Estaciones de combustible de hidrógeno: acelerando el cambio hacia la movilidad ecológica

Las estaciones de servicio de hidrógeno, también conocidas como estaciones de repostaje de hidrógeno o estaciones H2, son instalaciones que almacenan y dispensan gas hidrógeno para su uso en vehículos de pila de combustible. Estas estaciones desempeñan un papel crucial en la adopción del hidrógeno como alternativa limpia y sostenible a los combustibles fósiles para el transporte. En este artículo exploraremos los distintos tipos de estaciones de hidrógeno como combustible, sus componentes clave, el proceso de repostaje, las medidas de seguridad y el futuro de la infraestructura del hidrógeno.‍

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Conceptos básicos del hidrógeno como combustible‍

El hidrógeno es el elemento más abundante del universo y tiene el potencial de ser una fuente de combustible limpia y renovable. Cuando se utiliza en una pila de combustible, el hidrógeno se combina con el oxígeno para producir electricidad, con sólo agua y calor como subproductos. Esto lo convierte en una alternativa atractiva a la gasolina o el gasóleo tradicionales, que producen emisiones nocivas de gases de efecto invernadero‍.

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Tipos de estaciones de servicio de hidrógeno‍

Hay dos tipos principales de estaciones de servicio de hidrógeno: las de hidrógeno gaseoso y las de hidrógeno líquido.

Estaciones de hidrógeno gaseoso‍

Las estaciones de hidrógeno gaseoso almacenan hidrógeno gaseoso a alta presión, normalmente entre 350 y 700 bares (5.000 y 10.000 psi). Estas estaciones comprimen el hidrógeno, que luego se almacena en depósitos de alta presión antes de ser suministrado a los vehículos. Las estaciones de hidrógeno gaseoso son el tipo más común de estación de repostaje de hidrógeno‍.

Estaciones de hidrógeno líquido‍

Las estaciones de hidrógeno líquido almacenan el hidrógeno en estado líquido a temperaturas extremadamente bajas (-253°C o -423°F). Estas estaciones requieren equipos y aislamiento más complejos para mantener el hidrógeno a temperaturas tan bajas, pero ofrecen ventajas en cuanto a capacidad de almacenamiento y velocidad de repostaje.‍

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Componentes clave de una estación de servicio de hidrógeno‍

Una estación de servicio de hidrógeno suele constar de tres componentes principales:

Compresores: Los compresores se utilizan para aumentar la presión del gas hidrógeno, lo que permite almacenarlo eficazmente en depósitos y dispensarlo a los vehículos.

Depósitos de almacenamiento: Los depósitos de almacenamiento mantienen el gas hidrógeno a presión hasta que se suministra a un vehículo. Los depósitos de las estaciones de servicio de hidrógeno pueden almacenar hidrógeno en forma gaseosa o líquida.

Surtidores: Los surtidores son la interfaz entre la estación de servicio y el vehículo. Proporcionan un medio seguro y controlado de transferir hidrógeno de los depósitos de almacenamiento al sistema de pila de combustible del vehículo.‍

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El proceso de repostaje de hidrógeno‍

Repostar un vehículo de hidrógeno es similar a repostar un vehículo de gasolina. El conductor aparca cerca del surtidor, conecta la boquilla del surtidor al receptáculo de combustible del vehículo e inicia el proceso de repostaje. A continuación, el surtidor transfiere hidrógeno de los depósitos de almacenamiento de la estación al sistema de pila de combustible del vehículo. El proceso completo suele durar entre 3 y 5 minutos, comparable al repostaje con gasolina o gasóleo.‍

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Medidas de seguridad en las estaciones de servicio de hidrógeno‍

Las estaciones de servicio de hidrógeno emplean varias medidas de seguridad para garantizar la manipulación y el almacenamiento seguros del hidrógeno. Estas medidas incluyen
1. Sistemas de detección de fugas que controlan cualquier posible fuga de hidrógeno en depósitos de almacenamiento, surtidores y tuberías.
2. Sistemas de ventilación que impidan la acumulación de gas hidrógeno en caso de fuga.
3. Sistemas de cierre de emergencia que aíslen automáticamente la fuente de una fuga y detengan el flujo de hidrógeno.
4. Sistemas de extinción de incendios diseñados para extinguir rápidamente cualquier posible incendio.

