nuevas alternativas de combustibles ecológicos para

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA
METROPOLITANA
“XOCHIMILCO”
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN PRIMER TRIMESTRE:
“NUEVAS ALTERNATIVAS DE COMBUSTIBLES
ECOLÓGICOS PARA AUTOMÓVILES”
EQUIPO:
A
V I L E S
F
G
M
S
G
A L I C I A
P
I G U E R O A
A N T A
U E R R E R O
R
S
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S
A R D O S O
C
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I E R R A
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X
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A V I E R
F R É N
N R I Q U E
L U I S J O S É
M E L C H O R O
M A R
TI64
Ángel Horacio Sandoval Trujillo
MÉXICO D.F.
A
5
DE
DICIEMBRE
DEL
2005
“NUEVAS ALTERNATIVAS DE
COMBUSTIBLES ECOLÓGICOS PARA
AUTOMÓVILES”
HIPÓTESIS
“El Hidrógeno es la alternativa más viable como combustible automotor no contaminante”.
OBJETIVO PRINCIPAL
Conocer si hay y cuales son las nuevas alternativas de combustible no contaminante para
automóvil.
OBJETIVOS SECUNDARIOS
1 ) Conocer si obtendremos beneficios para nuestra salud y para el planeta.
2 ) Realizar una comparación de valores energéticos de los diferentes combustibles
automotrices.
3 ) Concluir si es la solución a la crisis energética del planeta.
4 ) Realizar una comprobación de ventajas y desventajas de autos con tecnología de
Hidrógeno contra autos que estén diseñados con cualquier otra tecnología de
combustión.
5 ) Mencionar las compañías que aplican esta tecnología y sus avances.
METODOLOGÍA
1 ) Se realizará una investigación bibliográfica y en la red mundial del Internet, en busca de
información que corresponda a las Nuevas Alternativas de Combustibles Ecológicos
para Autos.
2 ) Se realizará una investigación de campo, tratando de recopilar información de
Instituciones como son el IMP, la Sociedad Mexicana del Hidrógeno A.C. y en la
UNAM la cual dentro de su Facultad de Ingeniería desarrolla el “Proyecto del
Hidrógeno en México” en colaboración con la Secretaría de Energía, la misma Facultad
de Ingeniería como coordinadora de la red, el IPN, la UAM, el Tecnológico de
Monterrey, el Instituto de Investigaciones Eléctricas de la Comisión Federal de
Electricidad, el Instituto de Investigaciones Nucleares, el mismo IMP entre otros, sin
olvidarnos de el sector privado.
3 ) Se analizará la información recopilada para poder evaluar los objetivos.
4 ) Análisis de resultados.
5 ) Conclusiones.
6 ) Bibliografía.
2
INDICE
Introducción
Antecedentes
- La Mezcla Perfecta
- Combustibles Alternos
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Marco Teórico
- El Hidrógeno
- Propiedades del Hidrógeno
- Características del Hidrógeno
- Métodos de Producción del Hidrógeno
- Poder Energético
- Combustión
- El Hidrógeno en el Mundo
- Perspectivas a Futuro de la Tecnología del Hidrógeno
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Objetivos Secundarios
- “Conocer si obtendremos beneficios para nuestra salud y el planeta”.
- “Realizar una comparación de valores energéticos de los diferentes
combustibles para autos”.
- “Concluir si es la solución a la crisis energética del planeta”.
- “Ventajas y desventajas de autos con tecnología de Hidrógeno
(Celdas de Combustión) contra autos de combustión interna”.
- “Compañías que aplican y cuales son los sus avances con respecto a esta
tecnología”.
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Participación de México en lo referente a la Tecnología del Hidrógeno
- Investigaciones de Campo
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Energías Renovables y su Desarrollo en México
- El estado actual y el potencial de las energías renovables en México
- Energía Solar
- Energía Eólica
- Minihidráhulica
- Bioenergía
- Geotermia
- Proyecto de energías renovables a gran escala: alianza estratégica
entre el gobierno de México, El Banco Mundial y el Fondo para
el Medio Ambiente Mundial
- Otros Proyectos: Su Operación y Desarrollo
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Análisis de resultados
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Conclusión
Bibliografía
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INTRODUCCIÓN
La literatura de ciencia-ficción que vaticinaba para el año 2000 automóviles voladores
con piloto automático, así como carreteras espaciales, quedaron lejos de la realidad.
Hasta hace unos años, las modificaciones substanciales en los autos ocupaban temas
como la potencia, la comodidad y la seguridad. Hoy, la verdadera transformación
recorre un nuevo camino; el uso de combustibles alternos como el Hidrógeno, el cual ya
forma parte del entorno.
Un cambio drástico para el futuro dentro del mundo del transporte y materia para
varios argumentos, radica en el combustible ( gasolina), el cual tiene los días contados.
La razón es que el empleo de este carburante fósil reúne varias desventajas: la alta
cantidad de gases que emite su combustión, su elevado precio y su rápida escases.
El barril de petróleo Brent, que sirve como referencia en el mercado internacional, se ha
encarecido alrededor del 50% en el transcurso de este año. Por ello, los vehículos con
bajos costos de combustible son cada vez más interesantes dentro del medio automotriz.
De ahí que la industria este aplicando diversas tecnologías para sustituirlo. Algunas son
realidades que emergieron como alternativas para bajar costos y disminuir los niveles de
contaminación y son opciones totalmente radicales que cambiaran los patrones
económicos que actualmente conocemos.
Un caso conocido es la tecnología aplicada al Hidrógeno, el cual cobra más importancia
sobre todo en los países industrializados como Japón donde existen políticas
contundentes a mediano plazo para migrar la flota vehicular a esta nueva opción, lo que
incluye toda la infraestructura para alimentarla.
Para seguir esa tendencia, México debe vislumbrar el peor escenario ante el posible
agotamiento de sus reservas petroleras, y planear un cambio gradual con una divida
anticipación y así evitar un fuerte choque económico.
La idea de conseguir que la humanidad utilice el Hidrógeno como combustible para
mover sus automóviles y para que no haya mas vapores tóxicos en las estaciones de
servicio, no más contaminación por escapes de Dióxido de Carbono (CO2) y menos
dependencia de abastecimiento de los combustibles fósiles.
El costo del petróleo y la contaminación ambiental podrían empujar definitivamente el
uso del Hidrógeno como combustible alternativo.
4
ANTECEDENTES
Sir William Robert Grove (1811-1896), abogado londinense con aficiones ingenieríles
desarrolló los primeros prototipos de laboratorio de lo que el llamaba “batería de gas”
y hoy conocemos como “pila de combustible” (en 1839 realizó sus primeros
experimentos y en 1845 la demostración definitiva de su sistema). Sin embargo, los
principios básicos de funcionamiento de la pila de combustible los descubrió poco
tiempo antes el profesor suizo Cristian Friedrich Schoenbein (1799-1868).
Nos podemos imaginar fácilmente los sarcásticos comentarios de los pragmáticos
escépticos de la época: ¡Valiente negocio!, emplear cuatro volúmenes de gases para
generar electricidad que genera un solo volumen. Sin embargo el experimento de Grove
mostraba la esencia y el camino. La esencia, la interconvertibilidad entre la energía
química de un combustible y la energía eléctrica, el camino, la posibilidad de convertir
esa energía directamente en electricidad sin pasar por un proceso intermedio de
combustión.
Y es que la manera tradicional de aprovechar la energía potencial de los combustibles
quemándolos para que la energía térmica producida se convierta a su vez en energía
mecánica es muy poco eficiente. Ese es precisamente el proceso que siguen nuestros
motores de combustión interna y también nuestras grandes centrales térmicas. El paso
intermedio a trabes de la energía térmica limita drásticamente la eficiencia y la limita de
forma inherente, debido a las leyes de la termodinámica, sin que ningún proceso de
optimización lo pueda corregir.
En la pila de combustible, por el contrario, la energía química del combustible se
convierte directamente en energía eléctrica a través de una reacción electroquímica, sin
mediar proceso alguno de combustión, y la eficiencia llega a alcanzar valores de hasta
un 70%. El dispositivo es conceptualmente muy simple; una celda de combustión
individual está formada por dos electrodos separados por un electrolito que permite el
paso de iones pero no de electrones. En el electrodo negativo tiene lugar la oxidación del
combustible(normalmente H2 aunque puede ser también metanol) y en el positivo la
reacción de oxigeno del aire. Las reacciones que tienen lugar son las que se indican.
LA MEZCLA PERFECTA
La tecnología en boga es la de los automotores híbridos. Se les llama híbridos porque
combinan un motor de combustible tradicional con uno eléctrico. Esto permite operar
con alto niveles de eficiencia en consumo de carburante y en la baja emisión de
monóxido de carbono, dentro de los cuales se pueden tener:
1)
Una fuente primaria de poder, que puede ser el generador proveniente de una
máquina de combustión interna la cual opera solamente en la mejor sección de
5
su eficiencia, es decir el cociente de energía útil producida dividido por la
energía aplicada; una alternativa puede ser las celdas de potencia o una turbina.
2)
Una unidad capaz de acumular energía, como una batería que funciona de la
siguiente manera desde el punto de vista químico 2PbSO4 + 2 H2O  Pb +
PbO2 + 2H2SO4 al cargarse la batería se produce plomo (Pb) y óxido de plomo
(PbO2) los cuales reaccionan en presencia del ácido sulfúrico (H2SO4) para
generar electricidad en la etapa de "descarga" de la batería. Las baterías
químicas fabricadas cuando Volta las inventó sólo servían una vez. El físico
francés Gastón Planté construyó la primera batería recargable en 1859 y,
esencialmente, sigue empleándose hoy en día.
3)
Una unidad de manejo casi siempre se piensa en un motor eléctrico que pueda
usarse como generador.
Los autos de batería hasta el momento no superan al motor de combustión interna en su
capacidad de carga, radio de acción y otras ventajas. El modelo de automóvil que hemos
presentado podrá en un futuro vencer dichas desventajas aunque ahora no es
competitivo.
A finales de 1999, Honda introdujo en Japón por primera vez en el mundo un vehículo
híbrido, el Inseght, con la tecnología IMA (Motor de Asistencia Integrada). Este auto
registra el mayor nivel de eficiencia de combustible con el resto de los vehículos
proyectados para su producción masiva impulsados por gasolina-electricidad, motivo
suficiente para llevar el modelo al mercado estadounidense.
Para finales del 2001 en Japón, Honda ya tenía lista la versión del Civic híbrido, lo que
introducía por primera vez esta tecnología a uno de sus modelos más comercializados
en el mercado global.
Actualmente se han vendido más de 100,000 unidades en 19 países del mundo. Ahora
tiene en el portafolio incursionar con los híbridos en México. También otras compañías
están el la lucha por concebir un automóvil híbrido a su estilo.
COMBUSTIBLES ALTERNOS
EL CARBÓN
El Carbón se formó a partir de la descomposición anaeróbica de materia orgánica,
principalmente plantas superiores terrestres (a diferencia del petróleo, que es de origen
marino). Debido a la acción de las bacterias anaeróbicas, la materia orgánica fue
ganando carbono y perdiendo Oxígeno e Hidrógeno; este proceso, aunado a los
incrementos de presión y temperatura con el paso del tiempo, provocaron cambios
físicos y químicos en los restos orgánicos y los transformaron en lo que hoy conocemos
como Carbón.
6
El Carbón, como combustible, se convertiría en uno de los principales protagonistas de
la Revolución Industrial, al lado de la máquina de vapor inventada por James Watt, en
1765. Entre 1860 y la primera Guerra Mundial el Carbón desplazó definitivamente a la
madera como combustible fundamental. A continuación, entre ambas guerras
mundiales el Petróleo sustituyó al Carbón como principal energético y esta situación se
acentuó en la posguerra. Pese a ello, en 1978, el carbón representó el 26% de la demanda
de energía primaria mundial.
En el caso de México, según cifras de 1975, se ha tenido que importar carbón para
satisfacer la demanda. Sin embargo, la producción ha ido aumentando. Hasta 1980 las
reservas de Carbón eran de 3 275 toneladas. Asimismo, las reservas de Carbón no
coquizable eran, según cifras de 1982, de 645 millones de toneladas. El Carbón no
coquizable (es decir, del que no se puede obtener coque) es el que se emplea para la
generación de energía eléctrica, mientras que el Carbón coquizable —del que se obtiene
coque— es el que se utiliza en la industria siderúrgica y metalúrgica para la fabricación
de Hierro y Acero
Los principales consumidores de Carbón en nuestro país son las industrias que fabrican
Acero y Hierro, y un pequeño porcentaje (2.2% en 1975) se emplea para la generación de
energía eléctrica. La planta carboeléctrica más importante del país es la "José López
Portillo", que se localiza en Coahuila; en sus dos unidades, Río Escondido y Carbón II,
se generarán 2 600 MW con carbón no coquizable que se obtiene de las minas cercanas a
Piedras Negras.
