Por qué un viejo tren podría apuntar a un futuro de energía limpia

Por qué un viejo tren podría apuntar a un futuro de energía limpia

La cabra verde obtiene un cambio de imagen verde

Un viejo tren de carga diésel en la Columbia Británica, Canadá, está a punto de cobrar nueva vida.

La empresa local Hydrogen in Motion (H2M) está actualmente convirtiendo la locomotora Green Goat para que funcione con una mezcla de hidrógeno y batería.

La llamada locomotora de agujas realiza tareas como el transporte de pequeñas cargas de madera o alimento para animales en los patios ferroviarios.

Si todo va según lo previsto, H2M tendrá el motor en marcha a finales de este año o principios del próximo.

«Con la demostración exitosa de esto, también estaríamos buscando trenes mucho más grandes», dijo la presidenta y directora ejecutiva de H2M, Grace Quan. «Buscaríamos convertir flotas enteras».

El hidrógeno, que emite agua pero no dióxido de carbono cuando se quema, a menudo se menciona como el combustible del futuro.

Ya hay algunos trenes de hidrógeno, como esos actualmente en desarrollo en el estado alemán de Baja Sajonia. La tecnología hizo su debut allí en 2018.

En Gran Bretaña, una locomotora de hidrógeno, la HydroFlex2, siendo probado en Long Marston, Warwickshire.

Sin embargo, los métodos actuales de almacenamiento de hidrógeno en tanques, como un gas a alta presión o un líquido extremadamente frío (criogénico), son costosos y potencialmente inseguros. Los científicos se han esforzado durante mucho tiempo por encontrar formas de almacenar hidrógeno en formas sólidas más inertes.

H2M
Grace Quan (al frente) espera que H2M pueda convertir flotas enteras de trenes a hidrógeno y energía de batería

En el caso de H2M, la empresa ha desarrollado un nanomaterial en el que se almacena hidrógeno a una presión relativamente baja en comparación con otras tecnologías.

Simplemente abriendo una válvula y bajando la presión, se libera el hidrógeno, tal como se libera el CO2 en una bebida carbonatada cuando se abre la botella, dice Quan.

Agrega que el hidrógeno podría ser particularmente útil para impulsar vehículos pesados ​​que viajan largas distancias, como trenes y camiones, aunque la compañía también ha desarrollado un tuk tuk de tres ruedas propulsado por hidrógeno como una demostración a pequeña escala.

«Dependiendo del tamaño de la celda de combustible, podemos proporcionar hasta una semana de energía», dice Quan sobre el tuk tuk.

Pero añade que conseguir fondos de inversión para desarrollar la tecnología de su empresa no ha sido fácil. Y muchas otras soluciones para el almacenamiento de hidrógeno en estado sólido se encuentran en una fase temprana de desarrollo.

Si bien algunos de ellos son emocionantes, el gran desafío que enfrentan es demostrar que son comercialmente viables y que vale la pena elegirlos, por ejemplo, baterías para ciertas aplicaciones.

Duncan Gregory, de la Universidad de Glasgow, dice que quienes trabajan en la tecnología de almacenamiento de hidrógeno actualmente tienen como objetivo lograr una densidad del 5% en peso (% en peso) o más dentro del medio de almacenamiento. «Es muy difícil de lograr», explica.

Universidad de Deakin
Srikanth Mateti (izquierda) e Ian Chen trabajan en una tecnología para hacer polvo de hidrógeno

Pero es mucho esfuerzo. Tome el método en el que están trabajando Ian Chen en la Universidad Deakin en Australia y sus colegas en este momento.

Se trata de una técnica llamada molienda de bolas, una especie de proceso de molienda con pequeñas bolas dentro de un recipiente. Esta actividad de molienda eleva los niveles de presión, lo que fomenta que los gases sean absorbidos por un polvo dentro de la cápsula.

El profesor Chen y sus colegas descubrieron que pueden usar esto para almacenar gases, incluido el hidrógeno en polvo de nitruro de boro.

«Nos gusta porque es estable, no es tóxico, es liviano», dice el profesor Chen, quien agrega que el 5% en peso debería ser posible con este método.

En julio, el equipo describió cómo este proceso podría usarse para almacenar hidrocarburos. en un trabajo académico. Aún no se han hecho públicos los detalles de experimentos donde lograron almacenar hidrógeno y otros gases como CO2 y amoníaco.

El profesor Chen está entusiasmado con la posibilidad de almacenar hidrógeno en esta forma, que simplemente requiere la aplicación de calor para liberar el gas nuevamente. Pero admite que hay un largo camino entre esta investigación y el éxito comercial.

El equipo tendría que diseñar equipos a gran escala y demostrar que el método sería realmente rentable a gran escala. «No pretendemos haber resuelto todos los grandes problemas», dice el profesor Chen.

Los desafíos de costos se pusieron de relieve en octubre cuando el estado alemán Baden-Württemberg descartó reemplazar locomotoras diésel con trenes propulsados ​​por hidrógeno.

Un estudio encargado por el gobierno concluyó que la instalación de líneas aéreas o trenes híbridos de batería proporcionó una mejor relación calidad-precio durante un período de 30 años.

El profesor Gregory, que actualmente trabaja con una empresa secreta separada en tecnología de hidrógeno, agrega que uno de los problemas potenciales con el proceso de molienda de bolas es cuánto tiempo lleva. Los experimentos a pequeña escala informados hasta ahora por el profesor Chen y sus colegas tomaron 20 horas de molienda.

Además del transporte, el hidrógeno almacenado en estado sólido puede tener otros usos. Una prueba actualmente en curso en Escocia probará la generación y el almacenamiento de hidrógeno en una de las Islas Orkney.

Un sistema de aprendizaje automático monitoreará los patrones climáticos y decidirá cuándo usar la electricidad de las turbinas eólicas cercanas para impulsar el proceso de electrólisis, que es cómo se extrae el hidrógeno del agua.

«Es un buen banco de pruebas», dice Enass Abo-Hamed, director ejecutivo y cofundador de H2GO Power. «Puedes tener una semana llena de viento y luego una semana sin nada».

El sistema también determinará cuándo es mejor liberar o almacenar el hidrógeno, en este caso dentro de una sustancia similar a un polvo. Esta energía almacenada constituiría un recurso potencial durante las sequías eólicas.

Emec
Este sitio de prueba en Orkney utiliza electricidad de turbinas eólicas para producir polvo de hidrógeno.

Lamentablemente, la falta de viento ha ayudó a impulsar los precios de la energía en el Reino Unido este año.

Si bien aún no es seguro que el sistema de Orkney se conecte realmente a la red local durante la prueba, el Dr. Abo-Hamed dice que es una posibilidad y, de ser así, el hidrógeno podría usarse para alimentar hasta 70 hogares. En el futuro, también podría, en teoría, volver a convertirse al estado de gas y usarse para calentar los hogares.

El hidrógeno tiene potencial como combustible para calderas que sería más limpio que el gas natural, argumenta el profesor Gregory, aunque también existen importantes desafíos para implementarlo.

Estudios recientes han puesto en duda el potencial del hidrógeno como combustible, tanto para la calefacción como para el transporte.

El profesor Gregory argumenta que si alguien puede resolver el problema del almacenamiento de hidrógeno, podría cambiar fundamentalmente la forma en que conducimos los vehículos del mundo, desde los trenes de carga hasta los automóviles.

«Puedo ver que en 20 años o lo que sea, cuando alguien eventualmente encuentre un material que haga este trabajo, creo que las baterías podrían ser reemplazadas por hidrógeno», dice.

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