Formación de los operarios de la estación para garantizar la manipulación y el mantenimiento adecuados del equipo de repostaje de hidrógeno‍.

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Ventajas de las estaciones de servicio de hidrógeno‍

Las estaciones de servicio de hidrógeno ofrecen varias ventajas sobre las estaciones tradicionales de gasolina y gasóleo, entre ellas
- Reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero: Los vehículos de pila de combustible de hidrógeno sólo emiten vapor de agua y calor, lo que reduce significativamente las emisiones relacionadas con el transporte.
- Fuente de combustible renovable: El hidrógeno puede producirse a partir de diversas fuentes renovables, como la electrólisis del agua alimentada por energía solar o eólica.
- Seguridad energética: El hidrógeno puede producirse en el país, reduciendo la dependencia del petróleo importado.
- Tiempos de repostaje rápidos: El repostaje de hidrógeno es similar en velocidad al repostaje de gasolina, proporcionando una experiencia más cómoda en comparación con la carga de vehículos eléctricos.‍

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Retos de la ampliación de la infraestructura de estaciones de servicio de hidrógeno‍

A pesar de las ventajas, la ampliación de la infraestructura de estaciones de servicio de hidrógeno plantea varios retos:Costes de capital elevados:
- La construcción y el funcionamiento de las estaciones de servicio de hidrógeno requieren importantes inversiones en equipos y tecnología.
- Número limitado de vehículos impulsados por hidrógeno: El mercado actual de vehículos de pila de combustible de hidrógeno es relativamente pequeño, lo que limita la demanda de estaciones de repostaje de hidrógeno.
- Competencia de los vehículos eléctricos: El crecimiento de los vehículos eléctricos de batería y de la infraestructura de recarga puede afectar a la adopción de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno.‍

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El futuro de las estaciones de servicio de hidrógeno‍

El futuro de las estaciones de servicio de hidrógeno dependerá probablemente de los continuos avances en la tecnología de las pilas de combustible, la reducción de los costes de producción y almacenamiento del hidrógeno y el aumento de la demanda de vehículos impulsados por hidrógeno. A medida que los gobiernos y las empresas privadas sigan invirtiendo en infraestructuras de hidrógeno, se espera que aumente el número de estaciones de servicio de hidrógeno, lo que contribuirá a la adopción del hidrógeno como combustible sostenible para el transporte.

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Conclusión‍

Las estaciones de servicio de hidrógeno son un componente esencial en el cambio hacia un transporte limpio y sostenible. A medida que aumente el número de vehículos impulsados por hidrógeno, será esencial desarrollar una sólida infraestructura de abastecimiento de hidrógeno. Si comprendemos los distintos tipos de estaciones de servicio de hidrógeno, sus componentes clave y el proceso de repostaje, podremos apreciar mejor el potencial del hidrógeno como alternativa viable a los combustibles fósiles tradicionales.‍

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Ver todas las estaciones de repostaje de hidrógeno en Lhyfe Heroes‍

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Fuentes‍

Departamento de Energía de EE.UU. - Estaciones de repostaje de hidrógeno
Agencia Internacional de la Energía (AIE) - El futuro del hidrógeno

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Para llenar los tanques de vehículos limpios y sin emisiones, como automóviles, montacargas, tractores, autobuses, camiones, camiones de recogida de basura, barcos, trenes, etc., las estaciones de servicio deben abastecerse con hidrógeno que se procesa, comprime y se entrega desde un sitio de producción.