El Carbón mineral está compuesto de Carbono, Hidrógeno, Nitrógeno, Azufre, cenizas
y otros elementos en menor cantidad (Potasio, Calcio, Sodio, Magnesio, etcétera).
ELECTRICIDAD
Los vehículos impulsados por baterías no contaminan, pero las plantas de energía que
producen la electricidad sí. Las baterías tardan horas en cargarse y el costo de los
vehículos eléctricos es alto, los avances recientes en la tecnología de vehículos eléctricos
son muy prometedoras para futuro.
ETANOL
Ofrece un rendimiento excelente, menor emisión de hidrocarburos y sustancias toxicas.
Se produce normalmente con base en el maíz u otras cosechas y materiales celulósicos
como desechos de madera o papel. Esto ayuda a reducir la acumulación de gases de
efecto invernadero, porque absorben Dióxido de Carbono de la Atmósfera mientras
crecen, con las actuales estructuras de costo y tecnología, el etanol es más caro que la
gasolina, pero las innovaciones ofrecen la esperanza de reducción de costos de manera
significativa.
7
METANOL
Este combustible igual que el etanol, es liquido con alto rendimiento que emite bajos
niveles de compuestos tóxicos y de residuos que forman el Ozono. Se puede producir a
precios comparables a la gasolina y el gas natural y se obtienen del Carbón y de la
madera. Estos autos ofrecen ventajas de calidad del aire y de mayor eficiencia, ya se
trabaja en vehículos con esta tecnología, el metanol se usa en autos de carreras por sus
características de rendimiento y seguridad contra incendios.
GAS LP ( PROPANO)
El propano, o gas de petróleo licuado, es un subproducto de la refinación del petróleo y
la producción del gas naturas, su combustión es mas limpia que la gasolina, pero su
abastecimiento es limitado. El gas licuado es esencialmente propano en mayor
proporción que butano e isobutano. En muchos países el gas grado para autos está
constituido por entre 90 y 95% de propano y el resto de butano. A principios de siglo
existían ya máquinas movidas a propano y el interés de emplearlo como carburante se
ha incrementado en los últimos años sobre todo para el transporte masivo.
Circulan actualmente unos 3.5 millones de vehículos con este carburante y podemos
decir que ocupa el tercer lugar después de la gasolina y el diesel. Una ventaja sobre el
gas natural comprimido es que los tanques no tienen que resistir presiones tan altas y el
carburante se guarda en forma líquida. Desde el punto de vista del medio ambiente es
uno de los carburantes más limpios y se usa extensamente en las flotillas de taxis de
varios países asiáticos.
Lo anterior lo da el hecho de que al ser un gas en lugar de un líquido, no tiene que pasar
la etapa de vaporización lo que permite que el automóvil no emita muchos
contaminantes al estar frío. También es un producto de alto octanaje. Comparado con
los automóviles convencionales se requiere aproximadamente entre 20 a 25% más
carburante de no ser que la máquina sea especialmente modificada para emplearlo, con
lo cual no disminuye la potencia o se incrementa el consumo.
GAS NATURAL
El gas natural es un combustible alterno y que al igual que el petróleo, es el resultado de
una serie de procesos químicos que se ven reflejados en la degradación de la materia
orgánica proveniente de animales y vegetales muertos, la cual ha sufrido la reacción de
bacterias, elevadas temperaturas y presiones durante millones de años, al sentarse las
capas de sedimentos que la contienen.
El gas natural es un combustible fósil, incoloro, inodoro, principal mente compuesto por
metano, se extrae de los posos que se perforan las cavernas petrolíferas donde se
encuentran en forma asociada con el petróleo crudo o de forma independiente. Debido a
que es un hidrocarburo muy sencillo - símbolo químico CH4, sus derivados de
combustión es el Bióxido de Carbono (CO2) y vapor de agua, que resultan total mente
inofensivos al ser humano. El gas natural es más ligero que el aire y cuando se libera
tiende a disiparse de forma rápida.
8
El gas natural en su forma comprimida es un hidrocarburo limpio para ser usado en
vehículos automotores y que además tiene aplicaciones domesticas, comerciales e
industriales, así como reduce en gran cantidad las emisiones contaminantes en los
procesos de combustión.
En el rubro correspondiente a su utilización en los automotores, existe una limitante que
es la capacidad de un auto de cargar grandes cantidades: es decir que los vehículos
necesitarían de 1 a 3 cilindros de 90 a 120 litros de capacidad y aun así esto representaría
50% del trabajo que provee la gasolina. En resumen podríamos decir que transformar un
automóvil diseñado para usar gasolina, para emplear gas es muy costoso. En México no
se cuenta con una red de gaseras lo suficientemente amplia para recargar los tanques.
Este carburante se ha empleado extensamente en Italia y Nueva Zelanda, en este último
país existían en 1987 130 000 autos que podían usar gas o gasolina y 380 estaciones de
servicio; se estima que hoy en día a nivel mundial operan aproximadamente un millón
de vehículos a gas y para 2010 sólo en Estados Unidos se considera que circularán 11
millones.
Nuestro país es rico en reservas de gas natural, las cuales se estiman en cerca de 62
billones de m3 comprobados, listos para ser extraídos y conducidos por los gasoductos a
las grandes ciudades y corredores industriales.
9
M A R C O
T E Ó R I C O
E L
H I D R Ó G E N O
Uno de los más grandes retos de la humanidad para el presente siglo es el desarrollo de
combustibles cuyo uso no altere el equilibrio ambiental. Desde los siglos pasados, todas
las sociedades han quemado enormes cantidades de carbón, materia orgánica e
hidrocarburos para satisfacer sus demandas de energía térmica y eléctrica y para mover
vehículos o máquinas, sin contar con la quema de desechos sólidos y los incendios
forestales. La combustión de estos productos origina contaminantes como CO2 , NOx,
SOx, HCs, PST los cuales son emitidos a la atmósfera sin ningún control.
Esto ocasiona graves daños al ambiente por su toxicidad y
algunos problemas como el smog, lluvia ácida,
concentración de ozono en zonas urbanas y el bien conocido
efecto invernadero. La crisis petrolera de los años 70 llamó
poderosamente la atención hacia fuentes alternas de energía,
entre las que se destacó la energía nuclear. Diez años más
tarde surgió otra alerta, esta vez relacionada con el
acelerado deterioro ambiental en todo el mundo causado
por la acumulación de gases tóxicos en la atmósfera.
Tanto los gobiernos como la comunidad científica volvieron
la mirada hacia el desarrollo de fuentes limpias de energía
(centrales nucleares, hidroeléctricas, conversión solar, eólica,
geotérmica, etc.). Con estas perspectivas surgió la idea de
buscar una sustancia cuya combustión no origine daños
ambientales, que aporte grandes cantidades de energía y
que esté disponible en grandes cantidades. La respuesta más
promisoria es el HIDRÓGENO.
Este elemento se considera una fuente de energía alterna para el futuro.
El Hidrógeno es el elemento más abundante en el universo. Se encuentra en grandes
cantidades en el universo (el sol y las estrellas) y forma parte de muchos compuestos
presentes en nuestro planeta. Se encuentra en vías de convertirse en una de las fuentes
de energía del futuro, particularmente en el caso de las celdas de combustibles. El
hidrógeno fue descubierto en el siglo XVIII por el químico inglés Henry Cavendish, pero
la palabra Hidrógeno se debe a Antoine Laurent de Lavoisier, químico francés, y
derivada de la lengua griega significa generador de agua. Cavendish fue el primero en
demostrar que cuando se combina el Hidrógeno con el Oxígeno se forma el agua.
10
PROPIEDADES DEL HIDRÓGENO
Entre otras, tenemos:
Masa Atómica
Temperatura de Solidificación
Temperatura de Ebullición
Densidad Líquida a 20.3 K
Densidad Gaseosa a 20.3 K
Densidad Gaseosa a 273 K
PCI ( Poder Calorífico Interior )
PCS ( Poder Calorífico Superior )
Energía de Evaporación
Energía de Licuefacción
Cp ( 20°C )
Cv ( 20°C )
Temperatura de auto inflamación en el aire
Temperatura de la flama en el aire
Límites de inflamabilidad en el aire
Límites de detonabilidad en el aire
Energía de inflamación
1.0079 g/mol
14 K
20.3 K
70.79 kg / m3
1.34 kg / m3
0.08988 kg / m3
120 MJ / kg
142 MJ / kg
445 kJ / kg
14112 kJ / kg
14.3 kJ / kg K
10.3 kJ / kg K
858 K
2318 K
4 – 75 ( % V )
13 – 65 ( % V )
0.020 mJ
CARACTERÍSTICAS DEL HIDRÓGENO
 El Hidrógeno es un elemento químico simple, ligero, estable y poco reactivo a
temperatura ambiente.
 El Hidrógeno es un gas muy volátil, 14 veces más ligero que el aire; es incoloro,
inodoro e insípido.
 Cuando se combina con el Oxígeno, se forma agua produciendo una importante
cantidad de calor (reacción exotérmica).
 Además de fuente de energía, se le considera como vector, ya que puede
transportar energía.
 Se puede obtener en cantidades casi ilimitadas utilizando fuentes de energía
renovables como la energía hidráulica, eólica, solar, etc., así como también de
sustancias fósiles como el gas natural.
El Hidrógeno es un gas inflamable al igual que el Gas Natural, el Keroseno o el Propano,
por lo que se utilizó primeramente en pequeñas cantidades mezclado con agua para
llenar globos, y para lámparas de alumbrado oxihidrogénicas. Se utilizaba de igual
forma para calentamiento. Funcionaba como gas de hulla, el cual se obtenía de la
combinación de Carbón con casi 50% de Hidrógeno y 25% de Metano. Actualmente, la
electricidad está entre los principales recursos para el alumbrado.
11
El Hidrógeno no existe en forma natural en grandes cantidades, sino que tiene que ser
separado de las fuentes que lo contienen, mediante el uso de energía de origen nuclear,
solar, eólica, etc.; es decir, no es una fuente primaria de energía. En la industria química,
se usa en la refinación de petróleo (hidrogenación de aceites pesados). El Hidrógeno es
también ampliamente utilizado a escala industrial en la fabricación de Amoniaco y
Peróxido de Hidrógeno, así como en Metalurgia, Farmacología, Electrónica, en la
fabricación de vidrio y en el tratamiento de productos agroalimentarios.
Es un combustible muy potente, ya que una unidad de peso de Hidrógeno genera casi
tres veces más calor que una unidad de peso de gasolina. El Hidrógeno presenta un
nuevo interés, particularmente en el área del transporte, a través de la producción de
electricidad en las llamadas celdas de combustible. En estado líquido, se utiliza también
exitosamente como combustible para impulsar naves espaciales.
Puede ser transportado y almacenado como gas y como líquido y puede ser adsorbido
en algún medio sólido. Además es fácilmente convertible de líquido a gas para su uso.
Para su transporte se pueden usar vehículos cisterna y redes de tuberías.
MÉTODOS DE PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO
Puede obtenerse por descomposición de Gas Natural, Alcohol y algunos otros
compuestos que lo contengan, proceso conocido como “reformado”. También se obtiene
a partir del agua, lo cual hace que las reservas de Hidrógeno sean prácticamente
ilimitadas.
Reformado de Gas Natural. Este proceso consiste en exponer al Gas Natural con vapor
de agua a alta temperatura. Se obtienen Hidrógeno, Monóxido y Bióxido de Carbono
como resultado de la reacción química que se genera.
La producción de Hidrógeno a partir de hidrocarburos fósiles es en la actualidad la más
utilizada, pero no constituye una solución a largo plazo ya que los hidrocarburos tienen
un periodo de vida limitado. Puede constituir una solución mientras se disponga de gas
natural. Su eficiencia es de 85 - 90%, aunque en forma residual se genera CO2.
Reformado de Vapor de Gas Natural. El Gas Natural contiene Metano y, en menor
cantidad, CO2 y Azufre. Este último se debe eliminar mediante la desulfuración. El
proceso se lleva a cabo mediante dos reacciones, la primera es la reacción del Metano
con el agua que produce CO e Hidrógeno; la segunda es la reacción de Water Gas Shift
entre el agua y el CO:
CO + H2O ® H2 + CO2
La primera reacción de reformado tiene lugar entre 800-900°C a una presión de 25 bars,
obteniéndose un gas rico en CO e Hidrógeno, además de CO2 . Se elimina primeramente
12
el CO por medio de las reacciones de cambios de alta a baja temperatura (High
Temperature y Low Temperature Shift) a 400 y 200°C respectivamente y se produce una
mezcla gaseosa de H2 , CO2 , H2O y un poco de CO y CH4 . Después de esta etapa se
realiza una última purificación, mediante el proceso Pressure Swing Adsorption (PSA)
el cual permite obtener Hidrógeno puro al 99.99%
Electrólisis. La energía eléctrica permite disociar la molécula de agua en sus dos
elementos constituyentes, hidrógeno (H2 ) y oxígeno (O2), con la ventaja de que se
produce Hidrógeno puro. El uso de fuentes de energía renovables como generadoras de
electricidad presenta ventajas ambientales.
