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Usos del hidrogeno y pilas de combustible: capacidadesdel LIFTEC

Luis Valino / grupo de pilas de combustible LIFTEC

Energıa inteligente: Soluciones tecnologicas para la eficiencia yseguridad energetica en misiones Internacionales

Madrid, 25 septiembre 2018

Capacidades del LIFTEC

Produccion, almacenamiento y uso de hidrogeno en medioaisladoDiseno, modelizacion, simulacion y fabricacion de pilas decombustible polimericas (PEMFC)

L. Valino H2 Energıa inteligente: Soluciones tecnologicas para la eficiencia y seguridad energetica en misiones Internacionales Madrid, 25 septiembre 2018 3 / 101

Sistema energetico aislado

REWIND (proyecto LIFE) enero 2014 - julio 2017, 1.562.994 eurosProduccion, almacenamiento y uso de hidrogeno en el medio rural

UZLIFTEC-CSICIntergiaVinas del Vero


Ubicacion: Vinas del Vero, Barbastro


Ubicacion: Vista aerea


Esquema general


Paneles solares: fijos, seguidores, flotantes

fijos 10,8 kW seguidores 10,8 kW flotantes 21,6 kW


Instalacion fotovoltaica y caseta de control

floating panels

project booth

fixed panels solar tracking

surveillance camera



surveillance camera

floating panels

aeration pond

solar tracking

fixed panels

aerator

sand filter

project boothsludge pond



surveillance camera

floating panels

aeration pond

solar tracking

fixed panels

aerator

sand filter



Caseta de control

hydrogenbatteries


Caseta de control: baterıas, inversores


Informacion Electrica

Produccion y demanda

Potencia producida: 43.2 kWp(paneles solares)Potencia demandada: 55.0 kW

Sistema de baterıas

24 Hoppecke 20 OPzS solarpower 3610 batteries (48 V)Storage capacity 128.6 kWh

Inversores solares (DC→ AC400V @ 50 Hz)

1 Sunny Tripower STP20000TL2 Sunny Tripower STP12000TL

Inversores aislados

3 Sunny Island SI-8.0H


Generacion de hidrogeno


Generacion de hidrogeno y almacenamiento

Filtro de agua

ECOMATIC(Wasserlab)

Osmosis inversa

Desionizacion

Nanofiltracion

Agua: 3 l/h

Conductividad delagua:< 5µS/cm2

Compresor

SERA MV-6208 II

Diafragma metalico

Flujo: 500 Nl/h

Presion de entrada:10-30 bar

Presion de salida: 201bar

Electrolizador

ACTA EL-500

PEM alcalina

Agua: 0,4 l/h (< 10µS/cm)

H2: 500 Nl/h, 30 bar,99,999 %

Almacenamiento estacionario

12 botellas de 50 linterconectadas

Sistema de suministrooriginal manual

Sistema de suministroWWH H2

Boquilla de combustibleTK 16

Acoplamientoseparable (seguridad)

Filtro coalescente,valvulas de prueba yretencion


Sistema de genracion y almacenamiento de hidrogeno

Principios de diseno: control y Seguridad):Parada de emergencia manualEquipos ATEXSensores de hidrogeno en caseta→ Parada y ventilacion deemergenciaValvulas antiretorno y de sobrepresionControl computacional completo con pantalla tactil de manejointuitivoControl remoto por internet (Teamviewer: Windows, Android)Sensores de temperatura en caseta (bomba de calor)Sensores de temperatura en interior de equipos (disparanresistencia electrica interna)Sensores de presion y temperaturaAlmacenamiento de datos de operacion para analisisSincronizacion maxima hidrolizador-compresorRearranque automatico...


Esquema general


Control System


Control System

Disenado y construido para elproyectoSoftware propio sobreLabview para optimizar elmanejo de energıaComandos sobre pantallatactil(1) Ordenador resistente aentornos agresivos(2) Arduino PLC

Acceso a internet (Windows,Linux, Android, IOS)


Sistema de control de datos: programador


Sistema de control de datos: energıa


Sistema de control de datos: hidrogeno


Sistema de control de datos: sensores


Vehıculo electrico hibridado con pila de combustible


Coche electrico original

Extras opcionalesColores disponibles

Neumáticos Carretera o campo (reforzados)

