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El hidrógeno como vector energético (II/II) 5 Aplicaciones: Pilas de combustible Una pila de combustible es un dispositivo de conversión directa de energía, capaz de transformar en energía eléctrica la energía química de un combustible. Dicha transfor- mación la realiza sin recurrir a un ciclo ter- modinámico, por lo que no está sujeta al lí- mite de Carnot. Aunque hay muchos tipos de pilas de com- bustible, aquí se va a explicar su funciona- miento a partir de las llamadas pilas de mem- brana de intercambio protónico (PEMFC) que trabajan a baja temperatura (unos 90ºC) empleando como combustible hidrógeno puro y como comburente oxígeno. Esto per- mitirá particularizar las ecuaciones generales a un caso real, obteniendo así un orden de magnitud; la generalización a otros tipos de pilas se realiza sin dificultad. La Figura 1 ilustra de forma esquemática el comportamiento de una pila tipo PEMFC. En ella las irreversibilidades asociadas a la reac- ción química de combustión se han sustitui- do por un proceso electroquímico, de mane- ra que el combustible se reduce en la superficie del ánodo, fluyendo los iones de hidrógeno (H + ) hacia el cátodo a través del electrolito, donde reaccionan con el combu- rente (oxidante) produciendo agua. Como parte de la reacción anódica [1] se producen Este artículo es la continuación de uno aparecido en el número anterior de la revista y que está dedicado a los usos energéticos del hidrógeno, recogidos en el libro “El hidrógeno y la energía”, de los mismos autores, co-editado por la Asociación de Ingenieros del ICAI y por la Universidad Pontificia Comillas, que fue realizado bajo el patrocinio del Foro de la Industria Nuclear Española y con- tó con el apoyo del Instituto de la Ingeniería de España para su difusión. El libro se puede descargar desde la página web de la Asociación de Ingenieros del ICAI (www.icai.es) o desde la de la Cátedra Rafael Mariño de Nuevas Tecnologías Energéticas (www.upcomillas.es/catedras/crm). En esta parte se tratan las aplicaciones energéticas a través de pilas de combustible y motores de combustión interna, finalizando con unas consideraciones de carácter sociopolítico y las conclusiones al conjunto del trabajo. Beatriz Yolanda Moratilla Soria Doctor Ingeniero Industrial del ICAI. Coordinadora de la Cátedra Rafael Mariño de Nuevas Tecnologías Ener- géticas. Profesora de la ETS de Inge- niería-ICAI de la Universidad Pontifi- cia Comillas. Directora del Curso de Especialista en Parques Eólicos (CO- MILLAS) y Secretaria del Comité de Energía y Recursos Naturales del Ins- tituto de la Ingeniería de España. José Ignacio Linares Hurtado Doctor Ingeniero Industrial del ICAI. Es profesor Propio Agregado de la ETS de Ingeniería-ICAI de la Universi- dad Pontificia Comillas donde dirige la Cátedra Rafael Mariño de Nuevas Tec- nologías Energéticas. Sus líneas de in- vestigación se centran en la Termodi- námica Aplicada y las Tecnologías Energéticas. Comentarios a: [email protected] El hidrógeno como vector energético (II/II)

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El hidrógeno como vector energético (II/II) 5

Aplicaciones: Pilas de combustibleUna pila de combustible es un dispositivo

de conversión directa de energía, capaz detransformar en energía eléctrica la energíaquímica de un combustible. Dicha transfor-mación la realiza sin recurrir a un ciclo ter-modinámico, por lo que no está sujeta al lí-mite de Carnot.

Aunque hay muchos tipos de pilas de com-bustible, aquí se va a explicar su funciona-miento a partir de las llamadas pilas de mem-brana de intercambio protónico (PEMFC)que trabajan a baja temperatura (unos 90ºC)empleando como combustible hidrógenopuro y como comburente oxígeno. Esto per-

mitirá particularizar las ecuaciones generalesa un caso real, obteniendo así un orden demagnitud; la generalización a otros tipos depilas se realiza sin dificultad.

