Ciuden apuesta por la innovación

La Fundación Ciudad de la Energía (Ciuden) se creó en 2006. Sus objetivos son impulsar la transición energética hacia la descarbonización, y para ello desarrolla proyectos e iniciativas que se vertebran a través de cuatro ámbitos: Innovación e investigación energética (I+D+i); formación y producción de plantas en un vivero; museos, patrimonio y cultura; y transición justa y reto demográfico.

El fin es ejecutar programas de I+D+i relacionados con la energía y el medio ambiente y contribuir al desarrollo económico y social de regiones de transición justa. La Fundación supone una potente herramienta para la implementación de proyectos piloto de validación y demostración, encaminados a dar consecución a los objetivos del Plan Nacional Integrado de Energía y Clima. Ciuden actúa como plataforma para el desarrollo de tecnologías de almacenamiento de energía e hidrógeno renovable, impulsando iniciativas en investigación, desarrollo e innovación, convirtiéndose en una palanca tecnológica y socioeconómica de las áreas donde se encuentra.

Entre los proyectos de I+D+i en los que Ciuden está embarcado destacan: la producción de hidrógeno verde, el almacenamiento energético, la captura de CO2, la energía sola fotovoltaica, la gasificación de biomasa, el comportamiento de materiales, las tecnologías de combustión, el transporte de CO2 con impurezas, las infraestructuras europeas, la percepción pública, la investigación en suelos y el almacenamiento geológico de CO2.

Dentro de estos trabajos, destaca la finalización de la primera fase de la planta de metanol en Cubillos del Sil, a principios del mes de noviembre. Este proyecto se realiza en conjunto con el centro tecnológico Eurecat. La primera fase, con una dotación de 218.000 euros, se ha destinado a la investigación y al desarrollo de tecnologías químicas avanzadas, incluyendo el diseño y la validación experimental de reactores y catalizadores más eficientes.

La segunda fase, presupuestada en 756.000 euros, se centrará ahora en el suministro y en la puesta en marcha de la planta piloto. La fase inicial de I+D+i ha tenido lugar en los laboratorios de Eurecat en Tarragona, mientras que la fase de ingeniería y validación se desarrollará en la sede de Eurecat en Amposta y se hará en colaboración con la ingeniería Cirauqui. Posteriormente, la planta se trasladará a las instalaciones de Ciuden en Cubillos del Sil, donde se verificará su funcionamiento en operación continua en condiciones reales de operación industrial.

El director técnico de I+D+i de Ciuden, Alberto Gómez-Barea, expone que «una vez validado el diseño conceptual del tipo de reactor, de la instalación y del desempeño de la planta realizado en la primera fase, ahora se trata de realizar el diseño definitivo de la planta a escala piloto, su construcción y puesta en marcha. La producción aproximada de la planta será de ¼ de tonelada al día de metanol con una pureza superior al 90%. Esta planta permitirá poner a punto una opción tecnológica avanzada para producción de metanol verde a partir de hidrógeno verde y CO2 capturado.

En definitiva, este proyecto contribuirá significativamente a soluciones de descarbonización para la industria química y energética principalmente, dentro del proceso de transición energética, perfectamente alineado con los objetivos de neutralidad climática establecidos en los planes europeos y estatales». En la segunda fase del proyecto, «se pondrá en marcha la simulación de planta para su diseño y dimensionamiento, un paso clave para garantizar la viabilidad técnica», destaca el director del proyecto por parte de Eurecat y responsable de la Línea de Captura y Conversión de CO2 del centro tecnológico, Aitor Gual. Este proceso, especifica, «permite anticipar complejidades y minimizar riesgos en la construcción, asegurando que la innovación pueda trasladarse con éxito al entorno real».

Según indica, «el diseño se ha planteado integrando la sostenibilidad desde el inicio en la fase de diseño», una perspectiva «esencial para reducir el impacto y garantizar que las soluciones tecnológicas de hoy no se conviertan en los problemas ambientales del mañana». Este enfoque interdisciplinar «refleja la filosofía de trabajo de Eurecat, donde expertos en diferentes tecnologías y sectores colaboran de manera transversal para asegurar el éxito de un proyecto de referencia en el ámbito de la descarbonización industrial», añade Aitor Gual. La planta piloto permitirá transformar emisiones en recursos y avanzar hacia una industria neta y cero en emisiones, en sectores clave de la economía y cuenta con financiación del Plan de Recuperación, Transformación, y Resiliencia del Gobierno de España con fondos del programa Next Generation de la Unión Europea. 

