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“TECNOLOGIAS  DE  ALMACENAMIENTO  DE  ENERGIA    
PARA  FAVORECER  Y  EXTENDER    EL  USO  DE    
FUENTES  ENERGETICAS  RENOVABLES”.    
J.R.Morante  
IREC, Catalonia Institute for Energy Research, Plaça de les Dones de Negre,1.
Sant Adrià del Besòs, 08930. Spain.
Department of Electronics, University of Barcelona, C/Martí i Franquès,1.
Barcelona,08028. Spain.
El almacenamiento de energía como alternativa para
favorecer y extender el uso de energías renovables:
i)  combinación de energía renovables con sistemas
hidráulicos de bombeo
ii)  combinación de fuentes renovables distribuidas con
sistemas inteligentes de almacenamiento electroquímico y
iii)  P2G ( Power to Gas): almacenamiento químico para
utilizar
a) excedentes de producción de energía renovables
b) fuentes de carbono de origen biogénico
c) combustibles solares.
Combinación de energía renovables
con
sistemas  hidráulicos  de  bombeo    
Sistema hidráulico de
bombeo en Aguayo
Santander (Spain)
Rango	
  de	
  Potencia:	
  100-­‐5000	
  MW	
  	
  
Rango	
  de	
  Energía:	
  1-­‐24h	
  
Tiempo	
  de	
  repsuesta	
  :	
  s-­‐min	
  
Densidad	
  de	
  Energía:	
  	
  0,04Wh/
l-­‐1,5Wh/l	
  
Autodescarga:	
  ∼0%/day	
  
Temperatura	
  de	
  operación:	
  >0ºC	
  
Eficiencia	
  del	
  ciclo	
  completo75%	
  
VIda:	
  50-­‐100	
  years	
  
Lundigton  Pumped    Storage  Power  Plant.    
Michigan  (USA).    
Elevación  400    pies  sobre  el  lago  Michigan,    
0.04  Wh/l  densidad  de  energia    
15.000MWh  energía  almacenada    
1872MW  Potencia  de  salida  (21,5  GW  total  US)  
V-ELEC 06 Tecnologías de Almacenamiento de Energía para favorecer y extender el uso de fuentes energéticas renovables
Combinación de fuentes renovables distribuidas
con
sistemas inteligentes
de
almacenamiento  electroquímico
AUTOGENERACIÓN  Y  
AUTOCONSUMO  DE  ENERGIA:  
BAPV + BIPV
+ Other renewals sources
Grid  
Smart  Metering  
E  Storage  
Smart  Power  
Electronic  
Conditioner  
X  
http://www.ennaranja.com/para-ahorradores/
energia-solar-fotovoltaica-para-autoconsumo-es-
el-momento/
SiliciocristalinoCapadelgada
Precio promedio para sistemas fotovoltaicos instalados en tejados ( Ref.:
Alemania)
silicio
V-ELEC 06 Tecnologías de Almacenamiento de Energía para favorecer y extender el uso de fuentes energéticas renovables
Previsión  sobre  la  evolución  de  los  costes  del  kWh:
Actualmente el coste medio del kWh según red eléctrica española, REE, se
ha situado en 2012 aproximadamente en promedio a 6c€/kWh. [Memoria
2012 REE] según costes del mercado de energía antes de impuestos , de
otras tasas y baremos fijos de la facturación eléctrica en España. Otros
países tienen otros costes.
Source: Eulectric
Regulación?  
  
