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Transporte y distribución de hidrógeno

Hoy en día, los principales medios de transporte comercialmente utilizados para el hidrógeno en estado gaseoso comprimido son en camiones o por tuberías en sitios específicos. En el caso de hidrogeno líquido, el transporte es realizado solo por camión.

Diferentes medios de transporte en carretera [Shell- modificado por H2 Chile].

Contenedores de gas comprimido

El hidrógeno gaseoso se puede transportar en volúmenes pequeños y medianos utilizando camiones especiales. Para transportar grandes volúmenes, se utilizan Tube Trailers, rack de cilindros de gas presurizados en skids agrupados dentro de un marco protector, generalmente de acero o materiales compuestos, los cuales se transportan en camiones de carga. La baja densidad del hidrógeno también tiene un impacto en su transporte: bajo condiciones estándar (1.013 bar y 0°C), el hidrógeno tiene una densidad de 0.09 kg/m3. Si es comprimido a 200 bar, la densidad aumenta a 15.6 kg/m3 y a 500 bar llega hasta 33kg/m3. Un Tube Trailer no puede almacenar gas comprimido tan compacto como un camión especializado para combustibles líquidos (gasolina o combustible diésel). Esto significaque el volumen disponible para el hidrógeno por estanque es menor. Los remolques de un solo Tube Trailer transportan aprox. 500 kg de H2, dependiendo de la presión y del material del contenedor. El volumen del estanque más grande para transporte de H2 gaseosoes actualmente de 26 m3. Teniendo en cuenta su baja densidad a 500 bar, esto da como resultado una carga de alrededor de 1.100 kg de H2 por transporte. Esta cifra se extrapola a casi 12.000 Nm3. A 250 bar, tanto el peso del hidrógeno como su volumen de transporte en Nm3 se reducirían aproximadamente a la mitad.

Transporte líquido "LH2"

Como una alternativa el hidrógeno puede transportarse como un líquido. En comparación con los estanques de gas a presión, se puede transportar más hidrógeno con un remolque de LH2, debido a la mayor densidad en comparación con el hidrógeno gaseoso. Sin embargo, la densidad del H2 líquido es menor que la de otros combustibles líquidos (aprox. 800 kg/m3), por ende, solo se puede transportar una masa moderada de H2. A una densidad de 70,8 kg/m3, se pueden transportar alrededor de 3.500 kg de hidrógeno líquido a un volumen de carga de 50 m3 (equivalencia del volumen de H2 gaseoso de 40.000 Nm3). Para largas distancias, generalmente es más rentable transportar hidrógeno en estado líquido, ya que un tanque para esto puede contener sustancialmente más hidrógeno que un tanque de gas presurizado. Por otro lado, el H2 para este transporte puede cargarse en estanques criogénicos aislados. Los remolques de LH2 tienen un rango de aprox. 4.000 km. Durante el tiempo de viaje, el hidrógeno criogénico se calienta, causando que la presión en el contenedor aumente. El H2 evaporado se extrae del contenedor, normalmente en una estación de llenado y se suministra para otro uso o se vuelve a licuar.

Tuberías

Para mover H2 gaseoso en grandes volúmenes, el transporte en tuberías es la opción más rentable. Sin embargo, este requiere una alta inversión inicial, la cual hace necesario que se compense con volúmenes correspondientemente grandes de hidrógeno. En 2016, habían más de 4.500 km de tuberías de hidrógeno en todo el mundo, la gran mayoría manejadas por productores de hidrógeno. Las tuberías más largas son operadas en Estados Unidos, en los estados Luisiana y Texas, seguidos por Bélgica y Alemania. Otra posibilidad para transportar y almacenar energía renovable en forma de hidrógeno es inyectarlo directamente en la red pública de gas natural. A mediados del siglo XX, el gas para uso domiciliario rico en hidrógeno o gas de ciudad (City Gas), con un contenido de hidrógeno superior al 50% en volumen, se distribuyó a hogares en Alemania, Estados Unidos e Inglaterra a través de gasoductos.

La eficiencia del almacenamiento del hidrógeno se considera una condición previa importante para la difusión de la tecnología de celdas de combustible en el sector transporte. Dado que el hidrógeno tiene una densidad energética volumétrica baja, en vehículos motorizados generalmente se transporta en forma comprimida en cilindros presurizados. 700 bar es la presión de almacenamiento establecida para los automóviles de pasajeros. Por el contrario, el espacio de almacenamiento en los autobuses (en el techo) es menos limitado que en los automóviles de pasajeros. Por lo tanto, los autobuses pueden usar estanques de almacenamiento de alta presión a 350 bar. 

 

Los FCEV de pasajeros tienen actualmente un alcance de alrededor de 500 km o más de 300 millas. Con la tecnología actual del vehículo, esto requiere alrededor de 4 a 6 kg de hidrógeno, dependiendo del vehículo y las condiciones de manejo. Un automóvil de pasajeros necesita una capacidad de estanque de alrededor de 100 a 150 litros para almacenar de 4 a 6 kg de hidrógeno a 700 bar. Los tanques de gasolina en los autos compactos y medianos modernos tienen una capacidad de 50 a 60 litros, mientras que los autos ejecutivos y los vehículos comerciales ligeros transportan de 70 a 80 litros de combustible. Además del volumen y el peso del combustible, el peso del estanque es relevante, ya que los sistemas de estanques pesados aumentan la resistencia a la rodadura, el grado y resistencia a la aceleración y, por lo tanto, el consumo de combustible y energía de un vehículo.