Energía del futuro

Los grupos electrógenos que funcionan con diésel han sido la opción preferida durante décadas. Pero si bien ofrecen una solución robusta para todos los requerimientos locales de suministro de energía, excepto para algunos más específicos, su impacto ambiental ha puesto en cuestión su reputación por el uso de un combustible fósil contaminante, aun cuando estén equipados con los últimos depuradores de emisiones, lo que ha abierto la puerta para que los grupos electrógenos utilicen otros varios combustibles alternativos.

El grupo electrógeno G3516H de 60 Hz, de Caterpillar.

Los fabricantes de grupos electrógenos han estado experimentando desde el cambio de siglo con el hidrógeno como una alternativa de combustible y durante los últimos 20 años se han visto a varios de ellos haciendo planes para adoptar este nuevo combustible.

En septiembre de este año, Caterpillar reveló que introduciría grupos electrógenos capaces de funcionar con hidrógeno al 100%, programa que incluye el desarrollo de una gama de productos disponibles comercialmente y actualizaciones para equipos existentes. A finales de 2021, Cat empezará a ofrecer el grupo electrógeno de gas Cat G3516H configurado específicamente para usar hidrógeno como combustible. Inicialmente disponible como unidades de demostración en América del Norte y Europa y con entregas iniciales a fines de 2022, el grupo electrógeno tendrá una potencia de 1.250 kW para aplicaciones de administración de carga, y carga continua en 50 o 60 Hz.

De manera más inminente, la empresa planea lanzar, por etapas, los grupos electrógenos de gas CG132B, CG170B, G3500H, G3500 con Fast Response y el CG260, configurados para permitir el funcionamiento con gas natural mezclado con hasta un 25% de hidrógeno.

La compañía también ofrecerá kits de actualización que permitirán que otros generadores construidos en las mismas plataformas de motor utilicen el combustible mezclado con hidrógeno al 25%. La producción completa de las máquinas y los kits está programada para comenzar en 2022.

Caterpillar no es el único OEM involucrado en el desarrollo de grupos electrógenos alimentados con hidrógeno. Atlas Copco también está ejecutando un programa de grupos electrógenos de hidrógeno como parte de la estrategia Future Fuel de la empresa.

Generador de concepto

El H2-45 es un generador de energía autónomo de 45 kW que funciona con hidrógeno al 100%. Como era de esperar, esto da como resultado cero emisiones. Resistente a la intemperie y equipada con un dosel insonorizado, la unidad está diseñada para requisitos de energía fuera de la red a corto plazo o móviles, como estaciones de carga de vehículos eléctricos, eventos al aire libre y sitios de construcción urbana en zonas de emisiones ultrabajas.

Desarrollado por el Concept Lab de Atlas Copco, el grupo electrógeno H2-45 tiene dos propósitos principales: probar la estrategia de combustible y al mismo tiempo probar el interés del mercado en la nueva tecnología. Se espera que el nuevo concepto de grupo electrógeno sea de particular interés para los clientes con objetivos de sostenibilidad específicos, donde se puede generar H2 en el sitio para lograr credenciales ecológicas y generar competitividad en costos.

“El prototipo H2-45 se encuentra actualmente en una extensa fase de prueba y certificación. Eso significa que nuestra fecha de lanzamiento al mercado ‘no está escrita en piedra’. Atlas Copco Specialty Rental desea estar un paso por delante de las regulaciones y tener la solución temporal de H2 más segura y eficiente del mercado. Por eso pensamos, a veces demasiado, cada perno y tornillo de la máquina”, señaló Kris Herremans, gerente de marketing de Atlas Copco Specialty Rental Division.

De acuerdo con el ejecutivo, el H2-45 ha sido bien recibido por los clientes y la empresa ya está recibiendo solicitudes de más información e incluso pedidos para alquilar la unidad. “Si bien H2 no es la solución más barata disponible, la convicción moral de nuestros clientes cierra la brecha de precios entre las soluciones eléctricas o diésel”, comenta.

Son las estaciones de carga de vehículos donde Herremans ve el mayor potencial para el grupo electrógeno de hidrógeno. Hay áreas donde la red eléctrica no puede gestionar la demanda creada por las estaciones, y en algunos casos, la carga requerida es entregada por generadores diésel. “Nos parece bastante irónico”, dice. “Vimos el problema y pensamos que podíamos encontrar algo mejor”.

