El hidrógeno renovable, obtenido por electrólisis del agua a partir de fuentes de energía renovables, se consolida cada día más como el vector energético del futuro, la alternativa más plausible para un suministro energético de cero emisiones. Y a este respecto, la red gasista se posiciona como la mejor opción para su transporte y distribución, si bien se requiere de un análisis previo acerca del comportamiento del hidrógeno en las tuberías que hasta ahora han conducido gas natural. El proyecto Hyloop de Enagás, que se desarrolla en su Centro de Metrología de Zaragoza, aparece como un instrumento clave para lograr este objetivo de la neutralidad de carbono.

Por Juan Carlos Giménez

La electricidad procedente de fuentes renovables es clave para la transición hacia un sistema energético que no genere emisiones de efecto invernadero y contribuya a limitar los efectos del cambio climático. Pero la energía del viento o del sol no puede gestionarse a voluntad, y hoy por hoy, en momentos pico de generación, apenas hay recursos para almacenar el excedente generado.

La tecnología Power-to-Gas propone utilizar este excedente energético obtenido en momentos pico de generación. Se trata de descomponer mediante un proceso de electrólisis el agua en los dos elementos químicos que la constituyen, hidrógeno y oxígeno, para seguidamente almacenar el primero y liberar el segundo, o incluso aprovecharlo, con el consiguiente beneficio añadido. El hidrógeno se convertiría así en el nuevo vector energético, capaz de almacenar una energía que, esta vez sí, pudiera ser liberada, gestionada y utilizada en el momento y lugar requeridos.

Este escenario exige una adecuada infraestructura para el almacenamiento y transporte del hidrógeno, y la actual red de gasoductos aparece como la principal alternativa. En un escenario como el europeo, donde la red gasista ha alcanzado un desarrollo considerable, se trata de aprovechar la tupida malla preexistente que conecta los centros de producción con los de consumo, sin necesidad de partir de cero e invertir en una nueva y costosa infraestructura.

El hidrógeno ha comenzado ya a introducirse en los gasoductos y a mezclarse con el gas natural en diferentes proporciones. Obviamente, esta combinación afecta a las características originales del gas transportado, y es necesario conocer en detalle su interacción con los conductos, compresores, juntas, tuberías, válvulas y demás elementos de la actual red.

INVESTIGACIÓN EN METROLOGÍA

En este sentido, operadores de redes y suministradores requieren un conocimiento exhaustivo de las nuevas condiciones del gas que circula por sus infraestructuras, y del que lo hará en el futuro. Y para ello es clave la investigación detallada en un área de conocimiento particular: la metrología, que es la ciencia que se ocupa de las medidas. En una versión adaptada, como es lógico, al ámbito del gas en general, y del hidrógeno en particular.

Es en este contexto, de la mano del despliegue del hidrógeno renovable, en el que surge la iniciativa Hyloop+. Concebido como un proyecto de investigación, incluye, además de una plataforma para realizar ensayos de equipamientos, la construcción de un banco de calibración para caudalímetros de hidrógeno, capaz de operar con mezclas de hidrógeno y gas natural en cualquier proporción.

El objetivo es, por un lado, obtener un conocimiento real y detallado en torno al uso del hidrógeno en instalaciones gasistas, a su idoneidad a la hora de ser inyectado en las actuales redes y, en consecuencia, poder eliminar las posibles barreras para su transporte a través de la red de gasoductos. Por otro lado, se trata de establecer un servicio de calibración de medidores de caudal de hidrógeno. Esto último se llevará a cabo mediante el desarrollo de un sistema de referencia, que se incluirá en un convenio entre el Centro Español de Metrología (CEM), mediante el cual este organismo oficial reconoce como laboratorio colaborador al Centro de Metrología e Innovación (CMI) de Enagás en Zaragoza, lo que le permitirá además participar en la red de intercomparaciones internacionales de equipos de medida.

