LAD01400_CadenaSuministroHidrogeno_U2

CADENA DE SUMINISTRO DEL HIDRÓGENO 

ALMACENAMIENTO Y SUMINISTRO 

DE HIDRÓGENO LÍQUIDO

Cadena de suministro del hidrógeno - Almacenamiento y suministro de hidrógeno líquido 

© Structuralia 2


ÍNDICE 

ÍNDICE ........................................................................................................................................................................ 3 

1. CARACTERÍSTICAS Y SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO DE HIDRÓGENO LÍQUIDO .................................... 4 

1.1 Transferencia de hidrógeno líquido ..................................................................................................................... 13 

1.2 Caso concreto ..................................................................................................................................................... 14 

2. ALMACENAMIENTO, DISTRIBUCIÓN Y DISPENSADO DE HIDRÓGENO LÍQUIDO .......................................... 15 

2.1 Conversión de Orto- a Para- ................................................................................................................................ 17 

2.2 Distribución de hidrógeno líquido ........................................................................................................................ 18 

2.3 Estación de servicio de hidrógeno líquido ........................................................................................................... 28 

3. DEPÓSITOS DE HIDRÓGENO LÍQUIDO, TIPOS, CARACTERÍSTICAS Y OBJETIVOS DE DESARROLLO ..... 30 

3.1 Costes asociados a los tanques .......................................................................................................................... 33 

3.2 Ejemplos de tanques criogénicos ........................................................................................................................ 36 

4. ESPECIFICACIONES DE EIHP (EUROPEAN INTEGRATED HYDROGEN PROJECT) ....................................... 45 

4.1 Repostaje de hidrógeno líquido ........................................................................................................................... 45 

4.2 Interfaz de hidrógeno líquido ............................................................................................................................... 49 

4.3 Acoplamiento Linde ............................................................................................................................................. 55 

4.4 Normativa y sistema de a bordo LH2 .................................................................................................................. 57 

5. EJEMPLOS DE PROYECTOS DE DESARROLLO ................................................................................................ 62 

5.1 Proyecto IDEALHY .............................................................................................................................................. 62 

5.2 Proyecto HEAVEN ............................................................................................................................................... 66 

5.3 Proyecto PRESLHY ............................................................................................................................................. 68 

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1. CARACTERÍSTICAS Y SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO DE 

HIDRÓGENO LÍQUIDO 

El hidrógeno líquido es comúnmente nombrado como LH2 y para mantenerlo en forma líquida es 

necesario presurizarlo y enfriarlo. Los puntos de ebullición y fusión son los más bajos de todas 

las sustancias químicas o elementos, a excepción del helio. En concreto sus puntos de fusión y 

de ebullición son los siguientes: 

• Punto de fusión: -259,2°C (~14 K) . 

• Punto de ebullición de -252,77 °C (~20 K; −423,17 °F). 

El hidrógeno líquido se suele usar como una forma común de almacenar el hidrógeno puesto que 

ocupa menos espacio que el hidrógeno en estado gaseoso a temperatura normal. 

La principal aplicación que ha tenido tradicionalmente es como combustible líquido en propulsión 

de cohetes, pero en la actualidad existen aplicaciones en transporte pesado y de largas 

distancias. 

En el caso de los motores de cohetes, son alimentados por hidrógeno líquido como LH2 y antes 

de mezclarse con el oxidante, generalmente oxígeno líquido LO2 se enfrían la tobera y otras 

partes del sistema. La combustión produce agua con trazas de ozono y peróxido de hidrógeno. 

La mayoría de estos motores de cohetes funcionan con un ligero exceso de combustible, de 

manera que el escape contiene un poco de hidrógeno no quemado. Este exceso de combustible 

reduce la erosión de la cámara de combustión y la tobera, reduciendo el peso molecular de los 

gases de escape, lo que puede aumentar el impulso. 

Es también usado en varios submarinos y vehículos conceptuales de hidrógeno de diferente 

tonelaje. Otros usos del hidrógeno líquido son para enfriar neutrones, dado que los neutrones y 

los núcleos de hidrógeno tienen masas similares, el intercambio de energía cinética por 

interacción es máximo, conocido como colisión elástica. 

Antes de la visualización de las figuras dos aclaraciones: 

• Las condiciones estándares hacen referencia a una temperatura estándar (273.15 K o 0 

ºC) y a una presión estándar (10^5 Pa). 

• 1 m^3 de hidrógeno a -253 ºC y 1 bar contiene únicamente 70 kg de hidrógeno (líquido) 

ya que posee una densidad de 70,8 kg/m 3 . 

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Figura 1: Poder Calorífico Inferior (PCI) basado en las densidades volumétricas de varios combustibles 1 

Figura 2: Comparación de las necesidades de volumen para la misma cantidad de energía 1 

1 

Entre 2014 y 2016, los socios del proyecto Knowhy desarrollaron módulos de formación práctica para un total de 

seis cursos: un módulo básico de unas 40 horas y cinco de especialización con unas 60 horas cada uno para cubrir 

generadores de pilas de combustible, cogeneración, producción de hidrógeno y manipulación, celdas de combustible 

de tamaño micro y celdas de combustible H 2 en el transporte. Los cursos se ofrecen en siete idiomas (holandés, 

inglés, francés, alemán, italiano, portugués y español) y ya se han impartido en muchos países europeos. 

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Se muestra a continuación la evolución del volumen requerido para distintos tipos de combustible 

y la misma cantidad de energía almacenada. 

Figura 3: Equivalencia energética por volumen 

La energía teórica que se necesita retirar para compactar el hidrógeno por licuefacción, son unos 

14,2 MJ/kg LH2. De esta manera se consigue enfriar el gas hidrógeno de 298 K (25°C) a 20,3 K, 

condensando el gas a presión atmosférica. Este análisis de exergía incluye la energía necesaria 

para eliminar el calor liberado por la conversión para-orto de la orientación de espín de los 

electrones a bajas temperaturas. 

El proceso más simple que se emplea en licuefacción de hidrógeno es el ciclo Linde o ciclo de 

expansión de Joule-Thomson. Este ciclo está formado por una serie de etapas que buscan pasar 

de hidrógeno gaseoso a hidrógeno líquido: 

• Se comprime el gas a temperatura ambiente. 

• Se enfría en un intercambiador de calor. 

• Pasa por una válvula de estrangulación. 

• Se expande generándose líquido que se extrae y se recircula el gas no licuado. 

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Se muestra a continuación un diagrama de flujo del proceso: 

Figura 4: Diagrama de flujo del proceso de licuefacción 2 

Se muestra a continuación el diagrama de temperatura-entropía para este proceso: 

Figura 5: Diagrama de temperatura y entropía de la licuefacción con preenfriamiento 2 

2 

Flynn 1992; Timmerhaus y Flynn 1989; Noganow 1992; Encyclopedia of Chemical Technology 1991. 

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El ciclo Linde que se acaba de mostrar funciona con gases como el nitrógeno, que se enfrían al 

expandirse a temperatura ambiente. Sin embargo el hidrógeno se calienta al expandirse a 

temperatura ambiente. Para conseguir que el gas hidrógeno se enfríe al expandirse, su 

temperatura debe ser inferior a su temperatura de inversión de 202 K (-71’15 ºC). Para alcanzar 

la temperatura de inversión, los procesos modernos de licuefacción de hidrógeno utilizan el 

preenfriamiento con nitrógeno líquido para bajar la temperatura del gas hidrógeno a 78 K (195’15° 

C) antes de la primera válvula de expansión. El gas nitrógeno se recupera y se recicla en un 

bucle de refrigeración continuo. 

Para una mejor comprensión de preenfriamiento con nitrógeno líquido para bajar la temperatura 

del gas hidrógeno, se muestra a continuación un diagrama de flujo de proceso donde se ha 

añadido el lazo cerrado de compresión y expansión para el nitrógeno. 

Figura 6: Diagrama de flujo del proceso de licuefacción con preenfriamiento 3 

3 


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Se muestra a continuación el diagrama de temperatura-entropía para este proceso: 

Figura 7: Diagrama de temperatura y entropía de la licuefacción con preenfriamiento 4 

Como alternativa al proceso Linde de preenfriamiento se puede hacer pasar el gas a alta presión 

por un motor de expansión o turbina el cual siempre enfriará el gas, independientemente de su 

temperatura de conversión. El proceso teórico denominado licuefacción ideal utiliza una 

expansión reversible para reducir la energía necesaria para la licuefacción. Consiste en un 

compresor isotérmico, seguido de una expansión isentrópica para enfriar el gas y producir un 

líquido. Se utiliza como base teórica para la cantidad de energía necesaria para la licuefacción, 

o trabajo ideal de licuefacción, y se utiliza para comparar procesos de licuefacción. 

En la práctica, un motor de expansión solo puede utilizarse para enfriar la corriente de gas, no 

para condensarla, ya que la formación excesiva de líquido en el motor de expansión dañaría los 

álabes de la turbina. 

4 


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Se muestra a continuación el diagrama de flujo para un proceso de licuefacción ideal: 

Figura 8: Diagrama de flujo de licuefacción ideal 5 

Se muestra a continuación el diagrama de temperatura-entropía correspondiente: 

Figura 9: Diagrama de temperatura y entropía para licuefacción ideal 6 

5 


6 

Ídem. 

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El trabajo ideal de licuefacción del hidrógeno es de 3,228 kWh/kg. En comparación, el trabajo 

ideal de licuefacción del nitrógeno es de solo 0,207 kWh/kg. 

Existen otros procesos como son el proceso Linde de doble presión, el ciclo Claude, el ciclo 

Claude de doble presión y el ciclo Haylandt o el ciclo Haylandt. Estos ciclos son similares a los 

procesos anteriores, pero utilizan intercambiadores de calor adicionales, múltiples compresores 

y motores de expansión para reducir la energía necesaria para la licuefacción. Esta reducción de 

energía se ve compensada por los mayores costes de capital. 