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Llenar con hidrógeno, tan fácil y rápido como repostar con gasolina

¡Empecemos por destacar lo que no cambia! Llenar un Mirai nuevo en una estación de hidrógeno es tan sencillo como repostar un coche con motor de combustión convencional. Solo la unidad de llenado es realmente diferente: el hidrógeno viene en kilogramos y no en litros, pero todo lo demás es similar. Todavía tienes la bomba, la boquilla, el teclado del terminal y la pantalla de información y, sobre todo, el tiempo de carga no es diferente: en menos de cinco minutos el depósito está lleno y el Mirai puede volver a recorrer unos 650 kilómetros.

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Entre bastidores en una estación de hidrógeno

Antes de poder distribuir combustible, una estación de hidrógeno debe completar varios procesos:

• En primer lugar, el hidrógeno debe almacenarse en estanterías de cilindros, tanques o remolques tubulares,
• Debe comprimirse (a 500 bar para los vehículos que funcionan con hidrógeno a 350 bar y a 900 bar para los vehículos que funcionan con hidrógeno a 700 bar, según el tipo de vehículo),
• Luego debe volver a almacenarse en tanques conocidos como amortiguadores.
• Antes de distribuirse, el hidrógeno debe enfriarse mediante un intercambiador y una unidad de refrigeración (solo para estaciones de 700 bar).
• Solo entonces se puede usar el hidrógeno para llenar un tanque a través de la manguera y la boquilla del dispensador.

La infraestructura de la estación de hidrógeno está construida sobre el suelo y es fácil de instalar, reparar y actualizar.

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¿Quién instala las estaciones de hidrógeno?

Además de los desarrolladores y operadores de estaciones de servicio, que están diversificando su oferta y promoviendo la movilidad limpia con hidrógeno, las autoridades locales, las empresas, los fabricantes u operadores de flotas de vehículos y autobuses también pueden instalar sus propias estaciones de hidrógeno para repostar su flota. Algunos de estos operadores privados también abren sus estaciones al público.

En algunas áreas, se han establecido ecosistemas para desarrollar conjuntamente estaciones que satisfagan las necesidades de todos los usuarios locales.

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¿Qué ofrecen las estaciones de hidrógeno actuales?

La oferta de una estación de hidrógeno se puede definir en función de algunos criterios principales:

• Compresión: 350 bar y/o 700 bar (o 35 y/o 70 MPa). Algunas estaciones de hidrógeno solo suministran 350 bar, otras solo 700 bar y otras ofrecen ambos.
• Capacidad de almacenamiento: oscila entre unos pocos kilos (para abastecer a una pequeña flota de vehículos ligeros) hasta varias toneladas de hidrógeno al día para repostar camiones, barcos, aviones, trenes, etc.
• Caudal: el tiempo de repostaje variará según el caudal de la estación, el vehículo y el protocolo de repostaje del vehículo.

Una señal de que el sector ya está maduro es que existe una norma para las estaciones de hidrógeno: la norma SAE J2601 establece el protocolo y los límites del proceso para el suministro de hidrógeno a los vehículos eléctricos ligeros de pila de combustible.

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¿Dónde están las primeras estaciones de hidrógeno?

Vea el mapa colaborativo de estaciones‍

Francia, que en su Plan de Hidrógeno prevé instalar más de 100 estaciones de hidrógeno en 2023, debe acelerar su red para que las personas y los profesionales puedan abastecer sus vehículos en un plazo que coincida con los planes de los fabricantes de vehículos y los distribuidores de combustible.

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Las estaciones de hidrógeno están apareciendo en todas partes de Europa (véase nuestro mapa) y seguirá logrando el objetivo de tener uno cada 150 km. Pero, ¿cómo funciona exactamente una estación de hidrógeno? Hoy tengo una conversación con Simon Keusching, gerente global de cuentas clave de Dover Fueling Solutions® (DFS), sobre el tema de las soluciones de hidrógeno. DFS tiene más de 130 años de experiencia en la industria minorista de combustible y productos de conveniencia y lanzó oficialmente el dispensador de hidrógeno DFS en 2022.