Consiste en una sencilla reacción que tiene lugar en una celda
llena de agua en la que se disuelven ciertas sales o ácidos para
hacerla conductora. Al pasar una corriente continua entre dos
electrodos en forma de placa sumergidos en la celda, los
electrones se pegan a los átomos de Hidrógeno que, al adquirir
mayor energía, rompen la unión molecular del agua y escapan
en forma de gas hacia el cátodo.
El resto de la molécula de agua, un ion Hidroxilo (OH) cargado negativamente, emigra
hacia el otro electrodo, el ánodo, donde se combinan de dos en dos para dar de nuevo
una molécula de agua y un átomo de Oxígeno libre que escapa en forma de gas. En el
proceso electrolítico se han formado dos átomos de Hidrógeno y uno de Oxígeno a
partir de una molécula de agua.
Volviendo a combinar los dos elementos se forma un combustible gaseoso que al
quemarlo, produce agua, reacción en la que se libera mucha energía. Con este proceso se
puede recuperar el 80% de la energía inicial utilizada para producirlo, porcentaje que
disminuye a 65% aproximadamente cuando se lleva a cabo el proceso de licuefacción.
Pila de combustible. El Hidrógeno fluye
hacia el ánodo donde un catalizador, como el
Platino, facilita su conversión en electrones y
protones (H+). Estos atraviesan la membrana
electrolítica para combinarse con el Oxígeno
y los electrones en el lado del cátodo (una
reacción catalizada también por el Platino).
Los electrones, que no pueden atravesar la
membrana de electrolito, fluyen del ánodo al
cátodo a través de un circuito externo y
alimentan los dispositivos eléctricos. La
figura muestra una sola celda electroquímica
que produce aproximadamente 1 Voltio.
13
El ciclo energético se ha vuelto a cerrar. La limpieza de este sistema para obtener
Hidrógeno puro no tiene competencia. Si se compara con la producción por reformado
de Gas Natural, la eficiencia de la primera en relación al reformado es aproximadamente
15% más elevada.
Buscando mejorar aún más la eficiencia de este proceso, los científicos prueban con
electrodos de mayor superficie fabricados con diversos materiales catalíticos, para así
mejorar la
transferencia de electrones, así como soluciones electrolíticas más
conductoras.
También se intenta perfeccionar las características de la membrana que, dispuesta en la
celda entre los dos electrodos, impide que se mezclen los gases una vez producidos. Es
importante que dicha membrana facilite el intercambio de iones dentro de la celda, pero
que al mismo tiempo sea perfectamente impenetrable para los gases. Últimamente
también ha despertado interés la Electrólisis de alta temperatura, con valores de 1000 a
1400°C. Este proceso es llamado Hot Elly y fue desarrollado por una empresa alemana.
Corte transversal de una celda combustible de membrana de intercambio protónico
Gasificación de la Biomasa. La producción de Hidrógeno a partir de la Biomasa
consiste principalmente en el proceso de gasificación térmica por medio del cual
diversos derivados orgánicos como madera, productos agrícolas y desechos urbanos, se
descomponen en Hidrógeno y en Monóxido de Carbono.
Fotobiología. Ciertos microbios o bacterias principalmente fotosintéticas producen
Hidrógeno captando energía luminosa. La obtención biológica de Hidrógeno constituye
quizá la línea de investigación más espectacular, aunque no la más novedosa. Muchos
institutos científicos llevan años cultivando microorganismos especializados en la
producción de distintas substancias que incluso se emplean industrialmente.
En Estados Unidos (Miami) y Alemania (Berlín) hay científicos dedicados a obtener
bacterias púrpura, presentes en el agua de los lagos. Para que puedan sobrevivir, estas
bacterias utilizan agua como materia prima y radiación solar como fuente de energía
para romper Hidratos de Carbono tales como la glucosa y aprovechan el Hidrógeno así
liberado en la síntesis de Amoniaco, componente que a su vez necesitan para la síntesis
de proteínas.
14
Tal reacción bioquímica desprende grandes cantidades de Hidrógeno, siempre y cuando
se evite a la bacteria acceso al Nitrógeno que necesita para producir amoniaco, con
rendimientos que pueden llegar a 90%.
No obstante existe un factor negativo en este prometedor sistema, ya que junto con el
Hidrógeno también se libera CO2 , gas que contribuye a aumentar el efecto invernadero.
A este problema, investigadores alemanes han encontrado la posible solución.
Esquema de producción y uso de Hidrógeno
PODER ENERGÉTICO
El Hidrógeno posee un alto poder energético de 120 MJ/kg,
en comparación al Petróleo con 45 MJ/kg, al Metano 20
MJ/kg y al Gas Natural 50 MJ/kg. Es el gas más ligero
(2.016 g/mol de Hidrógeno) por lo que presenta un débil
poder en términos de volumen de 10.8 MJ/m 3 en relación
al Metanol (16 MJ/m 3 ) y al gas Natural (39.8 MJ/m 3 ).
Esto representa un verdadero problema de almacenamiento
y transporte, ya que no importa si se le utiliza en un
vehículo o se le transporta en líneas de tuberías o en
camiones. Como es determinante la densidad volumétrica
sólo resulta interesante su utilización en estado líquido o
comprimido a 700 bars.
COMBUSTIÓN
El Hidrógeno reacciona con el Oxígeno para producir agua y calor (290 kJ/mol de
Hidrógeno). Cuando se lleva a cabo la combustión del Hidrógeno en atmósfera de aire
se genera vapor de agua, pero no se forma ningún derivado del Carbón o del Azufre.
Sin embargo, se forman pequeñas cantidades de NOx debido a la reacción del Nitrógeno
15
del aire y una parte de O2 . La flama es poco visible a simple vista y su temperatura es
de 2300°C en el aire. El Hidrógeno en estado gaseoso presenta riesgo de inflamación y
de explosión.
Además, debido a su baja densidad, el Hidrógeno tiene una gran tendencia a difundirse
por todas las micro rendijas posibles, y debido a esta propiedad, presenta menos riesgo
de explosión en caso de fuga, a diferencia del Gas Natural que se acumula en el lugar de
la fuga lo que incrementa su riesgo de estallido. A consecuencia de la explosión del
dirigible Hindenburg, el Hidrógeno tiene una mala reputación, aunque las
investigaciones han demostrado que este accidente no fue debido al Hidrógeno, sino a la
inflamabilidad del material del que estaba construido en su exterior.
Como ya se mencionó, el Hidrógeno puede ser usado en las áreas de transportación,
generación de energía y aire acondicionado, entre otras. En el transporte, el Hidrógeno
ha sido exitosamente usado como impulsor en cohetes en los motores auxiliares de los
transbordadores espaciales de la NASA, en el cohete gigante ruso Energía y los cohetes
japoneses H-11, así como en aviones supersónicos. A pesar de lo interesante que resulta
el uso del Hidrógeno como combustible en la industria aeroespacial, su aplicación más
prometedora en cuanto a volumen de consumo y, consecuentemente, impacto
ambiental, está en otra aplicación menos espectacular: los automóviles.
Los sistemas de generación de energía que emplean Hidrógeno como combustible son
los turbogeneradores y las celdas de combustibles. Una celda de combustible
directamente convierte la energía química en energía eléctrica, por la reacción entre el
electrolito y un combustible.
Actualmente el Hidrógeno es considerado como una fuente energética alterna para
sustituir a los combustibles fósiles en un futuro próximo; sin embargo, para su
utilización se requiere un almacenamiento seguro y estable. El Hidrógeno puede ser
almacenado como un gas, líquido o en compuestos fácilmente disociados tales como los
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hidruros metálicos, los cuales son la mejor forma de almacenamiento desde el punto de
vista de su seguridad. Una posible solución y bastante prometedora es la utilización de
compuestos intermetálicos, los cuales son hoy en día ampliamente estudiados como
buenos candidatos para almacenar Hidrógeno debido a su gran potencial en
aplicaciones tecnológicas. El uso del Hidrógeno como fuente de energía no se inscribe
simplemente en un altruista deseo de evitar contaminar más el planeta sino que tiene
además importantes implicaciones económicas y políticas.
El Hidrógeno es llamado por algunos científicos como “El Combustible Eterno”, esto
debido a que, mientras que la era de los combustibles fósiles está entrando en sus
últimos años, está naciendo un nuevo sistema energético que tiene el potencial de
remodelar radicalmente la civilización. El Hidrógeno es el elemento más básico y ubicuo
del universo. Es el material de las estrellas y de nuestro Sol y, cuando se aproveche
adecuadamente, será el 'combustible eterno'. Nunca se acaba y no produce emisiones
nocivas de CO2 al quemarse; como ya explicamos, sus únicos subproductos son el calor
y el agua pura. Estamos en los albores de una nueva economía, movida mediante
hidrógeno, que cambiará básicamente la naturaleza de nuestros mercados e
instituciones sociales y políticas, de la misma forma que lo hicieron el Carbón y la
energía de vapor al comienzo de la Era Industrial.
Sin embargo, hay otra forma de producir hidrógeno sin utilizar combustibles fósiles en
el proceso. Se podrían aprovechar fuentes renovables de energía -eólicas, fotovoltaicas,
hídricas, geotérmicas, de biomasa- para producir electricidad. La electricidad, a su vez,
se puede utilizar, mediante un proceso llamado electrólisis, para separar el Hidrógeno y
el Oxígeno del agua. El Hidrógeno puede ser luego almacenado en una célula
energética, una pila electroquímica para generar electricidad que produzca energía, luz
y calor, y ser utilizado cuando se necesite. La gente pregunta a menudo para qué
producir electricidad dos veces, primero para conseguir electricidad para el proceso de
electrólisis y luego otra vez para generar energía, calor y luz mediante una célula de
combustible. La razón es que la electricidad no se almacena. De modo que si el Sol no
brilla, o el viento no sopla, o el agua no fluye, no se puede generar electricidad y la
actividad económica se detendría en seco. El Hidrógeno es una forma de almacenar
fuentes renovables de energía para garantizar un abastecimiento permanente y continuo
de energía para la sociedad.
Por consiguiente, es realmente una cuestión de costes, es decir de una completa
tecnología del Hidrógeno. La energía eólica, hídrica y de biomasa ya tienen un coste
competitivo en muchas partes del mundo y pueden emplearse para generar electricidad
para el proceso de electrólisis. Sin embargo, los costes de la energía fotovoltaica y
geotérmica siguen siendo altos y tendrán que bajar considerablemente para hacer que
sea competitivo el proceso de conversión del gas natural mediante vapor en la
producción de Hidrógeno.
17
EL HIDROGENO EN EL MUNDO
Científicos argentinos inventaron un mecanismo que convierte el Alcohol Etílico en
Hidrógeno con bajo contenido de Carbono, que será fundamental para desarrollar
vehículos y una industria química menos contaminantes. Frente a la urgencia de frenar
las emisiones de gases de efecto invernadero, especialmente las de carbono
mayormente producidas por la combustión de combustibles fósiles, el uso del
Hidrógeno siempre fue considerado como una alternativa válida pero todavía muy
costosa.
Un grupo de once investigadores del Laboratorio de Procesos Catalíticos (LPC),
dependiente de la estatal Universidad de Buenos Aires, desarrolló un sistema por el cual
el Hidrógeno se logra a partir del "reformado" del Alcohol Etílico o Etanol, derivado de
vegetales como la caña de azúcar o cereales.
"Habitualmente se obtiene Hidrógeno a partir del Gas Natural, un proceso que libera
Dióxido de Carbono, gas de efecto invernadero que incide en el cambio climático.
También se obtiene a partir del agua, por electrólisis, pero es muy caro", sin embargo
también se ha pensado echar mano de la energía eólica para producir electricidad que
finalmente es parte fundamental en este proceso.
La generación del llamado "Hidrógeno Verde", a partir del Alcohol, también produce
emisiones de carbono, pero en una proporción mucho menor.
"Además, es Carbono que ya estaba en la biosfera, porque procede de los vegetales
utilizados para fabricar el alcohol. Por lo tanto, no se suma Dióxido de Carbono
adicional a la atmósfera".
El nuevo dispositivo produce un Hidrógeno con entre 20 y 30 partes por millón de
Dióxido de Carbono, la "medida justa" para no corroer las pilas de combustible de los
vehículos.
PERSPECTIVAS A FUTURO DE LA TECNOLOGÍA DEL HIDRÓGENO
En este momento una de las principales preguntas que se tienen sobre la utilización del
Hidrógeno y las celdas de combustible, sería: Si las celdas de combustible son tan
maravillosas, ¿por qué todavía no las vemos en cada casa y automóvil?, la principal
respuesta a esta preguntas es que el obstáculo mayor es el gran costo inicial. Los
sistemas de celda de combustible actualmente cuestan por lo menos $5000 USD por
kilovatio, y puede ser muy difícil encontrarlos a cualquier precio. El costo tendrá que
rebajarse hasta $1500 USD o menos para competir con las otras tecnologías para la
generación de energía eléctrica. Pero en un futuro se espera que ocurran lo siguientes
puntos, lo que haría esta tecnología bastante atractiva económicamente:
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 Avances técnicos en las celdas de combustible van a resultar en la producción
de mayor potencia a menor costo.