PRIMERA FASE

El proyecto fue impulsado en el año 2019, cuando Enagás tomó conciencia sobre la necesidad de obtener mayor conocimiento en torno a los usos del hidrógeno en los actuales sistemas gasistas. En esta etapa inicial, y contando con la colaboración de Centro Nacional del Hidrógeno como socio tecnológico, se impulsó una primera fase del proyecto Hyloop, para el que se desarrolló la ingeniería necesaria para la construcción del banco de ensayos.

Con posterioridad, a mediados de 2022, se planteó la necesidad de incorporar un banco de calibración para caudalímetros de hidrógeno que, como su propio nombre indica, son instrumentos de medida del caudal o gasto volumétrico de un fluido, en este caso del hidrógeno. Esto dio lugar a una segunda fase se fijó el objetivo de desarrollar un sistema de referencia primario apoyado por el Centro Español de Metrología.

El CEM es un organismo autónomo creado en 1990 y adscrito a la Secretaría de Estado de Industria del Ministerio de Industria y Turismo. Es el máximo órgano técnico en el campo de la metrología en España, y entre sus funciones figuran las de custodiar, conservar y diseminar los patrones nacionales de las unidades de medida, así como dar soporte de trazabilidad a la red de laboratorios de calibración y ensayo e industria, e incluyendo también las tareas de gestión del Registro de Control Metrológico.

Por su parte, el Centro de Metrología e Innovación (CMI) de Enagás se creó en 1987 en Zaragoza, con el objetivo de impulsar el desarrollo de nuevas tecnologías para la utilización del gas natural, así como para gestionar la participación en proyectos de I+D en todas las áreas de la compañía. A lo largo de más de tres décadas ha prestado servicio a las diferentes áreas de actividad de Enagás y a empresas nacionales e internacionales del ámbito del gas natural y los gases renovables, a las que apoya tecnológicamente. El centro ofrece servicios en los ámbitos de asistencia técnica, transporte de gas y plantas de GNL, medición de caudal y determinación de la calidad del gas, así como en el área de formación de personal técnico.

OBJETIVOS

Sus objetivos se centran hoy en día, por un lado, en los servicios metrológicos, con el objetivo de dar soporte a la correcta medición de la energía en Enagás. Y por otro lado opera en el área de servicios de innovación, para lograr la neutralidad en carbono y facilitar la integración de los gases renovables en el sistema gasista.

Las instalaciones del CMI en Zaragoza alojan actualmente las actividades de I+D+i de apoyo a la medición, el laboratorio central y un Centro de Proceso de Datos. En línea con los objetivos y el compromiso de Enagás con la descarbonización, la compañía ha apostado por su transformación y ampliación, de manera que esté en disposición de dar servicio a la futura red de infraestructuras del hidrógeno y a toda la cadena de valor asociada a este vector energético en España.

A través del proyecto Hyloop+, Enagás espera tener disponible a mediados de 2025 su nuevo laboratorio de calibración de hidrógeno, que permitirá calibrar y ajustar todo tipo de caudalímetros instalados en estaciones de entrada y salida de la futura red de hidrógeno (hasta 650 m3/h y DN150). Según evolucione la demanda del nuevo vector energético, el CMI podrá incorporar nuevas capacidades, para la medición de contadores de mayor diámetro.

Adicionalmente, a través del impulso de este tipo de proyectos Enagás amplía sus capacidades técnicas para actuar como gestor provisional de la red troncal de hidrógeno, de acuerdo con el Real Decreto-ley 8/2023, de 27 de diciembre. Y aspira a convertirse en un HTNO (operador de redes de transporte de hidrógeno, por sus siglas en inglés) de referencia en Europa.

ARAGÓN EN EL MAPA DE LA I+D DEL HIDRÓGENO

Por otro lado, este proyecto que Enagás desarrolla en el CMI de Zaragoza pondrá a Aragón en el mapa de la investigación más avanzada en una cuestión crucial para el futuro modelo energético descarbonizado, como es el transporte de hidrógeno a través de tuberías de gas.

