Energía del Hidrógeno: Ventajas, Desventajas y Aplicaciones

ENERGIA - HIDROGENO
CONSTANZA VARGAS CASTELLANOS
CONTENIDO
GENERALIDADES DEL HIDROGENO
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
HIDROGENO FRENTE A ENERGIAS CONVENCIONALES
HIDROGENO FRENTE A ENERGIAS NO CONVENCIONALES
CAPTURA, TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO DE CO2
GENERALIDADES DEL HIDROGENO
 El hidrógeno no es un combustible en sí, sino más bien un vector energético
porque, a pesar de ser muy abundante en la naturaleza, no se encuentra libre
y es necesario someter a diferentes procesos a materias primas que lo
contengan
 El hidrógeno (H2) es el elemento más ligero y abundante de la naturaleza,
formando parte de la molécula de agua, de la materia viva y de combustibles
tradicionales. Asimismo, está presente entre los diez elementos más
abundantes de la corteza de la Tierra, pero sin encontrarse en ningún
momento libre.
 En condiciones de equilibrio con el ambiente, es un gas incoloro, inodoro,
insípido, inflamable, razonablemente estable, poco viscoso y no tóxico ni
contaminante.
 Proporciona una energía más alta que el resto de los combustibles (mayor
relación energía/peso conocido) y sus emisiones, tras su transformación
energética, o resultan insignificantes si hay combustión con aire en motores o
turbinas (trazas de óxidos de nitrógeno NOx) o solo generan agua cuando el
comburente es oxígeno puro.
 Si, por el contrario, se emplea en pilas de combustible, se extrae la energía del
hidrógeno sin ninguna emisión y, además, con una mayor eficiencia
energética que cualquier proceso de combustión.
GENERALIDADES DEL HIDROGENO
Síntesis del amoniaco
50%
Usos de H2
Refinerías de petróleo
Industria química y Petroquímica
37%
72%
Síntesis de metanol
Electrónica
8%
9%
Metalurgia
8%
Aeroespacial
3%
Otras aplicaciones (agroalimentos y farmacéutica)
8%
Otras aplicaciones
5%
GENERALIDADES DEL HIDROGENO
500,000 millones de m3
45,000,000 T/año
Producción de H2
Gas Natural
48%
Combustibles Fósiles
Petróleo
96%
30%
Electrólisis
9%
Carbón
18%
GENERALIDADES DEL HIDROGENO
1 kg H2
2,78 kg
Gasolina
2,8 kg
Gasoleo
2,4 kg
Metano
6,09 kg
Metanol
2,54-3,14 kg
Gas Natural
2,59 kg
Propano
2,62 kg
Butano
VENTAJAS

Es un vector energético limpio. Su utilización de manera directa como combustible, que ya se ha comentado, no emite
GEI a la atmósfera (solo trazas de óxidos de nitrógeno en el caso de su empleo en motores o turbinas con aire como
comburente). Dependiendo de la fuente de energía empleada para su obtención, se producirán o no contaminantes a la
atmósfera, es decir, si se usa gas natural, petróleo o carbón, se obtiene dióxido de carbono (CO2) que habría que
almacenar; si se emplean energías renovables, se producirán los mismos niveles de contaminación que estas. La única
manera de no generar ningún tipo de emisión es a partir del empleo de electricidad para disociar la molécula de agua en
hidrógeno y oxígeno, aunque también habría que tener en cuenta la energía primaria empleada para su generación.

La asociación hidrógeno-energías renovables produciría unas sinergias muy importantes que no hay que menospreciar,
sobre todo porque convertiría a alguna energía renovable intermitente, como la energía eólica, en gestionable, es decir,
el sistema podría hacer uso de ella en función de la curva de demanda de energía eléctrica en cada momento, y así
sustituir a combustibles tradicionales empleados hasta la fecha.

El hidrógeno presenta la mayor relación energía/peso de todos los combustibles conocidos hasta el momento.

Posee unas buenas características para ser empleado en motores de combustión ya que requiere poca energía para el
inicio de la misma, permitiendo multitud de mezclas de combustible-aire para así poder economizar en cuanto a cantidad
de combustible se refiere, y posee una elevada temperatura de autoignición, lo que posibilita una elevada compresión
del gas y una elevada eficiencia térmica del sistema.