 Producción en gran escala va a reducir el costo por unidad.
 En comparación con los aumentos en el costo del Petróleo, el Hidrógeno se
convertirá en una ganga.
 El aumento de la atención respecto de la eficiencia energética, reducirá nuestro
uso de energía por persona, haciendo más factible la adopción de tecnologías
relativamente costosas, como las celdas de combustible.
La buena noticia para la economía es que, una vez construido un sistema de energía
renovable, obtiene su “combustible” gratis, y el costo de mantenimiento es muy bajo.
Los sistemas para la generación de hidrógeno son realmente muy sencillos y tienen
pocos componentes móviles que se agotan.
La era del Hidrógeno todavía puede estar lejana para los países ricos y también para los
países en desarrollo, pero es seguro que viene. Cuando los pozos de petróleo comiencen
a secarse y la economía global se afecte por los cambios climáticos, no habrá alternativa.
Todavía nos queda tiempo para evitar dificultades ecológicas y económicas si
promovemos la energía limpia. Si tomamos las decisiones correctas hoy, nuestros hijos
podrán respirar aire más limpio y beber agua más pura de lo que podemos hoy y al
final del día, ellos regresarán a sus casas iluminadas por energía limpia producida por
medio del Hidrógeno.
O B J E T I V O S
S E C U N D A R I O S
1.- “CONOCER SI OBTENDREMOS BENEFICIOS PARA NUESTRA SALUD Y EL
PLANETA”.
Los vehículos de motor hoy en E.U.A. contribuyen con el 65% del consumo del Petróleo
en los E.U.A. , 78% de todas las emisiones de Monóxido de Carbono, 45% de las
emisiones de Óxido de Nitrógeno y el 37% de compuestos orgánicos volátiles.
Además por cada galón de gasolina fabricado, distribuido y después consumido en un
vehículo, se emiten aproximadamente 25 libras de Dióxido de Carbono.
En comparación, si se aplicara la tecnología del Hidrógeno en celdas de combustible
para automóviles, estos tendrían cero emisiones. Los vehículos con celdas de
combustible operados con Metanol u otro combustible alterno podrían alcanzar niveles
de emisiones de Monóxido de Carbono, Óxidos de Nitrógeno y gases orgánicos
distintos al Metano, mucho menores que aquellos niveles establecidos por los estándares
de California para vehículos de ultra baja emisión y se aproximarían a casi cero
emisiones.
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Loa beneficios que pueden obtenerse con tan solo un 10% en la penetración del mercado
de trabajo ligero de vehículos con celdas de combustible, incluye más de un millón de
toneladas por año de emisiones de contaminantes reglamentados no emitidas al aire y
una reducción de Bióxido de Carbono de 60 millones de toneladas por año.
Los vehículos con celdas de combustible también le ahorrarían al consumidor de varias
maneras:
 Los costos de mantenimiento serian mínimos ya que las celdas de combustible
no tiene partes móviles.
 El consumidor podría usar también su vehículo como planta generadora de
energía eléctrica.
Para el Planeta cerca del 25% de todos los gases con efecto invernadero generados por el
hombre vienen del transporte, mas de la mitad de ese porcentaje proviene de autos
ligeros. Por lo tanto la aplicación de esta tecnología reduciría significativamente la
emisión de estos gases evitando grandes daños al planeta incluso al clima mundial,
como el calentamiento global.
Las celdas de combustible reducirán el ruido y la contaminación del aire a nivel local, así
como la contaminación del suelo y mejorarán la salud pública, además de aumentar la
seguridad por exposición a combustibles y otros peligros por emisiones.
La celdas también serán responsable en la reducción de derrames de aceite de motores y
disposición hacia aguas del subsuelo y arroyos.
2.- “REALIZAR UNA COMPARACIÓN DE VALORES ENERGÉTICOS DE LOS
DIFERENTES COMBUSTIBLES PARA AUTOS”.
A continuación se presenta una tabla en la cual se muestran diferentes valores
energéticos de algunos combustibles fósiles en comparación con los valores energéticos
correspondientes al Hidrógeno.
Unidades
Hidrógeno
Valores mas altos de energía
Btu/lb
61,002
Btu/lb
134,500
MMJ/Kg
141.9
Valores mas bajos de energía
Btu/lb
51,532
Btu/lb
113,600
MMJ/Kg
119.9
Gasolina
Propano
Gas Natural
18,800-20,400
41,500-45,000
43.8-47.5
21,600
47,600
50.2
23,600
52,000
54.9
18,000-19,000
39,700-41,900
41.9-44.2
19,800
43,700
46.1
21,300
47,000
49.6
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Tras observar la tabla comparativa de los diferentes combustibles mas comunes en
automóviles vemos la gran diferencia de energía que puede producir el Hidrógeno en
comparación de los otros combustibles.
Tenemos que:
1Btu/lb
555 kcal/kg
3.- “CONCLUIR SI ES LA SOLUCIÓN A LA CRISIS ENERGÉTICA DEL
PLANETA”.
No existen las soluciones mágicas para la realidad del cenit del petróleo y para la
escasez seria e irreversible del gas natural. Quizá uno de los rumbos más peligrosos es el
de aceptar las soluciones ampliamente orquestadas sin juicios críticos y de esta forma
perder los días y las horas necesarios para buscar soluciones reales. El hecho de que
alguien pueda mostrar hoy un coche que funcione con hidrógeno, tanto si es quemando
gas, como utilizando una célula de combustible que produce electricidad, no significa
que haya mostrado una solución. Gastar más dinero o energía en un modelo de
demostración que se basa en los resultados del motor es un engaño, nada más. Los
oscuros vendedores de petróleo han estado siempre rondando a todo el mundo, y no
vamos a andar cortos de vendedores ambulantes sin principios haciendo dinero a
medida que el mundo comience a morirse de hambre y a congelarse.
Decir que el hidrógeno que se quema en un coche no produce gases de efecto
invernadero, es, para empezar, ignorar el hecho de que esos mismos gases se producen
en la planta que produce el Hidrógeno.
Lo cierto es que el cenit del petróleo y sus implicaciones terminarán con la raza humana
bastante antes de que lo haga el calentamiento global.
En lo referente a la transición de los vehículos que usan diesel a los que utilicen una
celda de combustible, se tienen una gran serie de dificultades que a continuación
nombraremos:
En primer lugar, el Hidrógeno es el elemento más simple y se escapa de cualquier
recipiente, sin importar lo fuerte o aislado que se encuentre. Por esta razón, el
Hidrógeno siempre se evaporará en los depósitos de almacenamiento, a un ritmo de al
menos un 1,7 por ciento diario. El hidrógeno es muy reactivo. Cuando el gas de
Hidrógeno entra en contacto con superficies de metal se descompone en átomos de
Hidrógeno, que son tan pequeños que pueden penetrar el metal. Esto provoca cambios
estructurales que hacen que el metal se haga quebradizo.
El mayor problema, quizá, para el transporte del Hidrógeno destinado a las células de
combustible es el tamaño de los depósitos. Se necesita un volumen de 238.000 litros de
21
hidrógeno, en forma gaseosa, para reemplazar la capacidad energética que contienen 20
galones de gasolina.
Las demostraciones de los coches impulsados por Hidrógeno se han realizado con
Hidrógeno comprimido. Debido a su baja densidad, el Hidrógeno comprimido no dará
a los coches una autonomía tan conveniente como la gasolina. Es más, un depósito de
Hidrógeno comprimido tendría el riesgo de tener fugas de presión tanto en accidentes
como en el uso normal, y esas fugas podrían producir explosiones.
Si el Hidrógeno se licúa, se obtiene una densidad de 0,07 gramos por centímetro cúbico.
Con esta densidad, se necesita cuatro veces el volumen de gasolina para una cantidad
determinada de energía. Por tanto, un depósito de gas de 15 galones equivaldría a un
depósito de 60 galones de Hidrógeno licuado. Además de esto, existen dificultades para
almacenar Hidrógeno líquido. El Hidrógeno líquido está lo suficientemente frío como
para congelar el aire. En vehículos de pruebas, se han dado accidentes por subidas de
presión causadas por válvulas taponadas.
Además, hay un coste energético para licuar el Hidrógeno y mantenerlo refrigerado
para que permanezca en estado líquido. No se han hecho estudios del coste energético
en este aspecto, pero con seguridad reducirán aún más la Recuperación Energética de la
Energía Invertida del Hidrógeno como combustible.
Una tercera opción es el uso de metales en polvo para almacenar el Hidrógeno, en forma
de hidratos de metal. En este caso, el volumen de almacenamiento sería algo mayor que
el volumen de los metales en sí. Pero almacenado de esta forma, el Hidrógeno sería
mucho menos reactivo, pero como se puede imaginar, el peso de los metales haría el
depósito de combustible muy pesado.
Por lo que en resumen podemos deducir que el problema básico de las células de
combustible reside en que la segunda ley de la termodinámica dicta que siempre
tendremos que gastar más energía para la obtención de Hidrógeno que la que
obtendremos de su uso. El concepto erróneo es que las células de combustible de
Hidrógeno son una fuente alternativa de energía, cuando no lo son ya que las células de
combustible de Hidrógeno son una batería de almacenamiento de energía que proviene
de otras fuentes.
Si se utilizan combustibles fósiles para generar Hidrógeno, no existe ventaja sobre el uso
directo de los combustibles fósiles. El uso del hidrógeno como intermediario para el
almacenamiento de energía sólo se justifica cuando existe alguna razón para no utilizar
la fuente primaria de energía de forma directa. Por esta razón, una economía basada en
el hidrógeno tiene que depender a gran escala de la energía nuclear o de la electricidad
solar.
Por tanto, el desarrollo de una economía del hidrógeno exigirá grandes inversiones en
investigaciones sobre células de combustible y en la construcción de plantas nucleares o
22
solares. Además de esto, está el coste de convertir toda la tecnología y maquinaria
existentes a las células de combustible de hidrógeno. Y todo ello deberá ser llevado a
cabo bajo las condiciones energéticas de la producción de fósiles posterior al cenit.
4.- “VENTAJAS Y DEVENTAJAS DE AUTOS
HIDRÓGENO (CELDAS DE COMBUSTIÓN)
COMBUSTIÓN INTERNA”.
CON TECNOLOGIA
CONTRA AUTOS
DE
DE
Después de un siglo de innovaciones el motor de combustión interna solamente
aprovecha el 16% de energía que proviene de la gasolina, en cambio los vehículos con
celdas de combustible se espera tengan una eficiencia de aprovechamiento de energía de
hasta un 40-45 % y quizá mucha más. Por lo tanto los vehículos con celdas de
combustión ya han demostrado ser mucho más eficientes que los de combustión interna
además de ser, por obvias razones, menos contaminantes.
En el momento en que los vehículos a celdas de combustible operen con Gas Natural y
por que no con Gasolina, las emisiones de gas serán reducidas hasta un 50%.
No obstante, es de relevancia mencionar que aunado a ello, si se utiliza un combustible
como el Hidrógeno que como ya se ha dicho genera en su combustión con este tipo de
tecnología solamente agua tibia, como consecuencia podremos decir que ambos recursos
utilizados en conjunto nos ofrecerían mejores resultados en el sentido ecológico.
Los cilindros con capacidad para Hidrógeno comprimido 5000 a 10000 psi son los mas
adecuados técnicamente, pero la autonomía es problema en vehículos pequeños y
ligeros. Un kilo de Hidrógeno tiene el contenido energético de 3,78 litros de gasolina.
Las celdas de combustible también tienen una gran ventaja por sobre los vehículos con
baterías ya que eliminan los tiempos de recarga, además permiten un amplio rango de
velocidades.
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“ VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE VEHÍCULOS DE COMBUSTIÓN INTERNA (CELDAS DE
COMBUSTIÓN) EN COMPARACIÓN CON VEHÍCULOS DE CELDAS DE COMBUSTIBLE”
Vehículo convencional
Vehículo con celdas
con motor de
de combustible.
combustión interna.
La única emisión de Hidrógeno y
Altamente Limpio
No
Celdas de Combustible es agua
tibia.
Si además sobrepasa a los
Alto Desempeño
Si
vehículos convencionales
Bajo
Mantenimiento
No
Alta Eficiencia
No
Potencia
No supeditado a la
energía almacenada
por la batería.
Bajo Ruido
No
Al no tener prácticamente partes
móviles estos no requieren
mantenimiento general.
No están limitados por conexiones
mecánicas que resulten a
fricciones.
Este tipo de vehículos son
esencialmente fuentes de poder
portátiles.
El ruido que generan viene del
compresor o de los ventiladores es
decir es casi nulo.
