ES2980514B2 - Sistema de generacion, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energia verde - Google Patents

Sistema de generacion, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energia verde

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ES2980514B2 ES202330174A ES202330174A ES2980514B2 ES 2980514 B2 ES2980514 B2 ES 2980514B2 ES 202330174 A ES202330174 A ES 202330174A ES 202330174 A ES202330174 A ES 202330174A ES 2980514 B2 ES2980514 B2 ES 2980514B2
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Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde
Sector de la técnica.
El sistema de la invención es aplicable en sector de la generación, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, y en particular de hidrógeno y/o electricidad verde a embarcaciones marinas, en zonas costeras (p.ej. puertos, clubs náuticos, bahías, golfos) de una manera segura y sostenible con el medioambiente.
Estado de la técnica anterior.
Las tendencias actuales hacen que la industria energética demande de sistemas de abastecimiento energético que cumplan con los siguientes requisitos: generación a partir de fuentes de energía renovable, abaratar los costes de generación y los costes de acumulación, reforzar el sistema eléctrico, que sea un sistema resistente a fallidas e interrupciones reducir las emisiones de CO2 y generación y consumo in situ.
La contribución de las energías renovables para descarbonizar el sistema energético es enorme, pero el desafío de descarbonizar la economía y ser neutros en emisores de CO2 para 2050 requiere del despliegue masivo de combustibles neutros en carbono como el hidrógeno verde.
El hidrógeno verde se puede obtener de una manera limpia a través de energías renovables en zonas geográficas ricas en energía solar y eólica como es el sur de Europa.
El hidrógeno como combustible, hace que instalaciones de almacenamiento y abastecimiento de hidrógeno sea peligroso en las zonas habitadas o sus cercanías y en las que transitan personas. El hidrógeno como vector energético tiene apoyo social, pero esto no quita que las instalaciones para generar y/o almacenar y/o aprovisionar causen algún rechazo social en ciertos sectores por su impacto visual y de ocupación. Por lo que desplazar las instalaciones mar hacia adentro (offshore) sería una solución que minimizaría el peligro y/o el rechazo.
Actualmente, las instalaciones de fuentes de generación de energía renovables offshore consisten en parques de energía eólica a partir de una pluralidad de aerogeneradores, y en donde mediante un cable submarino que transporta la energía eléctrica generada hacia tierra, o bien una superficie fotovoltaica sobre el mar en zonas de muy bajo oleaje, donde un cable recolecta la energía generada en cada módulo fotovoltaico para transportarlo a tierra a la red de distribución del operador eléctrico.
Actualmente, son conocidas infraestructuras marinas de generación de hidrógeno verde para producir hidrógeno. Cuya arquitectura está compuesta por una pluralidad de turbinas eólicas offshore; sobre el papel existen soluciones a medio plazo de tecnología eólica que acoplan una unidad electrolizadora en el propio molino para generar el hidrógeno verde a partir de la energía renovable generada y agua del mar a través de la electrolisis. Cuyo hidrógeno resultante se conecta a la red gasista de hidrógeno del operador.
La generación de hidrógeno verde, para el proceso de la electrolisis no solamente requiere de grandes cantidades de energía sino también de agua. En las condiciones actuales del medioambiente ello supone un problema para zonas costeras de clima seco (sur Europa, norte África) dados los problemas de sequía
El menor tamaño del átomo de hidrógeno y su baja densidad del hidrógeno a presión y temperatura ambiente, junto a su elevada peligrosidad si existieran fugas dada su baja energía de activación hacen necesario por una parte comprimir el hidrógeno a una presión elevada, pudiendo ser licuado el hidrógeno a una elevada presión, o bien por enfriamiento a unos 20°K lo cual energéticamente es costoso e ineficiente. Para disponer de tanques/cilindros de almacenamiento de hidrógeno a presión y temperatura ambiente se requerirían de tanques voluminosos que estuviesen debidamente dimensionados con los materiales adecuados, y ello supondría un encarecimiento.
Por otra parte, el proceso de compresión del hidrógeno a través de medios eléctricos es un proceso energéticamente costoso, que equivale a un 30% del total del combustible a almacenar. Por otra parte, técnicas de compresión por inmersión solo tendrá sentido en zonas de profundidad, supuestamente en golfos, siendo el ratio de 1 atmósfera cada 10 metros de profundidad.
