Diapositiva 1

Autor: Ing. William Ernesto Camilo, PhD.

Proyecto de un Sistema con Produccin y Almacenamiento de Hidrogas (COH2), a ser usado en una flotilla de Vehculos hbridos (Biogas-Elctricos) para el transporte Urbano de la Ciudad de Santo Domingo energizados a partir de Celdas de Combustibles a Biogas-Aquafuel.

1Tpicos de esta presentacinMatriz energtica sostenible a partir de la innovacin en las tecnologas de las Celdas de Combustible para Hidrgeno y el BiogsPropuesta para una flotilla de Vehculos hbridos (Biogas-Elctricos) para el transporte Urbano de la Ciudad de Santo Domingo.Proyecto de un Sistema con Produccin y Almacenamiento de Hidrogas (COH2).

Fuentes de energa del mercado elctrico actualCentrales Hidrulicas o HidroelctricasCentrales TrmicasCentrales NuclearesCentrales ElicasCentrales SolaresCentrales FototrmicasCentrales FotovoltaicasCentrales de Biomasa

IntroduccinEn este trabajo tratamos la produccin de gas combustible desde fuentes de energas renovables como forma alternativa para almacenar la energa producida por aerogeneradores y/o paneles solares, como tambin a travs de biodigestores en los mataderos municipales, para luego ser utilizada como combustible en plantas elctricas, calderas, cocinas y vehculos hbridos a travs de celdas de combustible de Hidrogs (AquaFuel) para energizar vehculos elctricos entre otros.4El proyecto propuesto tambin tiene como propsito principal conducir estudios avanzados en reas de investigacin relacionadas a la adopcin de las Celdas de Combustible como elementos de potencia que tributen a nuestra Matriz Energtica, especialmente en las localidades mas apartadas, donde se dificulta llevar las lneas de transmisin elctricas; as como adems al realizamiento de un sistema de deteccin temprana unidos al diagnstico de fallas funcionales en las tecnologas presentes y futuras de celdas de combustible, con el objetivo fundamental de desarrollar herramientas y tcnicas que contribuyan, a largo plazo, al establecimiento de esta tecnologa de forma masiva en la Repblica Dominicana, el Caribe y Centro Amrica, potenciando el uso de las Celdas de Combustible a Biogs como componente esencial de una Matriz Energtica Nacional Sostenible. 5Por otro lado nuestra propuesta entre otras cosas trata de la implementacin de una flotilla de vehculos hbridos (Biogas-Elctricos) para el transporte Urbano de la Ciudad de Santo Domingo, con Celdas de Combustible de Biometano- para la traccin elctrica-, y con -biometano como combustible para la traccin del motor de combustin interna-, abastecidos con una red de estaciones a partir del estircol de los mataderos municipales.6Se hace notar de que en nuestro pas, contamos con unos 454 mataderos municipales, los que de manera eficiente pudieran suplir la necesidad del combustible de nuestros autobuses del transporte urbano, entre otros, de manera que estamos en una posicin ventajosa para que conjuntamente el biogs y el biometano lideren este nicho energtico. Las plantas construidas con biogas producen cuatro veces ms electricidad que la generada por la energa solar fotovoltaica, por lo que, con el apoyo adecuado del Gobierno dominicano, podramos aumentar en ocho veces hasta 2020 la energa renovable procedente del biogs".La repblica dominicana es un importador nato de petrleos, nuestra dependencia a ese hidrocarburo atenta contra nuestra soberana y nacionalidad, por otro lado nuestros mataderos municipales arrojan grandes cantidades de material orgnico contaminante al subsuelo y a los ros, constituyendo una gran problemtica medioambiental.Adems de desperdiciarse el potencial del estircol, desaprovechamos una fuente inagotable de combustible para modificar nuestra flota vehicular, y nuestra matriz energtica.Palabras claves: vehculos hbridos, Biometano, traccin elctrica, mquina de combustin interna, mataderos municipales.

Evolucin de nuestro parque vehicular

ContLa conversin directa a hidrogs o AquaFuel por la disociacin del agua utilizando la energa elctrica producida por aerogeneradores y/o paneles solares. El hidrogs producido se podr usar como sustituto del hidrgeno para alimentar celdas de combustible (CC) diseadas para producir energa elctrica. Tambin, se propone usar directamente el hidrogs como combustible para uso domstico e industrial. De esta forma se podr ofrecer en las zonas rurales un sistema de energa que trabaje de manera continua, para uso en las labores de sembrado, mantenimiento, recoleccin, secado y almacenamiento de las cosechas, entre otras.

