Hacia la economia del Hidrogeno?

Hacia la
la economía
economía del
del Hidrógeno
Hidrógeno ??
¿¿ Hacia
Antonio González García-Conde
Director Departamento Aerodinámica y Propulsión - INTA
Presidente de la Asociación Española del Hidrógeno
FORO IBERDROLA
DE PENSAMIENTO ACTUAL
Desarrollo Sostenible y Energía
(Madrid, 15 de ABRIL de 2004)
Hacia la
la economía
economía del
del Hidrógeno
Hidrógeno ??
¿¿ Hacia
Contenido
• La Economía del Hidrógeno.
• Producción de Hidrógeno.
• Almacenamiento de Hidrógeno.
• La Transición hacia el Hidrógeno:
¾ IPHE.
¾ EU H2/FC Technology Platform.
• La situación en España.
La Economía
Economía del
del Hidrógeno
Hidrógeno
La
La Economía
Economía del
del Hidrógeno
Hidrógeno
La
La
La visión
visión de
de la
la economía
economía del
del H
H22 se
se basa
basa en
en la
la expectativa
expectativa de
de que
que el
el
hidrógeno
hidrógeno pueda
pueda producirse
producirse aa partir
partir de
de recursos
recursos domésticos,
domésticos, de
de
forma
forma económica
económica yy medioambientalmente
medioambientalmente aceptable
aceptable yy en
en que
que las
las
tecnologías
tecnologías de
de uso
uso final
final del
del hidrógeno
hidrógeno ganen
ganen una
una cuota
cuota de
de mercado
mercado
significativa.
significativa.
En
En la
la medida
medida que
que se
se alcancen
alcancen estas
estas expectativas,
expectativas, una
una economía
economía del
del
hidrógeno
hidrógeno beneficiará
beneficiará al
al mundo
mundo proporcionando:
proporcionando:
9
9 Mayor
Mayor seguridad
seguridad energética.
energética.
9
9 Mayor
Mayor calidad
calidad medioambiental.
medioambiental.
¾
¾ Alcanzar
Alcanzar este
este objetivo
objetivo requiere
requiere superar
superar muchos
muchos desafíos
desafíos técnicos,
técnicos,
sociales
sociales yy políticos.
políticos.
La Economía
Economía del
del Hidrógeno
Hidrógeno
La
Motivaciones
9 Reducción de las emisiones de CO22.
9 Reducción de la dependencia de
fuentes de energía inseguras.
Producción de
Hidrógeno.
Producción de
de Hidrógeno
Hidrógeno
Producción
El Hidrógeno es un
portador de energía,
no es un recurso
El H2 tiene que producirse a partir de
unos recursos (agua, fósiles, biomasa) y
consumiendo una energía primaria.
Procesos
• Nuclear:
Electrólisis
Termólisis
• Renovable:
Electrólisis
Gasificación
Fotólisis
• Fósil:
Steam reforming
Oxidación Parcial
Gasificación
Producción de
de Hidrógeno
Hidrógeno
Producción
FOSILES
Petróleo
Refino
H-C Pesados
Oxidación
H-C Ligeros
Parcial
Gases Refinería
Coke de Petróleo
Gas Natural
Purificación
Reforming
NH3
Cracking
CH3OH
Carbón
Fermentación
Reforming
H I D R O G E N O
Gasificación
Nuclear
Biomasa
Gas de
Sintesis
Biogas
Metabolismo
RENOVABLES
Residuos
Ciclos
TermoGeotérmica
Eléctricos
Solar
Fotovoltaica
Hidráulica
Turbinas
Eólica
Aerogeneradores
Fuentes Primarias
de Energía
Procesos
Electricidad
Fuentes Secundarias
de Energía
Electrólisis
de Agua
Procesos
Portadores Químicos de Energía
El Hidrógeno
Hidrógeno en
en la
la Actualidad
Actualidad
El
Prácticamente el 95% del hidrógeno que se usa en la
actualidad se produce a partir de combustibles fósiles
Química
Metanol
8
41
Espacio
50
Refinerías
Uso actual del Hidrógeno
Amoníaco
37
Está emergiendo el uso del hidrógeno como componente
principal en un sistema de energía sostenible y limpio.
El Hidrógeno
Hidrógeno en
en la
la Actualidad
Actualidad
El
Tecnologías de Producción del Hidrógeno
• Reformado de Vapor de Gas Natural:
> 75%
• Oxidación Parcial de Nafta y Carbón:
20%
• Electrólisis de Agua:
< 5%
Costes de
de Producción
Producción del
del Hidrógeno
Hidrógeno
Costes
Almacenamiento de
Hidrógeno.