En busca de una mejor eficiencia energética, actualmente el hidrógeno se licúa mediante 

procesos más complejos que se detallan a continuación. El proceso de enfriamiento se lleva a 

cabo mediante la compresión y la expansión en varias etapas, junto con el intercambio de calor 

en contracorriente y la recuperación de energía mediante turbinas de expansión. 

Para el sistema de refrigeración, generalmente se utiliza propano que, mediante una compresión 

de vapor de tres etapas, consigue el enfriamiento desde la temperatura ambiente hasta 73 K, 

seguido de una expansión de nitrógeno de varias etapas para obtener 77 K (-196,15 ºC), y una 

compresión-expansión de helio de varias etapas para obtener la licuefacción del hidrógeno a 

20,3 K y presión atmosférica. Sin embargo, los 14,2 MJ/kg LH2 obtenidos mediante un análisis 

exergético no incluyen ningún tipo de energía eléctrica, mecánicas, térmicas o de flujo. 

Vemos a continuación algunos ejemplos de plantas reales donde sí se tienen en cuenta la 

energía eléctrica, mecánica, térmicas o de flujo mediante los datos operativos de las mismas. 

El primer ejemplo es una planta de licuefacción de tamaño medio de Linde Gas AG en Ingolstadt 

(Alemania) la cual produce 182 kg/hora LH2 con un consumo específico de energía de unos 54 

MJ/kg LH2. Si se estudia una planta más grande como las que existen en los Estados Unidos, 

se requieren unos 36 MJ/kg LH2 para licuar el hidrógeno. 

Un estudio de viabilidad de una planta de licuefacción de hidrógeno 6 veces mayor que cualquier 

instalación existente, aproximadamente 12.500 kg/h LH2 de capacidad, situada en japón 

concluyen que, en el mejor de los casos, se necesitan al menos 105,2 MJ para hacer funcionar 

la planta, lo que corresponde a 30,3 MJ/kg LH2. 

Se ha sugerido el uso de una mezcla de helio-neón en el ciclo de baja temperatura para reducir 

el consumo de energía a 25,2 MJ/kg LH2, para una planta que produzca 7.200 kg/h de LH2 pero 

aún no se dispone de resultados experimentales. 

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Se muestra a continuación una figura que representa la variación del consumo de energía 

respecto a la capacidad de las plantas de licuefacción de hidrógeno existentes. 

Figura 10: Necesidades de energía para la licuefacción del hidrógeno frente a la capacidad de la planta 7 

Se observa como para plantas pequeñas se necesita más energía que para plantas más grandes, 

para una planta de licuefacción de 10 kg/h LH2 se necesitan 100 MJ/kg LH2, mientras que para 

una planta de 1.000 kg/h LH2 se necesitan solo 40 MJ/kg LH2. 

En el caso de las plantas de licuefacción muy pequeñas (>5 kg/h LH2), la energía necesaria para 

licuar el hidrógeno puede superar la energía del HHV. Incluso las plantas de 10.000 kg/h LH2 

consumirían alrededor del 25% de la energía HHV del hidrógeno licuado. Para la tecnología 

disponible, el 40% sería una cifra razonable. En otras palabras, habría que suministrar 1,4 

unidades de energía a la licuadora en forma de hidrógeno y electricidad para obtener 1 unidad 

HHV de hidrógeno líquido. Sin embargo, aún no se han construido plantas de licuefacción de 

rendimiento comparable. 

Vemos a continuación una figura que ilustra la energía de licuefacción en relación con el HHV 

del hidrógeno frente a la capacidad de la planta. 

7 

The Future of the Hydrogen Economy: Bright or Bleak Version of 15 April 2003 updated for distribution at the 2003 

Fuel Cell Seminar 3 – 7 November 2003. 

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Figura 11: Energía de licuefacción en relación con el HHV del hidrógeno frente a la capacidad de la planta 8 

Además, se debe de tener en cuenta que los sistemas de almacenamiento de hidrógeno líquido 

pierden parte del gas hidrógeno por ebullición. Esto se debe a una fuga de calor inevitable, y 

debe permitirse por razones de seguridad. La tasa de pérdida depende del tamaño del almacén, 

pero sería importante para los que se utilizan en los vehículos, y puede suponer entre un 3 y un 

4 por ciento al día. Aunque este gas puede utilizarse cuando el vehículo está en funcionamiento, 

pero se tendría que ser expulsado si el vehículo está aparcado. Sistemas de almacenamiento. 

1.1 Transferencia de hidrógeno líquido 

El hidrógeno líquido puede pasar de un recipiente lleno a otro vacío por la acción de la gravedad. 

No se requiere energía adicional, a menos que el líquido se transfiera de una elevación inferior 

a una superior, o a velocidades de flujo aceleradas. Sin embargo, la transferencia de gases 

presurizados obedece a otras leyes que favorece en este caso al hidrógeno líquido. 

8 

The Future of the Hydrogen Economy: Bright or Bleak Version of 15 April 2003 updated for distribution at the 2003 

Fuel Cell Seminar 3 – 7 November 2003. 

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Tanto para hidrógeno líquido como gaseoso, el proceso de transferencia se complica por los 

efectos de la temperatura. En el caso del hidrogeno líquido, el proceso es más rápido que para 

el hidrógeno gaseoso ya que en este último caso, la transferencia de masa igual se logra solo 

después de algún tiempo, cuando las temperaturas han alcanzado de nuevo el equilibrio. 

1.2 Caso concreto 

Se presenta a continuación un caso de estudio que puede servir para ilustrar la sesión. Cada día 

salen del aeropuerto de Fráncfort unos 100 jumbos cargados con 130 toneladas de queroseno. 

Si se sustituyera en una proporción de 1:1 por 50 toneladas de hidrógeno líquido, las necesidades 

diarias serían de 50.000 toneladas o 72.000 m3 del líquido criogénico, suficiente para llenar 38 

piscinas olímpicas. Cada día habría que electrolizar 45.000 toneladas de agua. Para la 

electrólisis, la licuefacción y el transporte del hidrógeno se necesitaría la producción continua de 

16 centrales eléctricas de 1 GW. Si los 550 aviones que salen del aeropuerto se convirtieran en 

hidrógeno, se necesitaría todo el consumo de agua de Fráncfort (650.000 habitantes) y la 

producción de 25 centrales eléctricas de tamaño normal para satisfacer la demanda de hidrógeno 

de los aviones que salen de un solo aeropuerto de Alemania. 

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2. ALMACENAMIENTO, DISTRIBUCIÓN Y DISPENSADO DE 

HIDRÓGENO LÍQUIDO 

Cuando se diseña una instalación, una de las principales preocupaciones en el almacenamiento 

de hidrógeno líquido es minimizar las pérdidas de hidrógeno por ebullición del líquido. Dado que 

líquido se almacena como un líquido criogénico que está en su punto de ebullición, cualquier 

transferencia de calor al líquido provoca la evaporación de una parte del hidrógeno. Las fuentes 

de este calor pueden ser la conversión orto-para, la energía de bombeo, el calentamiento por 

convección, el calentamiento por conducción o el calentamiento radiante. Cualquier evaporación 

resultará en una pérdida neta en la eficiencia del sistema, ya que es contrario al trabajo que se 

ha realizado para licuar el hidrógeno, pero habrá una pérdida aún mayor si el hidrógeno se libera 

a la atmósfera en lugar de ser recuperado. 

El primero a tener en cuenta para evitar las pérdidas por ebullición es realizar una conversión 

orto-para del hidrógeno durante la etapa de licuefacción para evitar que se produzca cualquier 

conversión y posterior evaporación durante el almacenamiento. Otro punto importante para evitar 

la ebullición es utilizar contenedores criogénicos aislados. Los contenedores criogénicos están 

diseñados para minimizar la transferencia de calor conductiva, convectiva y radiante de la pared 

exterior del contenedor al líquido. Todos los contenedores criogénicos tienen una construcción 

de doble pared doble y el espacio entre las paredes está evacuado para eliminar casi por 

completo la transferencia de calor por convección y conducción. 

Para evitar la transferencia de calor radiante se utilizan múltiples capas, del orden de 30 a 100 

capas para protección térmica reflectante de baja emitancia, normalmente se usa un material 

plástico aluminizado de Mylar, entre las paredes interiores y exteriores del recipiente. Como 

alternativa económica a la película de Mylar existe la perlita (sílice coloidal) que se coloca entre 

las paredes de los recipientes. Algunos grandes recipientes de almacenamiento tienen una pared 

exterior adicional con el espacio lleno de nitrógeno líquido, lo que reduce la transferencia de calor 

al disminuir la diferencia de temperatura que impulsa la transferencia de calor. 

La mayoría de los depósitos de hidrógeno líquido son esféricos ya que esta forma aporta una 

menor superficie de transferencia de calor por unidad de volumen. Gracias a su forma, a medida 

que aumenta el diámetro del depósito, el volumen aumenta más rápidamente que la superficie, 

por lo que un depósito grande tiene un área de transferencia de calor proporcionalmente menor 

que un tanque pequeño, lo que reduce la ebullición. 

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Los depósitos cilíndricos se usan porque son más fáciles y baratos de construir que los esféricos 

y su relación volumen-superficie es casi la misma superficie es casi la misma. 

La densidad energética del sistema mejora cuando el hidrógeno se almacena en forma de 

hidrógeno líquido: 

• Densidad hidrógeno líquido (-253 ºC) = 70.8 kg/m 3 . 

• Densidad hidrógeno gas a 700 bar = 39.3 kg/m 3 . 

• Densidad hidrógeno gas a 1 bar = 0,0899 kg/m 3 . 

El hidrógeno cambia su estado de agregación a líquido a -253 ºC y 1 bar, existiendo en dicha 

forma solo por debajo de las condiciones del punto crítico, 12,8 bar y 33 K. Los puntos clave de 

esta tecnología son los asociados al efecto de mantenerlo a temperaturas criogénicas. Los 

principales problemas son los siguientes: 

• Pérdida de hidrógeno por evaporación: Debido a las temperaturas a las de trabajo se 

producen pérdidas energéticas, que se traducen en una progresiva evaporación del 

hidrógeno que está almacenado. Este hidrógeno se va acumulando en el interior del 

depósito, pero debe ser venteado para evitar sobrepresiones. Aproximadamente, entre el 

3 y el 5 % del hidrógeno almacenado se evapora al día. En la siguiente Figura se muestra 

la evolución de un depósito frente al tiempo. Se muestra claramente que la presión se 

mantiene prácticamente constante, mientras que la cantidad de hidrógeno almacenado 

disminuye diariamente. 

