Almacenamiento de energía renovable mediante la producción de gas natural sintético

Abstract

La gran demanda de energía y la minimización de emisiones a la atmósfera han desencadenado el estudio de múltiples opciones de producción de energía que sustituyan las formas convencionales a partir de combustibles fósiles. Las que parecen que pueden dar mejor resultado son las energías renovables, como la eólica y la fotovoltáica. Debido a su carácter intermitente y efímero, donde los periodos de alta producción no suelen coincidir con los de alto consumo, se intenta estudiar el problema de cómo almacenar la energía renovable de un modo eficiente y rentable. En este documento se estudia cómo se podría almacenar la energía eléctrica en energía química mediante la producción de metano a partir de hidrógeno y dióxido de carbono, combustible que podría utilizarse de nuevo posteriormente, cerrando de este modo el ciclo del carbono, en lugar de aportar cada vez más a la atmosfera que es lo que se está haciendo actualmente con la extracción de combustibles fósiles, provocando un aumento en el efecto invernadero. Se estudia una planta en concreto donde la reacción se lleva a cabo en seis etapas en serie donde la cantidad de reactivo se va inyectando mediante cold-shots, que permiten refrigerar la corriente, así como controlar la reacción más fácilmente, sin peligro de que ésta se descontrole, ya que al ser una reacción muy exotérmica puede producir que se dispare la temperatura dentro del reactor dando lugar a fallos de material. Por tanto, en este trabajo se estudia cuál es la mejor forma de inyectar dicha fracción de reactivos, así como la aproximación óptima al equilibrio en cada una de las etapas.

The great amount of energy demand and the emissions minimizaton to the atmosphere have generated many researchs about the study of the differents choices of energy production that could replace the way it is been produced now, from fossil fuels. The renewable energies that seems more interesting are the eolic and the fotovoltaic. Due to their ephimere and intermitent nature, where high production period does not ussually match with the high demand period, it is being studied how to save the renewable energy in a efficient and rentable way. This document studies the way electric energy could be saved into chemical energy, with methane production from hydrogen and carbon dioxide, this fuel could be reused after been produced. This could close the carbon cicle, instead of deliver more to the atmosphere from the fossil fuels extractions that increase the Greenhouse Effect. The case studied is a plant where the reaction is run in six stages in serie and the reactives are injected as cold-shots between each reactor. Hence, the stream is cooled down and the reaction control is easier, and it is safer since any runaway can not be delivered. This is an interesting matter because it is a so exotermic reaction that could cause any material fail if temperature gets very high. Therefore, it is studied the better way to inject every fraction of reactives and the aproximation to the equilibrium, to minimize the cost of this plant.