La Figura 1 ilustra de forma esquemática elcomportamiento de una pila tipo PEMFC. Enella las irreversibilidades asociadas a la reac-ción química de combustión se han sustitui-do por un proceso electroquímico, de mane-ra que el combustible se reduce en lasuperficie del ánodo, fluyendo los iones dehidrógeno (H+) hacia el cátodo a través delelectrolito, donde reaccionan con el combu-rente (oxidante) produciendo agua. Comoparte de la reacción anódica [1] se producen

Este artículo es la continuación de uno aparecido en el número anterior de larevista y que está dedicado a los usos energéticos del hidrógeno, recogidos enel libro “El hidrógeno y la energía”, de los mismos autores, co-editado por laAsociación de Ingenieros del ICAI y por la Universidad Pontificia Comillas, quefue realizado bajo el patrocinio del Foro de la Industria Nuclear Española y con-tó con el apoyo del Instituto de la Ingeniería de España para su difusión. El librose puede descargar desde la página web de la Asociación de Ingenieros del ICAI(www.icai.es) o desde la de la Cátedra Rafael Mariño de Nuevas TecnologíasEnergéticas (www.upcomillas.es/catedras/crm).En esta parte se tratan las aplicaciones energéticas a través de pilas de combustibley motores de combustión interna, finalizando con unas consideraciones de caráctersociopolítico y las conclusiones al conjunto del trabajo.

Beatriz Yolanda Moratilla Soria

Doctor Ingeniero Industrial del ICAI.

Coordinadora de la Cátedra Rafael

Mariño de Nuevas Tecnologías Ener-

géticas. Profesora de la ETS de Inge-

niería-ICAI de la Universidad Pontifi-

cia Comillas. Directora del Curso de

Especialista en Parques Eólicos (CO-

MILLAS) y Secretaria del Comité de

Energía y Recursos Naturales del Ins-

tituto de la Ingeniería de España.

José Ignacio Linares Hurtado

Doctor Ingeniero Industrial del ICAI.

Es profesor Propio Agregado de la

ETS de Ingeniería-ICAI de la Universi-

dad Pontificia Comillas donde dirige la

Cátedra Rafael Mariño de Nuevas Tec-

nologías Energéticas. Sus líneas de in-

vestigación se centran en la Termodi-

námica Aplicada y las Tecnologías

Energéticas.

Comentarios a:

[email protected]

El hidrógeno como vectorenergético (II/II)

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electrones, que a través de un circuito exter-no (carga) son suministrados al cátodo, dan-do lugar a la reacción catódica [2]. El electro-lito tiene como misión impedir el paso delos electrones y separar el combustible y elcomburente, de modo que la reacción decombustión se reemplaza por reacciones re-dox en los electrodos.

H2 2H+ + 2e- [1]

1__2

O2 + 2H+ + 2e- H2O [2]

Como se aprecia en la Figura 1, una pila decombustible es un sistema abier to, que demanera continua consume un combustible yun comburente, produciendo un trabajoeléctrico. De hecho, la reacción global de lapila, considerando de manera conjunta am-bos electrodos, es la reacción de combustióndel hidrógeno [3], aunque a diferencia de enun proceso de combustión, en una pila estareacción se verifica en condiciones relativa-mente próximas a la reversibilidad pues elcombustible y el comburente no entran encontacto dando lugar a una reacción de com-bustión, sino que verifican una reacción elec-troquímica, con irreversibilidades menores.Por otra parte, el trabajo eléctrico se obtie-ne de forma directa, sin necesidad de trans-formar el calor liberado en la reacción entrabajo mecánico previamente.

H2 +1__2

O2 H2O [3]

Se sale del alcance de este artículo exponerlas ecuaciones que rigen el comportamientode las pilas, lo que está hecho en el libro “El hi-drógeno y la energía” que sirve de soporte aeste trabajo y donde el lector se puede remitirpara profundizar. No obstante, sí considera-mos necesario exponer cuando menos unasexpresiones que justifiquen las prestaciones delas pilas de combustible. Así, la tensión queproporciona la pila en circuito abierto vienedada aproximadamente por la ecuación [4]:

E0 =-�greacción (T)__________

nF[4]

donde “g” representa la variación de la fun-ción de Gibbs de la reacción [3],“n” es el nú-mero de moles de electrones por cada molde combustible (ecuación [1]), “F” es la cons-tante de Faraday (96.485 C/mol), que repre-senta la carga eléctrica contenida en 1 molde electrones y “T” es la temperatura a laque transcurre la reacción.

Cuando el circuito se cierra la tensión da-da en [4] se reduce debido a una serie deirreversibilidades internas (llamadas frecuen-temente “polarizaciones”). El consumo decombustible (masa por unidad de tiempo)viene dado por la ecuación [5], donde “I” esla corriente entregada por la pila y “MF” lamasa molecular del combustible.

mf = I__nF MF [5]

El rendimiento de la pila viene dado por laecuación [6], donde “V” es la tensión real(circuito cerrado) y “h” representa la entalpíade reacción en la ecuación [3], es decir, elpoder calorífico del combustible.