Eficiencia  
energética  
y  
Solidaridad  
social  
  
Influencia  del  factor  de  coste  comparado  con  el  coste  
Kwh  eléctrico  según  mercado  generación  y  mercado  
de  emisiones  de  CO2  
System  cost  /  
Electricity  pro-­
duction  per  
kWp  
700  
kWh/a  
800  
kWh/a  
900
kWh/a
1000  
kWh/a  
1100  
kWh/a  
1500  
kWh/a  
2000  
kWh/a  
200 € / kWp 6.8 5.9 5.3 4.7 4.3 3.2 2.4
400 € / kWp 8.4 7.4 6.5 5.9 5.3 3.9 2.9
600 € / kWp 10.0 8.8 7.8 7.0 6.4 4.7 3.5
800 € / kWp 11.7 10.2 9.1 8.2 7.4 5.5 4.1
1000 € / kWp 13.3 11.7 10.4 9.3 8.5 6.2 4.7
1200 € / kWp 15.0 13.1 11.6 10.5 9.5 7.0 5.2
1400 € / kWp 16.6 14.5 12.9 11.6 10.6 7.8 5.8
1600 € / kWp 18.3 16.0 14.2 12.8 11.6 8.5 6.4
1800 € / kWp 19.9 17.4 15.5 13.9 12.7 9.3 7.0
2000 € / kWp 21.5 18.8 16.7 15.1 13.7 10.0 7.5
Levelized Cost of Electricity for PV Systems in Cents€ / kWhLCOE para sistemas fotovoltaicos en c€/kWh
Coste medio ponderado del capital;2,8%, costos de operación: 35€a; degradación
del 0,2% / a; tiempo de vida de 25 años. Fuente: Fraunhofer ISE,
Stromgestehungskosten Emeuerbarer Energien
From 2014 Total Battery Consulting, Inc.
V-ELEC 06 Tecnologías de Almacenamiento de Energía para favorecer y extender el uso de fuentes energéticas renovables
Dos modelos, 7 kWh y
otro de 15 kWh.
Tesla/Solar City ofrece
facilidades de compra,
una entrada de 1.500 $
y 15 $ mensuales
durante 20 años.
(>340$/kWh)
http://www.solarcity.com/
https://
www.teslamotors.com/
Otras tecnologías de almacenamiento electroquímico: Flujo
Baterías de flujo para el auto-consumo
10  kWh,  
2  kW   15/20/25/30  kWh  ,  5  kW  10  kWh,  2  kW  
15,30  KWh,  5kW  
2.08 m
1.33 m
2.15 m
•  almacenamiento de energía casi ilimitada
•  Segura y ambiental
•  dispositivo de almacenamiento de energía flexibles
•  Robusto y duradero (hasta 20 años), con bajos requerimientos de mantenimiento
•  baja auto-descarga
  -­20  to  55ºC  
V-ELEC 06 Tecnologías de Almacenamiento de Energía para favorecer y extender el uso de fuentes energéticas renovables
R. Darling et al. EES (2014)
V-ELEC 06 Tecnologías de Almacenamiento de Energía para favorecer y extender el uso de fuentes energéticas renovables
ALGUNOS  DATOS  PARA  UNA  CASA  RESIDENCIAL  
Consumo eléctrico anual:  4000  kWh/a  
(<12kWh/dia)  
Capacidad de generación de electricidad
PV: 1600kWh/kWp  (Sur  España)                                                                                
Precio Pagado de la electricidad de la red
incluyendo tasas, impuestos, tramos fjjos:
> 25  cts/kWh    
  