El documento de patente WO 2021/081775 A1 describe un dispositivo marino tipo isla que integra múltiples tecnologías de generación de energía renovable. El documento de patente CN 111172551 A se refiere a un sistema flotante marino para la producción y almacenamiento de hidrógeno ocon dispositivos de generación de energía. El documento de patente GB 2594310 A presenta una tecnología de generación de energía mareomotriz basada en un sistema modular llamado HydroWing.
Si bien es cierto que en materia de almacenamiento de hidrógeno verde se han hecho avances, el estado de la técnica carece de soluciones más seguras, desde el punto de vista de la eficiencia, seguridad tanto física como informática como de sostenibilidad para mejorar el CAPEX/OPEX financiero de despliegue de dichas infraestructuras.
El proceso de generación de hidrogeno verde offshore resultará sumamente ineficiente desde el punto energético dadas las limitaciones de un electrolizador de pequeñas dimensiones, el gasto energético para alimentar los compresores, por el incremento de mantenimientos al estar alimentadas los electrolizadores con agua del mar lo cual los hace más débiles y más caros; además, las condiciones meteorológicas (irradiancia solar sobre todo) pueden llegar a dañar el tanque y además los mantenimientos y costes de operativa al estar todo descentralizado de un único emplazamiento son mayores y costosas.
Explicación de la invención.
El sistema de generación, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde objeto de la invención presenta unas características técnicas que permiten resolver los inconvenientes de los sistemas existentes, en particular en lo que se refiere al almacenamiento y aprovisionamiento de electricidad y de hidrógeno verde.
Un objetivo de la invención es generar hidrógeno verde “in situ” a partir de fuentes de energía renovable (fotovoltaica, eólica y/o mareomotriz) así como aprovisionar tanto hidrógeno verde como electricidad renovable de manera continua y mejorar la capacidad y la seguridad de almacenaje del hidrógeno verde en tanques, para su posterior aprovisionamiento a granel o en el propio tanque.
Este sistema almacena el hidrógeno a partir de la ciencia de los átomos de la materia (química) de una manera barata, eficiente y segura. Además, utiliza materiales (MOF Metal Organic Framework) como el vanadio o el cobre que aparte de proporcionar una relación de comprensión 2:1 del 50% dan una doble protección a posibles fugas por corrosión de los volúmenes.
Otra característica de la invención es que el sistema es móvil, puede variar de ubicación con facilidad, mientras que las plataformas existentes son fijas, y potencialmente poder facilitar el aprovisionamiento de combustible a embarcaciones en zonas costeras de difícil acceso que están exentas de un servicio de recarga. Esta solución es práctica, flexible, modulable y escalable mientras que las plataformas existentes una vez ubicadas son de tamaño fijo.
La puesta en servicio de este sistema tiene un impacto medioambiental relativamente pequeño cuando es comparado con molinos eólicos “offshore” o plataformas de hidrógeno del tipo “petrolífero”.
Otro objetivo de la invención es dar servicio energético a las embarcaciones, con medios para trasladar a costa los excedentes de energía eléctrica renovable y de hidrógeno verde. Mientras que las plataformas de petrolíferas, adaptadas para generar hidrógeno únicamente almacenan hidrógeno para ser trasladado a costa.
Por otra parte, la solución promueve economía circular por el reaprovechamiento del oxígeno resultante en el proceso de electrolisis y/o agua desalinizada.
Este sistema comprende una plataforma marina móvil con dos o más cascos unidos entre sí, alimentada por energía renovable y/o conectada la red eléctrica y/o red gasista preferentemente bajo el modelo productor y/o consumidor, e incluye servicios de valor añadido para poder ofertar a los patrones de embarcaciones durante el proceso de recarga de energía verde.
Servicios tales como el de servicio y material de primeros auxilios, y también aquellos servicios de confort como abastecimiento de agua desalinizada y/o servicios de recolección de residuos orgánicos y/o transporte a costa del oxígeno resultante.
El sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde objeto de la invención comprende: una plataforma flotante, amovible, provista de: al menos dos cascos fijados entre sí por medio de una estructura inferior; un sistema de generación de energía eléctrica renovable con al menos dos fuentes de energía renovable de tipo eólica, fotovoltaica o mareomotriz; un sistema generador de hidrógeno verde por electrólisis que comprende unas unidades electrolizadoras conectadas al sistema de generación de energía eléctrica renovable; un equipo de filtrado y desalinización de agua marina por ósmosis o vaporización y recondensación, provisto de una entrada de agua marina y una salida de agua desalinizada conectada a las unidades hidrolizadoras, un sistema hidráulico provisto de un equipo de presión y una manguera de suministro de agua de mar al equipo de filtrado y desalinización; un sistema de almacenaje y aprovisionamiento del hidrógeno verde a embarcaciones y/o a pilas de combustible y un sistema electrónico de gestión o surtidor.
En una realización de la invención el tanque de agua desalinizada, alimentado por la máquina de osmosis, podría ser realimentado con aguas pluviales para que de esta manera aumentar la pureza del agua y por otra reducir el factor de planta de la máquina de osmosis.
Las diferentes tecnologías del sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, serán sensadas durante su ciclo de operación a partir de sondas y sensores IoT (5G Industrial) con sensores de: presión, temperatura, humedad, voltaje, niveles, pureza agua, pureza hidrogeno, meteorológicos a fin de poder visualizar, activar alarmas desde pantallas en salas de monitorización y/o activación de automatizaciones.
De acuerdo con la invención el sistema de almacenaje comprende: unos tanques de almacenamiento de hidrógeno verde que comprenden: un conducto de entrada de hidrógeno verde generado en la unidad electrolizadora; un conducto de salida del hidrógeno en modo de aprovisionamiento a granel, unos filtros o membranas filtrantes dispuestos en dichos conductos de entrada/salida; unas bandejas perforadas portadoras de un material MOF (marcos metalorgánicos) adecuado para de almacenaje del hidrógeno por adsorción y una puerta de acceso con cierre de seguridad.
Dicho sistema de almacenaje comprende un compresor para acondicionar el hidrogeno antes de su almacenaje en los tanques en estado hidruro, y dispuesto entre la unidad electrolizadora y el conducto de entrada a los tanques; una matriz de celdas de almacenaje de los tanques por debajo del nivel del mar, estando dicha matriz de celdas definida en la estructura inferior y abierta superior e inferiormente; una estructura superior, distanciada de la estructura inferior, y provista de una parrilla de railes dispuestos sobre la matriz de celdas de almacenaje de los tanques; y un primer equipo elevador montado con posibilidad de desplazamiento horizontal sobre la parrilla de railes y provisto de un primer equipo elevador con medios de enganche y de desplazamiento vertical de los tanques alojados en la matriz de celdas de la estructura inferior, entre una posición inferior de inmersión en el mar y una posición superior de extracción de las celdas de almacenaje.
El hidrógeno verde generado se almacena de manera segura a una muy baja presión en tanques de metal en estado hidruro, mediante adsorción del hidrógeno a un polvo metálico, más concretamente a partir de quimisorción.
Preferentemente la matriz de celdas se encuentra definida en la zona central de la estructura inferior de la plataforma flotante, de modo que los tanques de almacenamiento de hidrógeno están distribuidos en la parte central de dicha plataforma.
La parte central de la plataforma consta de dos niveles: uno definido por la estructura inferior y el otro definido por la estructura superior, a modo de pérgola, situada unos dos metros por encima de la estructura inferior y sobre la que se encuentra dispuesta una instalación fotovoltaica generadora de energía eléctrica renovable.
Esta estructura superior tiene una doble finalidad: de una parte minimizar la deposición de agua del mar sobre la superficie fotovoltaica, dado que la salinidad del agua marina daña los paneles fotovoltaicos y, de otra parte, disponer de una estructura resistente para el montaje de la parrilla de railes que soporta el primer equipo elevador encargado de enganchar los tanques de almacenamiento de hidrógeno para poderlos sumergir y emerger de la superficie del mar, y moverlos horizontalmente dentro de la plataforma.
Ventajosamente las estructuras superior e inferior son metálicas para proporcionales la resistencia adecuada. La estructura inferior que fija los diferentes cascos de flotación por encima de la línea de flotación de la plataforma, dispone de unos pasillos o pasarelas transitables que permiten a los operarios desplazarse sobre dicha plataforma para llevar a cabo la operativa de los tanques de hidrógeno como sumergir, emerger, desplazar horizontalmente y/o realizar tareas de mantenimiento a través de accionar cuerdas, cables, o cadenas.
