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Cadena de suministro del hidrógeno - Almacenamiento y suministro de hidrógeno líquido 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 Flynn 1992; Timmerhaus y Flynn 1989; Noganow 1992; Encyclopedia of Chemical Technology 1991. 6 Ídem. © Structuralia 10
Cadena de suministro del hidrógeno - Almacenamiento y suministro de hidrógeno líquido 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. 11 © Structuralia
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