Como podemos darnos cuenta los vehículos que utilizan la tecnología de celdas de
combustión nos permiten mayor eficiencia en un amplio margen en comparación con los
vehículos convencionales además de que los costos en cuestión de mantenimiento son
por obvias razones casi innecesarios.
El ruido que generan es producido por componentes que utilizan energía eléctrica y que
como consecuencia es nulo.
En relación a la contaminación ambiental podemos afirmar que esta no existe puesto
que el único producto que se genera es agua y vapor de la misma, al haber la reacción
entre los átomos de Hidrógeno y los átomos de Oxígeno que son los únicos que
intervienen en este proceso, es decir los vehículos a Gasolina producen entre otras cosas
80 mg/Kj de CO2 y los que consumen Hidrógeno es igual a cero (fuente Asociación
Española de Hidrógeno, AEH).
Existen puntos de vista en relación a las posibilidades que tiene este tipo de tecnología
en relación con los efectos a corto o largo plazo con la atmósfera, algunos aseveran que
“podría no resultar tan beneficiosa para la tierra, dijeron algunos científicos, el proveer
24
todo el Hidrógeno que necesitan todas esas celdas de combustible crearía un planeta
mas frío y nublado, con hoyos mas grandes y duraderos en la Capa de Ozono sobre los
polos” dijeron los investigadores del instituto de California, en Pasadena.
En relación a esto podemos mencionar que realmente lo que se propone es realizar una
contaminación mucho menor que la que hoy día tenemos en el mundo el hecho de
generar agua a través de una reacción química es por consecuencia menos perjudicial
que el crear CO2 y productos sulfurados entre otras cosas finalmente la gran cantidad de
Hidrógeno que se requiere vendría de el agua que este planeta tiene y se regeneraría en
este proceso es decir podría promoverse un ciclo del agua a grandes escalas.
El deterioro del planeta a través de estos procesos de combustión de materia prima fósil
(Petróleo) ha sido mucho mayor que lo que hoy día se esta proponiendo, sin embargo
existe un problema mucho mayor la cuestión económica; hoy día el Petróleo es el
recurso no renovable por excelencia y que además mueve la economía de todo el
planeta.
5.- “COMPAÑÍAS QUE APLICAN Y CUALES SON LOS SUS AVANCES CON
RESPECTO A ESTA TECNOLOGÍA”
A continuación nos quisimos basar principalmente en lo referente a las compañías
automotrices, ya que aunque hay otras compañías de distinto giro que ya también estas
muy avanzados en el estudio y en la implementación del Hidrógeno en sus sistemas,
como por ejemplo algunas Compañías de Telefonía Celular, los automóviles son su
principal preocupación en este momento por el déficit de lo Hidrocarburos, dentro de
las principales compañías tenemos:
E.U.A.
Y
CANADÁ
Ballard Power Systems
Ballard introdujo el Mark 902, su plataforma de celda de combustible más avanzada
hasta ahora. El Mark 902 establece un nuevo estándar de desempeño al optimizar un
bajo costo, diseño para volúmenes de producción, confiabilidad, densidad de potencia y
compatibilidad con los requerimientos del sistema por el cliente.
Chrysler (Daimler Chrysler)
Chrysler ha revelado su segundo concepto de vehículo con celda de combustible basado
en el Jeep Commander, el cual usa Hidrógeno reformado a bordo a partir de Metanol. El
vehículo es realmente un concepto de vehículo híbrido con celda de combustible y
baterías de Níquel Hidruro Metálico para proveer energía suplementaria durante
aceleración, así como para arranques en frío. La batería también toma energía de los
frenos regenerativos. El sistema de tracción híbrido da al Commander 2 emisiones en el
escape de casi-cero, al mismo tiempo que alcanza el doble de la eficiencia del
combustible de un vehículo SUV convencional.
25
Energy Partners
Energy Partners (EP) es uno de las compañías de “motores” de celda de combustible
que participan en el programa financiado por el DOE.
La compañía ha conducido un trabajo interesante sobre componentes de bajo costo para
celdas de combustible.
Ford Motor Corporation
Un grupo de ingenieros, científicos y especialistas en mercadeo de Ford Motor
Company, establecieron un récord nacional de duración con el vehículo de Ford P2000
de celda de combustible. Ford rompió la marca en los Estados Unidos de duración de
celda de combustible durante una prueba de a 24 horas. El P2000 mantuvo una
velocidad en pista promedio de 65 mph y una velocidad promedio global de 57.95 mph.
Durante el recorrido de las 24 horas de prueba, el vehículo viajó 1390.75 millas – más de
lo que cualquier otro vehículo de celda de combustible haya viajado en un día.
Ford y Mobil se encuentran colaborando en un procesador de combustible para extraer
Hidrógeno de combustibles de hidrocarburos para usarlos en los vehículos de celda de
combustible.
General Motors
General Motors Corporation y FedEx Corporation planean lanzar un proyecto conjunto
el próximo año en Tokyo, Japón que examinará el uso de vehículos con celda de
combustible (FCVs) para servicio de envío y entrega de paquetería. Los FCVs que serán
usados en el año de duración del proyecto estarán basados en la minivan Opel Zafira.
General Motors reveló su prototipo, la celda de combustible HydroGen1, su celda de
combustible más pequeña y más potente. La HydroGen1 es dos tercios menor que los
modelos previos de GM, pero aún provee 80 kW de potencia, y tiene una eficiencia
térmica de 53 a 67%. Adicionalmente, la HydroGen1 puede arrancar autos a
temperaturas tan bajas como -40º C.
UTC Fuel Cells (anteriormente International Fuel Cells)
La subsidiaria UTC Fuel Cells de United Technologies Corp. (UTC) y Hyundai han
trabajado juntos para producir cuatro vehículos de celdas de combustible alimentadas
con Hidrógeno, basados en el vehículo deportivo utilitario Santa Fe. Estos vehículos con
cero emisiones contienen un sistema de celda de combustible de 75 Kw y utilizan una
batería automotriz convencional para el arranque. Enova Systems proveerá el sistema de
tracción eléctrico y los sistemas auxiliares para los vehículos.
UTC, en asociación con el Departamento de Energía (DOE), ha desarrollado un sistema
de celda de combustible alimentado con gasolina con suficiente potencia para operar un
automóvil. La colaboración entre DOE y UTC resultará en la entrega de una planta de
potencia IFC de celda de combustible tipo PEM, completamente integrada de 50kW, la
cual incorpora tanto el procesador de combustible como el conjunto de celdas. (10/00)
26
E
U R O P A
BMW
BMW anunció planes para dar a conocer un Mini Cooper alimentado por Hidrógeno,
con una máquina de combustión interna (IC) similar a sus autos denominados Clean
Energy. El Mini Cooper integra un tanque avanzado de almacenamiento de Hidrógeno
que utiliza el mismo espacio que un tanque convencional de combustible.
BMW AG planea hacer encajar un número no especificado de sedan´s de la serie 7 con
celdas de combustible de UTC Fuel Cells. El vehículo funcionará con Hidrógeno para un
motor de combustión interna; la celda de combustible alimentará el sistema eléctrico a
bordo del auto.
El BMW 745h. Único
automóvil del mundo
equipado con un motor de
ocho cilindros en V
impulsado con Hidrógeno.
Daimler Chrysler (antiguamente Daimer-Benz)
Daimler Chrysler planea probar en campo ocho vehículos con celda de combustible
(FCV) alimentados por hidrógeno en las calles de Japón el próximo año. Los FCVs
prototipo F-Cell que se probarán están basados en el auto semicompacto Mercedes-Benz
clase-A y tiene una velocidad promedio de aproximadamente 140 kilómetros por hora
(unas 87 millas por hora). El FCV es capaz de viajar 150 kilómetros (unas 93 millas) sin
necesidad de reabastecer su tanque de almacenamiento de 1.8 Kg. de Hidrógeno
comprimido.
De Nora S.p.A.
La compañía está cooperando con Renault y Peugot/Citroen en proyectos de autos con
celdas de combustible. De Nora suministró el motor de celda de combustible
demostrado en el camión de Coval.
Fiat
Fiat presentó el prototipo de su primer auto con celda de combustible, Seicento Elettra
H2 Fuel Cell. El auto de dos asientos fue desarrollado con el apoyo del Ministerio del
Ambiento italiano y es alimentado con Hidrógeno.
Peugot/Citroen
PSA Citroen trabaja con Renault para acelerar el desarrollo de un auto comercialmente
viable para el 2010.
PSA Peugeot/Citroen está a la cabeza del proyecto HYDRO-GEN, construyendo un
auto de celda de combustible PEMFC de segunda generación energizado por un sistema
de celdas de De Nora e Hidrógeno comprimido.
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Renault
Renault SA de Francia y la Nissan Motor Co. han decidido desarrollar autos con una
celda de combustible que utiliza Gasolina. Las compañías gastarán $714 millones en el
proyecto y sacarán al mercado los vehículos con celda de combustible tan pronto como
2005. Renault trabaja también con PSA Citroen para acelerar el desarrollo de un auto con
celda de combustible comercialmente viable para el 2010.
Volkswagen/Volvo
Volkswagen introdujo su auto propulsado por celda de combustible durante la apertura
de las instalaciones del California Fuel Cell Partnership. El vehículo cero emisiones
(ZEV) es llamado Bora HyMotion, y esta basado en el Jetta. El motor de celda de
combustible HyMotion opera con Hidrógeno y tiene una potencia de salida de 75 Kw.
En un proyecto conjunto, Volvo y Volkswagen han anunciado planes para un auto
híbrido tipo "Golf" con celda de combustible PEM y Metanol como combustible.
ASIA
Diahatsu
Diahatsu presentó el MOVE FCV-K-II, un mini vehículo con celda de combustible de
cuatro asientos que utiliza un sistema de almacenamiento con tanque de Hidrógeno a
alta presión. El MOVE FCV-K-II usa un sistema de celda de combustible de 30 Kw de
Toyota, instalado debajo del piso en la parte trasera del auto.
Honda
Honda comenzó a rentar su vehículo de
celda de combustible FCX a agencies
gubernamentales y otras organizaciones
interesadas al final del 2002. El FCX, con un
tanque de almacenamiento de 157-litros de
Hidrógeno comprimido, es capaz de viajar
335 kilómetros (unas 220 millas) sin
necesidad
de
reabastecimiento
de
combustible y puede alcanzar velocidades
tan altas como 150 kilómetros por hora
(unas 93 millas por hora). La Ciudad de Los Ángeles ha acordado rentar otros cinco
vehículos.
Hyundai
El Santa Fe de Hyundai, alimentado por una celda PEM de 75-kW, registró como el
mejor de su clase en dos pruebas clave en el Michelin Challenge Bibendum, un evento
anual donde nuevas tecnologías de autos son evaluadas por jueces independientes. El
Santa Fe sacó una nota "A" en ruido y "B" en eficiencia energética.
UTC Fuel Cells subsidiaria de United Technologies Corp. (UTC) y Hyundai han
trabajado juntas para producir cuatro vehículos de celda de combustible alimentados
con Hidrógeno basados en el vehículo deportivo utilitario Santa Fe. Estos vehículos de
28
cero-emisiones contienen un sistema de celda de combustible de 75 kW y utiliza una
batería convencional de auto para el arranque. Enova Systems proveerá el sistema de
tracción eléctrica y los sistemas de manejo de la potencia para los vehículos.
Mazda
Mazda Motor Corp. planea iniciar pruebas en Japón, de su auto "Premacy FC-EV"
alimentado con un sistema de celda de combustible y reformador de Metanol y un
motor eléctrico. Después de haber hecho modificaciones a los vehículos basados en los
resultados de sus pruebas, Mazda tiene la intención de iniciar mercadeo de autos con
celda de combustible alrededor del 2005. Mazda presentó el concepto de un auto con
celda de combustible, basado en su auto compacto Demio, alimentado con Hidrógeno.
Mitsubishi
Mitsubishi planea tener un prototipo probándose de vehículo FCV con un modelo de
producción listo en el 2005. Nippon Mitsubishi oil está trabajando para producir
combustible líquido que puede ser utilizado en celdas de combustible en lugar de
Gasolina.
Nissan
Nissan presentó su X-TRAIL FCV, vehículo con celda de combustible, alimentado por
una planta de celda de combustible a Hidrógeno de 75kW de UTC Fuel Cells (UTCFC)
en Tokio, Japón. El vehículo es el primero producido bajo los acuerdos firmados entre
Nissan y UTC Fuel Cells para desarrollar celdas de combustible y componentes de éstas
para vehículos. Nissan intenta iniciar pruebas públicas del auto en las calles de Japón,
siendo Hidrógeno comprimido alimentado al auto.
Nissan mostró un vehículo Xterra SUV eléctrico alimentado por una celda de
combustible en la apertura de las instalaciones del California Fuel Cell Partnership. En
Mayo Nissan inició pruebas de manejo en Japón de un vehículo de celda de combustible
de Hidrógeno directo, equipado con un reformador de Metanol. El Xterra usa esta
tecnología así como un motor de tracción de magneto síncrono neodymium combinado
con una batería litio-ion.