Precio del sistema PV instalado:   
1000-­1500  €/kWp  
Datos instalación: Sistema 3kWp PV y
una batería de 15  kWh  
Cobertura  solar  >  95%  
Fuente. IRECCostes básicos generación solar 6 c€/kWh
Costes básicos almacenamiento 3-6 c€/kWh
Antes de impuestos
P2G ( Power to Gas): almacenamiento químico para
utilizar
a) excedentes de producción de energía renovables
b) fuentes de carbono de origen biogénico
France example.
Fin de semana
Intermedia
Carga
Punta
Base
Eólica
Fotovoltaica
Demanda
Solar concentración
Carga
21% renovables
EXCESO DE ENERGIA
Consumo
representativo en
una semana
60% renovables
Energía eólica
Energía solar
Sin renovables
Dos aspectos a destacar utilizando energías renovables
v  Diferencias entre producción y consumo
v  Generación de exceso de energía o surplus energético
v  Transporte y distribución
NECESIDAD  DE  ALTA  CAPACIDAD  DE  ALMACENAMIENTO  
NECESIDAD  DE  INFRAESTRUCTURA  DE  TRANSPORTE    E.  
ELECTRICIDAD GAS
Energía eléctrica a gas (P2G) con inyección en la red
de gas es una de las mejores soluciones para tener
capacidad de almacenamiento de larga duración
http://www.grtgaz.com/fileadmin/transition_energetique/documents/hydrogene_et_reseau_e-
cube_GRTgaz.pdf
http://www.grtgaz.com/fileadmin/engagements/documents/fr/Power-to-Gas-etude-ADEME-GRTgaz-GrDF-
complete.pdf
Simulación datos
meteorológicos y
demanda reales
Producción semanal de excesos y
déficits suponiendo 45% EERR Consumo anual: 414TWh
Surplus: 67,5TWh (40-95)
Déficits: 23,8TWh
Fuerte impacto del uso de fuentes de energía
renovables intermitentes
Los “surpluses” de producción eléctrica puede llegar a
ser del orden del 20% de las necesidades totales
ELECTRICIDAD A GAS
Inyección en la red de gas.
ELECTRICIDAD A GAS
Inyección en la red de gas.
Densidad de energía del CH4 (vol) 3 veces mas alta
(36.1 MJ/Nm3) que para el H2 (10.8 MJ/Nm3)
PtG=  Power  to  Gas  =  Energía  eléctrica  a  Gas    
Interconexión de la red eléctrica y la red de gas.
V-ELEC 06 Tecnologías de Almacenamiento de Energía para favorecer y extender el uso de fuentes energéticas renovables
Methanation:  Solar  Hydrogen  +CO2    
Renewable energy +feed stocks (H2, CO2)
100%
Feed stocks managements
95% Efficiency 95%; loss 5%
Methanation
76% Efficiency 80%; loss 19%
Compressor, storage and CH4 pipe
74,5% Efficiency 98,5%; loss 1.5%
Gas transport (500Km)
Efficiency 99,55%, loss 0,37%
74,1%
Methanation: Solar Hydrogen
+CO2
Ejemplo de estudio de costes realizado por GRTgaz (Francia) a partir del
Capex&Opex 2013. (Fuerte decrecimiento de costes en os últimos dos años)
Igualdad coste metano renovable y metano fosil es funcion de
las tasas por tonelada de CO2 emitido.
P2G  es/será  un  soporte  esencial  a  la  red  
eléctrica  con  fuentes  de  energías  
renovables.    
•  Facilitar el transporte energético
Contribuir  a  la  descarbonización  
reutilizando  CO2  
•  H2 o metano sintético
•  Captura y valorización de CO2
Incrementar  la  independencia  energética  
del  país  
•  Producción local del gas
•  Generación de empleo
Tecnologias de Captura de CO2
Planta piloto de captura con capacidad de 300Nm3/h
equivalente a las emisiones de una caldera de 250KW
Ejemplo de módulos de reactores de metanación desarrollado
en base a tecnología CEA-ATMOSTAT
40
§  Estructura  modular:  Canales  
reactivos  ~cm    
§  Canales  de  refrigeración  ~mm  
§  Catalizador      
§  Compactos  
§  Facil  mantenimiento  
§  Flexibilidad  
§  Facil  escalabilidad    
2,5 bar, 290ºC
Conversión >96,9%
41
Instalación
de 1 MWel
Inyección de
hasta 200m3/h
Producción de
hasta 25m3/h
2017/2018
Proyecto  Jupiter  1000  
Planta en el puerto de Fos sur Mer
cerca de Marsella (Francia)
V-ELEC 06 Tecnologías de Almacenamiento de Energía para favorecer y extender el uso de fuentes energéticas renovables
Sources: dena, AUDI
AUDI,  6MWel  
Werlte, Lower Saxony, Germany:
Production of CH4 for A3 g-tron
Mas plantas a través de Europa: Francia,
Holanda, Belgica,…Suiza)
Producción de combustibles a partir de electricidad ( P2G) a
partir de la captura de CO2, metanización directa de biogas, …
CO2  
CH4  
Audi  g-­tron
CH4  
Power-to-gas:
Linking of the electricity and mobility sector by Audi e-gas plant
Function of the Audi e-gas Project
electricity  
Electrolysis
H2  
Methanation
Gas  power  station
Gas  grid:    
CH4  =  natural  
gas  for  
heating,  
mobility,  
power  
generation  
CH4  =  e-­gas  
Strom  
Audi´s    first  plant:    
CO2    from  residues  based  biogas  plant
  