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Claire: ¿Cuál es la especificidad de construir una estación de hidrógeno?

Para explicar lo innovador que es, me gusta compararlo con las estaciones de gasóleo. Hay algunas reglas de seguridad asociadas a ambas, obviamente, pero el proceso es bastante simple.

En el caso del hidrógeno, es muy diferente porque hay una planta completa de procesamiento de hidrógeno dentro de la estación, que agrega muchos componentes de ingeniería.

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C: ¿Podría detallar el proceso de hidrógeno que ocurre dentro de la estación?

Hay cinco componentes principales agregados:

· El panel de descarga: lleva el hidrógeno del remolque tubular al compresor

· El compresor: cuando empiezas a cargar, al principio, tienes mucha presión en el remolque tubular (350 bar). Pero a medida que el remolque tubular se va vaciando, la presión también disminuye. El compresor funciona entonces para ejercer más presión sobre el hidrógeno. El compresor también aumenta la presión hasta 450 bar para que se pueda almacenar más hidrógeno en la estación y el llenado se pueda realizar más rápido. En el caso de los camiones pesados, el depósito debe llenarse con 350 bar y 700 bar en el caso de los vehículos de pasajeros.

· El búfer: necesitamos almacenar algo de hidrógeno a alta presión en la estación para asegurarnos de que esté disponible en cualquier momento a la presión adecuada y almacenar más hidrógeno

· El sistema de refrigeración: cuando cargamos un vehículo con hidrógeno y la carga es rápida, se calienta mucho y puede resultar peligroso, por lo que necesitamos enfriar el hidrógeno antes. Se podría hacer sin refrigeración, pero tardaría más.

· El dispensador y la boquilla: esta parte se encarga de regular la presión, la temperatura, el flujo y la cantidad «entregada» al automóvil.

Parece complejo por dentro, pero para un usuario la experiencia es muy similar: ¡muy rápida!

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C: Vemos muchas soluciones energéticas nuevas para vehículos y, a veces, es confuso saber cuál elegir. ¿Cuál es su opinión al respecto?

De hecho, hay muchos combustibles alternativos en este momento. Por ejemplo:

· Gas, GNC, GLP, GNL. Siguen siendo combustibles fósiles que se queman en el motor. Reducen las emisiones en aproximadamente un 30%.

· Biogás. Esta también es una solución que podemos licuar y utilizar en la misma infraestructura que el GNL. Transformar los residuos en gas también es una solución interesante, pero sigue emitiendo CO2 cuando el vehículo funciona.

Para mí, las principales soluciones para el futuro son:

· Hidrógeno verde: para camiones pesados, vehículos que circulan mucho, etc.

· Electricidad descarbonizada: para coches ligeros.

· Combustibles electrónicos producido con hidrógeno verde para soluciones aún más potentes.

El hidrógeno aún está en sus inicios, ¿cuáles son los próximos obstáculos a los que nos enfrentaremos?

El objetivo es estandarizar los equipos y la producción en masa de cada componente. Casi todos los actores de la cadena de valor del hidrógeno tendrán que crecer en los próximos años. La demanda está aquí, pero necesitamos contar con las personas adecuadas, los componentes correctos y los necesitamos rápidamente.

Los puntos positivos son que se han realizado muchas inversiones públicas y privadas, Y ahora parece que todo el mundo empieza a alinearse en torno a una gran ambición para el hidrógeno.

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¿Quiere obtener más información sobre el hidrógeno en Dover Fueling Solutions? Descubra sus episodios de podcasts:

• ¡Viva el hidrógeno!
• Discutiendo la descarbonización: Parte 1
• Discutiendo la descarbonización: Parte 2

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