Aquafuel o Hidrogs (COH2)Es un nuevo gas combustible de hidrgeno/ carbn/oxgeno, descubierto y desarrollado por William H. Richardson, Jr,. En la actualidad Toups Technology Licensing, Inc. (TTL) posee los derechos sobre el Aquafuel. El AquaFuel se produce durante la descarga elctrica a travs de un arco entre electrodos de carbono sumergidos en agua destilada, dulce o salada. El proceso patentado es bsicamente diferente de la electrlisis, pues aqu no se necesita ninguna adicin de productos qumicos de electrolito para crear una va conductora. Anlisis realizado por la NASA sobre lacomposicin del gas Aquafuel (COH2)

Caractersticas del Aquafuel

Est compuesto de H2, CO, O2 y algunos hidrocarburos.Es ms ligero que el aire.No es auto-combustible debido a su bajo contenido de oxgeno.Puede funcionar en motores de combustin interna existentes con modificaciones menores.Tiene bajo contenido de contaminantes en el escape en comparacin con otros combustibles, como la gasolina, el metano, el carbn, etc. No se necesita equipo de control de contaminacin cuando se quema.Caractersticas del Aquafuel

Es un gas estable y permanente, no como la mezcla de hidrgeno y oxgeno emitida desde la electrlisis ordinaria.Puede ser almacenado en tanques ordinarios ya sea en forma de gas o en su forma lquida.Es ms barato, ms simple y ms prctico de producir que los otros combustibles, tales como gasolina, metano o hidrgeno puro.La tecnologa Aquafuel tambin se puede utilizar para limpiar el aire de contaminantes.Tiene un olor muy peculiar, por lo cual no requiere la adicin de sustancias qumicas para fines de seguridad.Objetivo General Desarrollar un sistema capaz de almacenar la produccin de hidrogs utilizando la energa generada por molinos de viento y/o paneles solares, para ser utilizado en labores agrcolas y en viviendas del sector rural dominicano.

161. Instalar el sistema hbrido para la generacin de energa elctrica y su posterior conversin y almacenaje en gas combustible utilizando sistemas de control computarizados mediante la modelizacin del procedimiento.

2. Usar el Hidrogs como sustituto del hidrgeno para alimentar una celda de combustible (CC) diseada para estos fines.

3. Dar a conocer los resultados del proceso a las autoridades y personas interesadas en el uso y manejo de fuentes alternativas de energa. Objetivos Especficos17 Caso de AplicacinNuestro principal aporte como innovacin en esta investigacin es la de almacenar la energa elica y/o solar en forma de gas COH2.

En el Centro de Experimentacin de Energa No-renovable de UNAPEC, se toma la energa elctrica producida por aerogeneradores y/o la producida por los paneles solares, esta energa elctrica es convertida en COH2 por el sistema de produccin por disociacin del agua y se almacena como Hidrogs comprimido. Cont..La Repblica Dominicana posee un gran potencial de vientos de hasta 10,000 MW como puede observarse en el Atlas Elico de la Repblica Dominicana, elaborado por el laboratorio Nacional de Energas Renovables de los Estados Unidos de Norte Amrica (NREL).

Adems, se cuenta con una posicin geogrfica privilegiada en cuanto a recepcin solar, con significativas extensiones costeras para implementar sistemas de energas alternativas.

Objeto de estudio

. Como objeto de estudio identificamos al parque vehicular de Autobuses de transporte urbano, como objetivo de esta investigacin identificamos el abastecimiento de biometano para los Autobuses del transporte urbano, mientras que definimos nuestro campo, como los desechos orgnicos de los mataderos municipales y su transformacin en biogas y biometano a travs de biodigestores.

Biogas en motores estacionarios de combustin interna

Biogas en motores estacionarios de combustin internaEl alto costo de los combustibles derivados del petrleo hace de esta aplicacin una de las mas atractivas que pueden drsele al biogas o biometano en las fincas ganaderas y productoras de cerdos, con el fin del uso en bombas de agua, picadoras de pasto o plantas generadoras de energa elctrica, todas ellas accionadas por motores de gasolina o diesel; es posible hacer adaptaciones a esos motores para que usen biogas en lugar de combustible tradicional y en los mataderos municipales, para produccin de biometano comprimido para el parque vehicular de autobuses del transporte urbano, entre otros. Ellos como Elementos determinantes en nuestra planta de biometano a partir de los desechos orgnicos y estircol de los mataderos municipales de Santo Domingo.Densidad de las mezclas de combustible y poder calorfico Clasificacin Fuente de energa renovableEnerga elica (del viento)Energa geotrmica (calor de la tierra)Energa hidrulica (ros y corrientes de agua dulce)Energa solar (el sol)Energa undimotriz (las olas)Fuente de energa no renovableCeldas de CombustibleEnerga fsil (combustibles)Energa nuclear (tomos de minerales radioactivos)