CO2  
CO2  +  CH4  
Gas-­injection  
CH4  =  Biomethan    
Fuente: ETOGAS, Audi
Proyecto P2G de ETOGAS para AUDI en Werlte (Alemania): Planta de 6.3MWel
Electrolyzer hall One of three 2MWel
electrolyzers
Methanation reactor
Power-to-Gas: Audi e-gas plant in Werlte (Germany)
biogas plant on the right, 330 Nm³/h of CO2
METAMORPHOSIS: uso del biogás vertedero como
combustible en vehículos
Descripción:  Proyecto demostrativo en el uso del biogás de
vertedero como combustible en vehículos. Para conseguir
estos objetivos a nivel industrial, se combinarán dos
innovadores sistemas de tratamiento de residuos: uno que
combina el proceso de membrana anaerobia (AnMBR) con la
eliminación autotrofa del nitrógeno, y el otro que produce
biometano a partir de los residuos orgánicos agroindustriales.
Posteriormente se demostrará que se trata de un biometano
de alta calidad mediante su utilización y seguimiento en una
flota de vehículos.
Fondos:    Coste total de 3.48M€ a cargo del programa LIFE.
Participantes:    Liderado por FCC-Aqualia, también participan Gas Natural-
Fenosa, SEAT, AMB, y el Institut Català d’Energia.
Gas Natural Fenosa, a través de GPG,
desarrollará un programa de almacenamiento
de excedentes de energías renovables, que
incluye la construcción dentro de la ACT
(Australian Capital Territory) de una planta
piloto de producción de hidrógeno/metano
sintético, alimentada por energía renovable. A
su vez, el proyecto permitirá conectar la red
eléctrica a la de gas, convirtiendo el exceso de
generación de energía renovable en gas
compatible con la red.
Con este proyecto se logrará un doble objetivo
i)almacenar energía renovable,
ii) compensar emisiones de CO2, al capturarlo para combinarlo con hidrógeno y
convertirlo en metano sintético.
Constituyendo una alternativa muy innovadora en el ámbito de almacenamiento de
energía, que combina una alta densidad de energía sin hacer necesaria la inversión en
infraestructuras de almacenamiento, y ofrece la oportunidad de usar CO2, capturarlo y
convertirlo en gas natural sintético” lo que está totalmente alineado con el objetivo de
suministrar electricidad 100% renovable en 2020 y lograr la neutralidad de carbono para
2050
V-ELEC 06 Tecnologías de Almacenamiento de Energía para favorecer y extender el uso de fuentes energéticas renovables
ALMACENAMIENTO  DE  ENERGIA  
Madrid, febrero 2015
P2G ( Power to Gas): almacenamiento químico para
utilizar
c) combustibles solares
Electrolyzers/Co-
electrolysis
.
12-20%
>10%
< 60%
Solar fuels
<1€/Wp  
<6c€/kWh   <  6c€/Kwh  
photons
electrons chemicals
Data source: IREC
Data: IREC
CO2  Pipeline  
H2O  Pipeline  
Activation  Mechanisms  
for  H2O  and  CO2  
reduction  
FUELS  
Added  
Value  
Chemicals  
ECONOMIA  CIRCULAR  DE  CO2
UTILIZANDO  COMBUSTIBLES  
SOLARES  
También hay otros intereses para la
producción de combustibles solares
(hidrógeno y reducción de CO2):
i)  Para ampliar la capacidad de
almacenamiento de energía
utilizando moléculas C1 o H2
ii)  Para utilizar las energías
renovables o facilitar el uso de su
sobrante o surplus.
iii)  Para desarrollar combustibles
más sostenibles.
Patronos:  
Con  financiación  de:  
Prof. J.R.Morante
jrmorante@irec.cat
Mercès per la vostra atenció!
Gracias por vuestra atención!
Thanks for your attention!

