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)