La planta piloto de producción de metanol a partir de hidrógeno verde y CO2 capturado permitirá desarrollar una nueva generación de reactores de metanol aplicando conversión mejorada por adsorción selectiva (conocida como sorption enhanced en inglés, se trata de una tecnología que combina un proceso de captura de carbono previo a la combustión, con la reacción de cambio de gas de agua para producir una corriente rica en hidrógeno a partir del gas de síntesis, alimentado así al reactor) mediante el uso de catalizadores y sorbentes. Se trata de tecnología innovadora.

Tecnología de sodio-azufre (NaS)

Por otro lado, a mediados del mes de agosto, Ciuden llevó a cabo la instalación de un almacenamiento de energía con la tecnología de sodio-azufre (NaS), que forma parte de su proyecto de producción de hidrógeno verde y almacenamiento energético. Este proyecto contó con un presupuesto base de 4.840.000 euros y se ha implementado en el Centro de Desarrollo de Tecnologías de Ciuden en Cubillos del Sil. Las baterías han sido fabricadas por la empresa nipona NGK.

Este sistema de almacenamiento energético con baterías NaS opera a una temperatura de 305º C, y para su recepción se han realizado numerosas pruebas, como la de puesta en marcha en frío, para comprobar el funcionamiento de cada equipo por separado (por ejemplo, calentamiento y control de temperatura del sistema de baterías), además de la realización de pruebas que involucran a todo el sistema en conjunto, llamadas pruebas en caliente, ensayos de funcionamiento y pruebas de prestaciones.

La potencia nominal máxima en carga/descarga de estas baterías es de 1.000 kW/750 kW y la energía nominal mínima almacenada es de 5.800 kWh. Los resultados obtenidos en las pruebas de funcionamiento, puesta en marcha y prestaciones han permitido certificar que se cumplen los límites operativos indicados en la licitación.

Esta instalación se va a utilizar conjuntamente con otros sistemas de almacenamiento de energía para almacenar la energía renovable procedente de una planta solar fotovoltaica de 2,1 MWp de potencia, y para alimentar dos electrolizadores, uno de membrana polimérica (Pem) y otro de electrólisis de alta temperatura con celda de óxidos sólidos (Soec) para la producción de hidrógeno verde. Esto permitirá la experimentación y el autoconsumo con los objetivos de evaluar el rendimiento y la eficiencia de la tecnología, su compatibilidad con sistemas de generación de energía, optimizar la gestión de la energía, mejorar la seguridad de suministro, reducir costes y experimentar con diferentes escenarios de uso.

El proyecto de producción de hidrógeno verde y almacenamiento energético de la Fundación Ciudad de la Energía está financiado por el Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia (PRTR) de la Unión Europea, Next Generation EU, y tiene por objetivo obtener datos técnicos a escala industrial de las distintas tecnologías implementadas que permitan extrapolar las condiciones óptimas de operación de las mismas, favoreciendo la descarbonización de la industria.

Un sistema de almacenamiento de energía mediante baterías sodio-azufre se compone de módulos que albergan baterías, en las que se almacena energía. Esta tecnología se basa en las reacciones electroquímicas de carga/descarga que se producen en el interior de las baterías, entre el electrodo positivo (cátodo) de azufre fundido (S) y el electrodo negativo (ánodo) de sodio fundido (Na). Los electrodos están separados por una cerámica sólida, de beta alúmina de sodio, que sirve como electrolito y solo permite el paso de iones de sodio cargados positivamente. La temperatura de la batería debe mantenerse en el rango de los 300-340 °C para que los electrodos se encuentren en estado fundido. Por este motivo, el sistema requiere de calentadores independientes. Las principales ventajas de esta tecnología son su gran capacidad de almacenamiento, debido a su alta densidad de energía, su larga vida útil, su resistencia a altas temperaturas, el bajo coste del sulfuro de sodio y la disponibilidad de las materias primas necesarias.