En 2026, el proyecto H2REF-DEMO demostrará y probará la tecnología de compresión de hidrógeno, avanzando hacia el suministro de sistemas fiables de repostaje de hidrógeno para vehículos pesados.
La transición de Europa hacia una economía neta cero depende de una infraestructura de hidrógeno limpia y confiable que pueda respaldar la movilidad tanto ligera como pesada. Es evidente que se necesita una inversión, investigación e innovación continuas en la tecnología del hidrógeno para permitir el crecimiento del sector del hidrógeno y satisfacer la demanda futura. Un ejemplo de este tipo de investigación e innovación es el proyecto H2REF-DEMO, cuyo objetivo es desarrollar un sistema de repostaje de vehículos con pila de combustible de hidrógeno fiable y rentable.
Demostraciones: del laboratorio a los prototipos a escala real
H2REF-DEMO está coordinado por el Centro Tecnológico de la Industria Mecánica francesa CETIM y funcionará durante un total de 42 meses (2023-2026). Este proyecto reúne a líderes de la industria e instituciones de investigación para validar un sistema de repostaje y compresión hidráulica que puede suministrar hidrógeno a un caudal sin precedentes de 150 kg por hora con un consumo de menos de 3,5 kWh por kilogramo.
En su último año, el proyecto instalará y probará un prototipo de reabastecimiento de hidrógeno a gran escala en una estación HRS dedicada en Champagnier (Francia), repostando camiones pesados en condiciones del mundo real. La campaña de un año tiene como objetivo alcanzar el Nivel de Preparación Tecnológica 7 (TRL 7) a través de 500 horas de pruebas para verificar tanto la durabilidad mecánica del sistema de compresión como la confiabilidad operativa de la estación de servicio de hidrógeno integrada. Este hito marca la transición de la innovación de laboratorio al despliegue a escala comercial y muestra cómo los módulos de compresión de alta capacidad pueden comprimir o distribuir hidrógeno a escala.
El sistema H2REF-DEMO tiene como objetivo un suministro de 35 MPa (350 bar) a 150 kg H₂/h y admite un rendimiento de hidrógeno de hasta 1,2 toneladas por día. Optimizado para la producción y distribución in situ, el prototipo demostrador logra una eficiencia energética de menos de 3,5 kWh/kg, lo que supone una mejora significativa con respecto a la compactación mecánica tradicional.
El innovador proceso de «llenado directo» es una de las dos innovaciones clave reconocidas por el Radar de Innovación de la Comisión Europea por tener un alto potencial de mercado y un nivel de madurez Tech Ready.
Dirigido al sector del transporte de mercancías pesadas
Cofinanciado por el programa Horizonte Europa en el marco de Clean Hydrogen Partnership (acuerdo de subvención número 101101517), H2REF-DEMO se basa en el éxito comprobado del proyecto H2REF original (2015-2019), que desarrolló un innovador concepto de compresión para el repostaje de vehículos de pasajeros. Actualmente, el proyecto H2REF DEMO está dirigido al sector del transporte pesado y está demostrando la compresión hidráulica para el repostaje de H2 de alta capacidad donde los vehículos pesados necesitan recibir hidrógeno a cientos de kg/h.
Los vehículos pesados causan una parte importante de las emisiones de gases nocivos asociados con la industria automotriz. Para afrontar este desafío, Europa está acelerando esfuerzos para promover el hidrógeno como combustible que desempeñará un papel clave en la descarbonización de los vehículos de transporte pesado. El proyecto H2REF-DEMO aborda cuestiones de repostaje de hidrógeno y contribuye a estos esfuerzos.
avance modular
Además de la ampliación de la capacidad, el demostrador se centra en la optimización de procesos, la reducción de costes y más pruebas de durabilidad. La optimización total se logra desarrollando primero un gemelo digital del proceso ampliado.
Los principales módulos completados del demostrador incluyen:
El paquete de energía hidráulica (HPP) proporciona energía al acumulador hidráulico de la hoja. HPP ha sido probado y está listo para instalarse en el sitio de demostración de HRS. Módulo de compresión de alta capacidad (HCCM): está diseñado para integrarse perfectamente con sistemas y dispensadores de almacenamiento de hidrógeno. El HCCM alcanza un caudal de hidrógeno de 150 kg por hora, estableciendo un nuevo estándar de eficiencia en el suministro de combustible a granel. Sistema de acumulador de vejiga hidráulico: este diseño innovador reemplaza los compresores mecánicos tradicionales con un enfoque basado en un acumulador de vejiga. Esta transición permite mejoras en la confiabilidad, el rendimiento y la eficiencia energética, que son fundamentales para cumplir con los exigentes requisitos del transporte de mercancías pesadas. Materiales avanzados de vejiga: la investigación de materiales duraderos como el caucho de epiclorhidrina (ECO) y el caucho de nitrilo hidrogenado (HNBR) es fundamental para garantizar la compatibilidad con el hidrógeno y al mismo tiempo cumplir con estrictas regulaciones ambientales. Carcasas de acumulador reforzadas de material compuesto: desarrolladas por las empresas asociadas FABER y HYDAC, estas nuevas carcasas combinan un revestimiento de acero con refuerzo de fibra de carbono, lo que aumenta significativamente la seguridad y la longevidad.
