El gigante industrial alemán
Siemens está investigando el uso del amoníaco como una forma de almacenar y transportar hidrógeno en sistemas de energía con una alta penetración de energías renovables.
La compañía ha abierto este mes una planta de prueba, en la que se ha invertido 1,5 millones de libras en Oxfordshire, Reino Unido, para probar la eficiencia de convertir electricidad en hidrógeno y luego en amoniaco, y viceversa.
Se cree que la planta, financiada en un tercio por Siemens y dos tercios por la agencia gubernamental
Innovate UK, es la primera de este tipo en el mundo.
El
Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología del Reino Unido, la
Universidad de Oxford y la
Universidad de Cardiff también están vinculados al proyecto, que incluye una turbina eólica, un generador de nitrógeno, un sistema de electrólisis de agua, un reactor Haber-Bosch y un generador eléctrico de 30 kilovatios.
Ian Wilkinson, gerente de programa para el proyecto dentro de Siemens, ha declarado a GTM que la investigación sobre el amoníaco era complementaria al trabajo de Siemens en otras tecnologías de almacenamiento de energía, como las baterías.
Pero las baterías son principalmente útiles para la electricidad, que en el Reino Unido solo representa alrededor de un cuarto de todo el uso de energía, dijo. “Los combustibles químicos tienen múltiples usos, incluido el almacenamiento de energía, pero también muchos más”, dijo.
La instalación de prueba en Oxfordshire convertirá la electricidad, el agua y el aire en amoníaco sin liberar emisiones de carbono. El amoníaco se almacena en un tanque y luego se quema para generar electricidad, se vende como combustible para vehículos o para fines industriales, como la refrigeración.
“Es bastante evidente que necesitaremos una gama de soluciones de almacenamiento de energía para descarbonizar nuestra generación de electricidad”, añadió Wilkinson. “Creo que se necesitarán muchas tecnologías de almacenamiento diferentes”.
Para aplicaciones a corto plazo y de baja capacidad, es probable que las baterías sean la tecnología de almacenamiento dominante, dijo. Pero cuando se necesita un almacenamiento a gran escala y de mayor duración, el amoníaco podría desempeñar un papel, especialmente si la energía debe transportarse de un lugar a otro o almacenarse en un lugar desprovisto de colinas para bombeo hidroeléctrico o cuevas para obtener aire comprimido.
“Para el almacenamiento de gran capacidad y larga duración, los combustibles químicos son difíciles de superar”, dijo Wilkinson. “Por supuesto, hoy usamos muchos combustibles químicos, y son omnipresentes por una razón, que todos nuestros combustibles ahora están basados en fósiles “.
El amoníaco tiene características de almacenamiento y transporte similares a los combustibles fósiles, pero no tiene el potencial de liberar carbono a la atmósfera, señaló. El hidrógeno, que es el foco principal de los esfuerzos actuales en combustibles químicos que no son carbono, no es tan fácil de almacenar o mover.
Otro punto a favor del amoniaco es que el gas ya se fabrica, almacena y transporta a escala industrial, por lo que es un compuesto familiar y de bajo costo.El punto de ebullición del gas es de -33 grados Celsius, por lo tanto, aunque debe mantenerse frío cuando está en estado líquido, el nivel de refrigeración necesario no es excesivo.
La industria del amoníaco produjo alrededor de 140 millones de toneladas del compuesto en todo el mundo en 2016, según el Servicio Geológico de Estados Unidos. La mayor parte de este provino de combustibles fósiles, con el hidrógeno dividido por reformado con vapor y luego combinado con nitrógeno a través del proceso químico Haber-Bosch.
En el futuro, sin embargo, se prevé que puedan producirse grandes cantidades de hidrógeno directamente a partir de electricidad renovable, utilizando la hidrólisis del agua. Donde sea posible, dijo Wilkinson, este hidrógeno debería usarse directamente para minimizar las pérdidas de energía inherentes a la transformación química.
Sin embargo, para el almacenamiento o transporte a granel, “la penalización energética de ir al amoníaco es bastante pequeña”, dijo, cuantificándola en alrededor del 10% del costo total de un proceso de electricidad a hidrógeno a amoníaco.
El costo de la producción de amoníaco dependerá en gran medida del costo de la electricidad utilizada para impulsar el proceso, aunque Wilkinson dijo que algunas de las ofertas ultrabajas más recientes en el sector de las energías renovables podrían ayudar a que la vía funcione financieramente.
“No es necesario almacenarlo demasiado tiempo o transportarlo demasiado lejos para que el costo de ir al amoníaco sea significativamente menor que el costo de almacenamiento o transporte de hidrógeno”, dijo. “Es una pieza en el rompecabezas de la descarbonización. No es una bala de plata, pero tiene mucho potencial”.
Si la producción de amoniaco valdría o no la pena dependería de aplicaciones específicas, dijo Wilkinson. Para usar en pilas de combustible, por ejemplo, para impulsar vehículos, el amoníaco debería convertirse de nuevo en hidrógeno, con una mayor pérdida de eficiencia.
Sin embargo, también está aumentando la investigación sobre la quema de amoníaco directamente en las turbinas de gas. En la actualidad, “parece bastante factible”, dijo Wilkinson.