La eficiencia de los sistemas en los que participa el hidrógeno es más elevada que la de cualquier otro combustible. Sirva
como ejemplo la eficiencia de las pilas de combustible que se sitúa en más del 50%, frente a valores del 30-35 % de los
motores de combustión interna.

El límite inferior de inflamabilidad y detonación es elevado. Además, tiene una baja densidad y elevada volatilidad, lo que
le hace ser seguro en espacios abiertos porque se difunde verticalmente de manera rápida. La elevada temperatura de
combustión espontánea es otra ventaja desde el punto de vista de la seguridad. Su baja densidad energética por unidad
de volumen (que dificulta su almacenamiento) hace que la energía que se libera en la combustión de un determinado
volumen sea inferior al de otros combustibles.

No es tóxico, por lo que en casos de no existir combustión, no hay riesgo para los humanos.

Es un elemento muy abundante en la naturaleza.

Debido a la versatilidad que posee, puede ser empleado en multitud de aplicaciones, tanto de manera centralizada
como descentralizada, adaptándose perfectamente a una generación centralizada o distribuida.
DESVENTAJAS
 • Aunque la elevada densidad energética por unidad de masa del hidrógeno le convierte en un buen
combustible frente a otros tradicionales, es una desventaja desde el punto de vista de la seguridad.
 • La energía de activación que necesita el hidrógeno para su combustión es muy baja si se compara con
la de otros combustibles, por lo que desde el punto de vista de la seguridad, es una desventaja
importante porque cualquier chispa puede producir su combustión.
 Hoy por hoy la producción de hidrógeno tiene un elevado coste, por lo que es indispensable, para que
este elemento se instaure de manera definitiva en el panorama energético mundial, que se produzca a
unos costes inferiores a los actuales.
 Posee una temperatura de licuefacción baja, por lo que dificulta ostensiblemente el almacenamiento, la
distribución y su empleo en estado líquido.
 Al poseer una molécula muy pequeña, las instalaciones de almacenamiento y distribución del hidrógeno
deben estar correctamente selladas para evitar pérdidas innecesarias. Además, es necesaria la
instalación de equipos de detección de pérdidas.
 No está difundido entre la ciudadanía las posibilidades que tiene este elemento como fuente de energía.
En muchos casos, no se conoce la existencia de este elemento como vector energético.
 Es necesario legislar respecto al hidrógeno y a las pilas de combustible, no solo en lo que se refiere a la
producción, también en el almacenamiento, en el transporte/ distribución y en la transformación
energética.
 Desde un punto de vista medioambiental, la energía primaria que más se va a emplear para la
generación de hidrógeno es el gas natural, por lo que las Administraciones Públicas deben hacer
esfuerzos presupuestarios para que las energías renovables se impongan de manera absoluta en la
obtención de hidrógeno.
HIDROGENO FRENTE A ENERGIAS
CONVENCIONALES
Producción de H2
Técnicas de
HIDROGENO FRENTE A ENERGIAS CONVENCIONALES
Reformado de Gas Natural
con Vapor de Agua
CH4 + H2O → 3 H2 + CO
Reformado de Alcoholes
CH3OH + H2O → 3 H2 + CO2
Oxidación Parcial de
Hidrocarburos
2CH4 + O2 → 4 H2 + 2CO
Reformado autotérmico de
Gas Natural
Combina reformado y oxidación del GN
Pirolisis de un Combustible
Sólido
Acción del calor en atmósfera con ausencia de oxígeno
Gasificación de un
Combustible Sólido
Acción del calor en atmósfera deficiente de oxígeno
Oxidación Parcial de Carbón
Oxidación de Carbón previamente triturado
Electrólisis del Agua
Separación iónica del Agua por una corriente eléctrica
Producción Termolítica a Alta
Temperatura
Producción a Alta Temperatura depende de la fuente de calor
HIDROGENO FRENTE A ENERGIAS CONVENCIONALES
Reformado Autotérmico de GN
HIDROGENO FRENTE A ENERGIASNO CONVENCIONALES
CAPTURA, TRANSPORTE Y
ALMACENAMIENTO DE CO2