Hidrogenera

HIDROGENERA SOSTENIBLE
Gonzalo González Álvarez
Consultor en Energías Renovables
EOI-APEA 2005
ESQUEMA DE LA INSTALACIÓN
EL HIDRÓGENO (H2)
l
l
l
l
Abundante, no
contaminante y eficiente.
Enlace H-H libera su E.
química con el O2.
¿Sustituto del Gas ntral.
a largo plazo?
Fuentes de H2 en la
Tierra:
- Más común , el agua
(H2O).
- Combinado con HC, en
minerales o en cptos. org.
Gas Natural
76%
Otros
1%
Petróleo
23%
EL HIDRÓGENO (H2): Datos
NOMBRE
HIDRÓGENO
Número atómico
1
Valencia
1
Estado de oxidación
+1
Electronegatividad
2,1
Radio covalente (Å)
0,37
Radio iónico (Å)
2,08
Radio atómico (Å)
-
Configuración electrónica
1s1
Primer potencial de ionización (eV)
13,65
Masa atómica (g/mol)
1,00797
Densidad (g/ml)
0,071
Punto de ebullición (ºC)
- 252,7
Punto de fusión (ºC)
-259,2
Descubridor/año
Boyle en 1671
EL HIDRÓGENO (H2): Comparativa de
combustibles
HIDRÓGENO
GASOLINA
METANO
Poder calorífico inferior (kJ/gr)
120
43
50
Densidad gas (kg/Nm3)
0.090
-
0.72
Densidad energética gas (MJ/Nm3 )
10.8
-
35.8
Densidad líquido (kg/l)
0.071
0.73
-
Densidad energética líq. (MJ/Nm3)
10.8
31.5
-
Límites de inflamabilidad (%)
4-75
1-8
5-15
Límites de detonación (%)
18-59
1-3
6-14
Mínima energía de activación (mJ)
0.02
0.24
0.29
Temp. de combustión espontánea (K)
858
600
813
Emisiones (mg CO2/kJ)
0
80
55
Visibilidad de la llama
No
Sí
Sí
Toxicidad (combustible y emisiones)
No/no
Sí/sí
Sí/sí
ELECTROLISIS DEL AGUA
l
l
l
l
l
l
Introducir corriente eléctrica
(CC) a través del agua,
obteniendo H2 y O2.
CELDAS: electrolito y electrodos
(ánodo y cátodo).
Mayor nº CELDAS, mayor
potencia en el conjunto.
Electrolizadores: aparato
encargado de conversión.
PEMFC: en vehículos, proceso
INVERSO.
H2O + electricidad à H2+O2+calor
ALMACENAMIENTO DE H2
l
l
l
l
-
Presurizado (máx. 800
bar.)
Liquido
Hidruros metálicos
Materiales carbonosos:
Carbones activos
Nanotubos
Nanofibras
I + D (2005)
HIDROGENERA EN PLANTA
MODULO DE GENERACIÓN
PARÁMETRO
UNIDADES
VALOR
COMENTARIOS
Localidad
AVILA
Latitud φ
Grados (º)
40,7
Ed
kWh/día
18 203
Consumo diario de la carga
Periodo de diseño
φ+10
50,7
Diciembre (mes más desfavorable)
(αopt, βopt)
Grados (º)
(0, 50.7)
(α,β)
Grados (º)
(15, 40)
Gdm(0)
kWh/m 2día
1,45
FI
0,98
FS
1
PR
0,6
Fuente: EREN
FI =1- [1,2 *10
-4
(β - β opt)2 + 3,5 *10 -5 α
Sin sombras
2
MODULO DE GENERACIÓN
Gdm(α,β)
kWh/m 2día
2,41
Pp panel
kWp
0,165
Isofotón I-165 (165 Wp)
0,85
Isofotón I-165 (165 Wp)
kWh/m 2día
2,17
Diciembre (mes más desfavorable)
kWp
9868,8
Rendimiento del
panel
HPS
Potencia de la
instalación
(Pp generador)
Gdm(α,β)= Gdm(0)*K*FI*FS
Ppgenerador =
Nº paneles
59 811
N º paneles =
Ed ⋅ Gcem
ηpanel * HPSβ
Ppgenerador
Pppanel ⋅ HPS
Vn panel
V
12
Tensión nominal del panel
Vn
V
48
Tensión nominal de la instalación
Nº paneles/rama
fv
4
Nº ramas fv
14 953
Vn
Vnpanel
N º paneles
N º ramasfv =
N º paneles / ramasfv
N º paneles / ramafv =
Dimensiones del
panel
m2
1,43
Isofotón I-165
Superficie de
captación
m2
75 960
Dimensiones panel * Nº paneles
Superficie
necesaria
m2
158 000
S
NECESARIA
=F*S
CAPTACIÓN
HIDROGENERA A ESCALA
PILAS DE COMBUSTIBLE: PEMFC
APLICACIÓN FINAL: AUTOMOCIÓN
ALGUNOS EJEMPLOS
MÁS INFORMACIÓN
[email protected]
Licenciado en Ciencias Ambientales
IV JORNADAS ABULENSES (9-ABRIL-2005)