HIDRÓGENO:EL FUTURO ENERGETICO

HIDRÓGENO:EL
FUTURO ENERGETICO
Cambio Climático
CAUSA:
Rápida
Industrialización
FACTORES:
Combustibles Fósiles
Deforestación
GASES DE EFECTO INVERNADERO
(CO2, CH4, N20, HFC, PFC, SF6)
Aire contaminado
Debido al quemado de combustibles fósiles:
•280 a 370 ppm en los
últimos 150 años
CO2
•se estima que puede llegar a
las 550 ppm este siglo
Sequías e inundaciones
http://www.nmw.ac.uk/tec2000/presentations/Young/sld005.htm
Cambios de régimen de lluvias que predice el modelo de cambio climático.Technical,
Evolución de las fuentes de energía
T O T A L P R IM A R Y E N E R G Y R E Q U IR E M E N T S (M T O E )
W O R L D 1 8 5 0 -2 0 0 0
12000
Coal
10000
O il
N a tu ra l g a s
8000
N u c le a r
H yd ro
6000
B io m a s s
4000
2000
0
1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Evolución de las energías 1850-2000
P R IM A R Y E N E R G Y M A R K E T S H A R E S
W O R L D 1 8 5 0 -2 0 0 0
0 ,9 0
B io m a s s
0 ,8 0
Coal
O il
0 ,7 0
N a tu ra l g a s
N e w re n e w a b le s
0 ,6 0
N u c le a r
0 ,5 0
0 ,4 0
0 ,3 0
0 ,2 0
0 ,1 0
0 ,0 0
1850
1900
1950
2000
Energías primarias (IEA)
(Lento avance de las fuentes alternativas)
Distribución de las reservas
mundiales de petróleo
Fuentes de Emisiones CO2
CO2
Carbón
22%
Petróleo
37%
Gas natural
15%
CO2
Otros
3%
Deforestación
23%
Emisiones Mundiales
1995
Países ind.
73%
Países en
des. 27%
EUA 22%
Asia 9%
Eur Occ 17%
China 11%
AmLat 4%
Afr 3%
Fuente:
IPCC
Japón 7%
Eur Or 27%
TOTAL: 6.46 mil millones ton CO2
•El petróleo y otros combustibles fósiles, tienen los días contados. Se habla de 30 años,
y los más optimistas de 60, pero es indudable que se acabarán pronto.
• Es sorprendente como los intereses económicos de las grandes compañías petroleras
son capaces de bloquear (o al menos dificultar) la búsqueda de fuentes de energía que
nos permitan mantener nuestro actual modo de vida. Desde hace décadas se habla del
hidrógeno como uno de los candidatos a sustituir a estas fuentes ‘tradicionales’.
Aplicaciones Convencionales del
Refinerías
Hidrógeno
Industria alimenticia
Síntesis de amoníaco
Obtención de peróxido de hidrógeno
Industrias:
 farmacéutica
 de la química fina
 electrónica
Gas de Síntesis
H2 + CO (CO2)
Mezcla de gran poder reductor
Industrias Químicas y Petroquímica
Metanol, isocianatos, ácido acético, acetatos
Industria Siderúrgica. Hierro esponja
Industria del vidrio
Consumo de Hidrógeno
Distribución según el tipo de aplicación
3% 8%
8%
9%
Química y Petroquímica
Electrónica
Metalúrgica
Aeroespacial
72%
8%
5%
50%
37%
Otras
Amoníaco
Refinerías
Metanol
Otras
El siglo del Hidrógeno
•Ventajas:
•Esta presente en el agua.
•Se puede procesar con
energía solar.
•Ambos elementos son
gratuitos y abundantes en el
mundo.
•Se puede reciclar una vez
utilizado – Ciclo ecológico.
H2 como combustible ¿Por qué?
•Gas biatómico, condensa a -253ºC, inquieto, resbaladizo,
difícil de almacenar, transportar, licuar y manipular con seguridad
capaz de generar mucha energía cuando se libera a la atmósfera
muy abundante en el universo, pero en la tierra no se encuentra libre
Basar la energía en el H2 implica su uso en forma cotidiana.
Convertir la economía de EEUU (petróleo) en una economía
basada en H2 requiere 150 millones de ton/año de H2
NO ES SIMPLE....
El hidrógeno en el sector
automovilístico:
El hidrógeno actúa de dos formas en los vehículos:
1
Realizar una combustión directa del hidrogeno dentro de la
cámara del motor de combustión interna.
2
Transformando energía a través de células o pilas de
combustible y con está alimentar un motor llamado de pila de
combustible.(Ocupa el espacio de una batería actual).
•No es un elemento autónomo de polución – alimentador del motor(el
motor transforma las células especiales generando electricidad mediante
la oxidación del H y O, extraído del propio hidrogeno líquido o de los
carburantes tradicionales como metanol, gasolina, ACPM y similares.
Vehículo de hidrógeno
Desventajas:
•Proceso en investigación.
