Hidrógeno verde: ¡tecnología del futuro para la producción de energía sostenible!

Hidrógeno verde: ¡tecnología del futuro para la producción de energía sostenible!

En un paso innovador para promover fuentes de energía sostenibles, el Laboratorio ESC de la Universidad Técnica de Brandeburgo Cottbus-Senftenberg ha logrado avances revolucionarios en la síntesis de metano. Los reactores convierten el hidrógeno verde y el dióxido de carbono (CO₂) de los procesos industriales en metano sintético, una fuente de energía neutra en carbono con un alto poder calorífico. Esta tecnología podría contribuir significativamente a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

Los reactores de síntesis de metano funcionan a temperaturas de 300 a 350 °C y un rango de presión de 1 a 10 bar. Se utilizan catalizadores de Ni/Al₂O₃. Para seguir optimizando los reactores se utilizan modelos de simulación unidimensionales, cuyos largos tiempos de cálculo proporcionan información valiosa sobre el proceso. El ESC Lab está desarrollando un metamodelo que predice las influencias de la presión y la dilución en la síntesis de metano. Este modelo está destinado a integrarse en aplicaciones Power-to-X y gemelos digitales, lo que podría aumentar significativamente la eficiencia de los procesos.

Desarrollo de un metamodelo

Para entrenar el metamodelo, se generan conjuntos de datos a partir de 5.000 simulaciones del modelo del reactor. Los parámetros variables incluyen la composición de la entrada de gas, la temperatura, la presión, el caudal, la longitud del reactor y el progreso de la reacción. Para desarrollar los modelos de predicción, los científicos utilizan un polinomio de sexto orden, una red neuronal feedforward y procesos gaussianos. El objetivo es claro: crear un modelo de predicción rápido basado en datos para optimizar los procesos Power-to-X y los gemelos digitales.

Se crearon más de 220.000 puntos de simulación para un conjunto de datos de entrenamiento sólido, lo que permitió un modelado preciso. La red neuronal proporciona las mejores predicciones para la temperatura del reactor a lo largo de su longitud. También muestra buenos resultados al mapear el efecto de la presión y la dilución sobre el contenido de metano. Los procesos gaussianos resultan especialmente eficaces para predecir el hidrógeno. En este proyecto de investigación participan de manera decisiva científicos como Tim Franken, Monang Vadivala, Saurabh Sharma, Tobias Gloesslein y Fabian Mauß.

Integración en tecnologías Power-to-X

La aplicación de las tecnologías desarrolladas en el almacenamiento y conversión de energía es cada vez más importante. El exceso de energía procedente de sistemas eólicos y fotovoltaicos se convierte en valiosas fuentes de energía como parte del acoplamiento sectorial. Un equipo de investigación que trabaja en el proyecto Power-to-Metanol, dirigido por Dechema, con sede en Frankfurt, está investigando la conversión de hidrógeno y CO₂ en metanol mediante plantas de biogás. Este método podría mejorar significativamente la flexibilidad en el sector eléctrico.

El proyecto ha desarrollado dos conceptos de plantas para producir metanol verde a partir de electricidad verde. Se tuvieron en cuenta los avances técnicos y la planificación de ubicaciones de plantas reales. Los desafíos residen particularmente en las condiciones específicas de la ubicación, y el suministro de electricidad verde o hidrógeno es de vital importancia. Particularmente prometedora es la síntesis de metanol verde con CO₂ verde, que se produce en la producción de bioetanol.

En un resumen positivo, el equipo del proyecto y los socios recomiendan seguir desarrollando el marco regulatorio para la producción de metanol verde a partir de electricidad verde y CO₂ verde. Una combinación de investigación básica, ingeniería práctica de plantas y análisis económico ha demostrado ser esencial para avanzar en la implementación de estas tecnologías innovadoras.

Los resultados de esta investigación se presentaron recientemente en la 2.ª Reunión General de COST Action CYPHER en Cracovia en mayo de 2025, que brindó la oportunidad de destacar los últimos avances en la síntesis de metano y tecnologías relacionadas. La visión central y ambiciosa es clara: la transformación del sector energético a través de tecnologías innovadoras Power-to-X para un futuro sostenible. Puede encontrar más información en el sitio web Universidad Técnica de Brandeburgo, el Alianza PTX y eso Proyecto de energía a metanol.