Un esfuerzo pionero en el transporte eficiente de hidrógeno: Kawasaki Heavy Industries impulsa innovaciones hacia un futuro sostenible

A pesar de todas las promesas que ofrece la energía del hidrógeno, su impacto aún depende de la capacidad de trasladar el combustible de manera rentable del punto A al punto B. Ahí es donde entra en juego el nuevo sistema de energía renovable de Kawasaki Heavy Industries. sistema de contención de carga (CCS) entra en[1]Equipado con una estructura de doble carcasa y un aislamiento térmico avanzado, el sistema de contención tiene el potencial de hacer que el transporte de grandes cantidades de hidrógeno sea más económico. La imagen de representación anterior muestra los 160.000³ Portador de hidrógeno licuado.

Aprovechando el éxito de la frontera suiso,[2] El primer barco del mundo que transporta hidrógeno licuado es un logro de Kawasaki que permite el transporte masivo con fines comerciales. El hidrógeno se transporta en tanques de almacenamiento exponencialmente más grandes que en el buque de demostración y, si este transporte marítimo se hace posible, podría lograr una distribución masiva económica y, en última instancia, reducir el costo del hidrógeno limpio.

El avance tecnológico también va acompañado de una hazaña digital: el desarrollo continuo de Kawasaki del Plataforma Suiso, que enmarca la gestión digital y la visualización de toda la cadena de suministro, desde la producción hasta la utilización, para garantizar la trazabilidad del hidrógeno. Al abordar los desafíos digitales y físicos del transporte de hidrógeno, Kawasaki anticipa cómo sería un canal de distribución de mayor volumen y menor costo para satisfacer la creciente demanda global.

Implicaciones más amplias para la economía del hidrógeno

La penetración del calor constituye un desafío inherente al transporte de hidrógeno licuado. A medida que disminuye el tamaño de los contenedores, aumenta la penetración, lo que no es ideal cuando se deben mantener temperaturas de -253 °C para mantener el hidrógeno en estado licuado. Por ello, los volúmenes de almacenamiento relativamente pequeños requieren un alto rendimiento térmico. Las membranas aisladas al vacío ayudan a lograrlo, pero también aumentan los costos de transporte.

Los contenedores más grandes ofrecen una mejor resistencia a la penetración del calor en términos de volumen, lo que reduce los requisitos de rendimiento y energía para el aislamiento y la refrigeración, respectivamente. Con un CCS que no requiere aislamiento al vacío, el desarrollo de Kawasaki señala un nuevo potencial para el transporte de hidrógeno licuado, en el que los transportistas más grandes con un aislamiento más rentable pueden crear una vía para un transporte económicamente viable. Allana el camino para que los productores de energía trasladen el combustible de cero emisiones más cerca de donde se necesita.

Innovaciones técnicas

El Suiso Frontier, un buque de demostración que estuvo en servicio durante dos años, contaba con un tanque de 1250 metros cúbicos que mantenía el hidrógeno en estado licuado con la ayuda de una capa de membrana sellada al vacío. Para lograr el rendimiento térmico deseado con volúmenes mayores, Kawasaki necesitaba un concepto estructural específico para garantizar la fiabilidad y la seguridad.

Su nuevo y distintivo sistema de control de emisiones CCS, denominado CC61H, utiliza un diseño esférico para minimizar la superficie exterior en relación con la capacidad de volumen. Por ello, el CC61H emplea un sistema de aislamiento de doble capa, en lugar de una capa sellada al vacío, lo que garantiza el reemplazo de gas y el rendimiento de enfriamiento tanto para el sistema de dos capas interno como externo. Esto garantiza la seguridad y reduce los costos operativos, lo que aumenta la viabilidad comercial.

Kawasaki diseñó el tanque de prueba tipo CC61H para que se adaptara a grandes buques de transporte de hidrógeno licuado. Cada barco puede estar equipado con cuatro tanques de 40.000 metros cúbicos cada uno, para una capacidad de carga total de 160.000 metros cúbicos, 128 veces el volumen utilizado para la prueba de demostración del Suiso Frontier. Como parte de su extensa validación, Kawasaki probó los ciclos de reemplazo de gas, enfriamiento y calentamiento en los tanques tipo CC61H. También verificó la integridad estructural, incluido el ensamblaje, la soldadura y la viabilidad del aislamiento. Finalmente, confirmó que el hidrógeno podía reemplazarse de manera eficiente dentro del gran tanque utilizando gas inerte, y se logró el rendimiento del aislamiento según lo planeado.

Junto con los avances en hardware, es esencial construir un marco digital para demostrar que el hidrógeno es bajo en carbono. Con ese fin, la Plataforma Suiso respalda el comercio de hidrógeno con un conjunto de servicios. Permite realizar evaluaciones sobre las emisiones y la intensidad de carbono, respalda las solicitudes de certificación y ofrece datos de atribución para la trazabilidad del hidrógeno, por nombrar algunos.

A través de la plataforma, los usuarios pueden gestionar los canales de distribución para agilizar el proceso comercial, divulgar información no financiera y recibir credenciales para el hidrógeno con bajas emisiones de carbono. Estas capacidades garantizarán en última instancia que las empresas puedan rastrear la cadena de custodia a través de la gestión digital y emplear con confianza el hidrógeno limpio como medio para descarbonizar sus negocios.

Desafíos pendientes

Desde una perspectiva de infraestructura, siguen existiendo importantes barreras de costos para producir hidrógeno a partir de electrólisis alimentada con energías renovables en lugar de hidrocarburos convencionales, la fuente de la mayor parte del hidrógeno actual. A medida que Kawasaki valide un transporte rentable para el hidrógeno licuado, seguirá produciendo hidrógeno de manera más económica. Paralelamente, Kawasaki desarrollará un equipo de licuefacción altamente eficiente y un sistema de cogeneración que utilice gas hidrógeno.

Mejorar la viabilidad e impulsar la rentabilidad

Para reducir costos y mejorar la viabilidad del transporte de hidrógeno líquido, Kawasaki está diseñando transportadores que satisfacen las diversas demandas globales de la sustancia, todos optimizados para la forma del tanque, los sistemas de aislamiento y las capacidades de carga.

Las innovaciones en la tecnología de transporte de hidrógeno son fundamentales para que las nuevas formas de energía renovable sean más prácticas, accesibles y económicas. De hecho, estos esfuerzos acercan al mundo a un futuro más sostenible. Solo así la sociedad podrá cumplir los objetivos de emisiones netas cero que son tan críticos para nuestro futuro colectivo.

El objetivo actual de Kawasaki es seguir desarrollando grandes transportadores de hidrógeno licuado en proyectos de demostración que se extenderán hasta 2030. Estos proyectos respaldarán la comercialización más amplia de una cadena de suministro marítima de hidrógeno licuado a través de las fronteras, diseñada para ayudar a Kawasaki a promover la energía del hidrógeno y lograr la neutralidad de carbono, en última instancia para un planeta más verde.

[1] Este artículo del Consejo del Hidrógeno se basa en el artículo de Kawasaki. presione soltar emitido en junio de 2023

[2] “Suiso” significa hidrógeno en japonés.