Una de las aplicaciones ms prometedoras de las CC consiste en su utilizacin como generadores puntuales dentro de un sistema de potencia distribuido. Su acople a la red puede realizarse mediante un inversor el cual convierte la corriente directa de la celda a corriente alterna. Otra alternativa sera su uso como generadores de emergencia silenciosos acoplados mediante una fuente ininterrumpida de potencia (UPS). Como fuente de generacin elctrica un sistema de potencia basado en estas Celdas de Combustible que trabajen con Hidrgeno Biogas puede ser parte de nuestra Matriz Energtica Nacional.

MotivacinProduccin de energa limpia a partir del agua y de los desechos orgnicosSostenibilidad del ecosistema por uso de metodologa no intrusiva al medio ambienteOptimizacin de conversin uso Sistema de diagnstico para el mantenimiento preventivo y correctivo de las Celdas de combustible.

PILAS VS. BIOGASAPTITUD DE LAS PILAS HACIA LOS COMPONENTES DEL BIOGAS

Detalles sobre la herramienta de diagnsticos para el mantenimiento preventivo en las C.C.El desarrollo de estas herramientas y mtodos estar basado en la investigacin que se efectuar en el CIE para contribuir al desarrollo del conocimiento y la evolucin del entendimiento sobe tpicos tales como: 1) estudios de sistemas de celdas de combustible modelados como sistemas dinmicos generadores de informacin, 2) estudios de arreglos de celdas de combustible modelados como sistemas entrpicos termodinmicos y 3) estudios de procesos electroqumicos asociados con celdas de combustible. Cules beneficios se obtienen al contar con un toolbox de MATLAB para procesar los datos generados por un sistema de celdas de combustible?Cules son los criterios para parametrizar por segmentos la operacin de las celdas de combustible?Cmo se instrumentar el prototipo para analizar los datos provenientes de su operacin en rgimen permanente por medio del estudio del espectro de impedancia?

HIPOTESISEl sistema de instrumentacin virtual y de procesamiento de seales basado en celdas de combustible, contribuir con mejorar la confiabilidad de dichos sistemas, gracias a la extraccin y visualizacin de parmetros operaciones, procesamiento de datos para inferir de manera no intrusiva el estado de elementos internos crticos en la operacin de las celdas, y tcnicas de instrumentacin virtual que soporten la operacin remota de las celdas con estrategias anticipativas de mantenimiento.Etapa 2: Visualizacin Computacional (ao 2)

Mdulos de instruccin en sistemas de energa alterna con Celdas de CombustiblePrincipios de mantenibilidad de sistemas de CCResultados al final de la etapa:Investigaciones realizadas en instrumentacin y visualizacin de datos en sistemas de CC mdulos educativos preparados

Matriz energtica a partir de las Celdas de Combustible para hidrgeno y biogasComo medio para lograr el propsito de desarrollar tecnologas para el mantenimiento preventivo en las Celdas de Combustible que formaran parte de una Matriz Energtica, se establecer y desarrollar un centro de investigacin en asuntos de energa renovable. Este centro estar ubicado en la Universidad y llevar como nombre Centro de Investigacin Energtica del Caribe (CIE). Como resultado concreto de la investigacin, se desarrollarn, a corto plazo, herramientas y tcnicas integradas de hardware y software que contribuirn a mejorar la confiabilidad de la tecnologa de celdas de combustible. Tambin se desarrollarn mtodos innovadores para modelar y simular el funcionamiento electroqumico de sistemas de celdas de combustible.

FeedstocksLignocellulosic BiomassPerennial- Herbaceous- Woody

Annual CropsSugar/Starch (corn, sugarcane, wheat, sugarbeet, etc.)Other Residues - Forestry, forest products- Municipal and urban:green waste, food, paper, etc.- Animal residues, etc.- Waste fats and oilsPlant Oils/AlgaeTransportation FuelsEthanol & Mixed Alcohols or Methane or HydrogenDiesel*MethanolGasoline*Diesel*Gasoline* & Diesel*