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V-ELEC 06 Tecnologías de Almacenamiento de Energía para favorecer y extender el uso de fuentes energéticas renovables

  • 1. “TECNOLOGIAS  DE  ALMACENAMIENTO  DE  ENERGIA     PARA  FAVORECER  Y  EXTENDER    EL  USO  DE     FUENTES  ENERGETICAS  RENOVABLES”.     J.R.Morante   IREC, Catalonia Institute for Energy Research, Plaça de les Dones de Negre,1. Sant Adrià del Besòs, 08930. Spain. Department of Electronics, University of Barcelona, C/Martí i Franquès,1. Barcelona,08028. Spain.
  • 2. El almacenamiento de energía como alternativa para favorecer y extender el uso de energías renovables: i)  combinación de energía renovables con sistemas hidráulicos de bombeo ii)  combinación de fuentes renovables distribuidas con sistemas inteligentes de almacenamiento electroquímico y iii)  P2G ( Power to Gas): almacenamiento químico para utilizar a) excedentes de producción de energía renovables b) fuentes de carbono de origen biogénico c) combustibles solares.
  • 3. Combinación de energía renovables con sistemas  hidráulicos  de  bombeo    
  • 4. Sistema hidráulico de bombeo en Aguayo Santander (Spain)
  • 5. Rango  de  Potencia:  100-­‐5000  MW     Rango  de  Energía:  1-­‐24h   Tiempo  de  repsuesta  :  s-­‐min   Densidad  de  Energía:    0,04Wh/ l-­‐1,5Wh/l   Autodescarga:  ∼0%/day   Temperatura  de  operación:  >0ºC   Eficiencia  del  ciclo  completo75%   VIda:  50-­‐100  years   Lundigton  Pumped    Storage  Power  Plant.     Michigan  (USA).     Elevación  400    pies  sobre  el  lago  Michigan,     0.04  Wh/l  densidad  de  energia     15.000MWh  energía  almacenada     1872MW  Potencia  de  salida  (21,5  GW  total  US)  
  • 7. Combinación de fuentes renovables distribuidas con sistemas inteligentes de almacenamiento  electroquímico
  • 8. AUTOGENERACIÓN  Y   AUTOCONSUMO  DE  ENERGIA:   BAPV + BIPV + Other renewals sources Grid   Smart  Metering   E  Storage   Smart  Power   Electronic   Conditioner   X  
  • 11. Precio promedio para sistemas fotovoltaicos instalados en tejados ( Ref.: Alemania) silicio
  • 13. Previsión  sobre  la  evolución  de  los  costes  del  kWh: Actualmente el coste medio del kWh según red eléctrica española, REE, se ha situado en 2012 aproximadamente en promedio a 6c€/kWh. [Memoria 2012 REE] según costes del mercado de energía antes de impuestos , de otras tasas y baremos fijos de la facturación eléctrica en España. Otros países tienen otros costes.
  • 14. Source: Eulectric Regulación?     Eficiencia   energética   y   Solidaridad   social    
  • 15. Influencia  del  factor  de  coste  comparado  con  el  coste   Kwh  eléctrico  según  mercado  generación  y  mercado   de  emisiones  de  CO2  
