Jornada de Presentación de la Asociación Española del Hidrógeno

Transcripción

1 Jornada de Presentación de la Asociación Española del Hidrógeno Proyecto FIRST: Aplicaciones a sistemas remotos de telecomunicaciones Alberto Vegas 1 INTA Ctra. Ajalvir km.4, Torrejón MADRID 1 actuando como coordinador del proyecto y en representación de todo el consorcio Objetivos del proyecto El proyecto "FIRST" (Sistemas de alimentación remota para telecomunicaciones con pilas de combustible) es un proyecto de I+D financiado por la Comisión Europea bajo contrato ERK5-CT El objetivo principal del proyecto es la evaluación de la introducción de la tecnología de las pilas de combustibles en sistemas energéticos remotos basados en generación fotovoltaica. La evaluación pretende cubrir aspectos de comportamiento, operativos y económicos. Descripción general del proyecto El proyecto se lleva a cabo por un consorcio europeo: INTA (E), Air Liquide (F), Fraunhofer ISE (D), CIEMAT (E), ICP-CSIC (E), NUVERA Fuel Cells Europe (I) y Würth (D). Se ha creado un Panel de Interés del proyecto FIRST formado por INABENSA (E), CHLORIDE (E) e ISOFOTON (E). Estas empresas están interesadas en la tecnología, y participan en las discusiones técnicas del proyecto. El presupuesto global del proyecto es de (50% financiado por la CE). El proyecto comenzó en marzo de 2000, y tiene una duración de 3 años. Los sistemas fotovoltaicos de potencia se utilizan ampliamente es aplicaciones de telecomunicaciones donde no existe disponibilidad de corriente eléctrica debido a su simplicidad y disponibilidad. Sin embargo, la disponibilidad de estos sistemas depende de la radiación solar incidente, que varía a lo largo del año. Estos problemas se pueden minimizar introduciendo pilas de combustible en combinación con los sistemas de generación solar, para mejorar la disponibilidad y fiabilidad del sistema, reduciendo mantenimiento y reposición de combustible. Se están realizando dos aproximaciones al problema para aplicaciones de potencia en el rango de los 150 W y un consumo energético de 3.6 kwh/día: PROTOTIPO 1: Es un sistema híbrido Fotovoltaico-Pila de combustible. Se utiliza energía solar, con almacenamiento a corto plazo mediante baterías, durante la mayor parte del año. Solo en periodos de baja radiación solar, cuando las baterías se descargan, la pila de combustible entra en operación como un sistema de potencia de emergencia alimentando al equipo de telecomunicaciones. El hidrógeno que alimenta la pila debe ser aportado externamente. La principal ventaja de este sistema es que la disponibilidad de Proyecto FIRST: Aplicaciones a sistemas remotos de telecomunicaciones

2 Jornada de Presentación de la Asociación Española del Hidrógeno potencia aumenta considerablemente porque la pila de combustible será capaz de operar si hay hidrógeno en el depósito, lo que se asegura con un correcto servicio de mantenimiento. Los requerimientos de mantenimiento comparados con los sistemas convencionales de generador diesel se producen. Este prototipo está instalado en Madrid en las instalaciones del INTA. PROTOTIPO 2: Es un sistema fotovoltaico con un sistema de almacenamiento energético. El exceso de energía solar generada durante los periodos de alta radiación se almacena en forma de hidrógeno en depósitos de hidruros metálicos, produciendo el hidrógeno por medio de electrólisis, y utilizándose cuando en periodos de baja radiación con la pila de combustible. Este sistema es especialmente adecuado en lugares donde el mantenimiento resulte especialmente costoso, ya que se puede asegurar gran disponibilidad y fiabilidad sin necesidad de recarga de combustible. Este prototipo está siendo instalado en Madrid en las instalaciones del CIEMAT. Para cumplir los estrictos requerimientos de equipos de telecomunicaciones en cuanto a dimensionado y fiabilidad en los prototipos, ha sido necesario desarrollar elementos específicos mejorando la tecnología actual de los componentes (pilas de combustible, electrolizadores, paneles fotovoltaicas de tecnología CIS, sistemas de gestión de energía, reguladores de carga y convertidores). Descripción de los componentes Paneles fotovoltaicos: Los dos prototipos tienen paneles como fuente primaria, los paneles son suministrados por WÜRTH, y están basados en tecnología CIS, con una potencia pico de 1,6 kw y 1,5 kw para ambos prototipos. Electrolizador: El electrolizador de tecnología de polímeros con potencia de 1 kw para el prototipo 2 ha sido desarrollado y construido por el Fraunhofer ISE. Produce hidrógeno a 30 bares sin compresión mecánica. Almacenamiento de H 2 : Para el prototipo 1 el hidrógeno usado procede de botellas comerciales a 200 bar, para el prototipo 2 el hidrógeno se almacena en un sistema basado en hidruros metálicos con una capacidad de 70 Nm3 (7 cilindros) desarrollado por ICP-CSIC. Pilas de combustible: Las pilas de combustible de tecnología de polímeros han sido suministradas por NUVERA Fuel Cells Europe, y los sistemas han sido integrados por Air Liquide. La potencia de las pilas están en el rango de los 300 vatios. Otros: Un Sistema de Gestión Energética, que controla la operación de los prototipos, ha sido desarrollado por Fraunhofer ISE. Proyecto FIRST: Aplicaciones a sistemas remotos de telecomunicaciones