Características del
del Hidrógeno
Hidrógeno
Características
Propiedad
Poder
Calorífico
Inferior
H2
Metano
Propano
Gasolina
120
50
46.3
44.5
(MJ/kg)
Densidad
(kg/Nm3)
Poder
Calorífico
Inferior
(MJ/m3)
0.0899
0.72
1.87
10.79
35.9
86.58
0.73
(kg/l)
31.67
(MJ/l)
Almacenamiento de
de Hidrógeno.
Hidrógeno.
Almacenamiento
Contenidos energéticos por unidad de peso y volumen.
Almacenamiento de
de Hidrógeno.
Hidrógeno.
Almacenamiento
• Gas comprimido.
• Líquido.
• Hidruros metálicos.
• Materiales de C.
• Compuestos químicos.
• Nuevos mat nano-estructurados.
El problema del
almacenamiento de H2 en el
Sector Transporte.
Almacenamiento del
del Hidrógeno
Hidrógeno
Almacenamiento
Comparación del Volumen de Almacenamiento de 4 kg H2 en un vehículo
Schlapbach & Züttel, Nature, 15 Nov. 2001
Almacenamiento del
del Hidrógeno
Hidrógeno
Almacenamiento
General Motors
Gravimetric Energy Density
MJ/kg
Gravimetric Energy Density vs. Volumetric Energy Density
of Fuel Cell Hydrogen Storage Systems
40
35
Advanced
LH2 Tank
SysWt% 8.2
30
25
20
15
Gasolina
LH2
SysWt% 4.2
CGH2
SysWt% 3.7
700bar
.
DOE-Goal:
SysWt%6.0
10
5
0
0
5
HT+ MT- Metal
Hydrides
SysWt% 3.3 - 3.4
LT- Metal
Hydride
SysWt% 1.2
15
20
10
Volumetric Energy Density MJ/l
25
= Minimum Performance Goal
= Ultimate Technology Goal
30
La transición hacia el
Hidrógeno
Programas del
del Hidrógeno
Hidrógeno en
en el
el Mundo
Mundo
Programas
IPHE
International
International Partnership
Partnership for
for the
the
Hydrogen
Hydrogen Economy
Economy
EU TP H-FC
European
European Union
Union Technology
Technology Platform
Platform on
on
Hydrogen
Hydrogen and
and Fuel
Fuel Cells
Cells
El Hidrógeno
Hidrógeno yy las
las Pilas
Pilas de
de
El
Combustible en
en USA
USA
Combustible
Why Hydrogen?
It’s abundant, clean, efficient, and can be derived from
diverse domestic resources.
Biomass
HIGH
HIGH EFFICIENCY
EFFICIENCY
&
& RELIABILITY
RELIABILITY
Hydro
Wind
Transportation
.
Solar
Geothermal
Oil
Coal
Natural
Gas
With Carbon Sequestration
Nuclear
ZERO/NEAR
ZERO/NEAR ZERO
ZERO
EMISSIONS
EMISSIONS
Distributed
Generation
FreedomCAR and Hydrogen
Fuel Initiative Timeline
The President’s Hydrogen Initiative
May ‘01
November ‘01 January ‘02
November ‘02
January ‘03 February ‘03
November ‘03
IPHE
Ministerial
Hydrogen Vision and Roadmap
President Bush Launches the
Hydrogen Fuel Initiative
"Tonight I am proposing $1.2 billion in
research funding ….
"With a new national commitment, our
scientists and engineers will overcome
obstacles to taking these cars from
laboratory to showroom so that the first
car driven by a child born today could
be powered by hydrogen, and pollutionfree.
President
President George
George W.
W. Bush
Bush
2003
2003 State
State of
of the
the Union
Union Address
Address
January
January 28,
28, 2003
2003
President’s Hydrogen Fuel Initiative
Complements FreedomCAR
On January 9,
9, 2002,
2002, Energy
Energy
Secretary Abraham announced the
FreedomCAR Partnership
Partnership
FreedomCAR
FreedomCAR (Cooperative
(Cooperative Automotive
Automotive
Research)
Research) is
is aa partnership
partnership between
between
DOE
DOE and
and the
the U.S.
U.S. Council
Council for
for
Automotive
Automotive Research,
Research, aa cooperative
cooperative
endeavor
endeavor among
among DaimlerChrysler
DaimlerChrysler,, Ford,
Ford,
and
-competitive,
and GM
GM to
to conduct
conduct pre
pre-competitive,
high
-risk, high
-payoff research
high-risk,
high-payoff
research into
into
advanced
advanced automotive
automotive technologies.
technologies.