  • 16. System  cost  /   Electricity  pro-­ duction  per   kWp   700   kWh/a   800   kWh/a   900 kWh/a 1000   kWh/a   1100   kWh/a   1500   kWh/a   2000   kWh/a   200 € / kWp 6.8 5.9 5.3 4.7 4.3 3.2 2.4 400 € / kWp 8.4 7.4 6.5 5.9 5.3 3.9 2.9 600 € / kWp 10.0 8.8 7.8 7.0 6.4 4.7 3.5 800 € / kWp 11.7 10.2 9.1 8.2 7.4 5.5 4.1 1000 € / kWp 13.3 11.7 10.4 9.3 8.5 6.2 4.7 1200 € / kWp 15.0 13.1 11.6 10.5 9.5 7.0 5.2 1400 € / kWp 16.6 14.5 12.9 11.6 10.6 7.8 5.8 1600 € / kWp 18.3 16.0 14.2 12.8 11.6 8.5 6.4 1800 € / kWp 19.9 17.4 15.5 13.9 12.7 9.3 7.0 2000 € / kWp 21.5 18.8 16.7 15.1 13.7 10.0 7.5 Levelized Cost of Electricity for PV Systems in Cents€ / kWhLCOE para sistemas fotovoltaicos en c€/kWh Coste medio ponderado del capital;2,8%, costos de operación: 35€a; degradación del 0,2% / a; tiempo de vida de 25 años. Fuente: Fraunhofer ISE, Stromgestehungskosten Emeuerbarer Energien
  • 17. From 2014 Total Battery Consulting, Inc.
  • 19. Dos modelos, 7 kWh y otro de 15 kWh. Tesla/Solar City ofrece facilidades de compra, una entrada de 1.500 $ y 15 $ mensuales durante 20 años. (>340$/kWh) http://www.solarcity.com/ https:// www.teslamotors.com/
  • 20. Otras tecnologías de almacenamiento electroquímico: Flujo
  • 21. Baterías de flujo para el auto-consumo 10  kWh,   2  kW   15/20/25/30  kWh  ,  5  kW  10  kWh,  2  kW   15,30  KWh,  5kW   2.08 m 1.33 m 2.15 m •  almacenamiento de energía casi ilimitada •  Segura y ambiental •  dispositivo de almacenamiento de energía flexibles •  Robusto y duradero (hasta 20 años), con bajos requerimientos de mantenimiento •  baja auto-descarga  -­20  to  55ºC  
  • 23. R. Darling et al. EES (2014)
  • 25. ALGUNOS  DATOS  PARA  UNA  CASA  RESIDENCIAL   Consumo eléctrico anual:  4000  kWh/a   (<12kWh/dia)   Capacidad de generación de electricidad PV: 1600kWh/kWp  (Sur  España)                                                                                 Precio Pagado de la electricidad de la red incluyendo tasas, impuestos, tramos fjjos: > 25  cts/kWh       Precio del sistema PV instalado:   1000-­1500  €/kWp   Datos instalación: Sistema 3kWp PV y una batería de 15  kWh   Cobertura  solar  >  95%   Fuente. IRECCostes básicos generación solar 6 c€/kWh Costes básicos almacenamiento 3-6 c€/kWh Antes de impuestos
  • 26. P2G ( Power to Gas): almacenamiento químico para utilizar a) excedentes de producción de energía renovables b) fuentes de carbono de origen biogénico
  • 28. Fin de semana Intermedia Carga Punta Base Eólica Fotovoltaica Demanda Solar concentración Carga 21% renovables EXCESO DE ENERGIA Consumo representativo en una semana 60% renovables Energía eólica Energía solar Sin renovables
  • 29. Dos aspectos a destacar utilizando energías renovables v  Diferencias entre producción y consumo v  Generación de exceso de energía o surplus energético v  Transporte y distribución NECESIDAD  DE  ALTA  CAPACIDAD  DE  ALMACENAMIENTO   NECESIDAD  DE  INFRAESTRUCTURA  DE  TRANSPORTE    E.  
  • 31. Energía eléctrica a gas (P2G) con inyección en la red de gas es una de las mejores soluciones para tener capacidad de almacenamiento de larga duración http://www.grtgaz.com/fileadmin/transition_energetique/documents/hydrogene_et_reseau_e- cube_GRTgaz.pdf http://www.grtgaz.com/fileadmin/engagements/documents/fr/Power-to-Gas-etude-ADEME-GRTgaz-GrDF- complete.pdf