Según la invención las estructuras de la plataforma puede ser metálicas o de un material similar y resistentes a la salinidad del agua del mar. La plataforma comprende unos anclajes al fondo marino y/o a otras embarcaciones, unos tensores de dichos anclajes y un sistema de correntómetro oceanográfico para el ajuste de manera electromecánica la tensión de los anclajes, es decir con una mayor o menor holgura en la tensión los anclajes.
Para planificar la generación y abastecimiento de electricidad renovable y de hidrógeno verde, la invención comprende al menos un centro computacional centralizado y jerarquizado de información conectado a un nivel jerárquico superior en la frontera (Edge Server) y/o en la nube (Big Data), y que, en base al posicionamiento e identificación de las embarcaciones permite que puedan transferirse informaciones complementarias como niveles de combustible, hora estimada de llegada a la plataforma o tipo de combustible, de modo que el sistema de la invención puede modular el factor de planta de generación de energía, el porcentaje de funcionamiento de las unidades electrolizadoras y equipos de filtrado y desalinización del agua marina por osmosis y/o directamente verter energía eléctrica a la red eléctrica; si hay sobre producción parar algún molino eólico, interrumpir las maquinas electrolizadoras o activar el protocolo de transporte de bidones llenos hacia costa a través de una embarcación transportadora, mientras que cuando hay un exceso de baja producción puede abastecer la plataforma energéticamente de la red eléctrica mediante un cable DC o AC submarino. Además, en base la estación del año, la plataforma puede ser desplazada a través de una embarcación remolcadora a fin de dar una mayor penetración del servicio a las embarcaciones.
Para ello se dispondrá de un centro de proceso de datos en la nube de internet y/o en la frontera y una red capilar de sensores y centralitas electrónicas distribuidas por la infraestructura metálica debidamente securizado con comunicaciones por telefonía móvil y/o satélite.
Dichas centralitas electrónicas disponen de una aplicación con acceso a canales radio en broadcast vía satélite del tráfico marítimo (geolocalización, emergencias) con embarcaciones potencialmente interesadas en repostar.
El sistema comprende un módulo de comunicaciones inalámbricas para la comunicación con el centro computacional en la frontera y/o en la nube, y el intercambio de información IoT con plataformas horizontales dentro de las ambiciones de las Smart City y terminales remotos o pantallas SCADA de monitorización en remoto conectados al centro computacional en el Edge Server o la nube.
Este sistema puede incorporar sensores diversos, como un sensor de pH del aire para alertar de posibles fugas de hidrógeno en las cercanías de la plataforma, así como calidad del agua marina para poder adelantarse ante desastres. Para ello es necesario disponer de sensores IOT y del centro computacional para analítica Big Data y pudiendo ser monitorizable en remoto a partir de los mencionados terminales remotos o pantallas SCADA.
La solución, que se englobaría dentro del modelo “hidrogeneras / electrolineras” en el mar en destinos inteligentes, con computación en la nube y/o en la frontera, IoT alimentados con fuentes de energía renovable y conectado a entornos 4G/5G, para alcanzar objetivos de: medioambiente, eficiencia, seguridad energética, seguridad, salud, confort y descongestión de los puertos.
En una de las realizaciones de la invención, el sistema comprende una red privada virtual configurada para cifrar las comunicaciones con agentes externos. Así, ventajosamente la conexión de agentes externos, mediante una conexión de internet pública, viaja cifrada por internet gracias a la red virtual.
El centro computacional también dispone de un nodo recopilador de fallos para registrar la información en unas bases de datos, implementar automatizaciones y hacerlo visible a través de las pantallas de visualización.
Dicho centro computacional también permite conexiones para interconectar agentes que no necesariamente pertenecen al mismo círculo de confianza, tales como: operador eléctrico, operador gasista, bases de datos meteorológicos, bolsa u otros cualesquiera, y así poder ajustar la tarificación dinámicamente.
Breve descripción del contenido de los dibujos.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Las figuras 1,2 y 3 muestran sendas vista esquemáticas en alzado, de perfil y en planta de un ejemplo de realización del sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde según la invención.
La figura 4 muestra una vista esquemática en perspectiva de un ejemplo de realización de uno de los tanques de almacenaje de hidrógeno verde, por quimisorción y a baja presión.
La figura 5 muestra un ejemplo de realización de un primer equipo elevador, montado en la parrilla de raíles fijada a la estructura superior y utilizado para desplazar los tanques de almacenamiento de hidrógeno, tanto en dirección horizontal como en dirección vertical para extraerlos o sumergirlos en el mar.