� =V I___________ [6]

-( mf___MF

)h 0reacción

En el funcionamiento de una pila las irre-versibilidades internas provocan una disipa-ción de calor. Un balance energético parauna pila PEMFC que opere a 90ºC con unatensión de 0,7 V (punto cercano a la máximaeficiencia) muestra que de la energía químicacontenida en el hidrógeno el 56% se trans-forma en electricidad, el 43% en calor y el1% restante en energía térmica en los pro-ductos de la reacción.

La tipología de las pilas de combustible esmuy variada, permitiendo emplear diversostipos de combustible y adaptándose a diver-sas necesidades, tal como se recoge en la Fi-gura 2.

La Tabla 1 recoge las principales característi-cas de las pilas de combustible. La designaciónde las pilas se basa en el electrolito empleado.Así, las PEMFC utilizan una matriz poliméricaconductora de protones; las AFC emplean unelectrolito alcalino, de modo que son los gru-pos hidroxilos los que se trasladan por el

Figura 1. La operación de una pila decombustible de hidrógeno-oxígeno

2e-

H2

H2OÁnodoporoso

Cátodoporoso

Carga

O2

O2H2

2e-2e-

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electrolito; las PAFC recurren al ácido fosfóri-co; las MCFC utilizan una mezcla bifásica decarbonatos metálicos contenidos en una ma-triz cerámica porosa y finalmente las SOFCemplean un material cerámico (óxido sólido).

Las eficiencias de las pilas son muy eleva-das, aunque es preciso aclarar que el puntode máxima eficiencia no es el mismo que elde máxima potencia. Hoy por hoy el costede inversión de una pila es muy alto, por loque se busca hacerlas trabajar a potenciamáxima para rentabilizar la inversión. Estosupone que los rendimientos en operacióndifieren de los mostrados con la Tabla 2, quese refiere a los rendimientos máximos.

Las aplicaciones estacionarias de las pilasde combustible pasan por la generación dis-tribuida y la cogeneración. Normalmente sedestinan a este uso las pilas de alta tempera-tura (SOFC y MCFC), y se puede intensificarla producción eléctrica recurriendo a cicloshíbridos donde se acopla una pila con unamicroturbina de gas, como se muestra en laFigura 3. La Figura 4 muestra el nicho ocupa-do por las pilas dentro de las diferentes tec-nologías de generación distribuida. Finalmen-te, la Tabla 2 muestra las prestaciones ycostes de las pilas de combustible más fre-cuentes en aplicaciones estacionarias y la Ta-bla 3 el balance térmico resultante en este ti-po de pilas en aplicaciones de cogeneración.

Las aplicaciones al transporte son una delas más interesantes de las pilas de combusti-ble al permitir luchar de manera eficaz contrala emisión de gases de efecto invernadero, almenos los emitidos de forma directa por elpropio vehículo. Desde el punto de vista tec-nológico la mayoría de diseños pasa porPEMFC alimentadas con hidrógeno comprimi-do, si bien se estima que la solución de futuroserán las pilas de metanol directo DMFC, aun-que hoy día requieren más nivel de desarrollo.En cuanto a las “hidrogeneras”, como se ha di-cho, se mantienen abier tas las opciones deproducción “in-situ” o centralizada y el sumi-nistro de hidrógeno al automóvil en formacomprimida o licuada (con brazos robóticos,casi desestimado). Por lo que respecta al trende potencia es posible un montaje “full-po-wer”, donde toda la potencia sale de la pila decombustible o los montajes híbridos (pila decombustible-batería), tanto en modalidades se-rie como paralelo, como muestra la Figura 5.

Un aspecto importante a tener en cuenta enlas aplicaciones de las pilas al transporte es queel hidrógeno no es una fuente energética, sinoque ha de ser producido. Esto hace que sea

Tabla 1. Datos comparativos de las diferentes pilas de combustible

Figura 3. Pila presurizada con cámara de combustión

Figura 4. Eficiencia vs potencia de diversos sistemas de generacióneléctrica (tomada de [BORN02])

FUEL

APLICATION

Fuel Cells

Biogas,

Biogas,

Portable

Ng,

Gasoline

PEM SOFC

H 2

MCFC

PAFC

PEMAFC

Coal…

Figura 2. El vector hidrógeno visto desde el lado de la producción y de las aplicaciones (tomado de [HLG_03])

Methanol, Ethanol…

reforner

Transport

Statio

nary

DMFC…

Indu

stry

Resid

entia

l

AirMaritime

Road

PEMFC AFC PAFC MCFC ITSOFC TSOFC

Temperatura (ºC) 80 65-220 205 650 600-800 800-1.000

Reformador extremo (CH4) Sí Sí Sí No No No

Tiempo de encendido (h) <0,1 <0,1 1-4 5-10 - -

Densidad de potencia 420 620 250 >150 120 -

(mWcm-2) (8 bar)