  • 32. Simulación datos meteorológicos y demanda reales Producción semanal de excesos y déficits suponiendo 45% EERR Consumo anual: 414TWh Surplus: 67,5TWh (40-95) Déficits: 23,8TWh Fuerte impacto del uso de fuentes de energía renovables intermitentes Los “surpluses” de producción eléctrica puede llegar a ser del orden del 20% de las necesidades totales
  • 33. ELECTRICIDAD A GAS Inyección en la red de gas. ELECTRICIDAD A GAS Inyección en la red de gas. Densidad de energía del CH4 (vol) 3 veces mas alta (36.1 MJ/Nm3) que para el H2 (10.8 MJ/Nm3)
  • 34. PtG=  Power  to  Gas  =  Energía  eléctrica  a  Gas     Interconexión de la red eléctrica y la red de gas.
  • 36. Methanation:  Solar  Hydrogen  +CO2     Renewable energy +feed stocks (H2, CO2) 100% Feed stocks managements 95% Efficiency 95%; loss 5% Methanation 76% Efficiency 80%; loss 19% Compressor, storage and CH4 pipe 74,5% Efficiency 98,5%; loss 1.5% Gas transport (500Km) Efficiency 99,55%, loss 0,37% 74,1% Methanation: Solar Hydrogen +CO2
  • 37. Ejemplo de estudio de costes realizado por GRTgaz (Francia) a partir del Capex&Opex 2013. (Fuerte decrecimiento de costes en os últimos dos años) Igualdad coste metano renovable y metano fosil es funcion de las tasas por tonelada de CO2 emitido.
  • 38. P2G  es/será  un  soporte  esencial  a  la  red   eléctrica  con  fuentes  de  energías   renovables.     •  Facilitar el transporte energético Contribuir  a  la  descarbonización   reutilizando  CO2   •  H2 o metano sintético •  Captura y valorización de CO2 Incrementar  la  independencia  energética   del  país   •  Producción local del gas •  Generación de empleo
  • 39. Tecnologias de Captura de CO2 Planta piloto de captura con capacidad de 300Nm3/h equivalente a las emisiones de una caldera de 250KW
  • 40. Ejemplo de módulos de reactores de metanación desarrollado en base a tecnología CEA-ATMOSTAT 40 §  Estructura  modular:  Canales   reactivos  ~cm     §  Canales  de  refrigeración  ~mm   §  Catalizador       §  Compactos   §  Facil  mantenimiento   §  Flexibilidad   §  Facil  escalabilidad     2,5 bar, 290ºC Conversión >96,9%
  • 41. 41 Instalación de 1 MWel Inyección de hasta 200m3/h Producción de hasta 25m3/h 2017/2018 Proyecto  Jupiter  1000   Planta en el puerto de Fos sur Mer cerca de Marsella (Francia)
  • 43. Sources: dena, AUDI AUDI,  6MWel   Werlte, Lower Saxony, Germany: Production of CH4 for A3 g-tron Mas plantas a través de Europa: Francia, Holanda, Belgica,…Suiza) Producción de combustibles a partir de electricidad ( P2G) a partir de la captura de CO2, metanización directa de biogas, …
  • 44. CO2   CH4   Audi  g-­tron CH4   Power-to-gas: Linking of the electricity and mobility sector by Audi e-gas plant Function of the Audi e-gas Project electricity   Electrolysis H2   Methanation Gas  power  station Gas  grid:     CH4  =  natural   gas  for   heating,   mobility,   power   generation   CH4  =  e-­gas   Strom   Audi´s    first  plant:     CO2    from  residues  based  biogas  plant   CO2   CO2  +  CH4   Gas-­injection   CH4  =  Biomethan     Fuente: ETOGAS, Audi
  • 45. Proyecto P2G de ETOGAS para AUDI en Werlte (Alemania): Planta de 6.3MWel Electrolyzer hall One of three 2MWel electrolyzers Methanation reactor
