Toyota Motor North America (Toyota) está colaborando con el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) para construir, instalar y evaluar un protón de 1 megavatio (MW) sistema de generación de energía de celda de combustible de membrana de intercambio (PEM) en el Campus Flatirons de NREL en Arvada, Colorado.
Esta colaboración de tres años y $6,5 millones está financiada en parte por la Oficina de Tecnologías de Pilas de Combustible e Hidrógeno del DOE en la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable y respalda la visión H2@Scale del DOE para hidrógeno limpio en múltiples aplicaciones y sectores económicos.
El sistema de celdas de combustible de 1 MW integra múltiples módulos de celdas de combustible de Toyota en un sistema más grande para proporcionar energía estacionaria receptiva. A través de una colaboración anterior, NREL ha demostrado el uso de un sistema de celda de combustible automotriz para proporcionar energía libre de carbono para un centro de datos . Este nuevo sistema tiene una escala significativamente mayor, genera unas 15 veces más energía y es capaz de producir corriente continua y corriente alterna.
Toyota aprovechó sus más de 25 años de experiencia en el desarrollo de celdas de combustible al diseñar el sistema de 1 MW, ampliando la experiencia del mercado de vehículos eléctricos de celdas de combustible de servicio liviano. Toyota está proporcionando los módulos de celdas de combustible y está trabajando con el integrador de sistemas, Telios, para el diseño, el equilibrio de la planta y la construcción del sistema para su entrega a NREL. Toyota ha desarrollado un sistema de control integrado para administrar el funcionamiento de los módulos de celdas de combustible para maximizar la eficiencia y la vida útil del sistema. El sistema demuestra un diseño simplificado como reemplazo directo de un generador convencional.
"Lograr la neutralidad de carbono requiere que todos exploremos nuevas aplicaciones de tecnología de cero emisiones, incluida la forma en que esa tecnología se integrará con otros sistemas, que el proyecto con NREL identificará", dijo Christopher Yang, vicepresidente de grupo, Desarrollo comercial, Fuel Cell Soluciones, Toyota. "La aplicación de nuestros módulos en implementaciones de esta magnitud muestra la escalabilidad de la tecnología de celdas de combustible de Toyota, ya sea que se trate de un solo módulo de celdas de combustible para un vehículo de pasajeros o de múltiples sistemas combinados para impulsar equipos pesados".
Los investigadores de NREL ampliarán los límites operativos del diseño del sistema de celdas de combustible para identificar las limitaciones de rendimiento y la degradación a lo largo del tiempo, generando valiosos datos del mundo real para ayudar con el desarrollo de aplicaciones futuras. La investigación y el desarrollo también incluirán la evaluación del rendimiento del sistema cuando se integre con el almacenamiento de energía y los sistemas de generación de energía renovable, como la energía solar fotovoltaica y la eólica.
"Estudiaremos la escala de los sistemas de celdas de combustible PEM para la generación de energía estacionaria para comprender cuáles son los desafíos de rendimiento, durabilidad e integración del sistema", dijo Daniel Leighton, ingeniero de investigación de NREL e investigador principal del proyecto. "Este sistema generador de celdas de combustible también crea una nueva capacidad de investigación de celdas de combustible a escala de megavatios en NREL".
El generador de celdas de combustible es parte del sistema de hidrógeno a escala de megavatios de Investigación Avanzada sobre Sistemas Integrados de Energía (ARIES) que se está diseñando y poniendo en marcha en el Campus Flatirons de NREL. El sistema flexible, que incluye un electrolizador PEM de 1,25 MW, un sistema de almacenamiento de hidrógeno de 600 kg y un generador de pila de combustible de 1 MW, proporciona una plataforma para demostrar la producción directa de hidrógeno renovable, el almacenamiento de energía, la producción de energía y la integración de la red a escala de megavatios.
El sistema generador de celdas de combustible se instalará este verano y el sistema completo se pondrá en marcha más adelante en 2022.
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