Figura 12: Pérdidas por evaporación 9 

9 

Hidrógeno y pilas de combustible. Almacenamiento y distribución de hidrógeno. 

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• El proceso de licuefacción del hidrógeno requiere de una serie de equipos como 

compresores, intercambiadores de calor, motores de expansión y válvulas de 

estrangulación que permiten dicho proceso. 

• Es muy elevada la energía necesaria en el proceso de licuefacción, se necesitan del orden 

del 30 % de la energía que contiene el hidrógeno que está siendo enfriado y para el caso 

de plantas pequeñas de licuefacción, las cuales son menos eficientes, se puede llegar a 

gastos energéticos mayores. 

• Los materiales necesarios para trabajar en estas condiciones aportan mucho peso y 

volumen al sistema total. Por esta razón deben ser optimizados, consiguiendo un mejor 

aislamiento del exterior, y reduciendo el volumen, el peso y los costes. 

2.1 Conversión de Orto- a Para- 

Las moléculas de hidrógeno pueden existir en dos formas, para y orto, dependiendo de las 

configuraciones electrónicas de los dos átomos de hidrógeno individuales. En el punto de 

ebullición del hidrógeno de 20 K (-252ºC), la concentración de equilibrio correspondiente es casi 

toda de para-hidrógeno, pero a temperatura ambiente o superior, la concentración de equilibrio 

es de 25% de para-hidrógeno y 75% de orto-hidrógeno. Por lo general, la conversión no 

catalizada de orto a para-hidrógeno ocurre muy lentamente, es decir que sin un paso de 

conversión catalizado, el hidrógeno puede ser licuado, pero puede contener todavía cantidades 

significativas de orto-hidrógeno. 

Este orto-hidrógeno se convertirá finalmente en la forma para-hidrógeno en una reacción 

exotérmica, lo que plantea un problema ya que la transición de orto a para-hidrógeno libera una 

cantidad significativa de calor, 527 kJ/kg. Si el orto-hidrógeno permanece después de la 

licuefacción, este calor de transformación se liberará lentamente a medida que la conversión 

avanza, dando lugar a la evaporación de hasta el 50% del hidrógeno líquido en unos 10 días. 

Esto significa que el almacenamiento de hidrógeno a largo plazo requiere que el hidrógeno se 

convierta de su forma Orto a su forma Para para minimizar las pérdidas por ebullición. 

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Esto puede lograrse utilizando una serie de catalizadores como el carbón activo, los metales de 

tierras raras, el óxido férrico, los compuestos de uranio, el óxido crómico y algunos compuestos 

de níquel. El carbón activado es el más utilizado, pero el óxido férrico también es una alternativa 

económica. 

El calor liberado en la conversión suele eliminarse enfriando la reacción primero con nitrógeno 

líquido y después con hidrógeno líquido. El nitrógeno líquido se utiliza en primer lugar porque 

requiere menos energía para licuarse que el hidrógeno, pero enfría el hidrógeno lo suficiente 

como para lograr una concentración de equilibrio de aproximadamente el 60% de parahidrógeno. 

2.2 Distribución de hidrógeno líquido 

La distribución de hidrógeno líquido toma sentido cuando la cantidad demandada y la distancia 

de distribución pueden considerarse medias, es decir cuando la cantidad esta entre 0.5 – 2.5 

t/día y distancias comprendidas entre 100 y 4.000 km. A continua se muestran unas figuras que 

fijan unos límites razonables para el uso de hidrógeno líquido. 

Figura 13: Rango de aplicación práctica 10 

10 


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Además de la información aportada por Air Products, también se puede observar esta infografía 

de la consultora Bloomerg. 

Figura 14: Rango de aplicación práctica [Bloomberg] 

En términos económicos, el suministro mediante camiones cisterna de hidrógeno líquido 

criogénico es la vía más económica para una penetración media en el mercado. Basándose en 

los supuestos que se muestran a continuación, el coste de la entrega del camión cisterna de 

líquidos es aproximadamente el 10% de la entrega del remolque tubular de gas comprimido (0,15 

€/kg frente a 1,76 /kg). 

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Figura 15: Asunciones típicas para distribución de hidrógeno líquido 11 

Con camiones cisterna de hidrógeno líquido, se pueden transportar cantidades relativamente 

grandes de hidrógeno y llegar a mercados situados en grandes áreas geográficas, mientras que 

los remolques tubulares de hidrogeno gas, son más adecuados para una demanda de mercado 

relativamente pequeña y los mayores costes de entrega podrían compensar las pérdidas debidas 

a la ebullición del líquido durante el almacenamiento. Sin embargo, los remolques tubulares de 

alta presión están limitados a satisfacer pequeñas demandas de hidrógeno. 

Por lo expuesto hasta aquí, se estima que una combinación de camiones tubulares de hidrógeno 

gas comprimido, camiones cisterna de hidrógeno líquido y tuberías, podría utilizarse durante las 

distintas etapas del desarrollo del mercado de los combustibles de hidrógeno. 

• Los remolques tubulares podrían utilizarse durante el periodo inicial de introducción, ya 

que la demanda probablemente será relativamente pequeña y se evitando la ebullición 

que se produce con el almacenamiento de hidrógeno líquido. 

• Los camiones cisterna criogénicos podrían transportar mayores cantidades que los 

remolques tubulares para satisfacer la demanda de los mercados en crecimiento. 

• Los oleoductos podrían colocarse estratégicamente para transportar el hidrógeno a las 

zonas de mayor demanda a medida que se pongan en marcha más capacidades de 

producción. 

11 


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2.2.1. Distribución de hidrógeno líquido por carretera 

Mientras que en la mayoría de los casos el transporte de combustibles está limitado por el peso, 

en el caso del hidrógeno líquido lo está por el volumen. 

Con respecto a los camiones cisterna, el hidrógeno líquido entra y sale del camión por gravedad 

y normalmente se tarda unas dos horas en cargar y descargar el contenido. Puede tener como 

volumen útil una caja de 2,4 m de ancho, 2,5 m de alto y 10 m de largo, es decir, 60 m 3 y como 

la densidad del líquido frío es solo de 70 kg/m 3 la caja podría contener solo 4.200 kg de hidrógeno 

líquido, pero se necesita espacio para el contenedor, el aislamiento térmico, el equipo de 

seguridad, etc. De hecho, en un camión de gran tamaño solo caben unos 2.100 kg de líquido 

criogénico. 

Todo lo anterior, hace que el transporte de hidrógeno líquido sea caro, porque a pesar de su 

pequeña carga útil, el vehículo tiene que ser financiado, mantenido, registrado, asegurado y 

conducido como cualquier otro camión. 

En cuanto al peso del camión cisterna se debe de saber que en un remolque tubular de hidrógeno 

gas normalmente, la relación de peso entre el tubo y el hidrógeno es de aproximadamente 100- 

150:1. La combinación de la baja densidad del hidrógeno gaseoso y el peso de los tubos de 

acero de alta calidad y paredes gruesas, 36 toneladas, limitan cada carga a 300 kilogramos de 

hidrógeno y en realidad, solo el 75%-85% de cada carga es dispensable, dependiendo de la 

configuración del compresor de dispensado. 

Por otro lado, en los camiones cisterna de hidrógeno líquido, el tubo y el tren de rodaje se 

desconectan de la cabina y se dejan en la estación de abastecimiento de combustible. Los 

remolques tubulares se utilizan no solo como contenedor de transporte, sino también como 

almacenamiento in situ. Esto quiere decir que el número total de tubos suministrados es igual al 

número de tubos dejados en las estaciones de abastecimiento de combustible y a los que se 

encuentran en las plantas centrales para ser recogidos por las cabinas que regresan. 

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A continuación se va a analizar el consumo de energía para el transporte de carretera del 

hidrógeno líquido comparado con otros combustibles y suponiendo que el peso bruto del vehículo 

de transporte de hidrógeno líquido es de solo 30 toneladas métricas. 

Figura 16: Energía consumida por transporte de carretera 12 

Se puede observar cómo al hacer distribución con hidrógeno líquido se pasa de 22 camiones a 

solo 4 para alimentar la misma cantidad de vehículos siendo esta última cantidad 4 veces más 

que para la gasolina. 

12 

Hydrogen Pathways: Cost, Well-to-Wheels Energy Use, and Emissions for the Current Technology Status of Seven 

Hydrogen Production, Delivery, and Distribution Scenarios. National Renewable Energy Laboratory. 

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Se hace a continuación una comparación gráfica del consumo de energía de la distribución de 

hidrógeno líquido frente a otros combustibles. 

Figura 17: Energía necesaria para el transporte de carretera de combustible respecto a su HHV 13 

Un dato significativo de esta gráfica es que para llenar de hidrógeno el mismo número de 

vehículos a los que hoy da servicio un solo camión de gasolina, seguirían siendo necesarios un 

mínimo de entre 15 y 22 camiones de hidrógeno con remolque tubular. Además, la transferencia 

de hidrógeno presurizado desde esos camiones a la estación de servicio tardaría mucho más 

que vaciar la gasolina de un solo camión cisterna en un tanque de almacenamiento subterráneo 

y posiblemente entraría en conflicto con los procedimientos establecidos en las estaciones de 

servicio. 

Una estación de servicio de tamaño medio situada en una autopista importante puede vender 26 

toneladas métricas de gasolina al día. Este combustible puede ser entregado por un camión de 

gasolina de 40 toneladas métricas. Sin embargo, se necesitarían 22 camiones de hidrógeno con 

remolque tubular o casi tres camiones de hidrógeno líquido para suministrar la misma cantidad 

de energía a la estación. 