  • 46. Power-to-Gas: Audi e-gas plant in Werlte (Germany) biogas plant on the right, 330 Nm³/h of CO2
  • 47. METAMORPHOSIS: uso del biogás vertedero como combustible en vehículos Descripción:  Proyecto demostrativo en el uso del biogás de vertedero como combustible en vehículos. Para conseguir estos objetivos a nivel industrial, se combinarán dos innovadores sistemas de tratamiento de residuos: uno que combina el proceso de membrana anaerobia (AnMBR) con la eliminación autotrofa del nitrógeno, y el otro que produce biometano a partir de los residuos orgánicos agroindustriales. Posteriormente se demostrará que se trata de un biometano de alta calidad mediante su utilización y seguimiento en una flota de vehículos. Fondos:    Coste total de 3.48M€ a cargo del programa LIFE. Participantes:    Liderado por FCC-Aqualia, también participan Gas Natural- Fenosa, SEAT, AMB, y el Institut Català d’Energia.
  • 48. Gas Natural Fenosa, a través de GPG, desarrollará un programa de almacenamiento de excedentes de energías renovables, que incluye la construcción dentro de la ACT (Australian Capital Territory) de una planta piloto de producción de hidrógeno/metano sintético, alimentada por energía renovable. A su vez, el proyecto permitirá conectar la red eléctrica a la de gas, convirtiendo el exceso de generación de energía renovable en gas compatible con la red. Con este proyecto se logrará un doble objetivo i)almacenar energía renovable, ii) compensar emisiones de CO2, al capturarlo para combinarlo con hidrógeno y convertirlo en metano sintético. Constituyendo una alternativa muy innovadora en el ámbito de almacenamiento de energía, que combina una alta densidad de energía sin hacer necesaria la inversión en infraestructuras de almacenamiento, y ofrece la oportunidad de usar CO2, capturarlo y convertirlo en gas natural sintético” lo que está totalmente alineado con el objetivo de suministrar electricidad 100% renovable en 2020 y lograr la neutralidad de carbono para 2050
  • 50. ALMACENAMIENTO  DE  ENERGIA   Madrid, febrero 2015
  • 51. P2G ( Power to Gas): almacenamiento químico para utilizar c) combustibles solares
  • 52. Electrolyzers/Co- electrolysis . 12-20% >10% < 60% Solar fuels <1€/Wp   <6c€/kWh   <  6c€/Kwh   photons electrons chemicals Data source: IREC
  • 53. Data: IREC CO2  Pipeline   H2O  Pipeline   Activation  Mechanisms   for  H2O  and  CO2   reduction   FUELS   Added   Value   Chemicals   ECONOMIA  CIRCULAR  DE  CO2 UTILIZANDO  COMBUSTIBLES   SOLARES  
  • 54. También hay otros intereses para la producción de combustibles solares (hidrógeno y reducción de CO2): i)  Para ampliar la capacidad de almacenamiento de energía utilizando moléculas C1 o H2 ii)  Para utilizar las energías renovables o facilitar el uso de su sobrante o surplus. iii)  Para desarrollar combustibles más sostenibles.
  • 55. Patronos:   Con  financiación  de:   Prof. J.R.Morante jrmorante@irec.cat Mercès per la vostra atenció! Gracias por vuestra atención! Thanks for your attention!