Diesel*Gasoline*HydrogenEthanol, Butanol, Hydrocarbons

Bio-Methane

Biodiesel Green dieselCatalytic synthesisFT synthesisMeOH synthesisHydroCracking/TreatingAqueous Phase ProcessingCatalytic pyrolysisAqueous Phase ReformingFermentationCatalytic upgradingMTGAg residues, (stover, straws, bagasse)Intermediates

Bio SynGas

Bio-Oils

Lignin

Sugars

Biogas

Lipids/OilsGasificationPyrolysis & LiquefactionHydrolysisPretreatment & HydrolysisTecnologas de Biocombustibles* Blending ProductsAnaerobic DigestionUpgradingTransesterificationHydrodeoxygenationExtractionFermentation3535ESTADO DEL ARTE EN CELDAS DE COMBUSTIBLE

Una Celda Combustible (CC) es un reactor electroqumico muy parecido a una batera. La diferencia primordial es que una CC se le alimenta los reactivos continuamente versus las bateras en donde los reactivos se encuentran dentro del envase. Los reactivos de una CC son hidrgeno y aire. Del aire solo reacciona el oxgeno. El nitrgeno es inerte (no reacciona). El hidrgeno proviene de la descomposicin de agua.

Celdas Solares para obtener hidrgeno por hidrlisis del agua

HUERTA SOLAR DE 90 KVA EN PCSD

Almacenamiento de energa elica y solar en forma de gas COH2Generador de Hidrogs

Generador de HidrogsComo combustible para vehculosComo el Hidrogs tiene caractersticas muy parecidas al gas natural, se pueden adecuar los vehculos de gasolina o de Diesel para trabajar con Hidrogs en la parte de traccin por motor de explosin o combustin interna.

Celda de Combustible de HidrogsOtra innovacin de este trabajo es la de usar el Hidrogs como combustible para alimentar una celda de combustible diseada para estos fines. En trminos generales una Celda Combustible (CC) es un reactor electroqumico muy parecido a una batera, la diferencia primordial es que una CC se le alimenta los reactivos continuamente versus las bateras en donde los reactivos se encuentran dentro del envase. Los reactivos de nuestra celda de combustible son Hidrogs y aireOtras aplicaciones.

Planta de biogs tipo hind

Planta para la produccin del Biogas como Combustible de la C.C.

ESTADO DEL ARTE PARA UNA CELDA DE COMBUSTIBLE PARA VEHICULOS

Esquema elctrico-mecnico del vehculo hbrido para transporte urbano

Sistema de Motor Motenergy ME1003 Permanent Magnet DC Pancake Brushed Double Magnet Controller Alltrax SPM48300 Series/PM 48 volt 300 amp Peak Throttle "Cloud Electric" Light Weight Shielded 3 Wire 0-5KAcelerador para el motorEsquema elctrico del vehculo hbrido para transporte urbanoDiagrama de la distribucin de los mecanismos de traccin (biogs-electricidad)

Curvas de comportamiento del Motor elctrico del Vehiculo Hbrido

Planos de las dimensiones de un pequeo vehculo utilitario transformado a biogas-electricidad

Matriz energtica sostenible a partir de la innovacin en las tecnologas de las Celdas de Combustible para hidrgeno y biogas

INVERSOR TRIFASICO ALIMENTADOPOR LA CELDA DE COMBUSTIBLEPANELES SOLARES FOTOVOLTAICOS PARA GENERAR HIDROGENO POR ELECTROLISIS La Repblica Dominicana cuenta con excelentes potenciales para la explotacin de varias fuentes alternas de energa. Se espera que con la consecucin de este proyecto podamos aportar un modelo energtico acorde con las necesidades del pueblo dominicano, presentando la solucin al problema energtico de forma sostenible, que sea una opcin de desarrollo de la sociedad y la biodiversidad. El proyecto presentado se proyecta como viable para resolver el problema de la contaminacin producida por los mataderos municipales, y el de la importacin de derivados del petrleo para la flotilla de vehculos del transporte urbano donde se aplique. ConclusinLa Repblica Dominicana cuenta con excelentes potenciales para la explotacin de varias fuentes alternas de energa. Se espera que con la consecucin de este proyecto podamos aportar un modelo energtico acorde con las necesidades del pueblo dominicano, presentando la solucin al problema energtico de forma sostenible, que sea una opcin de desarrollo de la sociedad y la biodiversidad. En este trabajo present una nueva forma para el almacenamiento econmico de energa en forma de Hidrogs, esencial para lograr el abastecimiento de energa continua en sectores rulares. Adems, se plantea como elemento innovador la estructura de una Celda de Combustible que trabaje eficientemente con el gas COH2.

ConclusinGracias por su atencin