By
-fueled
By catalyzing
catalyzing the
the simultaneous
simultaneous development
development of
of both
both the
the hydrogen
hydrogen-fueled
vehicles
vehicles through
through FreedomCAR
FreedomCAR,, and
and the
the necessary
necessary hydrogen
hydrogen production
production and
and
refueling
tive, government
refueling infrastructure
infrastructure through
through the
the President’s
President’s Hydrogen
Hydrogen Initia
Initiative,
government
leadership
leadership will
will help
help advance
advance commercialization
commercialization of
of hydrogen
hydrogen fuel
fuel cell
cell vehicles
vehicles and
and
infrastructure
infrastructure by
by 15
15 years,
years, from
from approximately
approximately 2030
2030 to
to 2015.
2015.
The President’s Hydrogen Initiative
The International Partnership
for the Hydrogen Economy
(IPHE)
U.S. Department of Energy
IPHE Vision
“The vision of the International
Partnership for the Hydrogen
Economy is that a participating
country’s consumers will have the
practical option of purchasing a
competitively priced hydrogen
powered vehicle, and be able to
refuel it near their homes and
places of work, by 2020.”
Secretary of Energy Spencer Abraham,
April 28, 2003
Partnership Goal
Efficiently organize,
evaluate and coordinate
multinational research,
development and
deployment programs that
advance the transition to a
global hydrogen economy.
IPHE
IPHE
InternationalPartnership
Partnershipfor
forthe
theHydrogen
HydrogenEconomy
Economy
International
Conferencia Ministerial
(Washington, 20-21 noviembre 2003)
Países participantes
Alemania
Francia
Australia
Islandia
Brasil
India
Canadá
Italia
China
Japón
Comisión Europea
Noruega
Estados Unidos
Reino Unido
DOE Hydrogen
Hydrogen RD&D
RD&D Plan
Plan
DOE
Líneas principales (1/3)
1. Desarrollo de vehículos a pila de combustible:
I+D para facilitar los avances en reducción de
costes de pilas, durabilidad de materiales y
sistemas de almacenamiento a bordo.
2. Generación distribuida de hidrógeno
hidrógeno::
I+D en reformadores de GN a pequeña escala,
electrólisis y nuevos conceptos de sistemas de
producción de hidrógeno.
DOE Hydrogen
Hydrogen RD&D
RD&D Plan
Plan
DOE
Líneas principales (2/3)
3. Análisis de infraestructuras
infraestructuras::
Acelerar e incrementar los esfuerzos en análisis y
modelizado de sistemas de suministro de hidrógeno
para desarrollar opciones y guiar la I+D en el
desarrollo de infraestructuras a gran escala.
4. T
ecnologías energéticas libres de CO22:
Tecnologías
•
Hidrógeno con energía eólica para
transición y posiblemente largo plazo.
fase
•
Investigación fundamental en producción
hidrógeno foto
-biológica, foto
-electroquímica
foto-biológica,
foto-electroquímica
procesos nucleares térmicos.
de
de
y
DOE Hydrogen
Hydrogen RD&D
RD&D Plan
Plan
DOE
Líneas principales (3/3)
5. ““Carbon
Carbon sequestration
”:
sequestration”:
•
Acelerar el desarrollo y la evaluación temprana de
la captura y confinamiento de CO22.
•
Continuar el proyecto FutureGen
actividad de alta prioridad.
como
una
El Hidrógeno y las Pilas de
Combustible en Europa
Libro Verde
Verde
Libro
Dependencia exterior
exterior de
de la
la Unión
Unión
Dependencia
Libro Verde
Verde
Libro
“Los malqueridos”:
malqueridos”: La
La energía
energía nuclear
nuclear
“Los
“La energía nuclear, una energía en entredicho.”
Libro Verde
Verde
Libro
“Los malqueridos”:
malqueridos”: Los
Los combustibles
combustibles sólidos
sólidos
“Los
“El carbón, un pasado glorioso.”... ¿ y el futuro ?
Libro Verde
Verde
Libro
“Siempre mimado”:
mimado”: El
El petróleo
petróleo
“Siempre
“La dependencia y geopolítica petrolera y el
efecto de los precios.”
Libro Verde
Verde
Libro
“Los cortejados”:
cortejados”: El
El gas
gas natural
natural
“Los
“Hacia una nueva dependencia”
Libro Verde
Verde
Libro
“Los cortejados”:
cortejados”: Energías
Energías nuevas
nuevas yy renovables
renovables
“Los
“Una prioridad política.”
Política Europea
Europea en
en Energía.
Energía. Acciones
Acciones
Política
• Plan de acción en Eficiencia Energética.