13 



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Un remolque de hidrógeno líquido típico puede transportar hasta 3.900 kg de hidrógeno. El 

método que se está siguiendo, calcula la cantidad de hidrógeno que se carga en un remolque 

cuando sale de la terminal. La ecuación es la siguiente: 

Donde: 

• Vtank = volumen de agua del remolque (m3) 

• ρLH2 = densidad del hidrógeno líquido (g/L) 

• ALH2Truck = disponibilidad del camión de líquido 

La cantidad de hidrógeno cargado en el remolque se utiliza para calcular la cantidad de pérdidas 

por evaporación durante la entrega en una estación, utilizando la siguiente ecuación: 

Para utilizar esta ecuación se asume que solo hay combinaciones de un camión y un remolque. 

Además, se supone que las estaciones están a la misma distancia de la terminal y que se 

suministra la misma cantidad de hidrógeno a cada estación. 

El coste total del combustible se determina multiplicando el valor del coste del combustible por 

el consumo de combustible por viaje, que se calcula en función del ahorro de combustible del 

camión y de la distancia recorrida. El capital total, la mano de obra y otros costes operativos y de 

mantenimiento se suman para poder determinar el coste del hidrógeno. 

2.2.2. Equipo de licuefacción 

Para el análisis de estos equipos se sigue un método que permite calcular el coste de una unidad 

de licuefacción basándose en una ecuación idealizada de la potencia del equipo y una necesidad 

de energía basada en datos bibliográficos. 

© Structuralia 24


Para la necesidad de energía real se calcula utilizando la siguiente figura la cual muestra cómo 

la necesidad de energía de un equipo de licuefacción disminuye a medida que la capacidad de 

diseño o caudal de hidrógeno desciende por debajo de 5 t/día. 

Figura 18: Necesidad de energía del equipo en función del caudal de hidrógeno (National Renewable Energy 

Laboratory, 2006) 14 

La fórmula de la potencia real necesaria es la siguiente: 

Donde: 

• Preq = ajuste de la curva. 

• Favg = caudal medio de hidrógeno hacia fuera. 

• LOSS = pérdida de hidrógeno durante la licuefacción. 

14 



25 © Structuralia


En un sistema termodinámico ideal para la licuefacción se supone una compresión isotérmica 

reversible y una expansión isentrópica reversible. Bajo estas consideraciones, la potencia teórica 

necesaria se calculada mediante la siguiente fórmula: 

Donde: 

• Wnet = trabajo neto idealizado requerido por el equipo [kWh / (kg/día)] 

• m = capacidad de diseño del equipo (kg/día) 

• T1 = temperatura de entrada al equipo (K) 

• Sin = entropía del hidrógeno a la temperatura de entrada [kWh / K(kg/día)] 

• Sout = entropía del hidrógeno a la temperatura de salida [kWh / K(kg/día)] 

• hin = entalpía del hidrógeno a la temperatura de entrada [kWh / (kg/día)] 

• hout = entalpía del hidrógeno a la temperatura de salida [kWh / (kg/día)] 

Para conocer la eficiencia del equipo de licuefacción se debe dividir la potencia teórica entre la 

potencia real requerida. En el cálculo se supone que las presiones de entrada y salida del equipo 

son de 1 atm y que la alimentación del sistema es de hidrógeno puro. 

A partir de aquí se ha desarrollado una curva de costes basada en varias fuentes bibliográficas 

que estiman el coste de capital de un equipo de licuefacción sin incluir costes directos e indirectos 

como la instalación, los imprevistos, los impuestos sobre la propiedad y la ingeniería. 

© Structuralia 26


Figura 19: Coste del equipo frente a la capacidad de diseño (National RenewableEnergy Laboratory, 2006) 15 

Para los cálculos se supone que un equipo de licuefacción de 30 t/día requiere aproximadamente 

25.000 m2 de terreno. Para otros tamaños de equipos, el terreno necesario se calcula tomando 

la proporción correspondiente del caudal y el resultado se eleva a la potencia de 0,6, por último, 

ese resultado se multiplicado por 25.000 para obtener la cantidad de terreno necesaria. 

La necesidad de energía anual se calcula mediante la siguiente fórmula: 

Donde: 

• Eann = necesidad anual de energía. 

• Pliq = necesidad real de energía. 

El coste total de los servicios básicos se determina multiplicando el coste del combustible por las 

necesidades anuales de energía. Algunos otros costes como el capital total, la mano de obra y 

otros costes operativos y de mantenimiento no incluidos aquí deben sumarse para poder 

determinar el coste del hidrógeno final. 

15 



27 © Structuralia


2.3 Estación de servicio de hidrógeno líquido 

En una estación de servicio el hidrógeno líquido almacenado se presuriza a 400 atm con bombas 

reciprocantes de desplazamiento positivo de velocidad variable. Además, un vaporizador de 

convección natural que utiliza el aire ambiente y agua condensada suministra el calor necesario 

para vaporizar y calentar el gas a alta presión, este proceso no conlleva costes adicionales de 

servicio. 

La siguiente figura muestra como varia el coste de producción de hidrógeno dispensado en una 

estación de servicio para dos vías de producción, gas natural y electrólisis de agua, en una planta 

central y en una planta en el sitio de dispensado. 

Figura 20: Comparación de dos plantas de producción de hidrógeno 16 

Como se puede comprobar, la entrega de hidrógeno en forma líquida desde la planta central es 

más económica que una planta en el sitio. 

Por lo tanto la vía de producción en la estación de servicio, que a priori podría presentar posibles 

ventajas económicas, arroja peores resultados. 

Para mostrar la unidad de coste de hidrógeno líquido incluyendo su producción, distribución y 

dispensado desde una planta central, frente a otras vías, se muestra a continuación un resumen 

para un caso donde se producen de manera centralizada 150.000 kg/día de hidrógeno que 

abastecerá a 411 estaciones de servicio en las cuales se consume 329 kg/día. 

16 

Hydrogen Supply: Cost Estimate for Hydrogen Pathways Scoping Analysis. D. Simbeck and E. Chang. 

© Structuralia 28


En el resumen se hace una comparación para cuatro casos fundamentales, hidrógeno líquido, 

hidrógeno en tubería, remolque tubular y producción el sitio. 

Figura 21:Resumen de la producción de hidrógeno por electrólisis 17 

Como conclusión de esta figura, se puede mencionar que la producción y distribución de 

hidrógeno líquido en cantidades de 150 t/día es más rentable que otras vías de producción y 

distribución. 

Las plantas de licuefacción de tamaño medio tienen tasas de producción de 9.000 - 55.000 kg/día 

por lo tanto el caso anterior se puede considerar una planta de gran tamaño. Las plantas 

construidas en los últimos años han sido más pequeñas. 

17 

Hydrogen Supply: Cost Estimate for Hydrogen Pathways Scoping Analysis. D. Simbeck and E. Chang. 

29 © Structuralia


3. DEPÓSITOS DE HIDRÓGENO LÍQUIDO, TIPOS, CARACTERÍSTICAS 

Y OBJETIVOS DE DESARROLLO 

La NASA tiene el mayor tanque esférico del mundo con una capacidad de 228.000 kg de 

hidrógeno líquido. Si se compara con los depósitos de almacenamiento de hidrógeno líquido que 

los clientes suelen tener en sus instalaciones, con una capacidad de entre 110 y 300 kg, se 

puede concluir que es enormemente grande, sin embargo no se supera la capacidad máxima 

para tanques individuales, la cual hasta la fecha se sitúa en hasta 900.000 kg de hidrógeno 

líquido. 

Los recipientes de hidrógeno líquido se componen principalmente de un depósito interior, un 

sistema de aislamiento intermedio y un armazón exterior. El depósito interior tiene que ser 

resistente al contacto con el hidrógeno, impermeable al hidrógeno y resistente a las temperaturas 

de operación (20 K). Además, a causa de los grandes cambios de temperatura cuando el 

depósito está lleno o vacío, hay que tener en cuenta la expansión y contracción del material. 

Respecto a la capa de aislamiento intermedia, puede ser principalmente de dos tipos: 

• El primer tipo es mediante una chaqueta de aislamiento a presión de vacío la cual 

consistente en capas de aluminio u otro compuesto con una baja emisividad y alta 

reflectividad, separadas por capas de fibras de vidrio. Manteniendo una baja presión en 

esta sección, se consigue disminuir la convección entre las capas, y de esta manera las 

capas de aluminio reducen la radiación y las fibras de vidrio reduce la conducción de calor. 

• El segundo tipo es mediante un asilamiento rígido de espuma (foam). Presenta menos 

problemas de seguridad, sin embargo la conductividad térmica es mayor. 

El armazón exterior del depósito es de acero o aluminio y debe presentar una alta resistencia a 

la abrasión y se está trabajando en recubrir la capa exterior con fibras y materiales compuestos. 

En la siguiente figura se identifican los elementos más importantes de un prototipo de 

almacenamiento líquido de hidrógeno de la empresa Linde. Cabe destacar el calentador de 

hidrógeno, necesario para evitar daños por enfriamiento en los elementos alimentados con el 

hidrógeno proveniente de este depósito. 

© Structuralia 30


Figura 22: Depósito de hidrógeno líquido 18 

Cuando se almacena hidrógeno líquido, una de las principales preocupaciones es minimizar las 

pérdidas de hidrógeno por ebullición del líquido. Dado que el hidrógeno líquido se almacena 

como un líquido criogénico que está en su punto de ebullición, cualquier transferencia de calor 

al líquido hace que se evapore parte del hidrógeno. La fuente de este calor puede ser la 

conversión orto-para, el calentamiento por convección o el calentamiento por conducción, la 

mezcla o la energía de bombeo, incluso el calentamiento radiante. Cualquier evaporación 

supondrá una pérdida neta en la eficiencia del sistema, ya que el trabajo se ha dedicado a licuar 

el hidrógeno, pero habrá una pérdida aún mayor si el hidrógeno se libera a la atmósfera en lugar 

de recuperarse. 