3 Jornada de Presentación de la Asociación Española del Hidrógeno Estado del proyecto Actualmente la integración de los componentes del primer prototipo está completa, aunque la pila de combustible está reparándose (ya que en su puesta en marcha una vez integrada en la aplicación final no fue satisfactoria). El segundo prototipo está en fase de integración. De momento no existen prácticamente resultados ni hay experiencia operacional. Sitio de internet del proyecto FIRST El proyecto FIRST dispone de un sitio en internet propio ( ) donde, de una forma actualizada, se puede acceder a la información del proyecto, estado de avance y datos para contactar con los socios. Agradecimientos El autor de esta presentación quiere agradecer públicamente a la Comisión Europea por permitir, mediante su subvención, la realización de este proyecto, y muy especialmente a todas las personas que están participando, realizando un magnífico trabajo, para sacar adelante este interesante proyecto. Proyecto FIRST: Aplicaciones a sistemas remotos de telecomunicaciones

4 El proyecto FIRST Fuel Cell Innovative Remote Systems for Telecom Pilas de Combustible para Sistemas Remotos de Telecomunicaciones Alberto Vegas INTA Presentación de la AeH Madrid, 8 de Noviembre de 2002

5 El proyecto FIRST: x Es un proyecto de investigación y desarrollo tecnológico. x Está financiado por la Comisión Europea (5º Programa Marco). Contrato: ERK5-CT x Es un proyecto internacional y multidisciplinar. x Tiene un presupuesto de Euro x Y una duración inicial de 3 años ( )

6 Objetivo: El objetivo del proyecto FIRST es analizar la introducción de la tecnología del hidrógeno y de las pilas de combustible dentro de sistemas de potencia basados en energías renovables para aplicaciones remotas de telecomunicaciones.

7 Introducción: Los sistemas de potencia basados en energías renovables para equipos de telecomunicaciones son necesarios en lugares remotos o rurales (donde no haya disponibilidad de red eléctrica): x Radio x GSM x UMTS

8 Proyecto FIRST Radiación solar en Madrid Radiación solar MJ/(día m 2 ) mes

9 Pilas de combustible (ventajas): x Alta densidad de potencia x Modularidad x Portabilidad x Bajo coste potencial x Libres de emisiones contaminantes Hidrógeno (ventajas): x Alta densidad de energía x Medioambientalmente limpio

10 Proyecto FIRST Dos prototipos: x Prototipo 1. Una pila de combustible actúa como sistema de emergencia. x Prototipo 2. El hidrógeno actúa como vector energético permitiendo almacenamiento estacional de energía.

11 PV Prototipo 1. Sistema de Gestión Energética Equipo de Telecomunicaciones H 2 Pila de Combustible Convertidor DC/DC Batería

12 Prototipo 2. PV EMS + Acondicionador de potencia Batería Equipo de Telecomunicaciones Electrolizador H 2 Purif. H 2 Pila de Combustible

13 Pila de Combustible P1: 334 W (274 W) P2: 400 W (300 W)

14 Paneles PV EMS Baterías W (8 10%) 420 A h

15 Electrolizador W

16 Sistema de Almacenamiento de H 2 Equipo de Telecomunicaciones 70 Nm 3

17 Sistema de Monitorización

18 Socios: ( )

19 Difusión: Webpage del proyecto FIRST: