ES1298736U - Sistema de almacenamiento y trasvase de hidrogeno gaseoso - Google Patents
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Abstract
Sistema de almacenamiento y trasvase de hidrógeno gaseoso, que utiliza una instalación neumática, y se caracteriza porque comprende: a) Unas cámaras o bolsas sumergidas de almacenamiento, b) Unos elementos de sujeción de las cámaras o bolsas al fondo del mar o lago, mediante una malla envolvente y unos lastres o clavos, c) Unos conductos que discurren sumergidos por el mar o lago siguiendo en su zona más baja, líneas isóbatas, siendo la presión interior de los conductos igual a la de las isóbatas, d) Unos elementos de sujeción de los conductos al fondo del mar o lago, mediante unos anillos o una malla envolvente y unos lastres o clavos, e) Unas bombas o compresores accionados con motores eléctricos para aplicar la presión requerida en el punto de envío, f) Unos presostatos para mostrar las presiones en los distintos puntos del conducto, g) Unos detectores de oxígeno y de fugas, h) Unos reguladores de presión para controlar la presión aplicada por las bombas o compresores de hidrógeno, i) Unas electroválvulas para abrir o cortar el flujo de hidrógeno, j) Un microprocesador de control del funcionamiento por comparación del flujo, presiones o fugas en los conductos y de la cantidad de hidrógeno en las bolsas o cámaras de almacenamiento, conectado a avisadores luminosos y/o audibles.
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de almacenamiento y trasvase de hidrógeno gaseoso
Sector de la técnica
En sistemas de almacenamiento y trasvase de combustibles gaseosos en especial del hidrógeno y del gas natural. El hidrógeno se utiliza para generar electricidad, y en las refinerías de petróleo en tareas de eliminación de las impurezas, tales como el azufre y las olefinas, a partir del petróleo crudo. La eliminación de estas impurezas produce gasolina y diésel menos contaminantes, que es el requisito fundamental para los modernos motores de combustión interna, permitiendo reducir las emisiones en los vehículos.
Antecedentes de la invención
Los sistemas de almacenamiento y trasvase de hidrógeno actuales son complicados, costosos. peligrosos y/o poco efectivos. Igualmente ocurre con el transporte de la energía eléctrica utilizando cables de alta tensión. Con la presente invención se pueden solucionar dichos problemas de un modo sencillo y económico.
Explicación de la invención
La presente invención permite almacenar y trasvasar el hidrógeno y otros gases mediante cámaras y conductos sumergidos.
El sistema es muy ecológico, mejora el medioambiente, evita el cambio climático y el calentamiento global.
Aporta un sistema útil, práctico, económico, sencillo. seguro y sin fugas para trasvase del gas hidrógeno.
Sustituye el transporte de energía eléctrica por el de gas hidrógeno utilizando gasoductos sumergidos.
Aprovecha la energía renovable transformada en hidrógeno verde. En especial la obtenida por fotoelectrólísis, utilizando óxidos y sulfuros de metales de transición. Donde unas celdas fotoelectroquímicas transforman la radiación solar en electricidad a través de ánodos y cátodos fotoactivos. Se trata de semiconductores capaces de absorber la radiación solar y promover espontáneamente una corriente eléctrica que circula desde el ánodo hacia el cátodo, permitiendo que moléculas de agua se rompan en la superficie del ánodo. formando oxígeno y protones, los cuales viajan a través del electrolito hacia el cátodo para formar hidrógeno. También se puede utilizar el hidrógeno obtenido mediante la descomposición del agua utilizando metales alcalinos o alcalinotérreos.
En el destino el hidrógeno se puede utilizar para producir electricidad con turbinas de gas, o se almacena en botellas para su uso en pilas de combustible y en motores de combustión interna. Los conductos sumergidos se pueden utilizar para enviar el hidrógeno y almacenarlo en el fondo del mar o de un lago.
El hidrógeno se puede trasvasar en unos conductos cubiertos por otros que los circunda (o de doble pared). En la cámara intermedia creada se aplica un gas noble o nitrógeno a mayor presión que la que posee el hidrógeno del conducto o cámara interna, que actúa de pantalla o aislante evitando que el hidrógeno se escape. La cámara intermedia se puede utilizar igualmente para detectar fugas.
Este sistema utiliza igual presión en toda la instalación de hidrógeno sumergida. La cual iguala la elevada presión de la isobata por donde circula.
Problema a resolver. El gas hidrógeno presenta gran dificultad en su almacenaje y transporte. Se producen fugas por el reducido tamaño de las moléculas de hidrógeno y por la gran presión diferencial que existe a través de la cubierta del conducto o recipiente. No existiendo ningún material impermeable que evite la fuga del hidrógeno entre sus moléculas. Con el presente sistema se soluciona dicho problema, pudiendo trasvasarlo a largas distancias, como gas, mediante gasoductos más económicos, menos pesados, sin tener que licuarlo y sin fugas. Por otra parte, el transporte de la energía eléctrica es caro y poco eficiente, tiene muchas pérdidas. Con el sistema de almacenamiento trasvase propuesto se puede solventar el problema. Por todo lo anterior este sistema es muy ecológico, en especial si este hidrógeno se obtiene con energías renovables.
El sistema de almacenamiento y trasvase de hidrógeno gaseoso, utiliza una instalación neumática, y se caracteriza porque comprende:
a) Unas cámaras o bolsas sumergidas de almacenamiento,
b) Unos elementos de sujeción de las cámaras o bolsas al fondo del mar o lago, mediante una malla envolvente y unos lastres o clavos,
c) Unos conductos que discurren sumergidos por el mar o lago siguiendo en su zona más baja. líneas isobatas, siendo la presión interior de los conductos igual a la de las isobatas.
d) Unos elementos de sujeción de los conductos al fondo del mar o lago, mediante unos anillos o una malla envolvente y unos lastres o clavos,
e) Unas bombas o compresores accionados con motores eléctricos que aplican la presión requerida en el punto de envío.
f) Unos presostatos que muestran las presiones en los distintos puntos del conducto, g) Unos detectores de oxígeno y de fugas,
h) Unos reguladores de presión que controlan la presión aplicada por las bombas o compresores del hidrógeno,
i) Unas electroválvulas que abren o cortan el flujo de hidrógeno,
j) Un microprocesador que controla el funcionamiento comparando el flujo, presiones o fugas y proporciona avisos luminosos, audibles y de la cantidad de hidrógeno en las bolsas o cámaras de almacenamiento.
Opcionalmente las paredes interiores e incluso las exteriores de los conductos se pueden recubrir con una capa impermeable adicional.
Opcionalmente se pueden utilizar conductos de doble pared con el fin de detectar posibles fugas. Entre dichos conductos y sus carcasas o cubiertas se aplica un gas noble o nitrógeno a mayor presión que la que posee el hidrógeno de los conductos. Dicho gas noble actúa de pantalla o impermeable evitando que el hidrógeno se escape.
Opcionalmente las bolsas y las cámaras pueden estar lastradas interiormente para evitar su elevación. En algunos casos los conductos también pueden tener mayor peso, para depositarse en el fondo.
Lo conductos se dividen en tres tramos: a) uno descendente que debe tener mayor grosor o consistencia por tener que soportar grandes presiones diferenciales, b) otro horizontal, o casi horizontal, que discurre por el fondo con una presión interior igual o similar a la exterior existente a dicha profundidad y c) un tercero ascendente que debe tener mayor grosor por tener que soportar grandes presiones diferenciales.
Las cámaras de almacenamiento pueden tener la zona inferior abierta y el extremo del conducto de entrada del hidrógeno en la zona superior interna de la cámara. Las cámaras igual que las bolsas son de volumen variable.
La consistencia de los conductos se puede ir disminuyendo hacia la zona inferior hasta alcanzar el fondo, o el tramo horizontal, en donde la presión diferencial es cero (o la presión externa es aproximadamente igual a la del interior del conducto). En el caso de que el conducto horizontal pase por una zona más elevada o más profunda se puede reforzar el conducto en dicha zona. Es decir, se le da mayor grosor. Para evitar las fugas de hidrógeno los tramos ascendentes y descendentes pueden tener doble pared y en la cámara que se crea entre ambas, portar nitrógeno o un gas noble a mas alta presión.
Las presiones utilizadas están en consonancia o relacionadas con las profundidades involucradas. Aproximadamente pueden ser relativamente bajas de entre 10 y 20 bar, para entre 100 y 200 m de profundidad. Y entre 150 y 200 bar, para 1500 y 2000 m respectivamente para agua dulce. En el caso de ser agua salada las presiones a esas profundidades son aproximadamente un 3% superiores. Pero al ser pequeña la presión diferencial tampoco se producen fugas.
Desde el tanque de almacenamiento (4) el hidrógeno se envía a las cámaras de alimentación de las células de combustible y turbinas de gas. Una de las turbinas de gas acciona un alternador o generador que distribuye la corriente a los poblados o zonas industriales
La corriente eléctrica para accionamiento de las bombas, compresores, etc. se puede obtener mediante energía renovable
El transporte de energía utilizando gasoductos de hidrógeno evita las pérdidas que se producen con el transporte de energía eléctrica actual.