7500CaracterísticasECMePath 75007.5 Kw 72V Gel 72V 225AhDoble brazo independiente (2 ejes)Hidráulico de disco en ambos ejesDelanteros 26 x 9.00-14Traseros 26 x 11.00-143,630 x 1,640 x 2,130 mm1,822 mm310 mm40 Km/h450 Kg420º Máx.800 Kg8 horas> 100 Km(a velocidad constante de 30 km/h)

17º

MarcaModeloMotorBateríasSuspensiónFrenosNeumáticos DimensionesDistancia entre ejesDistancia al sueloVelocidad Max.Capacidad de cargaNº de asientosÁngulo de escalada Peso con bateríasTiempo de recargaAutonomía Inclinación máx.Equipamiento (serie) Dirección asistida Llantas de aluminio Parabrisas y limpia-parabrisas Cabestrante eléctrico frontal Media puerta Lámina antideslizante Plataforma de carga trasera basculante

info@electriccitymotor00.comwww.electriccitymotor00.comwww.ecomuevete.comSíguenos


Coche electrico original

Traccion a las 4 ruedas (AWD), 4 plazasMotor electrico 72 V 7.5 kW225 A-h baterıas de gel 225 A-hAutonomıa: 100 km at 30 km/h


Hıbrido pila de combustible PEM - Baterıa: esquema

PEM FC stack Horizon H-3000, 3 kW


Hıbrido pila de combustible PEM - Baterıa: esquema del montaje


Hıbrido pila de combustible PEM - Baterıa: software de control

Maquina de estados

Desarrollado sobre LabVIEW(microcontrolador NI roboRIO)State depends on driverdemands, PEMFC status,battery status...Normal working states:charging batteries and supplypowerRehabilitation state (purge) ifPEMFC departs 10 %recorded polarization curveLifetime of PEMFC andbatteries increased


Hıbrido pila de combustible PEM - Baterıa: Algunos datos

La pila suministra el 30 % de la potencia totalLa pila extiende la autonomıa 80 %


Eficiencias

16,4% 85%

98,4%

65%

40%-47%

98%

85%

57%

97%

95%


Prestaciones del software de control

19 de marzo de 2017. Sin riego. Produccion − Demanda · · ·Buen ajuste automatico Produccion-Demanda (ahorra energıa)Exceso de produccion→ Hidrogeno


Prestaciones del software de control

28 de julo de 2017. Riego manual. Produccion − Demanda · · ·Desfase debido al riego manual. Buen ajuste automaticoProduccion-Demanda (ahorra energıa)


Presiones en el deposito de hidrogeno

Llenado. Presiones a la entrada del compresor (izda-arriba) ybotellero (dcha-abajo)Caıda al final debida al suministro (20 s) del vehıculo dehidrogeno


Presion durante abastecimiento

Suministro rapido (20 s) y seguro


Pruebas de conduccion del vehıculo: medidas de potencia

Potencia media demandada 4,19 kW

Picos de potencia superan 7,5 kW(potencia nominal del motor)Recarga en descensos


Produccion

Produccion durante el primer ano75.000 kWh (37 toneladas deCO2)1,102 Nm3 de hidrogeno(3.860 l/ano diesel)

Produccion 15 meses


Conclusiones energıa renovable sistema aislado

La posibilidad tecnica y economica de produccion renovable localaislada y sin generacion diesel.La posibilidad de almacenamiento energetico renovable a corto(baterıas) y largo (hidrogeno) plazo en ubicaciones aisladas de laredLa posibilidad de reducir las emisiones.La posibilidad de movilidad sostenible.

Ventajas de pilas de combustible PEM

PEM: funcionan por debajo de 600C (PEM baja) o 120-1600C(PEM alta)Arranque rapido (transporte)ModularSin ruidoPoca senal termica


LIFTEC:Fabricacion de pilas de combustible PEM

10 proyectos de investigacion7 patentes (5 patentes en 5 ultimos 5 anos)10 artıculos cientıficos en ultimos 5 anosDiversos prototiposDiseno y fabricacion a medida


Pila PEM funcional para dron

Ligera (placas aluminio recubiertas)Sistema botellas doble alimentacion H2 O2

Modular


Pila PEM funcional para dron


Pila PEM funcional 3kW

Uso en pequeno vehıculo o estacionarioSistema de control propioIntegrable en vehıculo


Pila PEM funcional 3kW


Nuevos proyectos

Pila PEM para unidad de calor y potenciaPila PEM modular (patentada)Pila PEM dron submarino (base comun)


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Muchas Gracias :)


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