¾ Incrementar la eficiencia energética un 18% en 2010.
¾ Incrementar cuota participación de la Cogeneración: 12% en 2010.
• Libro Verde de las Energías Renovables:
¾ Doblar la cuota de las renovables del 6 al 12% de la energía final.
• Libro Blanco del Transporte:
¾ Alcanzar una cuota del 20% en combustibles alternativos para 2020.
• Comunicado sobre Combustibles Alternativos:
¾ H2: Alcanzar cuota del 5% en combustibles de transporte para 2020.
AFCG
AFCG
AlternativeFuels
Fuels
Alternative
ContactGroup
Group
Contact
HLG
HLG
HighLevel
LevelGroup
Group
High
forHH2and
andFuel
FuelCells
Cells
for
2
H22
TES
TES
Transport
TransportEnergy
Energy
Strategy
Strategy
Pilas
European
European Thematic
Thematic Network
Network
on
on Hydrogen
Hydrogen Energy
Energy
European
European Integrated
Integrated
Hydrogen
Hydrogen Project
Project
Fuel
Fuel Cell
Cell Systems
Systems and
and Components
Components
General
General Research
Research for
for Vehicle
Vehicle
Applications
Applications
Soporte de
de la
la CE
CE aa proyectos
proyectos de
de H
H22 yy Pilas
Pilas
Soporte
300
275
250
200
150
135
M€
100
50
0
8
2º PM
(19871990)
32
3º PM
(19901994)
58
4º PM
(19951998)
5º PM
(19992002)
6º PM
(20032006)
HLG
High Level Group on
H2 and Fuel Cells
HLG: HIGH
HIGH LEVEL
LEVEL GROUP
GROUP (( HH2 && Fuel
Fuel Cells
Cells ))
HLG:
2
Los Miembros del HLG
COMPAÑÍA
PERSONA
Air Liquide
Daniel Deloche
Ballard Power Systems
André Martin
CEA
Alain Bugat
CIEMAT
César Dopazo
DaimlerDaimler-Chrysler
Herber Kohler
ENEA
Carlo Rubia
FZ Julich
Gerd Eisenbeiß
Eisenbeiß
Iceland
Hjalmar Arnason
Johnson Matthey
N.A.P. Carson
Norsk Hydro
Tore Torvund
Nuvera
Roberto Cordaro
Renault
Pierre Beuzit
RollsRolls-Royce
Charles Coltman
Shell
Jeremy Bentham
Siemens
Thomas Voigt
Solvay
Leopold Demiddeleer
Sydkraft
Lars Sjunnesson
UITP
Wolfgang Meyer
Vandemborre Tech.
Tech.
Hugo Vandemborre
HLG: HIGH
HIGH LEVEL
LEVEL GROUP
GROUP (( HH2 && Fuel
Fuel Cells
Cells ))
HLG:
2
http://www.europa.eu.int/comm/research/energy/nn/nn_rt_hlg1_en.html
HLG: HIGH
HIGH LEVEL
LEVEL GROUP
GROUP (( HH2 && Fuel
Fuel Cells
Cells ))
HLG:
2
¿ Por qué Hidrógeno
y Pilas de Combustible ?
HLG: HIGH
HIGH LEVEL
LEVEL GROUP
GROUP (( HH2 && Fuel
Fuel Cells
Cells ))
HLG:
2
Hidrógeno
Fuentes de energía primaria, Convertidores de energía y Aplicaciones
HLG: HIGH
HIGH LEVEL
LEVEL GROUP
GROUP (( HH2 && Fuel
Fuel Cells
Cells ))
HLG:
2
Pilas de Combustible
Combustibles utilizables, Tecnologías de pilas y Aplicaciones
HLG: HIGH
HIGH LEVEL
LEVEL GROUP
GROUP (( HH2 && Fuel
Fuel Cells
Cells ))
HLG:
2
¿ Qué puede hacer Europa ?
HLG: HIGH
HIGH LEVEL
LEVEL GROUP
GROUP (( HH2 && Fuel
Fuel Cells
Cells ))
HLG:
2
5 acciones para un futuro con energía del H2
¾ Un Marco Político Europeo.
¾ Una Agenda de Investigación Estratégica.
¾ Una Estrategia de “Despliegue”.
¾ Una Hoja de Ruta Europea para H2 y Pilas.
¾ Una Plataforma Tecnológica Europea en H2 y Pilas.
HLG: HIGH
HIGH LEVEL
LEVEL GROUP
GROUP (( HH2 && Fuel
Fuel Cells
Cells ))
HLG:
2
Una Hoja de Ruta Europea para H2 y Pilas.