Toyota
Toyota ha demostrado su vehículo híbrido de celda de combustible, el FCHV-4, basado
en el nuevo Highlander SUV. El vehículo, el cual Toyota dice será lanzado en
producción limitada en 2003, será demostrado a través de la participación de fabricantes
de autos en el programa del California Fuel Cell Partnership. Toyota dice que el
vehículo, con una autonomía de más de 155 millas, tiene "tres veces más la eficiencia de
un auto ordinario alimentado con Gasolina." Toyota también demostró en Japón, el
FCHV-5, el cual opera con hidrocarburos limpios.
Toyota ha revelado también versiones de su FCEV con Metanol y con Hidrógeno,
basado en el SUV RAV4. Ambos usan motores PEM de Toyota en configuraciones
híbridas.
29
PARTICIPACIÓN DE MÉXICO EN LO REFERENTE A LA TECNOLOGÍA DEL
HIDRÓGENO
(INVESIGACIONES DE CAMPO)
La Universidad Nacional Autónoma de México es una de las principales instancias en
nuestro país encargada del estudio del Hidrógeno como fuente alternativa de energía;
de hecho, el desarrollo y evangelización de esta tecnología por parte de la iniciativa
privada se concentra en la UNAM, donde el Ingeniero Pedro Matabuena Cascajares
funge como representante del sector industrial y líder del llamado “Proyecto del
Hidrógeno” en México, teniendo como sede de investigación la Facultad de Ingeniería.
Este investigador accedió a ser entrevistado por nuestro equipo para explicar el
momento que nuestro país está viviendo en cuanto a este tema; habló de los avances en
la materia y describió las particularidades del Proyecto que está en sus manos.
¿Cuánto tiene el estudio del Hidrógeno en México?
En México se tienen los primeros indicios sobre el estudio del Hidrógeno
aproximadamente 40 años pero ya en forma se tiene la creación de la Sociedad Mexicana
del Hidrógeno aproximadamente hace 8 o 9 años, y ya este proyecto como tal en Marzo
del 2003 por iniciativa del Director de la Facultad de Ingeniería de la UNAM, se concibió
la idea de formar una red especializada en el tema, invitando a los principales
organismos e instituciones relacionados con el hidrógeno en nuestro país.
¿Cuál es el principal enfoque que tiene el Proyecto del Hidrógeno?
Ing. Pedro Matabuena nos comenta que en sí el Proyecto del Hidrógeno es todo y nada;
en concreto es nada, en México puede definirse como todas aquellas acciones
involucradas en el estudio, así como la generación de presentaciones demostrativas
sobre los beneficios que conlleva el uso del Hidrógeno, para poder obtener recursos para
continuar con su estudio y así poder llegar a desarrollar e implementar una economía
basada en este elemento.
¿Quiénes son las instituciones que conforman el Proyecto en este momento?
El número de participantes es mayor día a día, actualmente se cuentan con 37
instituciones dentro de las que se pueden citar la Secretaría de Energía, la misma
Facultad de Ingeniería como coordinadora de la red, el IPN, la UAM, el Tecnológico de
Monterrey, la Universidad de Chihuahua, el Instituto de Investigaciones Eléctricas de la
Comisión Federal de Electricidad, el Instituto Mexicano del Petróleo, además del
Instituto de Investigaciones Nucleares, entre otros muchos, sin olvidar la participación
del sector industrial con varias empresas privadas, retomando este último punto, el Ing.
nos mencionó que había tenido entrevistas con algunos posibles inversionistas, dentro
de los que cito al Ing. Jorge Díaz Serrano, Nacional Financiera, etc.
30
¿Y el responsable de todo este esfuerzo?
La Secretaría de Energía funge como árbitro, nos indica dónde estamos y dónde
debemos estar en cuestiones energéticas; para ello se vale de los llamados “Planes
Nacionales” y es allí donde se encuentra el Proyecto del Hidrógeno, que es totalmente
desarrollado por nuestra red.
¿Cómo podría definirse el momento que estamos viviendo en esta materia?
El umbral en el que nos encontramos para ingresar a la economía del hidrógeno es el
mismo -o muy parecido- al presentado hace siglos, cuando nos vimos en la necesidad de
desplazar al vapor a base de carbón a cambio de los hidrocarburos como principales
energéticos; sin embargo, es evidente que estos hidrocarburos están tocando ya el fin de
sus reservas.
El problema a futuro no será la tecnología en sí, sino que será complicado asimilar y
convivir con todas las propuestas emanadas de una transformación tan apabullante.
¿En qué consiste el proyecto que están llevando a cabo en el Campus?
Principalmente nos comento de tres proyectos para la obtención de energía, el primero
es el de Biomasa, el cual consiste en aprovechar la basura orgánica de los jardines del
Campus, la cual aproximadamente asciende a 3 camiones de gran tamaño diariamente,
los cuales serán procesados para la obtención de Hidrógeno y posteriormente la
obtención de energía, el otro proyecto cosiste en instalar 2 hélices de tamaño
considerable en un lado de la Torre de Ingeniería para aprovechar las corrientes de aire
y obtener energía en forma eólica y el último era instalar una celda fotovoltaica en el
techo de la Torre de Ingeniería para aprovechar la energía solar, estos 3 proyectos van
orientados a producir la energía necesaria para poder alimentar en su totalidad al
edifico de la Torre de Ingeniería y posteriormente implantarlo a todo el Campus.
En la siguiente imagen vemos al Ing. Matabuena mostrándonos una celda fotovoltaica el
cual el nos manejo que al parecer era de selenio, y manejaba 30 Kwatts.
31
¿Qué áreas de negocio se vislumbran al adoptar el hidrógeno como una opción?
El Ing. Matabuena comentó que negocios habrá para todos; sólo es cuestión de que se
concreten las tecnologías que utilizarán el Hidrógeno y listo, porque éste será usado
cuando se requiera y con más beneficios que los ofrecidos por la energía actual.
Considero que la transición y el efecto serán como hace 15 o 20 años, cuando existían tan
pocas computadoras que se podían contar con una mano; hoy, sin embargo, hay una
computadora en cada escritorio y ésta es usada para cualquier actividad que se nos
venga a la mente. Además de mencionarnos que en este momento él a estado teniendo
diversas entrevistas con gente muy importante los cuales esta buscando funjan como
inversionistas en un futuro cercano, entre los que mencionó al Ing. Jorge Díaz Serrano,
con gente de Nacional Financiera, nos hablaba de que le había ofrecido inversiones de
hasta 500 millones de Dólares, para lo cual el manejaba que no era muy creíble pero en
sí era que se tenían grandes expectativas económicas en general.
¿Nos podría explicar el funcionamiento de la Celda de Combustible?
En principio de cuenta el Ing. Matabuena, le pidió a su asistente que nos acompañara
durante la entrevista, y al hacerle esta petición, el se dirigió a ella y le pidió que nos la
explicara y la señorita empezó así:
La celda de combustible consta de un ánodo y un cátodo, en el ánodo tiene una entrada
y una salida de Hidrógeno, en la entrada se conecta el distribuidor de Hidrógeno con el
cual se cuenta (en forma líquida o de gas) y el cual debía de ser de una pureza alta es
decir 1 parte por millón, y la otra salida es del Hidrógeno que no se aprovecha y puede
ser reciclado a otra celda o directamente a la misma entrada de Hidrógeno, después se
tienen dos catalizadores que la asistente los define como dos plásticos los cuales tienen
una capa muy fina de Platino la cual junto con la membrana difusora es la que se
encargaba de separar los iones positivos de los negativos, y para su transporte, esta
membrana debía de cumplir con un leve índice de humedad para poder funcionar, al ser
separados los iones, los negativos son los utilizados como energía, en donde nosotros
podemos poner un foco, un motor, etc., y los positivos solo son transportados al cátodo,
32
mientras que en el cátodo se encuentran una entrada un la cual se introduce el Oxígeno
el cuan es introducido con una simple bomba de pecera, y gracias a que el Hidrógeno es
inerte, solo se puede mezclar con el Oxigeno y no con cualquier otro como el
Nitrógeno, y ya la salida es donde ya al ser mezclados de nueva cuenta los iones
positivos y negativos con el Oxígeno, se genera agua pero ya fue utilizada la energía del
proceso.
El Ing. Matabuena agrego además que la
celda era unitaria, que manejaba 1 Watt, 1
Ampere y 1 Volt, y que si se requería de
mas Energía lo único que se tenia que
hacer era poner más capaz catalizadoras
de Platino, además de que nos comento
que la celda que se muestra en la imagen
anterior, fue hecha por un Ing. del IPN por
encargo del Tec. de Monterrey, pero un
Ing. conocido del Ing. Matabuena se la
donó, y que lo caro de su fabricación es el
costo de las capas de Platino que pueden
llegar hasta los $3000.
Como segunda investigación de campo que se realizó, fue el ir a entrevistar al Dr. José Gilberto
Córdoba Herrera, el cuan cuenta con un Doctorado en Química y labora en la UAM “Iztapalapa”,
fungiendo como Coordinador de Servicios y Atención a los Alumnos.
El Dr. accedió con gusto a la entrevista, dentro de la cual se le formularon las siguientes
preguntas:
¿En la reacción del Hidrógeno al entrar en contacto con el aire, además de reaccionar con el
Oxígeno el Hidrógeno reacciona con algún otro gas por ejemplo con el Nitrógeno?
No, el Hidrógeno por su composición química solo reacciona con media molécula de Oxígeno, es
un proceso de combustión en el cual se libera energía calorífica la cual es convertida en energía
mecánica en su caso, pasa expresar el calor liberado en un proceso a presión constante, se utiliza
la entalpía (h). El cambio de entalpía durante un proceso a presión constante se representa por
ΔH°f (donde Δ denota cambio), es igual al calor liberado o absorbido por el sistema durante el
proceso, que en su caso es liberado por la reacción.
La entalpía de reacción es la diferencia entre las entalpías de los productos y las entalpías de los
reactivos.
ΔH°f = [ ΔHf°(productos) - ΔH f° (reactivos) ]
Cuando ΔH°f es menor que 0, o sea negativo, el proceso es exotérmico, se libera calor del
sistema hacia los alrededores que esto se convierte en energía eléctrica para mover al automóvil.
33
Por ejemplo:
ΔH°f =[ ΔH°f (H2O(g))] – [ 1 ΔH°f (H2(g) ) + ½ ΔH°f (O2 )]
ΔH°f =[-241.8Kj/mol ] – [1 ΔH°f (H2(g)
0
0
+ ½ ΔH°f ( O2 ) ]
ΔH°f = - 241.8 Kj/mol = Exotérmico.
¿El Hidrógeno es la alternativa más viable para combustible automotor no contaminante?
En cuanto al Hidrógeno se han estado haciendo investigaciones desde hace años para su
utilización, pero como esto depende de los dueños del dinero, la inversión en este momento no
sirve porque aún existe combustible fósil y el gusto en producir nuevas alternativas de
combustible como el Hidrógeno no es muy satisfactorio para los inversionistas hasta que se den
cuenta de que ya se agotaron las reservas existentes del petróleo, es cuando pondrán más atención
en el desarrollo de estos proyectos.
¿La utilización de Hidrógeno como combustible tendrá el mismo efecto de contaminación al
producirlo que el que hay en este momento por la combustión del octano?
En cierta parte, pues para la obtención de Hidrógeno existen varios procesos como por ejemplo:
la electrolisis, separación de los componentes del agua, este proceso a su vez necesita energía
para llevarlo a cabo, y por lo tanto contamina, no es viable ya que el inversionista necesita tener
una ganancia del 100% o más, la forma mas limpia y económica de producir hidrogeno es la
reacción de un ácido con el Fierro, el producto de esta reacción es el Hidrógeno mas el Sulfato
de Fierro, este último se puede utilizar en la Industria Metalúrgica, además de tomar en cuenta
que los desechos de Fierro existen en gran cantidad en tiraderos de autos y desechos de bancas de
las escuelas en México.
34
ENERGÍAS RENOVABLES Y SU DESARROLLO EN MÉXICO
Hoy día, asegurar el abasto energético del país no puede ser nuestro único objetivo:
debemos garantizar también la sustentabilidad de la política energética, a través de
estrategias de diversificación hacia fuentes renovables de energía que no comprometan
el nivel de vida de generaciones futuras y permitan minimizar daños al medio ambiente
y la salud humana. En estos esfuerzos, sin duda, deben concurrir los sectores público,
privado y social en los tres órdenes de gobierno.
La energía eléctrica generada en México por plantas hidroeléctricas y geotérmicas
representa ya 25.4% de la capacidad del Sistema Eléctrico Nacional y 15.1% de la
generación eléctrica total. Sin embargo, existe aún un importante potencial para la
generación de energía a partir de otras fuentes renovables, tales como la solar, la eólica,
la mini-hidráulica y la biomasa.
