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Electricidad y combustible en zonas aisladas

El objetivo es desarrollar un prototipo sustentable de generación de electricidad y combustible (hidrógeno) para mejorar la calidad de vida de pobladores de zonas rurales aisladas, y posibilitarles llevar adelante pequeños emprendimientos . El mismo consistiría en la utilización de paneles solares fotovoltaicos y/o aerogeneradores conectados a un inversor que produce 220 v de corriente alterna. Durante el día, la energía excedente al consumo, se utilizará para alimentar un electrolizador productor de hidrógeno el que será almacenado en las aleaciones formadoras de hidruro metálico contenidas en los almacenadores de diseño propio. En los momentos de pico de consumo y o durante la noche, el hidrógeno almacenado alimentará celdas de combustible de Hidrógeno/aire, para producir electricidad con alta eficiencia. También podrá ser utilizado en pequeños vehículos eléctricos, o para calefacción.
Nombre y Apellido
Gustavo Andreasen
Perfil
Desde hace muchos años me dedico al estudio de fenómenos catalíticos, en particular a los relacionados con electrocatálisis aplicada al desarrollo de electrodos porosos para celdas de combustibles. Estos desarrollos los utilizamos en prototipos de celdas de combustible de H2/O2 y aire para producción eficiente de electricidad, ej. auto eléctrico. Así, comenzamos a trabajar en el almacenamiento eficiente y seguro de H2 , en aleaciones formadoras de hidruro de baja presión, y en el diseño de almacenadores. En la actualidad nos dedicamos a este prototipo sustentable de generación de electricidad y combustible (H2) para poblaciones en zonas aisladas, que al ser modular, permite generar pequeñas redes eléctricas y/o convertir viviendas en prosumidoras de electricidad en centros urbanos.
¿En qué etapa se encuentra tu proyecto?
Proyecto
Provincia
Provincia de Buenos Aires
¿Hace cuánto venís trabajando en tu idea/proyecto?
Más de 2 años
Temática ¿Sobre qué sector tiene impacto tu emprendimiento?
AMBIENTE
¿Tenes equipo? ¿Cómo se conforma? Roles y responsabilidades.
El equipo está conformado por dos Dr en química, un ing químico, dos licenciados en química y un técnico. Dos personas abocadas al desarrollo de celdas de combustible, dos al prototipo y al almacenamiento de hidrógeno en aleaciones formadoras de hidruros, y dos a baterías de litio.
Describí el problema que da origen al proyecto
Las plantas descentralizadas de generación de electricidad en base a fuentes primarias de energía renovables pueden tener aplicaciones de alto impacto económico-social como sistemas de abastecimiento de electricidad en zonas rurales o aisladas, distantes de las centrales eléctricas de base, si se tienen en cuenta las pérdidas de energía y el alto costo de capital asociados con la transmisión y distribución de electricidad por líneas de alta tensión. Pero cualquier diferencia diaria o estacional entre la generación de electricidad y su demanda ocasiona la necesidad de disponer de sistemas de almacenamiento de electricidad adecuados. De ahí, que las plantas generadoras de electricidad deben complementarse, con baterías recargables avanzadas o bien derivando parte de la energía producida durante los periodos de baja demanda para electrolizar agua generando hidrógeno, el cual convenientemente almacenado, puede posteriormente reconvertirse en electricidad en celdas de combustible de alta eficiencia durante las horas de alta demanda, falta de luz o ausencia de viento. De este modo, las tecnologías de hidrógeno permiten resolver el problema del almacenamiento de energía.
Describí la solución que proponés
El desarrollo de éste prototipo (paneles solares-electrolizador de agua-almacenador de hidrógeno y celda de combustible H2/aire), permitirá la construcción de centrales eléctricas híbridas, para comunidades rurales dispersas y/o aisladas, brindando al poblador rural, servicio eléctrico y la posibilidad de desarrollar pequeños emprendimientos productivos, o abastecer de combustible a vehículos y sistemas portátiles de generación de calor o electricidad. Es un sistema modular y se pueden interconectar usuarios remotos entre sí, formando microredes aisladas. El costo inicial de estos sistemas es inferior al de la extensión de la red eléctrica al lugar de consumo. El costo operativo es muy bajo, la contaminación nula y se aprovecha la energía renovable disponible en el lugar, evitando perdidas por distribución (más del 20%). También podrán abastecer de electricidad a servicios públicos de todo tipo (escuelas, puestos sanitarios, etc), que se encuentran fuera del alcance de los centros convencionales de distribución de energía en nuestro país. Es un proyecto de alto contenido social ya que tiende a mejorar la calidad de vida de las comunidades rurales dispersas y/o aisladas.