•El abastecimiento es un
problema.(Forma líquida a
-250 Cº)
•Estaciones de servicio.
•Peligro de llegar hidrogeno
el cilindro. (Explosiones).
(Estación de servicio suministradora de hidrógeno líquido en dinamarca)
Pila de combustible
a Procesador de
combustible
b Pila: Con el hidrógeno y
el oxígeno forma agua.
En la reacción se
produce electricidad.
Pila de combustible
Ventajas:
•No es un invento
reciente (1956).
•No necesita línea de
abastecimiento.
•Se opera con un circuito
cerrado de agua.
Desventajas:
•Sus costos
•No hay necesidad de
depósito de agua
•Extrae los carburantes
de los combustibles.
Química de la Pila de Combustible
Química de la Pila de Combustible
-
Ánodo de hidrógeno
H2
+
Electrolito
Cátodo de oxígeno
O2
Agua
H 2O
Pila de combustible hidrógeno-oxígeno
1
En el material catalíticamente activo, que constituye uno de los electrodos (el ánodo), se
oxida el hidrógeno cediendo electrones. Estos electrones circulan por el circuito externo hacia el
cátodo, desarrollando trabajo.
2
En el cátodo, situado a una cierta distancia, se reduce el oxígeno con incorporación de los
electrones cedidos por el ánodo.
O2 + 2H2O + 4e-  4OH- reacción catódica
El electrolito,( en este caso una solución concentrada de hidróxido de sodio (KOH)), transporta las
cargas, es decir, los iones hidroxilo negativos (iones OH—) formados en el electrodo de oxígeno, hacia
el ánodo por el interior de la pila. Conectando el ánodo con el cátodo, a través de una resistencia
externa o de carga, la pila suministra energía eléctrica
Introducción:
•Desde finales de la década de los 90 ,y en respuesta a la última crisis de petróleo
vivida ,prácticamente todas las firmas automovilísticas han venido invirtiendo en esta
tecnología, que desde el sector se considera como la verdadera sustituta del petróleo.
•Estos modelos, aunque apenas usados hoy en día, están concebidos por el sector como
los prototipos a partir de los cuales se fabricarían automóviles a gran escala y en masa
en caso de que ocurriese una crisis del petróleo.
CityClass Fuel Cell
Longitud:
11.995 mm
Anchura:
2.500 mm
Altura:
3.300 mm
Distancia entre ejes:
6.050 mm
Velocidad máxima:
60 km/h
Autonomia:
16 horas
Capacidad:
25 pasajeros sentados
45 de pie
1 silla de ruedas
Masa total:
19 t
•BMW hydrogen car with internal combustion engine
•Opel Zafira with PEM fuel cell
•DaimlerChrysler A-Class with fuel cell propulsion
•Airport bus with hydrogen combustion engine
BMW H2R
Distance: Time / Speed
Flying-start kilometre: 11,993 sec. /
300,190 km/h
Flying-start mile: 19,912 sec. /
290,962 km/h
Standing-start 10 miles: 221,052 sec. /
262,094 km/h
Standing-start 10 kilometres:245 km/h
Top speed, acceleration 60 km/h
DO 328 with hydrogen storages on the wings
Mercedes Ballard Go-Cart
fork lifter with fuel cell energy
Programas a nivel internacional
• Gobierno de EEUU: En 2003 invierten 1.7 billones U$S en un
programa a 15 años para comercializar coches a H2 en 2020.
•UE: En marzo 2004 invierte 2.8 billones U$S en un programa a
10 años para desarrollar pilas de combustible a H2.
•Gobierno de Japón: En 2003 duplicó su presupuesto del
programa de I&D sobre pilas de combustible a 268 millones
U$S.
•Fabricantes de automóviles: billones de dólares en el
desarrollo de vehículos a H2.
•Fabricantes de automóviles y empresas de energía: han
montado estaciones de servicio experimentales de H2 en
diversas partes del mundo.
Programas a nivel nacional
Científicos españoles investigan cómo obtener
hidrógeno usando paneles solares
•
Un proceso que permitiria
utilizar agua del mar como
fuente de hidrógeno, y éste
emplearlo como vector
energético; eso es ideal para
cualquier zona desértica de
costa. Con la instalación de
paneles fotovoltaicos se podria
obtener energía eléctrica que
directamente se puede
inyectar en reactores
electroquímicos que, utilizando
agua salina (por ejemplo, agua
de mar), descomponen el agua
proporcionando el hidrógeno'.
(Universidad de Alicante)
Los Retos
•Eficiencia técnica y ambiental.
•Disminuir los costos.
•Operación masiva.
•Normatividad .
Bibliografía/web:
www.aeh2.org
http://www.tierramerica.net/2003/05
05/conectate.shtml
http://www.hynet.info
http://www.h2cars.de/welcome.html
http://minihydrogen.com
http://europa.eu.int/comm/research/lea
flets/energy/es/05.html
http://www.gm.com
http://www.ariema.com/Prod_servici
os/consultoria_hfc.htm
http://www.unesa.es