La figura 6 muestra esquemáticamente del sistema generador y del sistema de almacenaje y distribución de hidrógeno verde.
La figura 7 muestra un esquema del sistema de generación y alimentación de energía eléctrica del sistema de la invención.
Exposición detallada de modos de realización de la invención.
En el ejemplo de realización mostrado en las figuras adjuntas el sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde; comprende una plataforma (1) flotante, amovible, provista de al menos dos cascos (2, 2’) fijados entre sí por medio de una estructura inferior (3) situada por encima de la línea de flotación de dicha plataforma. Por encima de dicha estructura inferior (3) y distanciada verticalmente de la misma se encuentra dispuesta una estructura superior (3’).
Ventajosamente tanto los cascos (2, 2’) como las estructuras (3, 3’) inferior y superior, están conformadas en acero, preferentemente acero galvanizado o con otro tratamiento adecuado para reducir los efectos producidos por el contacto con el agua marina.
Esta plataforma comprende unas unidades electrolizadoras (4) de generación de hidrógeno verde por electrolisis, un equipo de filtrado y desalinización (5) de agua marina por osmosis, provisto de una entrada de agua marina conectada a un sistema hidráulico (6) encargado de suministrarle agua marina y de una salida de agua desalinizada conectada a las unidades electrolizadoras (4) encargadas de generar hidrógeno verde.
El sistema de la invención comprende un sistema de generación y alimentación de energía eléctrica renovable con al menos dos fuentes de energía renovable, por ejemplo de tipo eólica, mareomotriz o fotovoltaica, y que en el ejemplo mostrado están representadas por unos generadores eólicos (7) y una instalación de unas placas fotovoltaicas (8).
Dicho sistema comprende unos medios de almacenaje y aprovisionamiento del hidrógeno verde a embarcaciones y/o a pilas de combustible, y un sistema electrónico de gestión.
El sistema comprende un compresor (9) de baja presión, para acondicionar el hidrógeno verde generado antes de su almacenaje en unos tanques (10). Ya fuera a partir del propio compresor que incorporan los dispositivos físicos electrolizadores o bien a partir de un compresor externo. Y un compresor regulable/modulable (9') dispuesto en una manguera de aprovisionamiento a granel y a una presión preseleccionada del hidrógeno verde contenido en los tanques (10) a un surtidor (14) o a una embarcación, comprendiendo dicha manguera de un racor de conexión al tubo de salida de los tanques (10) .
En la figura 4 se ha representado esquemáticamente uno de los tanques (10) de almacenamiento de hidrógeno verde en estado hidruro, que comprende: el mencionado conducto de entrada (101) de hidrógeno verde generado en las unidades electrolizadoras (4) y previamente adecuada su presión por el compresor (9); un conducto de salida (102) para el suministro a granel del hidrógeno almacenado a una canalización o a un surtidor de aprovisionamiento a embarcaciones; unas bandejas perforadas (103) portadoras de un material MOF (marcos metal-orgánicos), en polvo, que forma una matriz metálica para el almacenaje del hidrógeno por adsorción, y una puerta de acceso (104) con cierre de seguridad y junta de estanqueidad para la introducción y extracción de dichas bandejas perforadas (103) en unas guías existentes en el interior del tanque (10).
El mencionado conducto de entrada (101) dispone de una membrana filtrante -orgánica o de otro tipo- para evitar la caída de polvo metálico en la celda electrolítica y de un caudalímetro (no representado) para controlar y monitorizar continuamente la cantidad de hidrógeno producido.
El conducto de salida (102) del tanque (10) también dispone de un filtro o membrana filtrante y una válvula roscada para dar salida, a presión de vapor, al hidrógeno residual que no haya sido adsorbido por el polvo metálico.
Los tanques (10) de almacenaje comprenden sondas y sensores electrónicos de presión, volumen y temperatura (no representados) conectados al sistema electrónico de gestión, lo que permite conocer las condiciones de almacenamiento del hidrógeno en su interior y detectar posibles incidencias, por ejemplo la pérdida de presión debido a fugas.
