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D) HIDRÓGENO Y PILA DE COMBUSTIBLE

La planta de hidrógeno en LabDER constituye un sistema de almacenamiento de energía que permitiría absorber los excesos de producción  de  fuentes renovables y que podría ser utilizado como fuente energética cuando el resto de renovables que se conectan a la micro-red no puede generar la demanda requerida.

La planta de hidrógeno está constituido por un sistema de electrólisis del agua, un compresor, una botella de almacenamiento, una pila de combustible PEM y inversor de red.

El sistema está constituido por un electrolizador de una potencia máxima de 7 kW, que permite la generación de 1 Nm3 de hidrógeno a 4 bar de presión y con una pureza del 99.9%. Este grado de impurezas no es admisible en las pilas de combustible con tecnología PEM (Proton Excange Membrane), por lo que es necesario depurar  este hidrógeno hasta alcanzar el 99.9999%. Para ello se emplea el depurador de hidrógeno DPSH6.

Electrolizador

Electrolizador

El electrolizador G2 es un equipo comercial pensado para proporcionar tanto hidrógeno como el consumo posterior necesite. Como la función que debe realizar en nuestro sistema de almacenamiento es la de consumir la energía sobrante del resto de fuentes renovables, la forma de conseguirlo es regulando el caudal de hidrógeno demandado por la línea. El sistema de almacenamiento elegido es una bala de 50 litros geométricos y que admite una presión de 200 bar. Este método de almacenamiento combina la seguridad intrínseca de las botellas con el mínimo espacio. Sin embargo es necesario considerar el gasto energético que conlleva el aumento de presión de trabajo. De elevar la presión se encarga el Booster que se encuentra entre la válvula y la botella. Además, la velocidad de movimiento del pistón determina el caudal de hidrógeno que se consume de la línea, siendo este elemento el que permite el control de la energía consumida por el electrolizador Permite elevar la presión del hidrógeno hasta los 200 bares de presión máxima de la botella. Tanto el depurador de hidrógeno, como la electroválvula y el booster, requieren aire comprimido a 6 bar de presión como pilotaje de los mismos. 

Pila de combustible

Pila de combustible

El hidrógeno almacenado por el electrolizador es consumido en una pila de combustible PEM (Proton Exchange Membrane), de la empresa Ballard, de 1.2 kW. Un convertidor DC/AC permite integrar en la microred  la energía producida por la pila. (aunque de momento no se encuentra conectado).

La máquina de inducción doblemente alimentada se dispone en un simulador eólico que permite analizar la respuesta de aerogeneradores conectados a red de velocidad variable bajo distintos regímenes de vientos. El conjunto mecánico de palas y multiplicador de un aerogenerador se ha sustituido por un motor de corriente continua de 7.7 kW, accionado mediante un rectificador que se controla a partir de un PC. El eje está acoplado a una máquina asíncrona de rotor bobinado. El estator está conectado a la red eléctrica y el rotor a un convertidor AC/DC y otro DC/AC de conexión a red, por lo que se comporta como un generador doblemente alimentado similar a los actualmente utilizados en parques eólicos. 

Mediante el control del motor de continua se reproducen las curvas de funcionamiento de un aerogenerador para diferentes velocidades de viento. El control de los convertidores de rotor hace trabajar a la máquina asíncrona de forma que para cada velocidad de viento se inyecte a la red eléctrica la máxima potencia posible.