Con este sistema no se producen fugas, permitiendo que los conductos sean más sencillos, livianos, seguros y se puedan utilizar materiales más económicos, consistentes y no afectados por la corrosión.
Los conductos se pueden cubrir o revestir interior y exteriormente con polímeros impermeables, aislantes, resistentes a la corrosión y a los elementos atmosféricos exteriores.
Los conductos pueden ser de aceros especiales, o de polímeros reforzados con fibras de carbono y vidrio, hojas o bandas cruzadas de kevlar o nanotubos de carbono y epoxi con placas de aluminio, aluminizado. pavonado, etc. Polímeros, tales como el poliéster y el polietileno que son resistentes a los agentes atmosféricos. Los polímeros pueden aplicarse con spray y los conductos pueden fabricarse por extrusión. Los materiales metálicos no se utilizarán para el trasvase y almacenamiento en contacto con el hidrógeno ya que estos se agrietan y deterioran. Cuando unos presostatos detectan cambios de presión en la cámara intermedia. o existe presencia de oxígeno o agua, se accionan unas electroválvulas de corte y los correspondientes avisos luminosos y acústicos.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 a muestra una vista esquematizada y en planta de la isla de Tenerife, obtenida de Google Earth. mostrando un punto de almacenamiento del sistema de la invención.
La figura lb muestra una vista esquematizada y en planta de la isla de Tenerife, obtenida de Google Earth, mostrando una variante de un punto de almacenamiento.
La figura lc muestra una vista esquematizada y en planta de una vista de la isla de Tenerife, obtenida de Google Earth. mostrando una variante de un punto de almacenamiento.
La figura 1d muestra una vista esquematizada y en planta de la isla de Tenerife. obtenida de Google Earth, mostrando una variante de un punto de almacenamiento.
La figura 2a muestra una vista esquematizada y en planta de una porción del golfo de Lyon, obtenida de Google Earth, mostrando una posible aplicación de un conducto de trasvase del sistema de la invención.
La figura 2b muestra una vista esquematizada y en planta de una porción del golfo de Lyon, obtenida de Google Earth, mostrando una posible aplicación de una variante de un conducto de trasvase del sistema de la invención.
La figura 3 muestra una vista esquematizada y seccionada de un conducto sumergido aplicado entre dos puntos.
La figura 4 muestra una vista esquematizada y parcialmente seccionada de una cámara de almacenamiento y el conducto que la comunica con el exterior.
La figura 5 muestra una vista esquematizada y parcialmente seccionada de una cámara de almacenamiento y el conducto que la comunica con el exterior.
Las figuras 6 a la 8 muestran vistas esquematizadas y seccionadas de varios tipos de conductos. La figura 9 muestra una vista esquematizada y lateral de un conducto de la invención
La figura 10 muestra una vista esquematizada yen perspectiva de un conducto de la invención.
La figura 11 muestra una vista esquematizada y lateral de un grupo de conductos de la invención.
La figura 12 muestra una vista esquematizada y lateral de un modo de acoplamiento entre los racores de dos extremos de porciones de un conducto.
La figura 13 muestra una vista esquematizada y en perspectiva lateral de un modo de acoplamiento entre los racores de dos extremos de dos porciones de un conducto.
La figura 14 muestra una vista esquematizada y seccionada de una porción de conducto sumergido aplicado entre dos puntos.
La figura 15 muestra una vista esquematizada y seccionada de una porción de conducto sumergido aplicado entre dos puntos.
La figura 16 muestra una forma de aplicación del hidrógeno almacenado y trasvasado.
La figura 17 muestra un diagrama de bloques con un sistema de la invención.
Realización preferente de la invención
La figura 1 a muestra el punto de aplicación de las cámaras de almacenamiento a 500 m de profundidad y a 2 km de la costa de la isla de Tenerife. A esa profundidad hay algo más de 50 bar de presión. Suficiente para almacenar el hidrógeno.
La figura l b muestra el punto de aplicación de las cámaras de almacenamiento a 1000 m de profundidad y a 3.5 km de la costa de la isla de Tenerife. A esa profundidad hay unos 103 bar de presión.
La figura 1c muestra el punto de aplicación de las cámaras de almacenamiento a 1500 m de profundidad y a 4 km de la costa de la isla de Tenerife. A esa profundidad hay algo más de 150 bar de presión.
La figura 1d muestra el punto de aplicación de las cámaras de almacenamiento a 2000 m de profundidad y a 5.3 km de la costa de la isla de Tenerife. A esa profundidad hay unos 206 bar de presión.