Describí los objetivos de tu proyecto
En el presente proyecto, se plantea como objetivo general el desarrollo de sistemas ecocompatibles de conversión y almacenamiento de energía en base a tecnologías de hidrógeno. En el programa de trabajo se prevé la construcción de prototipos de celdas de combustible PEM de hidrógeno/oxígeno (aire), de prototipos de almacenadores de hidrógeno desde la fase gaseosa bajo la forma de hidruro metálico y con ellos, la construcción de prototipos autónomos de generación de electricidad y combustible. Se trata de obtener un prototipo de generación seguro, eficiente y de fácil manejo. La potencia máxima de paneles solares fotovoltaicos (y/o aerogeneradores) y del inversor, es de 2kw, con salida de 220 V de onda sinusoidal pura. La de producción de hidrógeno, almacenamiento y reconversión a electricidad en la celda de combustible, es de un módulo de 0,5 Kw en la primera etapa. (se pueden acoplar módulos)
Sostenibilidad y sustentabilidad económica
El costo inicial de estos sistemas es inferior al de la extensión de la red eléctrica al lugar de consumo. El costo operativo es muy bajo, la contaminación nula y se aprovecha la energía renovable disponible en el lugar, evitando perdidas por distribución (más del 20%). También podrán abastecer de electricidad a servicios públicos de todo tipo (escuelas, puestos sanitarios, etc), que se encuentran fuera del alcance de los centros convencionales de distribución de energía en nuestro país. Es un proyecto de alto contenido social ya que tiende a mejorar la calidad de vida de las comunidades rurales dispersas y/o aisladas. Según un estudio realizado en pcia de Bs. As. en la década pasada en el marco del Proyecto de Energías Renovables en Mercados Rurales (PERMER) por la secretaría de energía, hay aprox 250000 personas en zonas rurales de la provincia de Buenos Aires que carecen de abastecimiento eléctrico, y serían potenciales beneficiarios de este tipo de dispositivos.
Solución novedosa ¿Por qué tu solución es innovadora?
Es un prototipo generador de electricidad y combustible a partir de energias renovables (viento, sol, hidráulica...). La diferencia con los sistemas convencionales, es la manera de almacenar la energía. En éste caso, se produce un combustible, el hidrógeno,que se almacena a baja presión como hidruro metálico en fase sólida (segura), para disponerlo en el momento que se necesite alimentar la celda de combustible para producir electricidad, o hacer funcionar un vehículo eléctrico o a explosión. También puede ser combustionado para producción de calor. Se pueden acumular grandes cantidades de hidrógeno en forma segura, para abastecer de energía aún durante varios días de carencia de sol y viento. Los almacenadores de hidrógeno como hidruro, son dispositivos de bajo costo.Parte de la energía puede ser almacenada también en baterías, de la manera convencional.
Validación técnica ¿Por qué un acompañamiento de técnicos del INVAP te ayudará a materializar y/o potenciar tu idea/ proyecto?
Faltaría avanzar en la parte electrónica que realiza el control automático del proceso completo, y particularmente en lo relacionado a la interacción entre el sistema de almacenamiento - celda de combustible, con el inversor de corriente, en la medida que el consumo de energía lo requiera. (Realizar la apertura de la valvula de control de flujo masico de hidrógeno, control de velocidad del ventilador de circulacion de aire para enfriamiento y provisión del agente oxidante, controles de temperatura de almacenador y de celda).
Validación social
El público objetivo serían pobladores de zonas aisladas de la red electrica, y en menor medida, aquellas que en grandes centros urbanos, se quieran convertir en prosumidores de electricidad. En el primer caso probablemente se requiera del interés de las autoridades de los distintos estados, sean nacionales, provinciales y o municipales. En el segundo caso, se buscaría despertar el interés de consumidores particulares de electricidad, comprometidos con el cuidado del medio ambiente.Las acciones se enmarcan en las áreas prioritarias de la Pcia de Bs As, como el medio ambiente, la energía, energías alternativas, y la generación de trabajo. A nivel nacional, dentro del Plan Argentina Innovadora 2020 (Energía Renovables, Generación Distribuida de Electricidad y Uso Racional de la Energía)
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