H2GLASS: Descarbonización de la industria del vidrio y el aluminio mediante tecnologías de hidrógeno y sistemas avanzados de gestión energética

La demanda de vidrio está en constante aumento, dada su reciclabilidad y su papel estratégico en el desarrollo de materiales sostenibles. No obstante, los procesos productivos del sector se caracterizan por una elevada intensidad energética y unas emisiones de carbono significativas, lo que representa un reto sustancial para alcanzar los objetivos de neutralidad climática establecidos por la Unión Europea para el año 2050.

En este contexto, el proyecto H2GLASS promueve el desarrollo de nuevas tecnologías orientadas a facilitar la adopción de la combustión 100% con hidrógeno en los procesos industriales de los sectores del vidrio y el aluminio. Esta transición hacia el hidrógeno verde permite una reducción significativa de las emisiones de CO₂, sin aumentar las emisiones contaminantes como los óxidos de nitrógeno (NOx). La tecnología prevista permitirá operar con mezclas de diferentes concentraciones de H₂, sin impactar negativamente en la calidad del producto, lo que proporciona una mayor flexibilidad operativa entre gas natural y electricidad.

La participación de CITCEA-UPC se centra en el desarrollo de algoritmos avanzados de optimización en tiempo real para la gestión energética de las instalaciones industriales. A partir de datos históricos y en tiempo real procedentes del proceso de fabricación, de la generación local (fotovoltaica o cogeneración) y del mercado eléctrico, se puede evaluar y cuantificar la flexibilidad disponible para reducir costes operativos, minimizar emisiones y facilitar la prestación de servicios al sistema eléctrico, como el apoyo de frecuencia y tensión o la gestión de congestiones.

CITCEA-UPC también lleva a cabo una actividad de investigación específica centrada en el análisis de tecnologías de convertidores de potencia aplicadas a la electrólisis. Esta tarea abarca un amplio abanico de topologías de convertidores, desde rectificadores convencionales hasta convertidores avanzados, con el objetivo de evaluar su impacto tanto en la eficiencia y el comportamiento dinámico del proceso de electrólisis como en el sistema eléctrico. El estudio examina cómo estos convertidores influyen en la estabilidad operativa, la calidad de la producción de hidrógeno y la respuesta ante variaciones de potencia, al tiempo que analiza su capacidad para proporcionar servicios complementarios como el apoyo de frecuencia, el apoyo de tensión y otras funciones de apoyo a la red. Esta contribución pretende identificar las vías tecnológicas óptimas para la integración de sistemas de electrólisis a gran escala en redes eléctricas modernas con elevados niveles de generación renovable.

Además, CITCEA-UPC ha desarrollado una herramienta de diseño del sistema de hidrógeno. Utilizando herramientas de optimización, se dimensionan los activos del sistema (fotovoltaica, electrolizador, tanque de hidrógeno, etc.) para minimizar los costes según la operación. Partiendo de datos horarios a lo largo de un año del consumo del proceso de fabricación y de los precios del mercado eléctrico y del gas natural, así como de los precios de las diferentes tecnologías, se evalúa la viabilidad técnico-económica del hidrógeno respecto a los combustibles fósiles, incluyendo criterios ambientales y de seguridad en la operación.

Aunque el uso del hidrógeno está consolidado en determinadas aplicaciones industriales y se considera una opción energética segura, la escala industrializada de su uso comporta retos específicos relacionados con la seguridad, la eficiencia del proceso, la gestión del suministro y el control de emisiones. En este sentido, H2GLASS prevé la implementación de protocolos de seguridad rigurosos, específicamente diseñados para garantizar una manipulación y combustión seguras del hidrógeno, en alineación con las directrices del Panel Europeo de Seguridad del Hidrógeno. Asimismo, se integrarán gemelos digitales para facilitar estrategias de mantenimiento predictivo basadas en la gestión del riesgo.

Uno de los objetivos clave del proyecto es garantizar la transferibilidad de las tecnologías desarrolladas a otras industrias intensivas en energía, como la del aluminio. Ambos sectores, vidrio y aluminio, comparten características técnicas similares en sus procesos productivos, así como barreras comunes para la integración de fuentes de energía alternativas a los combustibles fósiles. Por este motivo, el proyecto incorpora un demostrador industrial específico del sector del aluminio.

Las soluciones tecnológicas desarrolladas en el marco de H2GLASS se validarán a través de seis pilotos industriales: cinco en plantas de producción de vidrio ubicadas en diferentes países europeos.

Consorcio, presupuesto y financiación

Coordinado por SINTEF ENERGY, H2GLASS está impulsado por 23 socios de 8 países europeos que representan instituciones de investigación de la industria del vidrio y el aluminio.

El proyecto cuenta con un presupuesto de 23.267.442 €, financiado por el plan HORIZON EUROPE 2021-2027, y tiene una duración de 5 años (enero 2023-diciembre 2027).