El primer paso para evitar las pérdidas por ebullición es realizar una conversión orto-para del 

hidrógeno durante la etapa de licuefacción para evitar que se produzca cualquier conversión y 

posterior evaporación durante almacenamiento. Otro paso importante para evitar el boil-off es 

utilizar contenedores criogénicos aislados. 

Los contenedores criogénicos o dewars están diseñados para minimizar la transferencia de calor 

por conducción, convección y radiación desde la pared exterior del contenedor al líquido. 

18 


31 © Structuralia


Todos los contenedores criogénicos tienen una construcción de doble pared y el espacio entre 

las paredes al vacío para eliminar casi por completo la transferencia de calor por convección y 

conducción. 

Para evitar la transferencia de calor radiante, se colocan de 30 a 100 capas de blindaje térmico 

reflectante y de baja emitancia que generalmente son de un plástico aluminizado llamado Mylar 

colocado entre las paredes interior y exterior del recipiente. Una alternativa más barata a la 

película de Mylar es la perlita, sílice coloidal, colocada también entre las paredes del recipiente. 

Algunos grandes recipientes de almacenamiento tienen una pared exterior adicional con el 

espacio lleno de nitrógeno líquido, esto reduce la transferencia de calor al disminuir la diferencia 

de temperatura que impulsa la transferencia de calor. 

Respecto a la forma del tanque, la mayoría de los depósitos de hidrógeno líquido son esféricos, 

ya que esta forma tiene la menor superficie para la transferencia de calor por unidad de volumen. 

En un tanque esférico, a medida que aumenta el área también aumenta el diámetro del depósito, 

de esta manera el volumen aumenta más rápidamente que la superficie, por lo que un depósito 

grande tendrá tiene un área de transferencia de calor proporcionalmente menor que un tanque 

pequeño, lo que reduce la ebullición. Los depósitos cilíndricos son más fáciles y baratos de 

construir que los esféricos y su relación volumen-superficie es casi la misma. 

Incluso con un gran aislamiento, parte del hidrógeno se evaporará. Este hidrógeno gaseoso se 

puede ventilar, dejar que aumente la presión en el recipiente o capturarlo y devolverlo al proceso 

de licuefacción. Si el hidrógeno líquido se almacena en un recipiente a presión, se puede dejar 

que el gas aumente gradualmente hasta que alcance la presión de diseño, y entonces se debe 

ventilar parte del gas. El tiempo que tarda la presión del gas en alcanzar el límite de presión se 

denomina tiempo de bloqueo. Para los procesos que utilizan hidrógeno gaseoso, si el tiempo de 

almacenamiento es menor que el tiempo de bloqueo, no se producirán pérdidas de hidrógeno. 

Otra opción cuando el hidrógeno se almacena en el mismo lugar donde se licua es sacar el gas 

hidrógeno del depósito de hidrógeno líquido y volver a licuarlo. De este modo no se pierde 

hidrógeno y como el gas sigue estando frío es más fácil de comprimir. En las aplicaciones de 

transporte de gran tamaño, como los barcos, el gas de ebullición se está considerando como 

combustible para el propio transporte, a medida que el gas de hidrógeno hierve desde el líquido, 

se recaptura y se introduce en los motores o en la caldera del barco. 

En caso de que el hidrógeno no se pueda recuperar, se puede ventilar. El vaciado del hidrógeno 

a la atmósfera supone un plus de seguridad porque se difunde rápidamente en el aire. 

© Structuralia 32


Es importante saber que los índices de ebullición dependen del tamaño del recipiente de 

almacenamiento y oscilan entre el 2% y el 3% diario en el caso de los pequeños contenedores 

portátiles y el 0,06% diario en el caso de los grandes recipientes, siendo la tasa de ebullición 

típica del 0,1%. Si este hidrógeno no es recapturado por el proceso, el gas perdido representa 

un gasto, e incluso si se recaptura, se requiere energía para volver a licuarlo. El objetivo de la 

industria para la tasa de ebullición es del 0,03% por día. 

3.1 Costes asociados a los tanques 

Los depósitos de hidrógeno líquido son de baja presión, pero tienen un alto coste de capital 

debido al aislamiento necesario para evitar la ebullición. El coste depende principalmente del 

volumen, con un exponente de tamaño de alrededor de 0,7. Los recipientes pequeños pueden 

ser bastante caros y el ahorro por economía de escala no es significativo, excepto con grandes 

volúmenes. También hay una reducción de las pérdidas de hidrógeno con los recipientes más 

grandes debido a la menor superficie por unidad de volumen en los tamaños más grandes. Los 

tanques aislados con perlita cuestan menos que los tanques envueltos en Mylar, pero siguen 

ofreciendo buenas propiedades aislantes. 

El mayor coste operativo de la licuefacción es la electricidad, aunque también se necesitan 

pequeñas cantidades de nitrógeno y agua de refrigeración. Un desglose aproximado de los 

costes es de 0,068 €/kg para el equipo de compresión y los servicios públicos, 0,11 €/kg para el 

depósito de hidrógeno líquido y 0,84 €/kg para la energía. En comparación con el 

almacenamiento de gas comprimido, los recipientes de almacenamiento de hidrógeno líquido 

son más bajos, pero para la licuefacción los requisitos energéticos son mayores. 

Se muestra a continuación una figura que ilustra el precio medio de los tanques en función de 

los kilogramos que almacenan. 

33 © Structuralia


Figura 23: Costes de los recipientes de hidrógeno líquido 19 

Se puede observas como el coste para tanques de pequeño tamaño no difiere mucho del precio 

de un tanque de hidrógeno comprimido, sin embargo a medida que el tanque aumenta de 

capacidad, el precio se hace cada vez más pequeño. 

Por otro lado, se muestra a continuación el coste asociado a la operación del equipo de 

licuefacción. 

Figura 24: Costes de operación del equipo de licuefacción [8] 

Los requisitos de potencia de licuefacción varían desde 8,0 kWh/kg hasta 12,7 kWh/kg. Se 

espera que la aplicación de la refrigeración magnetocalórica para licuar el hidrógeno puede dar 

lugar a requisitos energéticos más bajos, del orden de 4,94 kWh/kg en el futuro. Este dato es 

bastante bueno si se compara con la energía ideal de licuefacción del hidrógeno es de 3,228 

kWh/kg. 

19 

Costs of Storing and Transporting - Hydrogen NREL/TP-570-25106. 

© Structuralia 34


En la siguiente figura se ofrecen algunos requisitos energéticos de licuefacción. 

Figura 25: Requisitos energéticos de licuefacción 20 

El coste de capital de una planta de hidrógeno líquido puede estimarse en función de la tasa de 

producción de hidrógeno. Los exponentes de tamaño de las plantas de hidrógeno líquido oscilan 

entre 0,6 y 0,7. Según fuentes consultadas, el coste total de capital se desglosa en un 10% de 

planificación, un 60% de equipos y un 30% de construcción. 

A continuación se muestra los costes de capital para instalaciones de hidrógeno líquido de 

diversos tamaños. Los precios oscilan entre 21.700 €/kg/hora y 100.300 €/kg/hora. 

Figura 26: Costes de capital de una planta de licuefacción 21 

20 

Costs of Storing and Transporting - Hydrogen NREL/TP-570-25106. 

21 

Ídem. 

35 © Structuralia


3.2 Ejemplos de tanques criogénicos 

Unas instalaciones de almacenamiento de hidrógeno líquido requieren de una serie de elementos 

imprescindibles, muchos de ellos están estandarizados como los que se muestran a 

continuación. 

• Tubos de aluminio soldados en espiral: 

Estos tubos son adecuados para plantas de proceso criogénico y son sometidos a 

pruebas exigentes como la prueba de ultrasonidos. 

Figura 27: Tubos de aluminio soldados en espiral 22 

El diámetro y el espesor del tubo puede variar en función de su uso en el rango que se muestra a continuación: 

Figura 28: Diámetro y el espesor de tubos de aluminio 23 

22 

Liquid Hydrogen Distribution Technology. Hyper Closing Seminar. 2019. 

23 

Ídem. 

© Structuralia 36


Otro elemento importante de una instalación de almacenamiento de hidrógeno líquido es 

el evaporador. 

• Evaporador de hidrógeno: 

Figura 29: Evaporador de hidrógeno 24 

Los materiales que se utilizan normalmente son el aluminio y el acero inoxidable 

soportando unas presiones nominales entre 40 y 400 bar y siendo capaces de trabajar 

con caudales de entre 30 y 2.500 Nm 3 . 

La parte más importante de una instalación de almacenamiento de hidrógeno líquido son 

los tanques o contenedores de los que se habla a continuación. 

24 


37 © Structuralia


• Tanques criogénicos: 

El tamaño y disposición de los tanques y contenedores se puede apreciar en la siguiente 

figura. 

Figura 30: Tanques de hidrógeno líquido 25 

Se puede tener un orden de magnitud de cómo cambia la densidad de energía cuando 

se pasa de hidrógeno gas comprimido a hidrógeno líquido viendo la siguiente figura. 

Figura 31: Comparación de tanques de hidrógeno 26 

25 


26 

Ídem. 

© Structuralia 38


Se puede observar como el hidrógeno en su forma líquida permite reducir 

considerablemente el espacio de almacenamiento y de igual manera el peso total del 

equipo y las estructuras de soporte se reducen. 

Por regla general, el hidrógeno gaseoso ocupa 4 veces más espacio que el líquido, por lo tanto 

cuando el tamaño y el peso son importantes, el hidrógeno líquido ofrece ventajas. 

Un tanque para aplicaciones de alta demanda, como puede ser una industria, suele tener una 

capacidad de 4.6 toneladas. 

Figura 32: Tanque de hidrógeno líquido de alta demanda 27 

Las características de un tanque de este tipo se listan a continuación. 

• Volumen interior: 71 m3 (referencias hasta 270 m 3 ). 

• Presión de diseño: 12 bar(g). 

27 


39 © Structuralia


• Capacidad de almacenamiento: 4.600 kg de LH2 (1 bar, 5% de vacío). 

