Grandes avances para la molécula más pequeña

Las operaciones con hidrógeno no son una novedad para Baker Hughes: la empresa construyó su primer compresor alternativo de hidrógeno en la década de 1910. Con semejante trayectoria en el sector, la empresa fue pionera en la transición energética al considerar las oportunidades relacionadas con el hidrógeno desde sus inicios y ha dado pasos de gigante desde entonces .

Raimondo Giavi, vicepresidente de hidrógeno de Baker Hughes, explicó que la estrategia de la compañía para el hidrógeno abarca diferentes aspectos: “En primer lugar, por supuesto, tenemos un desarrollo continuo de nuestros productos convencionales para la compresión y el manejo de hidrógeno. Además de los compresores, donde nuestras competencias se remontan a más de 100 años, contamos con motores primarios como la primera turbina de gas comercialmente viable que funciona con hidrógeno al 100%”.

Las turbinas industriales NovaLT16 han sido probadas para funcionar con mezclas de hasta 100% de hidrógeno en las instalaciones de prueba de hidrógeno de Baker Hughes en Florencia.

“No debemos olvidar otros componentes que son muy importantes para un uso seguro y eficiente del hidrógeno: las bombas y válvulas en primer lugar, pero también todo lo relacionado con la tecnología de detección, el monitoreo y el diagnóstico, que son clave en este campo en particular.”

El segundo aspecto es la estandarización y modularización de la cartera de productos : “Este enfoque es fundamental en este mercado, ya que el mayor obstáculo para el desarrollo de la producción, la infraestructura y el manejo del hidrógeno es el costo. No hace falta decir que la estandarización de componentes para un enfoque modular ayuda significativamente a reducir los costos”.

Otro aspecto importante para Baker Hughes es el desarrollo de soluciones para la producción de hidrógeno con bajas emisiones de carbono : «Estamos invirtiendo en tecnologías como la pirólisis de metano, las membranas de intercambio aniónico (AEM), las celdas electrolíticas de óxido sólido (SOEC) y las pruebas de campo de la tecnología de plasma de metano», afirmó Giavi. «Las denominamos soluciones de segunda y tercera generación, que complementan las tecnologías existentes para ayudar a reducir costos, aumentar la eficiencia y ampliar su aplicación según lo requiera la transición energética».

Baker Hughes firmó un acuerdo con ADNOC en 2023 para estudiar y poner a prueba el despliegue de soluciones innovadoras de la cartera de hidrógeno de Baker Hughes.

La colaboración incluye tecnología de electrolizadores de última generación para explorar la posibilidad de instalar y operar un electrolizador en el Centro de Investigación e Innovación de ADNOC (ADIRC) en Abu Dhabi; pruebas de campo de la tecnología de plasma de metano para capturar carbono en forma de grafeno de alta calidad e hidrógeno en las instalaciones de ADNOC Gas; y pruebas del uso de la tecnología de pirólisis de metano para producir hidrógeno con baja intensidad de gases de efecto invernadero.

Esta colaboración se basa en el compromiso de ADNOC de invertir 15.000 millones de dólares en proyectos de descarbonización para 2030.

Finalmente, otro aspecto clave que Baker Hughes está explorando es el mantenimiento y el servicio. Giavi comentó que, actualmente, el servicio posventa para productos relacionados con el hidrógeno es un área aún algo desatendida, dado que estas tecnologías son nuevas y pocos actores del mercado están considerando el escenario posventa. Sin embargo, Baker Hughes está desarrollando un enfoque específico para el mantenimiento de productos de hidrógeno, basado en las prácticas y la experiencia acumuladas tras muchos años de servicio de componentes más convencionales.

Según Giavi: “Las prácticas de servicio básicas son esencialmente las mismas, pero existe una oportunidad increíble con la aplicación de soluciones digitales, donde una economía del hidrógeno presenta un lienzo casi completamente limpio para experimentar y adoptar las mejores soluciones resultantes”.

Dentro de la estrategia de hidrógeno de Baker Hughes, la inauguración oficial de las nuevas instalaciones de prueba de hidrógeno hace unos meses representó un hito importante.

La instalación de pruebas de hidrógeno se utilizó para la validación de las turbinas industriales NovaLT16 para el funcionamiento con mezclas de hasta 100% de hidrógeno.