Para almacenaje seguro de los tanques (10) el sistema dispone de una matriz de celdas (31) definida en la estructura inferior (3), abierta superior e inferiormente, que permite en almacenaje de los tanques (10) sumergidos en el agua marina y su extracción verticalmente. La estructura inferior (3) puede comprender unas pasarelas transitables (32) entre las celdas (31) de almacenaje de los tanques (10). El almacenaje de los tanques (10) sumergidos en el mar permite aprovechar las características inerciales del agua del mar para mantener los tanques a la temperatura del agua de mar, evitando las oscilaciones bruscas que sufre la temperatura ambiente dependiendo de la estación del año.
La estructura superior (3’) está provista de una parrilla de railes (11) dispuestos sobre la matriz de celdas (31) definidas en la estructura inferior (3) para el almacenaje de los tanques (10) y provistos de elementos de desviación de raíl para los nudos de 3 railes dispuestos en la periferia de la parrilla y de 4 railes dispuestos en los nudos interiores de la dicha parrilla de railes. En dicha parrilla de railes (11) se encuentra montado con posibilidad de desplazamiento horizontal al menos un primer equipo elevador (12) provisto de unos medios de enganche y desplazamiento vertical de los tanques (10) alojados en la matriz de celdas (31) de la estructura inferior (3).
En la figura 5 dicho equipo elevador (12) está representado por un polipasto de accionamiento manual montado en un carro (121) desplazable horizontalmente por la parrilla de railes (11) y provisto de un gancho para el agarre junto a unas mangueras/tubería flotante para alimentar los tanques desde la canalización integrada en la parrilla de railes y el desplazamiento vertical del tanque (10) a manipular con el fin de sumergirlo en el mar o de extraerlo para realizar cualquier operación. No obstante, no se descarta que dicho equipo elevador (12) pueda tratarse de una grúa motorizada o de cualquier otro tipo.
El desplazamiento vertical y horizontal de los tanques (10) es necesario para aquellos casos en los que un tanque (10) cargado de hidrógeno debe desplazarse a una zona de amarre de embarcaciones a la plataforma (1) para realizar la descarga dicho tanque (10) en una embarcación y la carga de un tanque (10) vacío, es decir el intercambio o “swapping” de tanques.
El proceso de intercambio de tanques (10) (swapping) entre la plataforma (1) y una embarcación requiere utilizar un segundo equipo elevador (13) como una grúa o similar dispuesta en la zona lateral de la plataforma, donde se aloja el amarre para embarcaciones, mientras que para el aprovisionamiento de hidrógeno a granel puede ser preciso desplazar horizontalmente tanques (10) entre celdas de la matriz (31) por medio del primer equipo elevador (12).
En una realización preferente de la invención la parrilla de railes (11) integra una canalización de hidrógeno (15), representada esquemáticamente en la figura 6, para el trasvase de hidrógeno entre las unidades electrolizadoras (4) y cada uno de los tanques (10). Dicha canalización de hidrógeno (15) comprende unas válvulas (15’) dispuestas por la parrilla de raíles (11), por ejemplo las intersecciones de dichos railes; realizándose la conexión de cualquiera de las válvulas (15’) dicha canalización con el conducto de entrada (101) del tanque (10) a recargar mediante una manguera de longitud variable provista de una válvula de paso y de los correspondientes racores de conexión.
En el ejemplo mostrado en la figura 7, los generadores eólicos (7) y las placas fotovoltaicas (8) del sistema de generación y alimentación de energía eléctrica están provistos de respectivos reguladores de carga (71,81) para la alimentación de un banco de baterías (16), en este caso igual o superior a 48V. DC, para la alimentación de los equipos de potencia: un inversor dual de potencia (18) y reguladores de carga (71,81) y equipos elevadores (12, 13); de los equipos de relacionados con la generación de hidrógeno: unidades electrolizadoras (4), pila de combustible/hidrógeno (19) y compresor (9) y, finalmente, de los equipos hidráulicos: un equipo de filtrado y desalinización (5) por osmosis y equipo de presión (6).
El sistema también puede disponer de un cable eléctrico (17 ) de corriente continua (DC) o corriente alterna (AC) desde costa/tierra para alimentar a la plataforma marina cuando el sistema de generación de energía eléctrica esté alojado en costa/tierra, o de un grupo electrógeno (20) conectado al inversor dual de potencia (18) AC/DC; mientras que si los generadores eólicos (7) y de placas fotovoltaicas (8) de electricidad renovable están alojados en la propia plataforma (1), como se muestra en el ejemplo de las figuras, el flujo de electricidad puede ser bidireccional, a partir del modelo de autoconsumo convencional o por excedentes, de modo que cuando hay excedentes de electricidad y los tanques (10) están llenos puede enviarse a costa a través de la conversión DC/AC con el inversor dual de potencia (18) y/o, paralelamente, cuando la generación de energía renovable es insuficiente para generar más hidrógeno, disponiendo los tanques de espacio vacío, puede importarse energía ecológica desde la red eléctrica en tierra a la plataforma.