• Aislamiento de perlita al vacío. 

• Válvulas criogénicas integradas. 

• Diseñado para aplicaciones industriales con alta demanda (electrónica, química, etc.) 

• Diseño horizontal y vertical. Con el diseño que presenta este tanque se consiguen 

rendimientos con baja ebullición. 

• Ratio de ebullición:


• Válvulas criogénicas especiales integradas. 

• Aislamiento multicapa dentro del espacio de vacío. 

• Especialmente diseñado para caber en un contenedor de 40 pies, y para estaciones de 

servicio. Gracias a este diseño de tanque se obtienen un rendimiento con muy bajas 

pérdidas. 



Las características de un tanque de este tipo se listan a continuación. 

• Volumen interior: 6.000 litros. 

• Presión de diseño: 12 barg. 

• Capacidad de almacenamiento: 400 kg de LH2 (1 bar, 5% de vacío). 

• Válvulas criogénicas especiales integradas. 

• Material aislante especial dentro del espacio de vacío. 

• Todas las conexiones necesarias para la bomba de LH2. Gracias a este diseño de tanque 

se consigue reducir las pérdidas a 0.5% al día. 



• Volumen interior: 300 m 3 

• Presión de diseño: 3,5 barg 

• Capacidad de almacenamiento: 19,3 t de LH2 (1 bar, 10% de llenado) 



Por último, se muestran a continuación otros equipos de almacenamiento y distribución de 

hidrógeno líquido que se encuentran disponibles de manera comercial. 

Figura 37: Otros almacenamientos de hidrógeno líquido 32 

32 


© Structuralia 44


4. ESPECIFICACIONES DE EIHP (EUROPEAN INTEGRATED 

HYDROGEN PROJECT) 

El Proyecto Europeo Integrado de Hidrógeno tiene como objetivos la implantación de la 

tecnología de vehículos e infraestructuras de hidrógeno. Este proyecto pretende sentar las bases 

para la armonización de la legislación necesaria en Europa, y se llevó a cabo en estrecha 

colaboración con las autoridades responsables de la concesión de licencias en varios estados 

miembros de la UE (Bélgica, Francia, Alemania, España y Suecia). 

Como resultado, se recopilaron propuestas para nuevas investigaciones y conceptos de 

seguridad mejorados, junto con conceptos para componentes de vehículos estandarizados, 

componentes de infraestructura y proyectos de reglamentos armonizados. 

Vemos algunas consideraciones que se realizaron durante el desarrollo de la primera edición de 

este proyecto (1999), así como de la segunda edición (2002) de este en cuanto a la cadena de 

suministro de hidrógeno líquido, concretamente en los apartados de repostaje de hidrógeno 

líquido, interfaz y sistemas de a bordo. 

4.1 Repostaje de hidrógeno líquido 

Los principales objetivos de un procedimiento de repostaje de hidrógeno líquido son un tiempo 

de reabastecimiento corto, un manejo fácil del acoplamiento, bajas pérdidas de combustible y un 

tiempo corto para que el sistema este operativo para el siguiente reabastecimiento. 

Para conseguir tiempos de repostaje cortos, sin pérdidas de hidrógeno, se hace necesario un 

líquido subenfriado, lo que significa que la temperatura real del hidrógeno líquido está por debajo 

del punto de ebullición del hidrógeno líquido. 

El subenfriamiento eficaz se alcanza cuando las líneas de proceso tienen bajas pérdidas de 

presión y las líneas de hidrógeno líquido tienen un muy buen aislamiento térmico. 

Se resumen a continuación las mediciones de un caso concreto en Neunburg vorm Wald. 

Dentro del proyecto "Solarwasserstoff Bayern (SWB)" se ha realizado un gran número de 

mediciones de repostaje. Las pruebas realizadas han demostrado que un procedimiento de 

repostaje sin pérdidas (sin gas de retorno) solo es posible si todo el sistema de repostaje se 

encuentra en un estado de preenfriamiento de


Además la línea de repostaje dentro del vehículo, la cual siempre se encuentra más o menos a 

temperatura ambiente, debe tener un peso bajo y ser lo más corta posible, para mantener las 

pérdidas de evaporación lo más bajas posible. 

El siguiente ejemplo muestra los gráficos de un procedimiento de repostaje, en el que se han 

mantenido todos los requisitos anteriormente descritos. 

Figura 38: Repostaje de LH2 sin pérdidas en "Neunburg vorm Wald 33 

Figura 39: Repostaje de LH2 sin pérdidas en "Neunburg vorm Wald33 

33 

Linde Coupling and Refuelling System Performance and Measuring Results. P01.V.005.017.001.4 UK. 

© Structuralia 46


Para las pruebas, el tanque de almacenamiento de 3.000 litros de capacidad se acondicionó a 

una temperatura de unos 21,8 K una presión de aprox. 3,6 bares, principio de colchón de presión. 

El hidrógeno líquido (LH2) subenfriado del tanque de almacenamiento se pulveriza sobre el 

colchón de gas dentro del tanque del vehículo. Una parte del colchón de gas se condensa en la 

superficie de las gotas de LH2 que se pulverizan en el depósito del vehículo, en caso de que 

estas gotas estén más frías que el gas. Debido a la caída de presión resultante, se mantiene una 

diferencia de presión entre el tanque de almacenamiento y el tanque del vehículo, necesaria para 

el proceso de repostaje. Esto último hace posible un procedimiento de repostaje sin pérdidas. 

Los resultados muestran que con esta configuración de repostaje optimizada utilizando el 

sistema Linde se alcanzó un caudal medio de 100,2 litros en 2,3 minutos con una pérdida de 

presión total en el sistema de repostaje inferior a 300 mbar. 

Se alcanzó un caudal medio de 2.600 litros/hora. Sin embargo, el caudal máximo es 

considerablemente mayor, unos 6000 litros/hora. 

Sobre la base de estos resultados positivos, se puede afirmar que el tiempo de repostaje 

mostrado es de 2 a 3 minutos para un depósito de vehículo de 100 litros, y que este caudal es el 

requisito mínimo para un procedimiento de repostaje cómodo. 

Los experimentos también han demostrado que el repostaje óptimo solo es posible con el 

conjunto adecuado de condiciones técnicas. Durante los procedimientos de repostaje se puede 

necesitar un procedimiento de alivio de la presión, en caso de que no fuera posible un repostaje 

óptimo como se muestra a continuación. 

47 © Structuralia


Figura 40: LH2- Repostaje en "Neunburg vorm Wald" con alivio de presión 34 

Se puede ver cómo el procedimiento de recarga en pausa se inicia de nuevo mediante una 

descarga de presión, esto ocurre en sistemas de repostaje de un solo flujo, sin línea de retorno 

de gas. Sin embargo, un sistema de doble flujo permite el repostaje a pesar de una acción de 

alivio de presión. 

Con el repostaje de doble flujo, el líquido se introduce en el depósito del vehículo en un solo ciclo. 

En caso de que el sistema de repostaje no esté preacondicionado de forma óptima, el gas de 

retorno puede enviarse a la estación de llenado en paralelo al repostaje real. El procedimiento 

de repostaje no tiene que ser cortado en ciclos. 

Si se dan una o más de las siguientes condiciones, lo más probable es que el depósito del 

vehículo necesite una descarga de presión: 

- La línea de llenado del vehículo está caliente, a temperatura ambiente: la línea de llenado dentro 

del vehículo está caliente siempre y se enfría durante el repostaje de hidrógeno líquido. El 

aumento de la presión en el depósito del vehículo es más evidente en los vehículos con líneas 

de repostaje largas (>800 mm). Si no se equilibra la presión tomando el retorno de gas, el 

procedimiento de repostaje se detiene. 

34 


© Structuralia 48


• La línea de llenado de LH2 de la estación de servicio está caliente, es decir, > 50 K: 

durante una serie de procedimientos de repostaje, un vehículo tras otro, las líneas se 

calientan. El aumento de la presión es más evidente en las estaciones de servicio con 

líneas de llenado largas. 

• El depósito del vehículo está caliente: se produce un aumento de la presión en el depósito 

del vehículo por calentamiento inmediato y evaporación del hidrógeno entrante. 

• Depósito del vehículo relativamente lleno, en torno al 70% o más: el alto nivel de llenado 

no permite un intercambio de calor adecuado entre las gotas de LH2 y el colchón de gas. 

Por lo tanto, el colchón de gas no puede condensarse en la medida adecuada. 

4.2 Interfaz de hidrógeno líquido 

Para la correcta creación de un sistema central para la logística de hidrógeno líquido que controle 

tanto en el depósito del vehículo como en la estación de servicio, se desarrollan procedimientos 

de reabastecimiento de LH2, definiendo los requisitos del sistema, el concepto de repostaje, las 

pruebas con la boquilla, los parámetros de funcionamiento y acordando con los comités de 

normalización las normas a seguir como la ISO TC197 o la ISO 13984. 

Figura 41: Sistema de abastecimiento de hidrógeno líquido 35 

35 

EUROPEAN INTEGRATED HYDROGEN PROJECT – Phase II (EIHP2) Hydrogen vehicles and infrastructure in 

view of European licensing. 

49 © Structuralia


En primer lugar se han definido los requisitos de los procedimientos de repostaje para los 

vehículos LH2 desde el punto de vista de los fabricantes de vehículos. Los requisitos se han 

discutido y actualizado con BMW, Opel, LAL y Messer. Tras la definición de requisitos, se ha 

fabricado un nuevo acoplamiento para el hidrógeno líquido y se han llevado a cabo las primeros 

criotest con nitrógeno líquido antes de iniciar las pruebas con hidrógeno líquido. El banco de 

pruebas se ha mejorado aún más para el abastecimiento de combustible subenfriado y se han 

realizado numerosas pruebas de procedimientos de alimentación de LH2 para diferentes 

conceptos de interfaz y bajo diversas condiciones previas. 