Reconocemos que aún nos queda mucho camino por andar en esta materia. No obstante,
hemos logrado importantes avances en materia regulatoria que, en términos generales,
han permitido mayor certidumbre jurídica para la participación privada en el
autoabastecimiento, cogeneración, producción independiente, pequeña producción y
exportación e importación de electricidad.
Si bien México es uno de los principales productores de petróleo a nivel mundial, ello no
obsta para que el gobierno federal esté dando un impulso decisivo a proyectos de
generación de energía a partir de fuentes renovables. Prueba de ello es que nuestro país
ocupa el tercer lugar mundial en la generación de electricidad con fuentes geotérmicas.
México ha logrado apoyos significativos de organismos multilaterales tales como el
Fondo para el Medio Ambiente Mundial, el Programa de las Naciones Unidas para el
Desarrollo y el Banco Mundial, entre otros, para la generación de electricidad a gran
escala mediante el uso de energía eólica, así como para la investigación y el desarrollo
tecnológico en esta misma área.
Así pues, buscando garantizar el abasto oportuno de energéticos y de alta calidad que
permitan el desarrollo sustentable del país y la protección al entorno y a los recursos
nacionales. Esto supone la necesidad de actuar tanto sobre la demanda (eficiencia
energética y ahorro de energía) como sobre la oferta energética (diversificación de
fuentes de energía, desarrollo de energías limpias y programas de gestión ambiental).
En este sentido, la utilización de fuentes de energía que se renuevan constantemente en
la naturaleza, como lo son la energía potencial del agua, la energía cinética del viento o
la energía solar, entre otras, juega un papel primordial. Las energías renovables
responden a este anhelado modelo de progreso que van ganando día a día espacio en
los poderes públicos.
A pesar de contar con grandes reservas de combustibles fósiles, México ha impulsado de
manera importante el uso de fuentes renovables de energía, principalmente en lo que se
35
refiere a las grandes hidroeléctricas que al día de hoy constituyen cerca del 23% de la
capacidad instalada del país.
Aunado a esto, México ocupa el tercer lugar a nivel mundial en cuanto a capacidad
instalada de geotermia (843 MW). A estos esfuerzos se suman también importantes
incrementos esperados al 2012, mismos que son impulsados por el Gobierno Federal a
través de la CFE en materia de hidroelectricidad (2,586 MW), geotermia (107 MW) y
eoloelectricidad (101 MW). Asimismo, en esquemas de autoabastecimiento, el país
cuenta ya con proyectos en funcionamiento mini-hidroeléctricos (8 MW) y de
aprovechamiento de biogás (7 MW), así como una cartera de proyectos minihidroeléctricos en desarrollo autorizados por la CRE, por 59 MW.
En cuanto a fuentes de financiamiento, México ha obtenido fondos por poco más de 81
millones de dólares provenientes del Fondo para el Medio Ambiente Mundial (GEF),
del Banco Mundial y del Programa de Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD), para
incentivar el desarrollo a gran escala de las energías renovables y promover la
investigación y el desarrollo tecnológico, así como el fortalecimiento institucional y de
capacidades.
México se sumó al esfuerzo internacional para mitigar el Cambio Climático Global en el
año 1993 al adherirse a la Convención Marco de Naciones Unidas para el Cambio
Climático y ratificar el Protocolo Kyoto en el año 2000. En esta misma dirección, en
enero del 2004 se creó el Comité Mexicano para Proyectos de Reducción de Emisiones y
de Captura de Gases de Efecto Invernadero, autoridad nacional designada para la
gestión de proyectos dentro del Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL). Este esfuerzo
permitirá reducir la emisión de gases de efecto invernadero y al mismo tiempo atraerá
recursos adicionales para la promoción de energías renovables y eficiencia energética.
El Gobierno mexicano está impulsando un conjunto de políticas de promoción para el
uso sustentable de la energía en general, y de las energías renovables en particular. Si a
ello se suma la abundancia de recursos renovables y alternos con los que cuenta el país
(en materia de agua, sol, viento y biomasa) relativamente poco aprovechados, se
concluye que México se encuentra actualmente al inicio de una ola de desarrollo de
proyectos de energía renovable que pueden ser exitosos si se garantizan las condiciones
de mercado favorables, así como un marco legal y regulatorio adecuados.
EL ESTADO ACTUAL Y EL POTENCIAL DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES EN MÉXICO
En México, las energías renovables maduras son la hidroelectricidad y la geotermia, que
en conjunto representaron 25.4% de la capacidad total del Sistema Eléctrico Nacional en
2002, y aportan 15.1% de la generación nacional.
Aún y cuando la participación de particulares no representa un porcentaje considerable
en el Sistema Eléctrico Nacional, su contribución es de vital importancia.
36
Los desarrolladores particulares de energía renovable como energético primario (y en
algunos casos, como secundario) reportaron un total de 71 permisos para generar
energía eléctrica a fines de 2003. De este total, 54 se encuentran en operación, 12 en etapa
de construcción y 5 por iniciar obras.
Energía Solar
El sol es una fuente de energía limpia, inagotable y gratuita. La transformación de
energía solar en energía térmica o eléctrica puede realizarse en el propio lugar de
consumo, sin tener que transportarse ni depender de otras infraestructuras.
Los sistemas fotovoltaicos pueden aplicarse en
sitios remotos interconectados a red para alivio
de ramales saturados, especialmente en
regiones donde el pico de demanda coincida
con el pico de radiación solar. El potencial de
energía solar en México es uno de los más altos
del mundo, aproximadamente tres cuartas
partes del territorio nacional son zonas con una
insolación media de 5 KWh/m2 al día.
Los Sistemas fotovoltaicos convierten directamente parte de la energía de la luz solar en
electricidad. Las celdas fotovoltaicas se fabrican principalmente con silicio, el segundo
elemento más abundante en la corteza terrestre. Cuando el silicio se contamina o dopa
con otros materiales de ciertas características, obtiene propiedades eléctricas únicas en
presencia de luz solar. Los electrones son excitados por la luz y se mueven a través del
silicio; este es conocido como el efecto fotovoltaico y produce una corriente eléctrica
directa. Las celdas fotovoltáicas no tienen partes móviles, son virtualmente libres de
mantenimiento y tienen una vida útil de entre 20 y 30 años.
Las celdas solares fueron comercializadas inicialmente en 1955. Las investigaciones
iniciales en este campo se enfocaron al desarrollo de productos para aplicaciones
espaciales, siendo su primera utilización exitosa en los satélites artificiales; sus
principales características (simplicidad, bajo peso, eficiencia, confiabilidad y ausencia de
partes móviles) las hicieron ideales para el suministro de energía en el espacio exterior.
A la fecha las celdas que han alcanzado mayor grado de desarrollo son las de silicio
cristalino, tecnología que predomina en el mercado mundial debido a su madurez,
confiabilidad en su aplicación y sobre todo, a su vida útil que va de los 20 a los 30 años.
Por otra parte las celdas de película delgada, entre ellas el silício amorfo, han alcanzado
cierto grado de popularidad debido a su bajo costo, sin embargo su baja durabilidad,
debido a la degradación, las sitúa por debajo de las celdas cristalinas.
La CONAE considera que en 2001, se contaba con pequeñas cargas distribuidas de más
de 115 mil metros cuadrados en sistemas fotovoltaicos instalados en el país, que
37
generaron cerca de 8.4 GWh/año. Al 2012 se esperan 30 MW instalados y 18 GWh/año
de energía.
Actualmente, CFE cuenta con una planta híbrida en San Juanico, Baja California Sur,
conformada por 17 KW fotovoltaicos, 100 KW eólicos y motogenerador diesel de 80 KW.
Adicionalmente, se encuentra en proyecto la instalación de una planta híbrida de ciclo
combinado con termosolar al noroeste de México, con una capacidad renovable de 39
MW. El Instituto de Investigaciones Eléctricas ha instalado en el noroeste del país,
pequeños sistemas fotovoltaicos (1.5 a 2 KW) con la finalidad de estudiar su efecto sobre
la red de transmisión en la demanda del usuario.
Los costos asociados a sistemas fotovoltaicos se encuentran en el rango de 3,500 a 5,000
USD/KW instalado (dependiendo de la tecnología empleada y de su conexión a la red)
y de 25 a 150 cUSD/KWh generado. Datos del Instituto de investigaciones Eléctricas
señalan que el potencial solar promedio en México, es aproximadamente de 5 KWh/m 2
por día.
Energía Eólica
La energía cinética del viento es considerada una tecnología madura para la generación
eléctrica, comercialmente se encuentran disponibles aerogeneradores desde 0.5 hasta 1.5
MW de potencia nominal, también existen prototipos con una potencia de 3.0 MW.
En México este recurso tiene un gran potencial, se calcula que puede ser superior a los
5,000 MW económicamente aprovechables en zonas identificadas, como lo son el sur del
Istmo de Tehuantepec; las penínsulas de Baja California y Yucatán; la región central de
Zacatecas y hasta la frontera con Estados Unidos de América; así como también, la
región central del altiplano y las costas del país.
Los avances más significativos han sido
realizados por la CFE con la instalación de la
central de 0.6 MW en la población de Guerrero
Negro, Baja California Sur y la construcción de la
central de La Venta en el estado de Oaxaca con
1.6 MW.
Adicionalmente, en pequeños aerogeneradores y
aerobombas de agua se calculan más de 2 MW
eólicos instalados en todo el país.
Información de la CRE señala que se encuentran autorizados tres proyectos municipales
y uno industrial, en el periodo del 2003 al 2012, los cuales contemplan una capacidad de
aproximadamente 500 MW adicionales.
38
Cabe destacar también el papel que la CFE ha tomado para el desarrollo de la
eoloelectricidad en la región de La Ventosa, donde se planea llevar a cabo un proyecto
de 101 MW (La Venta II). Los costos típicos de inversión en instalaciones para el
aprovechamiento de la energía eólica están entre 900 y 1,400 USD/KW instalado, y los
costos nivelados de generación se encuentran en un rango de 3.5 a 4.0 cUSD/KWh.
La fuerza del viento
Los aerogeneradores transforman la fuerza del viento en electricidad. Se instalan
agrupados en parque eólicos, también llamados granjas eólicas. Esta tecnología sólo
aprovecha los vientos horizontales próximos al suelo.
1. Aunque el molino puede funcionar con vientos de 22
Km/h, alcanza su máximo rendimiento con 48 Km/h.
2. Una sola turbina genera energía para 475 casas, su
costo es de 1,600,000 dólares.
3. por lo general, lo parques eólicos se establecen en
zonas de montaña, o en las costas de mar donde la
fuerza del viento es mayor.
4. entre el 1 y 2% de la energía solar se transforma en
viento. Si se aprovechara totalmente, la energía
generada resultaría suficiente para abastecer cinco
veces la necesidad energética mundial.
Vista Interna de una
Hélice utilizada en
la generación de
energía en forma
eólica.
39
Minihidráulica
Aún cuando no ha sido calculado en su totalidad el potencial de este recurso, la CONAE
identifica mas de 100 sitios para su aprovechamiento. Por ejemplo en la región que
comprende los estados de Veracruz y Puebla se estima una generación de hasta 3,570
GWh/año, equivalente a una capacidad media de 400 MW.
Se estima que en los canales de riego agrícola existe un potencial aprovechable superior
a 300 MW. Los permisos autorizados por la CRE de generación minihidroeléctrica al
cierre del 2002, indican que se contará con seis centrales en operación con una capacidad
autorizada de 32 MW instalados.
Los costos de instalación varían en un rango muy amplio, no considerando proyectos
extremos éstos dependen de las características físicas del sitio donde habrá de realizarse
la obra, de las dimensiones de la cortina, de la capacidad instalada, entre otras
consideraciones. El rango de valores para la inversión es de 800 a 1,800 USD/KW
instalado, con costos de generación de 3 a 20 cUSD/KWh.
Sistema Minihidroeléctrico
Para las centrales minihidroeléctricas se utilizan turbinas tipos Pelton y las potencias
típicas van de 300 watts hasta 1 megawatt. En este tipo de sistemas, la obra
electromecánica puede representar entre el 15 y el 35 % del costo total de la obra, el resto
es obra civil y mano de obra. Un factor importante dentro de proyectos de electrificación
rural, es el costo por fletes y traslado del personal del personal a sitios donde
regularmente no hay un fácil acceso.
Un sistema minihidroeléctrico podrá tener la obra de toma con un vaso-cortina-tunel de
conducción cuando es preciso contar con un almacenamiento de agua para las épocas de
estiaje, pero también puede ser con un canal de conducción si el gasto del río de
suministro es constante por todo el año. Las cálculos de los canales de conducción, obra
40
de toma y desfogue son partes muy importantes de un sistema y puede representar el
que el sistema opere o no, siempre se deberán llevar a cabo los cálculos precisos de
flujos, presiones y velocidades. Cuando se requiere de una cortina para almacenaje del
agua en un vaso será muy importante la evaluación del nivel de agua mínimo de
operación (NAMINO), el nivel de agua máximo operación (NAMO), el nivel de aguas
máximas extraordinarias (NAME).