Plataforma Tecnológica
Tecnológica en
en H2
H2 yy Pilas
Pilas
Plataforma
Estructura
Estructura
Mirror
Mirror
Group
Group
SRA
SRA
Advisory
Advisory
Council
Council
January ‘02
November ‘02
Oct.
Oct. 02
02
HLG
Hydrogen Vision
and Roadmap
January ‘03 February ‘03
November ‘03
Junio
Junio 03
03
IPHE
Ministerial
EU
EU H2/FC
H2/FC
Conference
Conference
Feb.
Feb. 04
04
Enero
Enero 04
04
Mar
Marzo
zo 04
04
H2/FC
H2/FC TP
TP
Asamblea
Asamblea
...bueno... y en España
¿ qué tenemos ?
El HHidrógeno
las Pilas
Pilas en
en España
España
El
idrógeno yy las
El Plan Nacional de I+D+I (2004
-2007)
(2004-2007)
AREA DE ENERGÍA
Prioridades Temáticas
Temáticas
Prioridades
1. Optimización de las formas y utilizaciones
convencionales de la energía, para que sean
más limpias y eficientes.
2. Fomento de las energías
tecnologías emergentes.
3. Fusión nuclear.
renovables
y
El HHidrógeno
las Pilas
Pilas en
en España
España
El
idrógeno yy las
El Plan Nacional de I+D+I (2004-2007)
AREA DE ENERGÍA
Prioridad Temática
Temática 22:
Prioridad
:
Fomento de
de las
las energías
energías renovables
renovables yy tecnologías
tecnologías emergentes.
emergentes.
Fomento
2.1.
Evaluación y predicción de recursos de energías renovables.
2.2.
Energía eólica.
2.3.
Energía solar.
2.4.
Biomasa.
2.5.
Otras energías renovables.
2.6.
Hidrógeno.
2.7.
Pilas de combustible.
El Plan
Plan Nacional
Nacional de
de I+D+I
I+D+I (2004
(2004-2007)
El
-2007)
AREA DE
DE ENERGÍA
ENERGÍA
AREA
Comparación Presupuestos
6º Programa Marco
Concepto
M€
Plan Nacional I+D+I (2001-03)
%
Concepto
M€
%
Presupuesto Total
17.500
100
Presupuesto Total
328,6
100
Energía
1.750
10
Energía
3,3
1
Sist. energía
sostenibles
810
4,6
PROFIT - Energía
2,7
0,8
Fusión
750
4,3
Fusión
0,6
0,2
Residuos,
protección y otros
190
1,1
El Plan
Plan Nacional
Nacional de
de I+D+I
I+D+I (2004
(2004-2007)
El
-2007)
AREA DE
DE ENERGÍA
ENERGÍA
AREA
Comparación Presupuestos (sin Fusión)
6º Programa Marco
Concepto
M€
Presupuesto Total
Energía
(sin Fusión)
Plan Nacional I+D+I (2001-03)
%
Concepto
17.500
100
Presupuesto Total
1.000
5,7
Energía
(sin Fusión)
PROFIT - Energía
Sist. energía
sostenibles
810
4,6
Residuos,
protección y otros
190
1,1
M€
2,7
%
328,6
100
2,7
0,8
0,8
Como la problemática energética española es peor que la media europea, se
debería aumentar considerablemente los presupuestos dedicados al Area de
Energía para aproximarlos en términos relativos.
El Plan
Plan Nacional
Nacional de
de I+D+I
I+D+I (2004
(2004-2007)
El
-2007)
AREA DE
DE ENERGÍA
ENERGÍA
AREA
Distribución de Presupuestos
Prioridad Temática
%
Optimización de las formas y utilizaciones
convencionales de la energía, para que sean
más limpias y eficientes
25
Fomento de las energías renovables y
tecnologías emergentes
65
Fusión nuclear
10
La Asociación
Asociación Española
Española del
del H
H22
La
Hidrógeno, Pilas de Combustible e Infraestructura
Miembros (Marzo 2004)
3 32 Empresas Privadas.
3 15 OPIs, Centros tecnológicos, Entidades
sin ánimo de lucro.
www.aeh2.org
Tel.: 654 80 20 50
Fax: 91 771 08 54
3 68 Socios individuales.
La Asociación Española del H2
Administración
Agencia
International
de la Energía
EUROPEAN
COMMISION
Nacional
HCG
HLG
Hydrogen Coordination Group
Platforma Tecnológica
en H2 and FC
Consejo Asesor
para H2 & FC
Agenda Estratégica
de Investigación
Marco Internacional
Muchas gracias por
su atención.