De gemelos digitales a demostraciones del mundo real
Para simular el rendimiento antes de las pruebas de hardware, el equipo de H2REF-DEMO creó un gemelo digital de todo el proceso de compresión y distribución. El modelo permite dimensionar los distintos componentes del sistema en la etapa inicial y optimizar en tiempo real parámetros como caudal, temperatura y caída de presión en la segunda etapa, lo que ayuda a afinar la operación para garantizar eficiencia y seguridad.
Ahora en su segundo año, el proyecto ha logrado grandes avances hasta el momento. Uno de los principales objetivos es probar y desarrollar materiales de vejiga duraderos y compatibles con el hidrógeno. Este proyecto ha explorado varios compuestos elastómeros, en particular el caucho de epiclorhidrina (ECO) y el caucho de nitrilo hidrogenado (HNBR), para reemplazar las formulaciones basadas en PFAS que se están eliminando gradualmente según las nuevas regulaciones de la UE.
Al mismo tiempo, FABER y HYDAC diseñaron una nueva carcasa del acumulador que combina un revestimiento de acero y un refuerzo de fibra de carbono para aumentar la seguridad y la longevidad. El plan de pruebas incluye más de 50.000 ciclos de pruebas hidrostáticas, de fatiga y de rotura para garantizar la integridad estructural en condiciones extremas.
Mientras tanto, se han desarrollado el grupo hidráulico HPP (CETM) y el módulo de compresión de alta capacidad HCCM (HRS) y apenas se está comenzando a trabajar en su integración. La seguridad del sistema se verifica a través de un análisis completo de efectos y modos de falla (FMEA) para garantizar el cumplimiento de CE para la introducción final en el mercado.
Esfuerzos conjuntos para avanzar en la visión del hidrógeno limpio
El consorcio H2REF-DEMO está formado por siete socios de tres países de la UE, cada uno de los cuales aporta su propia experiencia.
CETIM: Coordinador de Proyectos, Diseño y Pruebas de Sistemas de Energía Hidroeléctrica. HYDAC: Innovación en diseño y materiales de acumuladores de vejiga. H2NOVA: Difusión, integración industrial y explotación. HRS: Diseño y demostración de una estación de servicio de hidrógeno. FABER: Fabricación de recipientes de alta presión. UNIMORE y UTC: modelado avanzado, desarrollo de gemelos digitales y análisis de sistemas.
Impacto: Promoción de la movilidad del hidrógeno en Europa
Una vez validado, el sistema H2REF-DEMO promete reducir el consumo de energía, los costos operativos y los requisitos de mantenimiento en toda la cadena de suministro de combustible de hidrógeno. Su arquitectura modular permite su implementación en una variedad de entornos, desde paradas de autobuses urbanos hasta corredores de carga de autopistas, respaldando los objetivos de Europa Fit for 55 y REPowerEU.
Más allá de sus logros técnicos, este proyecto sienta un precedente importante para la fabricación sostenible. H2REF-DEMO contribuye tanto a la responsabilidad ambiental como a la resiliencia industrial en el sector del hidrógeno de la UE al eliminar los materiales PFAS y optimizar los componentes hidráulicos para extender su vida útil.
Hacia un futuro escalable del hidrógeno
A medida que el proyecto avanza hacia su etapa de demostración final, H2REF-DEMO encarna una ambición paneuropea de construir una infraestructura de reabastecimiento de hidrógeno sólida, eficiente y sostenible capaz de impulsar el sector del transporte pesado. Al avanzar en la compresión del hidrógeno hacia la comercialización, el consorcio no sólo está perfeccionando la tecnología, sino que también está sentando las bases para un futuro energético más limpio, interconectado e independiente.
El proyecto H2REF-DEMO está cofinanciado por el programa Horizonte Europa de la Unión Europea en el marco de Clean Hydrogen Partnership.
(Número de contrato de regalo: 101101517)
Este artículo también se publicará en el número 24 de la revista trimestral.
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