En cuanto a la instalación eléctrica, es importante que cuente con sistema de control y
regulación. Cuando una minihidroeléctrica está operando, esta energía es entregada al
sistema de distribución, hay o no cargas conectadas, esta energía tiene que ser
descargada de alguna forma sino hay demanda en un momento dado, es por eso que se
disipan los excedentes por medio de una resistencia en forma de calor, la cual podrá ser
aprovechada para algún proceso de calefacción o refrigeración. Esto se representa en
forma esquemática de la siguiente manera:
Tablero de control y distribución
Turbina y generador
120/220 Vca 1,3 fases
Transformador elevador
Resistencia
Notar que como fuente de energía, se puede diseñar para diferentes voltajes, fases, etc.
Asimismo, existen pequeños generadores a 12 VCD, pero aún así requieren de sistemas
de control.
Bioenergía
Esta tecnología emplea la materia orgánica susceptible de utilizarse como energía
(desechos sólidos municipales, residuos agropecuarios y de los bosques). El
aprovechamiento de este recurso puede realizarse vía combustión directa o por
conversión de biomasa en diferentes combustibles (dependiendo de la técnica empleada:
biodigestión anaerobia, pirolisis, gasificación o fermentación).
El Instituto de Investigaciones Eléctricas estima que la producción de residuos sólidos
municipales en el país es de 90 mil toneladas diarias, con lo que se podría obtener una
capacidad para generar electricidad de aproximadamente 150 MW. Esta alternativa es
rentable en ciudades grandes y medianas. Hasta diciembre de 2002, existían dos
permisos autorizados por la CRE para generar electricidad con base en el
aprovechamiento de biogás producido por la fermentación anaerobia de lodos en dos
plantas de tratamiento de aguas. Ambos proyectos localizados en municipios
colindantes con la ciudad de Monterrey, están actualmente en operación y cuentan con
41
un capacidad instalada de 10.8 MW y pueden generar hasta 54 GWh/año.
Adicionalmente existen 44 permisos autorizados para generar energía eléctrica en
sistemas híbridos (combustóleo - bagazo de caña), con una capacidad instalada total de
391 MW.
En el 2003 se puso en marcha el primer proyecto de generación de energía eléctrica a
partir del biogás generado por la fermentación anaerobia de residuos sólidos orgánicos
municipales en Salinas Victoria, Nuevo León. El proyecto cuenta con una capacidad
instalada de 7.0 MW, y un permiso de generación de 58.2 GW/año. Los costos de
inversión en proyectos para generar electricidad a partir de la biomasa, están en el rango
de 630 a 1,170 USD/KW instalado, la energía producida tiene un costo que oscila entre 4
y 6 cUSD/KWh generado.
Geotermia
La viabilidad de este recurso energético dependerá
del desarrollo de tecnología que permita el
aprovechamiento de todos los tipos de recursos
geotérmicos (roca seca caliente, geopresurizados,
marinos y magmáticos). La CFE, que es el único
desarrollador en México de estos proyectos, ha
establecido
la
existencia
de
diversas
manifestaciones termales en el país. En algunos
sitios ha perforado pozos exploratorios, como en
Tres Vírgenes (Baja California Sur), Los Negritos
(Michoacán) y Acoculco (Puebla).
Se estima que el potencial geotérmico de México en sistemas hidrotermales de alta
entalpía (temperaturas mayores a 180°C) permitiría generar cuando menos 2,400 MWe.
Algunos investigadores han estimado de manera gruesa las reservas en sistemas
hidrotermales de baja entalpía (temperaturas menores a 180 °C) en cuando menos 20,000
MWt.
México ocupa el tercer lugar mundial en capacidad de generación de energía
geotérmica, con 843 MW instalados en los campos de Cerro Prieto (730 MW), Los
Azufres (88 MW) y Los Húmeros (25 MW). Esta cifra representa el 2.0% de la capacidad
instalada del servicio público. Asimismo, está en construcción una ampliación en Los
Azufres II por 107 MW y otra en proyecto en Los Húmeros por 55 MW. El impacto
ambiental de los desarrollos geotérmicos se puede eliminar casi completamente, y se
espera que los costos de esta tecnología disminuyan en los próximos años entre 3 y 5
¢USD/KWh, con lo que será más competitiva.
42
Planta Geotérmica de
los Azufres,
Michoacán.
PROYECTO DE ENERGÍAS RENOVABLES A GRAN ESCALA: ALIANZA ESTRATÉGICA ENTRE EL
GOBIERNO DE MÉXICO, EL BANCO MUNDIAL Y EL FONDO PARA EL MEDIO AMBIENTE
MUNDIAL .
Con la cooperación de organismos internacionales de apoyo se están desarrollando una
serie de instrumentos de fomento para las energías renovables. La alianza estratégica
Gobierno de México – Banco Mundial – GEF apunta en esa dirección. El proyecto busca
superar las barreras que han existido para el desarrollo en gran escala de las energías
renovables en México. Dicha iniciativa se apoyará en una donación de hasta 70 millones
USD en dos etapas, que busca compensar las diferencias en el costo de la generación de
electricidad que existen entre las fuentes convencionales y las renovables.
Siguiendo esquemas de proyectos desarrollados en el Reino Unido, así como en
California y Texas (en los Estados Unidos), el Fondo colocará a través de una subasta
competitiva, convocada por la Secretaría de Energía y la CFE, un incentivo – de entre
0.0075 y 0.015 USD$/KWh – adicional al pago de la CFE por la energía producida.
Este apoyo se coloca de manera complementaria durante un número limitado de años.
En su primera etapa, el fondo deberá permitir el desarrollo de alrededor de 100 MW de
generación con un fondo de 17 Millones USD (de los 25 originales, contemplados para la
primera etapa, alrededor de 8 se gastarán en el fortalecimiento institucional necesario
para la ejecución del proyecto). En una segunda etapa, otros 45 Millones USD
permitirán el desarrollo de entre 200 y 300 MW adicionales.
Se espera que el desarrollo conjunto de estos proyectos y una mejora en la coordinación
del despacho de las energías renovables (ejemplo: la eólica y la hidráulica), y estudios
adicionales que corroboren su aportación en capacidad a la red nacional eléctrica,
permita ir sustituyendo progresivamente el pago del incentivo proveniente del fondo
verde, por un pago por capacidad por parte de la CFE, haciendo el esquema auto
sustentable en el largo plazo.
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OTROS PROYECTOS: SU OPERACIÓN Y DESARROLLO.
A continuación se presentan algunos ejemplos de proyectos en funcionamiento o en
desarrollo.
Comexhidro es una empresa que se dedica al aprovechamiento de presas de riego
agrícola para su uso energético. El impacto ambiental (objeción importante desde una
perspectiva de desarrollo sustentable a los proyectos de energía hidráulica) resulta nulo,
toda vez que no hace falta construir la presa, sino que se emplea la ya desarrollada. La
empresa inauguró en el 2003 su primer proyecto llamado “Las Trojes”, una
minihidroeléctrica de 8 MW de capacidad en el estado de Jalisco. El proyecto más
importante de la empresa es la hidroeléctrica “El Gallo”, en el estado de Guerrero, una
planta con una capacidad de 30 MW. Dicho proyecto incluirá, por primera vez en
México, un componente de financiamiento ambiental, a través de bonos de carbono
dentro del marco de la Convención Marco de la Naciones Unidas sobre Cambio
Climático.
En materia de tecnología eólica, el
proyecto en desarrollo de la empresa
“Fuerza Eólica del Istmo” (FEI) situado
en la región de La Ventosa, Oaxaca,
tendrá una capacidad de 150 MW, y
despachará su energía a través de un
esquema de autoabastecimiento al que
está asociada la empresa Cementos
Cruz Azul.
Por último, el Proyecto de Bionergía de Nuevo León S.A. constituye el primero en el
país que aprovecha el biogás liberado por un relleno sanitario para la generación de
energía eléctrica en la ciudad de Monterrey, Nuevo León, con una capacidad de 7 MW.
El proyecto, cuya electricidad será suministrada al municipio, se desarrolló con un
apoyo parcial del GEF, a través del Banco Mundial. Los cambios regulatorios y legales
en los que está trabajando México permitirán replicar este proyecto en otros rellenos
sanitarios del país con potenciales importantes de aprovechamiento de biogás para
generación de energía.
En México, la promoción de las energías renovables es prioritario. El conjunto de
incentivos y modificaciones al marco legal y regulatorio que se persiguen, tienen por
objeto asegurar la rentabilidad de proyectos en construcción o ya en operación y
propiciar el desarrollo de nuevos proyectos para incrementar el aprovechamiento de las
fuentes renovables de energía. Dichas acciones forman parte de una estrategia nacional
que nos permitirá avanzar en el cumplimiento del compromiso que ha adquirido el
Gobierno de México, de otorgar a las generaciones futuras, un país con crecimiento
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económico, que tome en cuenta las variables sociales y ambientales de largo plazo y
permita continuar en el camino hacia un desarrollo sustentable.
ANÁLISIS DE RESULTADOS
De acuerdo con la investigación realizada y en relación al objetivo general, podemos
concluir que:
El Hidrógeno es la alternativa más viable como combustible automotor NO
CONTAMINANTE, todo esto debido a que actualmente se cuenta con un estudio
avanzado de esta tecnología así como una importante implementación de la misma,
considerándose como un avance de punta tanto en el ambiente Nacional como
Internacional en donde ya se ha demostrado que no existe ninguna repercusión
ambiental en su uso como combustible automotor o como fuente de energía.
En cuanto al impacto en la salud, tenemos que el uso de esta tecnología reduce
significativamente los altos niveles de Concentración de contaminantes , ya que esta
sistema no contamina en lo absoluto, sus nulas emisiones de contaminantes se reduce
solo a vapor de agua.
Al comparar los valores energéticos de diferentes combustibles automotores ya
existentes, observamos que el hidrógeno por mucho es el combustible automotor que
proporciona mayor energía comparado con los otros combustibles existentes, por
ejemplo 1kg de hidrógeno energéticamente equivale a mas de 3Lt de gasolina.
Este tipo de sistemas que utilizan los avances y aplicaciones de la industria del
hidrógeno hacen mas cómoda y llevadero el consumo automotriz, esto debido a que se
abaten los costos en cuanto a mantenimiento y comodidad en el mismo vehículo.
El rendimiento de velocidad es exactamente igual o muy similar al de un vehículo a
gasolina por lo que el beneficio es evaluable en el sentido ecológico o de contaminación,
un vehículo con tecnología de hidrógeno no produce más que agua y vapor de la
misma por lo que se considera no contaminante, en cambio un vehículo con motor a
gasolina produce varios residuos demasiado perjudiciales para la salud.
Por lo que podemos concluir que un vehículo con tecnología de hidrógeno es por mucho
mas rentable de que uno a gasolina.
En este momento no es la solución para la crisis energética del planeta, ya que no se
cuenta con la tecnología necesaria para producirlo y almacenarlo, por lo tanto ahora la
opción mas viable es seguir ocupando los derivados del petróleo. Además que no es
una opción aceptable por los problemas en contra de la economía del petróleo.
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En el ámbito de las compañías automotrices que están utilizando esta tecnología
tenemos:
America
 Chrysler
 Ford
 G.M.
Europa





BMW
Mercedes Benz
Peugeot
Renault
Volkswagen
Asia








Diahatsu
Honda
Hyundai
Mazda
Mitsubishi
Nissan
Suzuki
Toyota
Dentro de este listado , las que llevan la vanguardia de esta tecnología son:
En Asia Honda y en Europa BMW .
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CONCLUSIÓN
El equipo concluyó con base en los resultados obtenidos y apoyándonos en los
antecedentes y el marco teórico, que a futuro el Hidrógeno será unos de los
combustibles utilizados como alternativa energética y no contaminante, incluso no solo
para autos sino como generador de energía para hogares e industria.
De acuerdo con las entrevistas podemos decir que, la investigación de este proyecto en
la actualidad es avanzada, la pila de combustible de Hidrógeno es ya un hecho real y
palpable aunque siendo realistas es aun muy cara tanto su utilización como su
fabricación, en este momento solo es costeable para empresas demasiado grandes.
En el sentido económico en este momentos, no hay suficiente inversión para el estudio y
por ende para su implementación, pero ya se están mostrando los primeros avances,
pero no dudamos que a futuro al ser la tecnología de moda haya la suficiente inversión
para su implementación.
Desgraciadamente, en estos tiempos, el Petróleo es la divisa mundial pero se esta
escaseando, así como todos los demás combustibles fósiles, pero en cuanto a
combustibles se refiere, el Hidrógeno ocupara su lugar.
Podemos concluir que debido a todo lo anterior la hipótesis planteada se cumple.
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