Se ha previsto que el sistema también disponga de unas baterías de baja tensión (no representadas) típicamente de 12V para la alimentación de dispositivos (21) diversos: informáticos/equipos señalización/electrónicos/telefonía móvil/antenas o similares.
Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como un ejemplo de realización preferente, se hace constar a los efectos oportunos que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de la invención que se reivindican a continuación.

Claims (20)

REIVINDICACIONES
1. Sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde; que comprende:
- una plataforma (1) flotante, amovible, provista de: al menos dos cascos (2, 2’) fijados entre sí por medio de una estructura inferior (3).
- un sistema de generación de energía eléctrica renovable con al menos dos fuentes de energía renovable (7, 8) de tipo eólica, fotovoltaica o mareomotriz;
- un sistema generador de hidrógeno verde por electrolisis que comprende unas unidades electrolizadoras (4) conectadas al sistema de generación de energía eléctrica renovable; - un equipo de filtrado y desalinización (5) por osmosis, provisto de una entrada de agua marina y una salida de agua desalinizada conectada al sistema de generador de hidrógeno verde;
-un sistema hidráulico de almacenaje y aprovisionamiento de agua, provisto de un equipo de presión (6) y una manguera de suministro de agua de mar al equipo de filtrado y desalinización (5);
- un sistema de almacenaje y aprovisionamiento del hidrógeno verde a embarcaciones y/o a pilas de combustible;
- un sistema electrónico de gestión;
- unos tanques (10) de almacenamiento de hidrógeno verde que comprenden: un conducto de entrada (101) de hidrógeno verde generado en las unidades electrolizadoras (4) y un conducto de salida (102) del hidrógeno en modo de aprovisionamiento a granel;
caracterizado por queel sistema de almacenaje y aprovisionamiento del hidrógeno verde comprende:
- unas bandejas perforadas (103) portadoras de un material MOF (marcos metal-orgánicos) adecuado para de almacenaje del hidrógeno por adsorción, y una puerta de acceso (104) con cierre de seguridad y junta de estanqueidad comprendidos en los tanques (10) de almacenamiento de hidrógeno verde;
- un compresor (9) dispuesto entre las unidades electrolizadoras (4) del sistema generador de hidrógeno y el conducto de entrada (101) a los tanques (10) y adecuado para el acondicionamiento de la presión del hidrógeno verde antes de su almacenaje en los tanques (10) y,
- una matriz de celdas (31) de almacenaje de los tanques (10) por debajo del nivel del mar, estando dicha matriz de celdas (31) definida en la estructura inferior (3) y abierta superior e inferiormente,
- una estructura superior (3’), distanciada verticalmente de la estructura inferior (3), y provista de una parrilla de railes (11) dispuestos sobre la matriz de celdas (31) de almacenaje de los tanques (10) y,
- un primer equipo elevador (12) montado con posibilidad de desplazamiento horizontal sobre la parrilla de railes y provisto de unos medios de enganche y desplazamiento vertical de los tanques (10) alojados en la matriz de celdas (31) de la estructura inferior entre una posición inferior de inmersión en el agua marina y una posición superior por encima de la estructura inferior (3).
2. El sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, según la reivindicación 1, donde el sistema de almacenaje y aprovisionamiento del hidrógeno verde comprende una canalización (15) de hidrógeno conectada a las unidades electrolizadoras (4), integrada en la parrilla de railes (11) y provista de unas válvulas (15’) distribuidas por dicha parrilla de raíles (11), y una manguera de longitud variable provista de una válvula de paso y de unos racores de conexión a cualquiera de las válvulas (15’) de dicha canalización y del conducto de entrada (101) del tanque (10) a recargar.
