Calentar casas con hidrógeno: probando el caso de seguridad

Published: 8 July 2020

• Es el momento adecuado para comenzar a escalar la economía del hidrógeno, según una nueva investigación de DNV
• El público, incluidos millones de posibles usuarios finales, necesita que se le asegure que el hidrógeno será seguro para distribuir y utilizar para calentar y cocinar en el hogar.
• La infraestructura HyStreet de DNV está resultando vital para las pruebas de seguridad necesarias, como parte del proyecto H21 liderado por Northern Gas Networks y el programa Hy4Heat del gobierno del Reino Unido.
• Más tarde, HyStreet podría albergar capacitación y una exhibición de electrodomésticos de hidrógeno

El hidrógeno es fundamental para la descarbonización de la industria del petróleo y el gas a medida que aumentan las expectativas de crecimiento del mercado, según un nuevo informe de DNV. Rumbo al hidrógeno dice que es el momento adecuado para comenzar a escalar la economía del hidrógeno. Revela que una quinta parte (21%) de los profesionales senior del petróleo y el gas dicen que sus empresas ya han entrado en el mercado del hidrógeno. Además, la mitad (52%) de los líderes de la industria esperan que el hidrógeno sea una parte significativa de la combinación energética para 2030.

El informe pide una mayor colaboración entre la industria y el gobierno para permitir el crecimiento del mercado e identifica cuatro áreas de enfoque inmediato para esto: probar la seguridad, desarrollar infraestructura, escalar la tecnología de captura y almacenamiento de carbono e incentivar las cadenas de valor a través de políticas.

Garantizar la seguridad es un primer componente fundamental en el desarrollo del uso de hidrógeno para descarbonizar el suministro de energía a los hogares en países como el Reino Unido, donde existe una gran dependencia de las tuberías de gas natural a través de redes extensas para proporcionar el combustible para la calefacción y la cocina.

Esta será probablemente una de las primeras aplicaciones generalizadas del hidrógeno como portador de energía. A medida que se materialicen los planes para que el hidrógeno se canalice a través de los vecindarios y hasta los hogares de las personas, la adopción del gas descarbonizado como portador de energía requerirá que todas las partes interesadas presenten argumentos de seguridad, tanto reales como en la mente del público.

Los distribuidores de gas como Northern Gas Networks (NGN) están abogando por que el gobierno del Reino Unido apoye el hidrógeno en el hogar como parte de la estrategia de descarbonización del país y, posteriormente, tome la decisión política de que el hidrógeno se puede utilizar como combustible bajo en carbono para el calor. Los distribuidores quieren que se les permita reutilizar sus redes de gas natural para transportar hidrógeno de forma segura y eficaz. De esta manera, podrían descarbonizar sus actividades para mantener su licencia social para operar las redes, al mismo tiempo que respaldan el objetivo del Reino Unido de lograr la neutralidad de carbono para 2050.

"Para poder hacer eso, realmente necesitamos poder demostrar que hemos probado nuestro caso de seguridad para el hidrógeno y que es tan seguro como el gas natural", dijo Tim Harwood, Head of programme management, Northern Gas Networks. Tiene la responsabilidad de H21, un proyecto gestionado por NGN para todos los distribuidores de gas del Reino Unido y financiado por Ofgem, el regulador de los mercados de gas y electricidad del Reino Unido. H21 está estableciendo la evidencia de seguridad crítica necesaria para informar la política y demostrar que una red de gas de hidrógeno es tan segura como la red de gas natural que calienta los hogares del Reino Unido en la actualidad.

Probando la seguridad del hidrógeno en HyStreet

Tres casas de apariencia ordinaria están desempeñando un papel central en pruebas multimillonarias para demostrar ese caso de seguridad. Las casas en las instalaciones de investigación y pruebas de Spadeadam de DNV GL parecen un millón de casas adosadas en todo el Reino Unido. Pero DNV GL ha diseñado y construido especialmente esta fila de edificios que llama "HyStreet" para realizar pruebas de seguridad tanto para H21 como para el programa Hy4Heat del gobierno del Reino Unido. Hy4Heat tiene como objetivo establecer si es técnicamente posible, seguro y conveniente reemplazar el gas natural con hidrógeno en edificios residenciales y comerciales y aparatos de gas.

Los expertos de Spadeadam están comparando lo que sucede si el hidrógeno y el gas natural se escapan de las redes o en los edificios, y el riesgo relativo y las posibles consecuencias de que se enciendan. Los resultados de las pruebas de H21 y Hy4Heat deben presentarse en el cuarto trimestre de 2020.