Hyloop+, que prevé una inversión de en torno a 180 millones de euros, ha recibido la visita de la directora general de Energía y Minas del Gobierno de Aragón, Yolanda Vallés, que declaró que “proyectos como éste son muy importantes para que Aragón siga a la vanguardia en investigación sobre hidrógeno”. Con ocasión de esta visita de la representante del Gobierno de Aragón, el director de Servicios Técnicos y Tecnología de Enagás, Pedro Rubio, subrayó la relevancia internacional de Hyloop+, al señalar que “este proyecto, que busca posibilitar una cadena de trazabilidad en la medición del hidrógeno renovable, se desarrolla en colaboración con el Instituto Nacional Metrológico Alemán, y es pionero en su ámbito en Europa”.

GreenH2Pipes: más I+D española para el impulso del hidrógeno renovable

Junto a la iniciativa Hyloop+, y conectada con ella, España cuenta con un segundo proyecto de referencia en cuanto a la I+D relacionada con el hidrógeno renovable como nuevo vector energético del futuro, y en la que también tiene una participación importante Enagás. Se trata de GreenH2Pipes, un consorcio compuesto por ocho empresas (AMES, Estamp, Exolum, H2Greem, H2Site, Nano4Energy y Rovalma, junto a la citada Enagás) y seis centros de investigación (CEIT, Centro Nacional de Hidrógeno–CNH2, CSIC, ITECAM, Tekniker y la Universidad Rovira i Virgili-URV).

Estas 14 entidades se unieron en mayo de 2022 en un proyecto conjunto dirigido a fomentar la investigación y el desarrollo tecnológico necesario para impulsar la producción de hidrógeno, su transporte a través de la red gasista y su almacenamiento mediante portadores orgánicos líquidos.

GreenH2Pipes está coordinado por Enagás y cofinanciado por el CDTI, la entidad pública empresarial dependiente del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades que promueve la innovación y el desarrollo tecnológico de las empresas españolas. El objetivo no es otro que contribuir a facilitar la descarbonización del sistema energético, y cuenta con líneas de trabajo independientes que abarcan toda la cadena de valor del hidrógeno: generación, inyección, transporte y almacenamiento.

La primera de estas líneas de trabajo investiga nuevos materiales y procesos para fabricar una futura generación de electrolizadores PEM (membrana de intercambio de protones, por sus siglas en inglés), que permitirán reducir los costes de fabricación, al tiempo que preservan la eficiencia y durabilidad. Los socios implicados en esta fase del proyecto serán Estamp, H2Greem, Nano4Energy y Rovalma, junto con el CEIT, CNH2, CSIC, ITECAM y Tekniker.

CONEXIÓN CON HYLOOP+

La segunda línea de trabajo es la que tiene una conexión directa con Hyloop+ y el Centro de Metrología e Innovación de Enagás en Zaragoza. Está centrada en la eliminación de barreras para la inyección de hidrógeno en el sistema gasista, y contempla el diseño conceptual de una planta de inyección de hidrógeno, así como la construcción de un lazo de pruebas en el CMI que, junto con diferentes ensayos de caracterización de materiales, permitirá ampliar el conocimiento sobre la idoneidad de las redes de gas para el transporte de hidrógeno.

Asimismo, se validarán métodos para garantizar la calidad del hidrógeno inyectado y tecnologías de separación del hidrógeno y el gas natural. Por otra parte, se desarrollarán utilidades de inteligencia artificial para optimizar la operación de plantas Power-to-gas y facilitar el acoplamiento sectorial entre la red eléctrica y la de gas. Esta fase del proyecto la liderará Enagás Transporte y H2Site junto a CNH2, Tekniker y la Universidad Rovira i Virgili.

La tercera línea de trabajo de GreenH2Pipes, impulsada por Exolum y CNH2, consiste en el desarrollo de nuevos materiales para fabricar catalizadores que favorezcan el almacenamiento de hidrógeno en forma líquida a través de su combinación con portadores orgánicos LOHC (Líquidos Orgánicos Portadores de Hidrógeno).

El proyecto ha recibido apoyo económico público del programa Misiones Ciencia e Innovación 2021 del Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) en diciembre de 2021. La iniciativa refuerza las respectivas estrategias de descarbonización de las compañías y centros de investigación que lo impulsan, y está alineada con los objetivos tecnológicos de la Estrategia Europea del Hidrógeno.