3. El sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, donde el sistema de almacenaje y aprovisionamiento del hidrógeno verde comprende un compresor regulable/modulable (9') dispuesto en una manguera de aprovisionamiento a granel, a una presión preseleccionada, del hidrógeno verde contenido en los tanques (10) a un surtidor (14) o a una embarcación, comprendiendo dicha manguera de un racor de conexión al tubo de salida (102) de los tanques (10).
4. El sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, según cualquier reivindicación anterior; donde el sistema de almacenaje y aprovisionamiento del hidrógeno verde comprende un segundo equipo elevador (13) de intercambio o “swapping” de tanques llenos y vacíos entre la plataforma (1) y embarcaciones.
5. El sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, según cualquier reivindicación anterior, donde que los tanques (10) de almacenaje de hidrógeno verde comprenden sondas y sensores electrónicos de presión, volumen y temperatura conectados al sistema electrónico de gestión.
6. El sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, según cualquier reivindicación anterior, en el que la estructura inferior (3) comprende unas pasarelas transitables (32) entre las celdas (31) de almacenaje de los tanques (10).
7. El sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, según las reivindicaciones 1 a 4, en el que los generadores eólicos (7) y las placas fotovoltaicas (8) del sistema de generación y alimentación de energía eléctrica están provistos de unos reguladores de carga (71,81) de un banco de baterías (16) adecuado para la alimentación de: los equipos elevadores (12, 13), las unidades electrolizadoras (4), una pila de combustible/hidrógeno (19), el compresor (9) el equipo de filtrado y desalinización (5) por ósmosis y el equipo de presión (6).
8. El sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, según la reivindicación 7, donde el sistema de generación y alimentación de energía eléctrica comprende unas baterías de baja tensión para la alimentación de dispositivos (21) informáticos/ electrónicos/ de señalización/ de telefonía móvil/ antenas o similares.
9. El sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, según cualquiera de las reivindicaciones 7 y 8, donde el sistema de generación y alimentación de energía eléctrica comprende un cable eléctrico (17) de corriente continua (DC) o alterna (AC) desde costa/tierra
10. El sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, según cualquier reivindicación de 7 a 9, donde el sistema de generación y alimentación de energía eléctrica comprende un grupo electrógeno de respaldo para la alimentación eventual del sistema.
11. El sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, según cualquier reivindicación de 7 a 10, donde el sistema de generación y alimentación de energía eléctrica comprende al menos una pila de combustible/hidrógeno (19) para la alimentación eléctrica y eventual de unidades electrolizadoras, compresores, baterías de embarcaciones y equipos eléctricos de potencia.
12. El sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, según la reivindicación 1, donde el sistema de generación y alimentación de energía eléctrica comprende un cable eléctrico, de aprovisionamiento eventual de electricidad a embarcaciones.
13. El sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, según cualquier reivindicación anterior, donde los equipos eléctricos, hidráulicos, y de hidrógeno comprenden sondas y sensores electrónicos para la monitorización del proceso y conectados al sistema electrónico de gestión.
14. El sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, según la reivindicación 1, en el que el sistema electrónico de gestión comprende al menos un centro computacional centralizado conectado a un nivel jerárquico superior en la frontera (Edge Server) y/o en la nube (Big Data).
15. El sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, según la reivindicación 14, que comprende un módulo de comunicaciones inalámbricas para la comunicación con el centro computacional en la frontera y/o en la nube, y el intercambio de información IoT con plataformas horizontales dentro de las ambiciones de las Smart City.
16. El sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, según cualquiera de las reivindicaciones 14 y 15, que comprende terminales remotos o pantallas SCADA de visualización en remoto conectados al centro computacional en el edge server o la nube.
17. El sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, según cualquier reivindicación anterior, que comprende al menos una centralita electrónica con una aplicación con acceso a canales radio en broadcast vía satélite del tráfico marítimo (geolocalización, emergencias) con embarcaciones potencialmente interesadas en repostar.
18. El sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, según cualquier reivindicación anterior, que comprende una red privada virtual configurada para cifrar las comunicaciones con agentes externos.
19. El sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, que comprende un nodo recopilador de fallos para registrar la información en unas bases de datos, implementar automatizaciones y hacerlo visible a través de las pantallas de visualización.
20. El sistema de generación, transporte, almacenamiento y aprovisionamiento de energía verde, según cualquier reivindicación anterior, que comprende unos anclajes al fondo marino y/o a otras embarcaciones, unos tensores de dichos anclajes y un sistema de correntómetro oceanográfico para el ajuste de los tensores.
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