El siguiente video de NGN que actualiza la historia de las pruebas de seguridad de H21 a fines de 2019 explica el papel de HyStreet. Explora cómo el análisis en los laboratorios de Loughborough de DNV GL en el Reino Unido está ayudando a desarrollar una evaluación cuantitativa de riesgos (QRA) para la operación de una red de gas hidrógeno:

Cuantificar los riesgos del hidrógeno en el exterior y en el hogar

Las pruebas en Spadeadam para H21 evalúan cómo el hidrógeno que se escapa fuera de las casas puede moverse de manera diferente en diferentes suelos antes de romper la superficie. El hidrógeno de un banco de cilindros llega a las casas a través de 27 tuberías de servicio diferentes elegidas para representar los tipos y diámetros de las tuberías de distribución en el Reino Unido. Se pueden abrir y cerrar dieciocho puntos de liberación potenciales en la red. Los experimentos también están viendo cómo la fuga de hidrógeno de la tubería principal puede rastrear de diferentes maneras a través del mobiliario urbano, como los quioscos, y de otros conductos que pueden haber sido instalados para los servicios públicos.

"Invertir para construir HyStreet subraya nuestro propio compromiso de ayudar al desarrollo de una economía del hidrógeno en el Reino Unido y en otras partes del mundo, donde existe un interés considerable en los resultados de las pruebas para H21 y otro programa, Hy4Heat", dijo Dan Allason, Head of research and innovation en Spadeadam, DNV - Energy Systems. "Tener propiedades de tamaño completo es un gran beneficio para realizar pruebas en condiciones lo más cercanas posible a las que se encuentran en el suministro y el uso de gas en hogares reales".

El programa de prueba de Hy4Heat investiga qué sucede si la fuga está en la propia casa. Se pueden usar numerosos puntos de liberación dentro de los edificios para simular fugas de hidrógeno dentro de las propiedades. Las casas son representativas del parque de viviendas del Reino Unido, pero con matices individuales para brindar una representación lo más amplia posible de los diferentes tipos de casas en el Reino Unido. Las variaciones incluyen: un piso de madera suspendido, típico en la construcción de viviendas en el Reino Unido; un piso de concreto sólido, que se encuentra en algunas casas modernas; un sótano, no infrecuente entre las propiedades antiguas; y un garaje adjunto.

Financiadas por Hy4Heat, las cocinas están equipadas con electrodomésticos y servicios familiares como gas natural, electricidad y agua, y están conectadas a un sistema de drenaje. Ahí termina la similitud. Cada casa también está equipada con unos 75 sensores para detectar y medir las concentraciones de hidrógeno a varias alturas en cada habitación.

“Estamos muy contentos de haber podido asociarnos con DNV GL durante la Fase I y la Fase II de H21, porque es reconocida y respetada en todo el mundo por ser líder en muchos tipos de pruebas de consecuencias relacionadas con la seguridad”, dijo Harwood.

“Proyectos como H21 y Hy4Heat ilustran cómo la colaboración entre la industria, los gobiernos y otras partes interesadas es esencial para una adopción más amplia del hidrógeno. Ayudan a garantizar que los pilotos y los experimentos lleven a estándares de seguridad sólidos para el uso del hidrógeno”, señaló Allason.

Planificación de salas de exposición para electrodomésticos de hidrógeno

Mientras avanzan las pruebas en Spadeadam, se están llevando a cabo discusiones para usar HyStreet para demostrar el uso seguro y eficiente de calderas, cocinas y otros electrodomésticos alimentados con hidrógeno. Ya se ha comenzado a trabajar en la instalación de calderas. "Tenemos muchas esperanzas de que las casas HyStreet y la infraestructura externa se puedan utilizar para beneficiar a la economía del hidrógeno en el futuro", dijo Harwood. “Esperamos equipar la casa piloto. Podría usarse en relaciones públicas y para aplicaciones de capacitación y competencia en el futuro. Necesitamos maximizar el uso para alargar la vida útil de un gran activo".

El concepto se remonta a las salas de exposición utilizadas para demostrar electrodomésticos después de que el Reino Unido cambiara al gas natural en la década de 1960. "Creo que cuando logremos realizar una conversión a hidrógeno a mayor escala, todas esas cosas volverán y podrían incluir también instalaciones móviles", dijo Harwood. "También será necesario trabajar en los aspectos de las ciencias sociales, incluidas las percepciones del público, si queremos obtener la aceptación del hidrógeno que necesitaremos".

Como parte de H21, la Universidad de Leeds Beckett está explorando la percepción de referencia en el Reino Unido del 100% de conversión de hidrógeno, incluida la realización de talleres con miembros del público. Los primeros hallazgos clave son que el apoyo para la conversión se puede lograr una vez que se hayan discutido los temas clave en torno a la seguridad, los beneficios ambientales, el costo y la interrupción mínima en la vida de las personas. H21 planea publicar un análisis detallado de los hallazgos a fines de 2020.

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