La figura 2a muestra el conducto (1) dispuesto entre las ciudades de Barcelona (8) y la de Marsella (M). El recorrido por el tramo horizontal del fondo se realiza a aproximadamente 100 m de profundidad. En algunos tramos es necesario a modo de puentes reforzar el conducto si se desea que este circule a menor o mayor profundidad.
La figura 2b muestra el conducto (1) dispuesto entre las ciudades de Barcelona (B) y la de Marsella (M). El recorrido por el tramo horizontal del fondo se realiza a aproximadamente 2400 m de profundidad. A dicha profundidad están situadas las cámaras de almacenamiento (2). En algunos tramos es necesario a modo de puentes reforzar el conducto si se desea que este circule a menor o mayor profundidad.
La figura 3 muestra el conducto (1) entre la cámara de envío (3) y la receptora (4). La presión del hidrógeno enviado es de 20 bar y la de recepción de 19.5 bar, o inferior, de este modo el trasvase se realiza automáticamente. El tramo descendente (1d) y el ascendente (1a) del conducto deben estar reforzados ya que en este caso deben soportar unos 20 bar existentes a 200 ni de
profundidad si es agua dulce y un poco más si es en el mar. Esta consistencia puede decrecer hasta un mínimo en el punto de contacto unión con el tramo horizontal (1h) Los conductos portan unos anillos (5) y unos lastres (7) y uno cables o cordones (6) de unión entre ambos
La figura 4 muestra la cámara de almacenamiento (2) a la que se le aplica hidrógeno desde la cámara de envío (3) a 206 bar, enviado por el tramo de conducto descendente (1d). La cámara se encuentra en el mar a una profundidad de 2000 m donde existen 206 bar. La zona inferior de la cámara está abierta y por ella entra el agua igualando la presión con la del hidrógeno. La cámara mediante la malla envolvente (8) y el conducto con los anillos (5) están lastrados al fondo del terreno (11) mediante unos clavos o los lastres (7) y los cables o cordones (6).
La figura 5 muestra la cámara de almacenamiento (2) a la que se le aplica hidrógeno desde la cámara de envío (3) a 20.6 bar, enviado por el tramo de conducto descendente (1d). La cámara se encuentra en el mar a una profundidad de 200 m donde existen 20.6 bar. La zona inferior de la cámara está abierta y por ella entra el agua igualando la presión con la del hidrógeno. La cámara mediante la malla envolvente (8) y el conducto con los anillos (5) están lastrados mediante unos clavos o los lastres (7) y los cables o cordones (6) al fondo del terreno (11). La figura 6 muestra el conducto (1) con los hilos de refuerzo de acero (12)
La figura 7 muestra el conducto (1) de doble cámara (13) y la cámara intermedia (14).
La figura 8 muestra el grupo de conductos (1). conducto (1).
La figura 9 muestra el conducto (1) con la malla (18) intermedia de refuerzo.
La figura 10 muestra el conducto (1) reforzado con el alambre o muelle helicoidal (19), que le permite adaptarse longitudinalmente.
La figura 11 muestra el grupo de conductos (1g).
La figura 12 muestra los extremos de porciones de un conducto unidos mediante el elemento de doble rosca (15).
La figura 13 muestra un modo de acoplamiento rápido de unión entre los racores de dos extremos de dos porciones de un conducto.
La figura 14 muestra el conjunto de conductos (1g) soportados por los anillos (5) los cordones o cables (6) y los lastres (7) en el fondo sobre el terreno (1 1).
La figura 15 muestra el conducto (1) y los tramos (1r) de refuerzo ya que discurren más altos o más bajos que el conducto principal. Sobre el fondo del terreno (11):
La figura 16 muestra la alimentación del gas desde la cámara de almacenamiento (4) mediante la bomba (23) por el conducto (24) y a través de la electroválvula (22) a las viviendas (25a) y a la cámara (25) desde donde se envía a la cámara de combustión (27) la cual también recibe el aire comprimido del compresor (26) accionando los gases producidos la turbina (28) y el eje de esta al generador de corriente (29).
La figura 17 muestra un diagrama de bloques con un microprocesador (30) que recibe señales de presostatos (31), detectores de fugas (32), detectores de oxígeno (33, del panel de control y
de un móvil (12), las computa y envía señales de actuación a los compresores y de actuación a las electroválvulas y avisos audibles y visuales de control del sistema de la invención.