A partir de estos resultados, se produce la definición de los procedimientos de repostaje. En 

principio, se pueden distinguir dos tipos diferentes de repostaje que se pueden subdividir: 

• Sistemas de presión diferencial 

o Sistema de dos flujos 

o Sistema de un flujo 

• Sistemas de elevación de la presión 

o Sistema de bombeo 

o Líquido subenfriado 

En función del sistema, el proceso de repostaje conduce a diferentes evoluciones de presión y 

de masa de combustible en función del tiempo en el depósito del vehículo. 

En el caso de los sistemas de presión diferencial, vemos a continuación dos ejemplos de cálculos 

para un procedimiento de dos flujos y de un flujo. 

© Structuralia 50


Figura 42: Repostaje por presión diferencial, 2 flujos 36 

Figura 43: Repostaje por presión diferencial, 1 flujos 37 

36 



37 

Ídem. 

51 © Structuralia


Como se puede observar, en los sistemas de presión diferencial, las pérdidas por evaporación 

de gas son del orden de al menos un 8% respecto a la masa repostada. Con un sistema de 

elevación de presión con bomba, estas pérdidas pueden reducirse a cero, como se muestra a 

continuación. 

Figura 44: Repostaje de la bomba, 1 caudal 38 

Los cálculos se realizaron con un programa informático de Messer Griesheim utilizando los datos 

termodinámicos específicos del gas en cada punto de iteración. Para la validación de los cálculos 

se probó el repostaje de un depósito de hidrógeno líquido, de acuerdo con los conceptos de 

reabastecimiento mencionados. La siguiente figura muestra un esquema del sistema de prueba. 

38 



© Structuralia 52


Figura 45: Prueba de acoplamiento de rotura limpia con hidrógeno líquido 39 

Para la correcta valoración de los posibles procesos de repostaje, por ejemplo, las pérdidas de 

fase líquida por evaporación durante el repostaje, se construye un excelente sistema de medición 

como el que se muestra a continuación. 

Figura 46: Acoplamiento Clean Break con unidad de medición aislada al vacío 40 

39 



40 

Ídem. 

53 © Structuralia


La unidad de medición es una pieza aislada al vacío equipada con el nuevo acoplamiento y con 

conexiones LH2 y GH2 en el otro extremo, además de sensores de alta calidad para la medición 

de temperaturas y presiones directamente antes de la entrada. 

Para las pruebas se distinguieron 4 conceptos diferentes de alimentación de combustible como 

que se muestran a continuación. 

Figura 47: Conceptos de alimentación del principio: 4 grupos de prueba 41 

Las pruebas de llenado de 2 flujos, de 1 flujo y con líquido subenfriado se resumen en la siguiente 

figura. 

Figura 48: Resultados de las pruebas de alimentación 42 

41 



42 

Ídem. 

© Structuralia 54


Se puede ver claramente que los diferentes enfoques para el repostaje influyen mucho en las 

pérdidas de hidrógeno y la duración del proceso de llenado. Ambos pueden reducirse 

significativamente si se llena el depósito con un sistema de aumento de la presión y líquido 

subenfriado. 

Un sistema con una bomba de LH2 produce la menor pérdidas por evaporación en toda la cadena 

de abastecimiento de combustible y solo con una bomba de LH2 es posible un verdadero llenado 

"sin pérdidas". Por otro lado, si la estación de servicio está equipada con una bomba de LH2 

integrada, un sistema de 1 flujo es suficiente para la interfaz, siendo esta interfaz menos 

complicada y costosa en comparación con un sistema de 2 flujos. 

4.3 Acoplamiento Linde 

En este sistema de acoplamiento criogénico de doble flujo las líneas de proceso se colocan en 

paralelo y dentro del propio acoplamiento se montan de forma coaxial. El sistema completo está 

altamente evacuado y superaislado. La conexión para el hidrógeno criogénico entre la estación 

de servicio y el vehículo se establece mediante válvulas de bola, las cuales se abren y cierran 

mediante un accionamiento por engranajes como muestra la siguiente figura. 

Figura 49: Acoplamiento Linde - Principio de acoplamiento, ambas válvulas de bola abiertas 43 

43 


55 © Structuralia


Figura 50: Acoplamiento LH2 de primera generación 44 

El concepto de reabastecimiento de combustible con el acoplamiento de LH2 de Linde de doble 

flujo y trazabilidad en frío ya ha sido probado. La figura anterior muestra la primera generación 

de acoplamiento de H2 de doble flujo y trazabilidad en frío de Linde. 

La segunda generación es una etapa más de desarrollo. Ha demostrado su idoneidad para el 

uso diario en más de 4.000 procedimientos de repostaje en aproximadamente 15 estaciones de 

servicio no públicas y en la primera estación de servicio pública de todo el mundo. 

Las características de repostaje de ambas generaciones son idénticas y la diferencia se basa en 

la mejora del manejo y las menores dimensiones de la segunda generación. 

44 


© Structuralia 56


Figura 51: Acoplamiento LH2 de segunda generación 45 

4.4 Normativa y sistema de a bordo LH2 

Los objetivos del EIHP2 eran la validación y el desarrollo del proyecto de normativa existente 

para los vehículos de carretera alimentados con LH2, construyendo y obteniendo la aprobación 

de licencias para los vehículos de acuerdo con el proyecto de reglamento. El siguiente trabajo 

tuvo que ser realizado. 

• Seguir los procedimientos de prueba y homologación de componentes y vehículos según 

los requisitos del proyecto de EIHP1. Solicitud de la homologación nacional en Alemania. 

• Modificaciones menores de los componentes a petición de los servicios técnicos. 

• Identificación de los cambios importantes necesarios en el hardware. 

Messer construyo el primer "Depósito Europeo de Hidrógeno Líquido para Vehículos" de acuerdo 

con el borrador de la EIHP1. Para el procedimiento de aprobación con TÜV hubo que aclarar 103 

puntos. La aprobación pudo obtenerse con éxito. Como el sistema de hidrógeno líquido estaba 

previsto que se instalase en un nuevo vehículo de la serie 7 de BMW, las especificaciones 

adicionales de BMW pudieron cumplirse en gran medida. 

45 


57 © Structuralia


En siguiente figura muestra el primer "Depósito europeo de hidrógeno líquido para vehículos" 

fabricado por Messer con sus principales datos de rendimiento. 

Figura 52: Sistema almacenamiento de hidrógeno 46 

Todo el sistema de depósitos se probó en el banco de pruebas de hidrógeno líquido de Messer 

según un programa de pruebas específico. 

46 



© Structuralia 58


Para el llenado del depósito hubo que diseñar y fabricar un adaptador especial que se muestra 

a continuación. 

Figura 53: Adaptador de llenado para interfaz de 2 flujos 47 

La tasa de evaporación a temperatura y presión ambiente es uno de los datos de calidad 

esenciales de calidad de un sistema de este tipo. Otro requisito de calidad esencial es una 

elevada autonomía del sistema, lo que significa un largo tiempo de reposo sin pérdida de 

producto. En el caso del depósito de Messer la autonomía fue de más de 3 días, lo que también 

es un valor realmente bueno. Los datos medidos se aproximaron mucho a los calculados y no se 

observaron irregularidades durante el aumento de presión. 

47 



59 © Structuralia


Figura 54: Gráfico de aumento de presión (autonomía del sistema) 48 

Para el operador de un motor de combustión interna, el flujo de suministro de combustible es de 

gran importancia especialmente en las aceleraciones rápidas. Este punto fue especialmente 

destacado para el sistema de tanque EIHP y pudo ser muy bien cumplido por el sistema de 

presurización de Messer. En la siguiente figura se muestra un ejemplo con elevados flujos de 

hidrógeno y rápidos cambios de flujo. 

Figura 55: Pruebas de retirada con cambios rápidos de suministro 49 

48 



49 

Ídem. 

© Structuralia 60


Como se puede ver, un flujo de suministro desde la fase líquida de más de 20 kg/h pudo 

realizarse sin problemas e incluso desde la fase gaseosa se pudo alcanzar un flujo satisfactorio. 

61 © Structuralia


5. EJEMPLOS DE PROYECTOS DE DESARROLLO 

5.1 Proyecto IDEALHY 

IDEALHY fue un proyecto habilitante para desarrollar una capacidad de licuefacción de 

hidrógeno económicamente viable en Europa. Este proyecto ha ayudado a acelerar la inversión 

racional en infraestructura y ha permitido la rápida expansión de las estaciones de repostaje de 

hidrógeno en todo el continente. 

IDEALHY investigó en detalle los diferentes pasos en el proceso de licuefacción, utilizando 

innovaciones y una mayor integración en un esfuerzo por reducir el consumo específico de 

energía en un 50% en comparación con el estado de la técnica, y simultáneamente reducir el 

costo de inversión. 

El proyecto reunió a expertos mundiales para desarrollar un diseño de proceso genérico y un 

plan para una demostración a gran escala de licuefacción eficiente de hidrógeno en el rango de 

hasta 200 toneladas por día. Esto representa una ampliación sustancial en comparación con las 

plantas existentes y propuestas en todo el mundo. 

Fue un objetivo clave del proyecto IDEALHY identificar y desarrollar un diseño de proceso que 

pueda reducir aproximadamente a la mitad el consumo específico de energía para la licuefacción 

de hidrógeno, es decir, reducirlo a aproximadamente 6 kWh/kg. De hecho, con base en el análisis 

tecnológico, el trabajo conceptual y la optimización del proceso, se lograron 6,4 kWh / kg. 

Durante la realización del proyecto, se evaluaron los procesos existentes y propuestos para la 

licuefacción de hidrógeno a gran escala, mayor a 50 toneladas al día, eligiendo el concepto más 

prometedor. Este proceso se optimizó para obtener el menor consumo de energía, con el mínimo 

coste de inversión posible, y se ha discutió con los fabricantes de equipos sobre la disponibilidad 

de los componentes. El proceso de licuefacción IDEALHY utiliza dos ciclos Brayton sucesivos 

con un tren de compresores común. El refrigerante es una mezcla de helio y neón denominado 

Nelium, seleccionada para una compresibilidad y una eficacia de refrigeración óptimas. El 

preenfriamiento a 130 K utiliza un refrigerante mixto (MR), y este ciclo MR proporciona la 

refrigeración adicional necesaria para los dos ciclos Brayton. El gas flash se vuelve a licuar en 

una última etapa mediante recalentamiento, compresión (compresores de pistón), refrigeración 

y estrangulamiento. Se proyectó una planta de licuefacción de 40 toneladas diarias en un lugar 

de Europa. El diseño de la planta es tal que es capaz de funcionar eficazmente muy por debajo 

de su capacidad total, con el fin de adaptarse al crecimiento previsto del mercado del hidrógeno. 

