NICOLHy está investigando el concepto de paneles aislados al vacío (VIP) para el aislamiento económico y seguro de grandes tanques de hidrógeno licuado.
La transición de la importación y el almacenamiento de energía en Europa enfrenta desafíos críticos: cómo almacenar y transportar hidrógeno a escala de manera segura y eficiente. Aunque las tuberías de hidrógeno gaseoso y los almacenamientos subterráneos sólo están parcialmente disponibles, el hidrógeno licuado (LH₂) está atrayendo cada vez más atención. Debido a su alta densidad de energía volumétrica, el LH₂ es una solución ideal para el envío internacional por barco y tiene el potencial de revolucionar el transporte de energía global.
¿Por qué hidrógeno líquido?
Entre los derivados del hidrógeno, el LH₂ tiene ventajas decisivas. Es extremadamente limpio, no requiere procesos de conversión química, lo que resulta en una alta eficiencia y confiabilidad de la cadena de proceso, no es tóxico y posiblemente permita el uso de la infraestructura de gas natural licuado (GNL) existente. Por lo tanto, el LH₂ contribuye significativamente a la seguridad del suministro energético de Europa. Pero aún queda un obstáculo importante. Es decir, aún no existen tanques de almacenamiento de LH₂ a gran escala y la tecnología actual es difícil y costosa de escalar.
solución
Dado que el LH₂ y el GNL se almacenan a diferentes temperaturas, concretamente -253 °C y -161 °C, las técnicas de aislamiento para los tanques de transporte y estacionarios no se pueden aplicar directamente. Aquí es donde entra en juego el proyecto NICOLHy, financiado con fondos europeos. Investigadores de BAM (DE), Uni Bolonia (IT), DLR (DE), NTNU (NO) y NTUA (GR) están desarrollando un nuevo concepto de aislamiento basado en paneles aislados al vacío. Esta tecnología tiene como objetivo hacer que la producción de grandes tanques de LH₂ sea más segura y significativamente más rentable. Visión: Los buques y tanques estacionarios tienen una capacidad de almacenamiento de 40.000 a 200.000 m3, comparable a las instalaciones de GNL actuales.
Innovación con paneles aislantes al vacío
Los VIP están en el centro de este nuevo enfoque. VIP se basa en una embutidora al vacío rodeada por una envoltura estanca al gas en forma de membrana. Esta combinación proporciona un rendimiento térmico mejorado en comparación con, por ejemplo, un termo. Un VIP ejemplar tiene unas dimensiones de 1 m x 1 m de largo y ancho, y un espesor de 0,1 m, pudiendo además fabricarse en cualquier tamaño dependiendo de la aplicación. Además, VIP alcanza una vida útil de 10 a 100 años dependiendo del material de relleno y la selección del sobre. VIP es un producto estandarizable y producido en masa que se puede realizar en un entorno industrial con un proceso de prefabricación altamente automatizado y una garantía de calidad muy alta. El principio VIP permite cambiar la forma actual de los grandes tanques de LH₂ de esférica a prismática, lo que aumenta la capacidad de almacenamiento de los barcos hasta en un 65%, por ejemplo. Además, el principio VIP reduce el tiempo de fabricación del tanque y el gran volumen de VIP hace que la instalación del tanque sea fácil y rápida, garantizando redundancia y seguridad. Hoy en día, VIP se utiliza no sólo en los hogares sino también en frigoríficos y materiales de embalaje. Sin embargo, cuando se utiliza en condiciones extremas, como el aislamiento de LH₂, quedan algunas preguntas. ¿Cómo puede el material resistir el estrés térmico? ¿Cómo se debe fijar e instalar?
El progreso de Nicole
NICOLHy aborda los complejos desafíos del almacenamiento de LH₂ considerando tanto tanques grandes como un diseño de aislamiento detallado. Un estudio de diseño integral respaldado por una revisión de la literatura y talleres interdisciplinarios dentro del grupo del proyecto y con expertos de la industria dieron como resultado varias variaciones conceptuales. Estos se evaluarán en cuanto a seguridad, economía, escalabilidad y sostenibilidad y se compararán a lo largo del proyecto mediante indicadores clave de rendimiento (KPI) definidos por el proyecto y la agenda estratégica de investigación e innovación de la Empresa Conjunta Europea de Hidrógeno Limpio.
Un concepto prometedor para las paredes de los tanques de LH₂ y su aislamiento presenta una pared interior y exterior que separa toda la pared en dos cámaras, con una barrera hermética entre ellas. Esta barrera permite condiciones de presión y composiciones de gas ligeramente diferentes y al mismo tiempo actúa como una capa de equilibrio térmico. Se aplica un gas dentro de cada cámara que no se condensa ni se congela bajo las condiciones de temperatura de cada cámara. Por lo tanto, hidrógeno (H) o helio (He) con puntos de ebullición muy bajos pueden estar asociados a la cámara junto a la pared en contacto con LH2. Se puede aplicar nitrógeno (N) a la cámara junto a la pared exterior y la barrera. El nitrógeno tiene varias ventajas, entre ellas que no es inflamable, es rentable, está ampliamente disponible como componente principal del aire y puede licuarse y manipularse de manera eficiente. Los dos últimos apoyan la integración de nitrógeno licuado (LN₂) a temperaturas de hasta -196 °C como fluido refrigerante para barreras herméticas y aislamientos. El sistema de enfriamiento respalda la puesta en servicio de tanques para transportar LH₂, lo que aumenta la eficiencia y reduce las pérdidas por ebullición durante la operación. Este principio se conoce gracias a la tecnología de escudos criogénicos, que se aplica desde hace décadas, como el transporte por remolque de LH₂. El aislamiento del tanque se logra instalando VIP en dos cámaras. Este enfoque combina materiales avanzados y gestión térmica inteligente para proporcionar una solución de almacenamiento de hidrógeno segura, económica y escalable.
La evaluación de los conceptos, modelos numéricos y bases de datos basados en VIP en desarrollo incluye combinaciones de materiales, configuraciones espaciales, formas, dimensiones y principios de instalación, así como su circularidad, economía y seguridad. Los conceptos más prometedores se probarán y evaluarán utilizando un banco de pruebas a gran escala que estará operativo en la primavera de 2026. Los aspectos más importantes de estas pruebas son la consideración de los procedimientos de instalación, la prueba del funcionamiento mecánico de los VIP apilados y otras configuraciones, y la consideración de los efectos de los accidentes, todo ello en condiciones realistas. Esta actividad y su priorización se llevarán a cabo en estrecha colaboración con el Consejo Asesor de Partes Interesadas (SAB) de Nikolai, que incluye tomadores de decisiones políticas, representantes de la industria, organismos de normalización, investigadores y otros representantes del proyecto. Esta cooperación garantiza una alta calidad, aplicabilidad, aceptación de resultados y buena transferibilidad. Los resultados del proyecto NICOLHy facilitarán el comercio mundial de LH2 a través de tanques marinos y estacionarios rentables, eficientes y seguros, y apoyando el desarrollo de recomendaciones, regulaciones y estándares.
conclusión
Los resultados iniciales sugieren que el aislamiento basado en VIP tiene el potencial de revolucionar el almacenamiento de LH₂, mejorando la eficiencia de costos y tiempo manteniendo la seguridad. La estrecha colaboración del consorcio NICOLHy con la industria y los consejos asesores de las partes interesadas garantiza una relevancia práctica y respalda los esfuerzos de estandarización.
Tenga en cuenta: Este es un perfil comercial.
Este artículo también se publicará en el número 26 de la revista trimestral.
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