Claims (14)
1. Sistema de almacenamiento y trasvase de hidrógeno gaseoso, que utiliza una instalación neumática, y se caracteriza porque comprende:
a) Unas cámaras o bolsas sumergidas de almacenamiento,
b) Unos elementos de sujeción de las cámaras o bolsas al fondo del mar o lago, mediante una malla envolvente y unos lastres o clavos,
c) Unos conductos que discurren sumergidos por el mar o lago siguiendo en su zona más baja. líneas isobatas, siendo la presión interior de los conductos igual a la de las isobatas, d) Unos elementos de sujeción de los conductos al fondo del mar o lago, mediante unos anillos o una malla envolvente y unos lastres o clavos,
e) Unas bombas o compresores accionados con motores eléctricos para aplicar la presión requerida en el punto de envío.
f) Unos presostatos para mostrar las presiones en los distintos puntos del conducto,
g) Unos detectores de oxígeno y de fugas.
h) Unos reguladores de presión para controlar la presión aplicada por las bombas o compresores de hidrógeno,
i) Unas electroválvulas para abrir o cortar el flujo de hidrógeno.
j) Un microprocesador de control del funcionamiento por comparación del flujo, presiones o fugas en los conductos y de la cantidad de hidrógeno en las bolsas o cámaras de almacenamiento, conectado a avisadores luminosos y/o audibles
2. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las paredes interiores y las exteriores de los conductos están recubiertos con una capa impermeable de polímeros impermeables, aislantes, resistentes a la corrosión y a los elementos atmosféricos exteriores.
3. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por que los conductos son de doble pared. con relleno de la cámara intermedia con un gas noble o nitrógeno a mayor presión que la que posee el hidrógeno de la cámara más interna.
4. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los conductos se dividen en tres tramos: a) uno descendente que debe tener mayor grosor o consistencia, b) otro horizontal o casi horizontal que discurre por el fondo con una presión interior igual a la exterior existente a dicha profundidad y c) un tercero ascendente que debe tener mayor grosor o consistencia.
5. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las cámaras de almacenamiento tienen la zona inferior abierta y el extremo del conducto de entrada del hidrógeno en la zona superior interna de la cámara, creándose una cámara de volumen variable.
6. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque el grosor y la consistencia de los conductos ascendente y descendente disminuye hacia la zona inferior hasta alcanzar el fondo, o el tramo horizontal, en donde la presión diferencial es cero.
7. Sistema según reivindicación 1. caracterizado porque en el caso de que el conducto horizontal pase por una zona más elevada o más profunda el conducto está reforzado en dicha zona, con un mayor grosor o consistencia.
8 Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las presiones utilizadas están en consonancia o relacionadas con las profundidades involucradas, aproximadamente 10.3 bar por cada 100 m en agua salada.
9 Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque el hidrógeno del trasvase y el de las cámaras de almacenamiento se usa en una turbina de gas que acciona un alternador o generador que distribuye la corriente a los poblados o zonas industriales.
10 Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque el hidrógeno del trasvase y el de las cámaras de almacenamiento se usa en motores de combustión y en células de combustible.
11 Sistema según reivindicación 1, caracterizado por que el material de las cámaras y los conductos son polímeros tales como poliéster o polietileno,refrorzadosr con fibras de carbono y vidrio, hojas o bandas cruzadas de kevlar o nanotubos de carbono y resina epoxi con capas de aluminio, aluminizado o pavonado.
12 Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque el microprocesador tiene como entrada señales de los presostatos, detectores de fugas, detectores de oxígeno, del panel de control y de un móvil, y mediante computación, proporciona como salida señales de actuación a los compresores, a las electroválvulas y a los avisadores audibles y visuales de control.
13. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por que comprende medios de obtención de corriente eléctrica por energía renovable para accionamiento de bombas y/o compresores.
14. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por el uso de sistema de almacenamiento y trasvase de hidrógeno según cualquier de las reivindicaciones 1 a 13, en motores de combustión y en células de combustible.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| ES202200395U ES1298736Y (es) | 2022-12-16 | 2022-12-16 | Sistema de almacenamiento y trasvase de hidrogeno gaseoso |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202200395U ES1298736Y (es) | 2022-12-16 | 2022-12-16 | Sistema de almacenamiento y trasvase de hidrogeno gaseoso |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES1298736U true ES1298736U (es) | 2023-03-28 |
| ES1298736Y ES1298736Y (es) | 2023-06-16 |
Family
ID=85705081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES202200395U Active ES1298736Y (es) | 2022-12-16 | 2022-12-16 | Sistema de almacenamiento y trasvase de hidrogeno gaseoso |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES1298736Y (es) |
-
2022
- 2022-12-16 ES ES202200395U patent/ES1298736Y/es active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES1298736Y (es) | 2023-06-16 |
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