© Structuralia 62


5.1.1. Descripción del proceso final 

Basándose en el diseño y la optimización del proceso, se han definido los principales parámetros 

se han definido. El diagrama de flujo del proceso se muestra en la Figura 56. 

El proceso puede dividirse en cuatro etapas: precompresión y enfriamiento, preenfriamiento con 

un refrigerante mixto (MR), enfriamiento criogénico con ciclos Brayton y una etapa final de y una 

etapa final de expansión y licuefacción. El preenfriamiento y el enfriamiento criogénico hasta 80 

K se en una caja fría, mientras que la última etapa de enfriamiento criogénico se encuentra en 

una caja fría separada. caja fría separada. Ambas cajas frías están aisladas al vacío. 

Figura 56: Diagrama de flujo del proceso de licuefacción de IDEALHY 50 

50 

Integrated design for demonstration of efficient liquefaction of hydrogen (IDEALHY) - Grant Agreement Number 

278177. 

63 © Structuralia


5.1.2. Precompresión y enfriamiento 

La alimentación de hidrógeno entra en el proceso de licuefacción a una presión de 0 bares tras 

la purificación mediante adsorción por presión (PSA), con una presión de 20 bares, y se 

comprime con un compresor de pistón de dos etapas hasta 82 bares. Todas las corrientes de 

gas que entran en la caja fría se preenfrían con un refrigerador monocomponente hasta 279 K. 

5.1.3. Prerrefrigeración 

A continuación, la alimentación se preenfría a 130 K con un único ciclo de RM. La división de 

temperatura de 130 K se eligió siguiendo un procedimiento de optimización energética descrito 

anteriormente. El proceso MR también proporciona el enfriamiento adicional necesario para los 

dos ciclos Brayton y los detalles del proceso se muestran en la Tabla 1. 

Figura 57: Detalles del proceso de preenfriamiento de la RM (Eficiencia de la etapa isentrópica) 51 

51 


278177. 

© Structuralia 64


Un reto del ciclo MR es la distribución del refrigerante bifásico mezclado en los intercambiadores 

de calor. Esto requiere un diseño sofisticado del cabezal, y es deseable evitar la distribución 

bifásica siempre que sea posible. 

Se propone la siguiente disposición para el enfriador de agua combinado con el enfriador y la 

caja fría criogénica, tal como se muestra en la figura 58. 

El enfriador de agua y el enfriador son intercambiadores verticales de tubo y carcasa con la 

corriente de alta presión MR dentro de los tubos. Ambos intercambiadores tienen exactamente 

el mismo número de tubos con el mismo patrón de tubos. Los dos intercambiadores se apilan 

directamente uno encima del otro sin colectores de refrigerante, de modo que el fluido bifásico 

fluye directamente de cada tubo superior al tubo inferior correspondiente. 

Figura 58: Propuesta de disposición del refrigerador/enfriador de agua y de la caja de frío 52 

52 


278177. 

65 © Structuralia


En la parte inferior del enfriador, el líquido MR condensado en el intercambiador de calor y el 

vapor MR se separan y se conducen individualmente a la caja fría y al intercambiador de calor 

de placas y aletas de MR. de placas MR. El vapor fluye por sí mismo, pero para el líquido se 

necesita una bomba. 

5.2 Proyecto HEAVEN 

El objetivo principal del proyecto HEAVEN es diseñar, desarrollar e integrar un sistema de 

propulsión basado en celdas de combustible de alta potencia y tecnología criogénica en un avión 

existente de 2 a 4 asientos para realizar pruebas en vuelo. Específicamente, el proyecto propone 

diseñar una arquitectura modular con sistemas modulares que se puedan escalar a otros 

tamaños de aeronaves y aplicaciones de UAV. La metodología de diseño se complementa con 

análisis de seguridad y regulación. En cuanto a la tecnología de pila de combustible, se adaptarán 

dos sistemas de pila de combustible PEM de alta potencia de 45 kW basados en placas bipolares 

metálicas para aplicaciones aeronáuticas y se integrarán con balance optimizado de 

componentes de la planta para obtener un sistema mejorado de pila de combustible de 90 kW 

capaz de propulsar sin el apoyo de un batería los modos de operación de la aeronave. 

Además, el proyecto HEAVEN aprovechará los componentes del tren motriz existentes y un 

demostrador de aeronaves para lograr un TRL6 general y exitoso al final del proyecto. Los 

desarrollos tecnológicos se verán enriquecidos con evaluaciones económicas y comerciales 

durante la ejecución del proyecto. Por lo tanto, HEAVEN producirá estimaciones de un costo total 

de propiedad para todo el ciclo de vida de la tecnología y el plan de negocios para el despliegue 

de la tecnología en diferentes aplicaciones aeronáuticas. 

Finalmente, el consorcio HEAVEN está integrado por grandes empresas, pymes y un reconocido 

centro de investigación con una sólida experiencia y conocimiento en el desarrollo de tecnología 

de pilas de combustible para aplicaciones aeronáuticas que se apoya con la participación en 

proyectos anteriores relevantes de H2020 y proyectos nacionales. 

© Structuralia 66


Figura 59:Componentes del proyecto HEAVEN 53 

5.2.1. Innovador sistema de combustible de hidrógeno líquido 

La tecnología de almacenamiento de hidrógeno líquido criogénico se usará en aplicaciones 

aeronáuticas por primera vez en todo el mundo. Esta tecnología mejora la densidad de energía 

actual de los tanques de H2 presurizados en un factor de 2 a 5 y conduce a rendimientos 

comercialmente viables. 

5.2.2. Sistema de pila de combustible de alta potencia 

Se demuestra que un sistema de celda de combustible presurizado aumenta la densidad de 

potencia del sistema en un factor de 2 a 3 y puede funcionar a temperaturas más altas, lo que 

lleva a menos esfuerzos de enfriamiento necesarios y, por lo tanto, a una reducción del peso, el 

consumo de energía y el volumen de la gestión térmica. 

53 

https://heaven-fch-project.eu/ 

67 © Structuralia


5.2.3. Análisis de seguridad y avión demostrativo 

Los protocolos basados en análisis de seguridad, redundancia del tren motriz, sistemas 

auxiliares, pruebas y simulaciones con el objetivo final de una demostración de vuelo 

proporcionarán cifras de confiabilidad en apoyo de la certificación futura. 

5.2.4. Coste total para el propietario 

Una evaluación económica exhaustiva del costo de propiedad de la tecnología permitirá y 

facilitará sus futuras implementaciones en aplicaciones de mercado. 

5.2.5. Últimos avances 

Air Liquide (Francia) ha afinado las especificaciones y requisitos aplicables al tanque criogénico 

y fabricará y probará diversas alternativas de almacenamiento en sus instalaciones durante 2021. 

Además, H2Fly (Alemania) pronto rematará la evaluación de seguridad y los requisitos técnicos 

para la integración segura del hidrógeno líquido, el tanque criogénico y los sistemas de pila de 

combustible de membrana de intercambio de protones (PEM en sus siglas en inglés) dentro de 

la aeronave. A cargo del diseño general del tren motriz, DLR (Alemania) se centrará en el 

desarrollo del sistema de pilas de combustible, incluida la selección y determinación del equilibrio 

de los componentes de la planta y su montaje en un sistema a gran escala. Asimismo, este socio 

determinará los protocolos de operación y desarrollará el controlador del sistema. 

5.3 Proyecto PRESLHY 

PRESLHY es una actividad de investigación cuyos principales objetivos son identificar áreas 

críticas para la seguridad en las que existen lagunas de conocimiento y se necesitan normas 

específicas. Con base en el trabajo de investigación, esas brechas se cerrarán desarrollando y 

validando nuevos modelos apropiados y correlaciones de ingeniería, que ayudarán a evaluar 

conceptos de mitigación eficientes y reglas de distancia de seguridad menos conservadoras pero 

confiables y consistentes para tecnologías basadas en LH2. 

Los modelos y correlaciones derivados se implementarán directamente o al menos se 

mencionarán en normas internacionales nuevas o existentes revisadas. 

© Structuralia 68


Además, los modelos cerrarán las brechas actuales en el conjunto de modelos utilizados por las 

herramientas de evaluación de riesgos y, por lo tanto, aumentarán sus alcances de aplicación 

validados. 

En general lo hará: 

• Eliminar los requisitos demasiado conservadores para soluciones innovadoras, 

• Permitir un diseño más seguro y rentable. 

• Normas y reglamentaciones armonizadas internacionalmente y basadas en el 

desempeño. 

Los paquetes de trabajo de este proyecto son los siguientes: 

Figura 60: Paquetes de trabajo del proyecto 54 

Este proyecto contempla la publicación de un Libro Blando sobre Hidrógeno Líquido donde se 

tratarán temas como porqué es necesario el uso de LH2. 

54 

https://preslhy.eu/ 

69 © Structuralia


Figura 61: Los sistemas de almacenamiento de LH2, kWh (peso x volumen) 55 

También se abordan temas como la utilización de estaciones de repostaje de hidrógeno líquido. 

55 


© Structuralia 70


Figura 62: Estación de abastecimiento de combustible basada en LH2 56 

Resaltando en este último apartado su instalación más sencilla, su menor tamaño, la capacidad 

de suministro flexible de LH2, CCH2, CGH2; la mayor eficiencia y la posibilidad de uso múltiple 

de la capacidad de refrigeración. 

56 


71 © Structuralia

LAD01400_CadenaSuministroHidrogeno_U2

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