proyecto e incluye la integración de los resultados obtenidos. Contempla además el plan de comunicación y los aspectos sociales, medioambientales y del subsuelo.

PT02 · Estado del arte de sistemas de purificación de H2

Este paquete de trabajo analiza el estado de arte actual en sistemas de purificación de H2, incluyendo una evaluación de tecnologías, procesos y equipos, y analizando eficiencias y costes asociados. Aborda la aplicabilidad de las tecnologías de purificación existentes a los sistemas de almacenamiento subterráneo de H2 (UHS).

PT03 · Estudio de las condiciones de operación

Este paquete de trabajo incluye la perforación de un sondeo estratigráfico de reconocimiento geológico y establece las condiciones de contorno de los sistemas de purificación de H2 a partir del marco geológico y la caracterización de las formaciones evaporíticas atravesadas. Incluye el análisis de los procesos de lixiviación, el estudio del gas colchón mediante ensayos batch y la caracterización del gas recuperado. Como resultado, se definen las especificaciones de entrada a las membranas de purificación.

PT04 · Validación y optimización de los sistemas de purificación para las condiciones de operación

Este paquete de trabajo valida distintos tipos de membranas para las condiciones de trabajo definidas, incluyendo la construcción de un reactor separador de membranas. Se estudia la eficiencia de las membranas para distintas composiciones de gas colchón/impurezas y para distintos perfiles de producción y presión de H2, así como condiciones de envejecimiento y durabilidad. Se realiza una comparativa técnico–económica respecto a otros tipos de purificación existentes en el mercado y se evalúa la escalabilidad y replicabilidad del sistema de purificación a nivel industrial, incluyendo su aplicabilidad a otras áreas geográficas y yacimientos de sal.

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