Si bien el H2-45 tiene el potencial de entregar energía sin emisiones, alimentar los generadores aún podría ser un problema. Si bien los OEM han lanzado maquinaria todoterreno con motores de combustión interna adaptados para usar una mezcla de hidrógeno al 100% o en algún porcentaje, estas máquinas se pueden localizar en una base fija donde se puede entregar y almacenar el hidrógeno. En el caso de los grupos electrógenos, las unidades podrían estar en una ubicación remota que requeriría la entrega del combustible de hidrógeno a sitios aleatorios. “El transporte de combustible es uno de los mayores problemas”, dice Paul Webster, gerente de desarrollo comercial de Atlas Copco. “Pero a pesar de los problemas, sigo pensando que es el camino a seguir”.

Almacenamiento

Atlas Copco Zenergize ESS en el evento Matexpo.

Eso no quiere decir que los futuros grupos electrógenos utilizarán hidrógeno con exclusión de otros tipos de combustible. Webster dice que Atlas Copco está a punto de lanzar generadores diésel que cumplen con el Stage 5 de la Unión Europea y recuerda que en septiembre se lanzó el sistema de almacenamiento de energía Zenergize. “Es literalmente una caja con baterías de iones de litio, una unidad de batería independiente. Se puede cargar con un grupo electrógeno estándar, energía solar o de red. Es otra ruta para lograr nuestro objetivo de cero neto”, dice.

El modelo ZBC de Zenergize, por ejemplo, puede entregar potencias que van desde 100 kVA a 1.000 kVA y una capacidad de almacenamiento de energía de 250 kWh a 2.000 kWh. Pueden servir como unidades de energía primaria cuando se usan en modo isla, o pueden combinarse con generadores estándar para crear una solución híbrida. Incluso existe la opción de crear una microrred. Cuando está en modo isla, el sistema de almacenamiento de energía prácticamente no emite CO2 ni NOx en el punto de uso y es casi silencioso. Con requisitos mínimos de mantenimiento, las unidades ofrecenademás una propuesta de costo de propiedad muy reducido.

El modelo ZBP 45 cuenta con una capacidad nominal de almacenamiento de energía de 46 kWh.

Webster dice que si bien Atlas Copco continuará comercializando motores diésel, la compañía ve el almacenamiento de energía como un componente clave en la futura cartera de suministro de energía de la empresa, que verá una mayor inversión en la tecnología.

Pero ¿son las nuevas soluciones a batería en el suministro de energía el comienzo del fin de los generadores diésel?

“El motor diésel se está convirtiendo en el elefante en la habitación, el diésel sucio”, dice Webster. “La forma en que lo solucionamos y logramos bajas emisiones es mediante el uso de baterías. El escenario ideal en este momento es emparejar los dos”.

“El problema es que es difícil tener un cero neto en el sitio. Algunos sitios son remotos y la única forma de obtener carga es mediante el uso de energía diésel. Por el momento, tenemos los grupos electrógenos diésel más limpios y eficientes disponibles. Junto a un sistema de almacenamiento de energía como Zenergize, creemos que es la mejor solución”, dice.

Alcanzando cero neto

En asociación con CMB.TECH, Aggreko ha desarrollado un grupo electrógeno de combustión de hidrógeno de 50 kVA

La participación de Aggreko en el desarrollo de grupos electrógenos de hidrógeno demuestra que la preocupación no es solo de los fabricantes. La empresa de alquiler está invirtiendo en el desarrollo de tecnología relacionada como parte de su iniciativa Greener Upgrades, una parte de su programa Net Zero, proyecto que involucra inversiones por unos US$41 millones y que está destinado a mejorar la capacidad de la empresa para proporcionar servicios libres de emisiones.

En asociación con CMB.TECH, la empresa ha desarrollado un grupo electrógeno de combustión de hidrógeno de 50 kVA. Tras satisfactorias pruebas, el plan es producir 10 unidades que se enviarán a los clientes y se utilizarán para validar el hidrógeno como “portador de energía”.

Los grupos electrógenos cumplen, de forma predeterminada, la normativa Stage 5 y producen prácticamente cero NOx. Según Aggreko, los grupos electrógenos estarán disponibles para su instalación en sitios europeos a fines de 2021.

Además de esto, Aggreko se asoció con la firma holandesa Nedstack para desarrollar un demostrador de celda de combustible que integrará tecnología de hidrógeno de cero emisiones en la solución de batería de almacenamiento de dosel de Aggreko para hacer un híbrido de 45 kVA. Esto reúne una celda de combustible de membrana de intercambio de protones con un sistema de almacenamiento de iones de litio.