Las nuevas instalaciones incluyen un banco de pruebas que permite realizar ensayos a plena carga, con total flexibilidad de combustible hasta hidrógeno al 100%, y cuenta con una presión de 300 bares y una capacidad de almacenamiento de hidrógeno de 2450 kg. Esta infraestructura, que cumple con los más altos estándares de seguridad, permite a Baker Hughes probar turbinas en todas las condiciones del proyecto, brindando a los clientes una mayor confianza operativa.

Giavi explicó que la turbina de gas NovaLT16 para funcionamiento con hidrógeno al 100% cuenta con un nuevo sistema de combustión de tres canales que permite modificar la mezcla de combustible sobre la marcha y bajo cualquier carga.

“Lo realmente impresionante es que esta turbina puede arrancarse directamente con hidrógeno puro , gracias a un diseño especial para el control de la llama”, añadió. “La llama del hidrógeno es muy volátil y, por lo tanto, el arranque en frío es algo más problemático de controlar que el del gas”.

Otra característica de la NovaLT16 para el funcionamiento con hidrógeno puro es el sistema de mezcla de combustible, que se monta separado de la turbina. Giavi explicó que este sistema sería innecesario si la turbina de gas pudiera funcionar con hidrógeno puro sin necesidad de gas natural de respaldo. Un escenario que, por ahora, aún está lejos de hacerse realidad, salvo en contados proyectos de producción de hidrógeno donde el suministro no representaría un problema.

“Un ejemplo es el nuevo complejo energético de hidrógeno con cero emisiones netas de Air Products en Edmonton, en la provincia de Alberta, Canadá. Baker Hughes ya suministró a Air Products tecnología avanzada de compresión de hidrógeno y turbinas de gas, incluidas las turbinas NovaLT16.”

En lo que respecta a la compresión de hidrógeno, Giavi ya mencionó los primeros tiempos de los compresores alternativos de Baker Hughes para hidrógeno a principios del siglo XX, “Sin embargo, en tiempos más recientes, Baker Hughes fue el primero en comenzar a desarrollar compresores centrífugos diseñados específicamente para hidrógeno”, dijo.

Actualmente, los compresores centrífugos de hidrógeno son de segunda generación (compresores HPRC de alta relación de presión). Se está trabajando en la tercera generación de estos compresores, que se prevé que revolucionarán la industria de la compresión de hidrógeno .

Los compresores centrífugos de hidrógeno de tercera generación de Baker Hughes siguen el diseño básico estándar de los compresores centrífugos convencionales de la compañía, pero sus límites físicos se llevan al máximo.

Según Giavi, uno de los objetivos de diseño de los compresores de tercera generación es reducir el tamaño: “Hemos partido del diseño estándar de nuestros compresores centrífugos y los hemos llevado a sus límites físicos. De hecho, al mantener el mismo tamaño y duplicar la velocidad de la rueda del compresor, podemos aumentar significativamente la cantidad de hidrógeno procesado y alcanzar niveles de compresión más altos.

“Sin embargo, una mayor velocidad somete a los materiales a grandes tensiones. Por lo tanto, se recurre a materiales como aleaciones especiales no convencionales y a otras soluciones.”

Giavi concluyó explicando que la instalación de pruebas de hidrógeno en la sede de Baker Hughes en Florencia es solo el primer paso hacia la realización de una Aldea del Hidrógeno.

La planta de almacenamiento de hidrógeno del centro de pruebas de hidrógeno de Baker Hughes en Florencia suministra combustible para las pruebas de turbinas; la empresa planea construir su propia planta de producción de hidrógeno verde en el futuro.

Giavi comentó que uno de los principales desafíos para el desarrollo futuro del hidrógeno es la falta de normas y regulaciones para su manejo en entornos urbanos. Por ahora, las únicas regulaciones disponibles son las que rigen para refinerías, plantas de fertilizantes y similares.

“Actualmente, se están lanzando proyectos relacionados con el hidrógeno en muchos países y todos parecen seguir su propio camino. Echamos de menos un enfoque común para el comercio de hidrógeno y un sistema estandarizado para la 'certificación' del hidrógeno , o al menos contar con parámetros establecidos que permitan equiparar las certificaciones entre los diferentes países.”