Eficiencia (%PCS)ª >50 >50 36-45 43-55 43-55 43-55

Combustible

Elec

tric

al E

ffici

ency

(%

)

dispresed co-generation

electricity generationdecentralized

co-generation

1 kW 10 kW 100 kW 1 MW 10 MW 100 MW 1 GW

InversorSOFC

AC

AC

DC

CC

80

60

40

20

0

CC PowerPlants

Steam Turbines

Gas Turbine

Gas Engines

� -Turbines

SOFC

SOFC-GT

PEMFC

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preciso valorar toda la cadena, incluida la pro-ducción del hidrógeno. Estudios de este tipo sedenominan “pozo-ruedas” y no resultan del to-do favorables al hidrógeno, sino que muestranque la tecnología de pilas de combustible aúnno está madura para el sector de la automo-ción, aunque lo que se podrían llamar “tecnolo-gías de transición” sí lo están y permiten obte-ner unos buenos resultados de reducción deconsumo y emisiones.Tal es el caso de los vehí-culos híbridos (motor térmico-batería) o inclu-so eléctricos, tal como se pone de manifiesto

en un reciente artículo [GRANO06]. Este estu-dio, que considera el coste del vehículo, la auto-nomía, el coste del combustible, la emisión degases de efecto invernadero y de contaminan-tes atmosféricos establece una clasificación re-lativa de los diferentes vehículos según el esce-nario de producción de energía eléctrica. Seconcluye del estudio que si la generación eléc-trica no produce gases de efecto invernadero(renovable o nuclear) la mejor opción es laeléctrica, seguida de la híbrida; si el escenario esintermedio (50% de la electricidad es de ori-gen nuclear o renovable y el resto a partir degas natural) la mejor opción es la híbrida, pre-sentando la eléctrica y la convencional una cali-ficación comparable; esta solución se repite sitoda la generación eléctrica procede del gasnatural, salvo que la opción eléctrica resultadesaconsejable. En todos los casos la opcióncon pila de combustible resulta la peor.

Las aplicaciones portátiles son de las másprometedoras para la aplicación de la pila decombustible, especialmente las de baja tempe-ratura. Se prevé que sean de los mercados enlos que la penetración se logre primero, debidoa las ventajas de este sistema (elevadas densi-dades de potencia y peso reducido) que favo-recen mayores autonomías que los actuales sis-temas basados en baterías. Por otra aparte, elgran volumen del mercado (PCs portátiles, te-léfonos móviles, pequeños electrodomésticos,juguetes, …) facilitan la reducción de precios.En cuanto al sistema de suministro de combus-tible, éste puede ser en base a pequeños cartu-chos de hidrógeno o a través de metanol líqui-do, de forma similar a como se cargan algunosmecheros. La Tabla 4 muestra la visión de laPlataforma Tecnológica en hidrógeno y pilas dela UE [W 12], donde las aplicaciones portátilesaparecen como las de más rápida penetración.

Aplicaciones: combustión directade hidrógeno

El aprovechamiento del hidrógeno mediantepilas de combustible no es el único posible.Puesto que se trata de un combustible, otra al-ternativa es la transformación indirecta a travésde su combustión, de modo que el calor pro-ducido sea aprovechado por un ciclo termodi-námico para producir energía mecánica y pos-teriormente eléctrica mediante un alternador.

Si bien desde 1990 se dispone de prototi-pos de motores alternativos de combustióninterna [DOYL98] que queman hidrógeno,éste uso directo, tanto en motores alternativosde combustión interna como en turbinas degas no está exento de dificultades, las cuales

Figura 5. Configuraciones serie y paralelo de vehículos híbridos

Tabla 2. Prestaciones y costes de las pilas de combustible más frecuentesen aplicaciones estacionarias [NREL03]

Tabla 3. Prestaciones térmicas para el uso en sistemas de cogeneración de las pilas analizadas en la Tabla 2

Sis. 1 Sis. 2 Sis. 3 Sis. 4 Sis. 5 Sis. 6

Tipos PAFC PEMFC PEMFC MCFC MCFC SOFC

Tamaño (kW) 200 5-10 150-250 250 2.000 100-250

Prestaciones

Capacidad (kW) 200 10 200 250 2.000 100

Fecha comercial estimada 1992 2003 a 2005 2005+ 2003 a 2005 >2005 >2005

Temperatura de operaciòn (ºC) 220 85 85 670 670 970

Eficiencia (%) 36 30 35 43 46 45

Consumo de combustible 479 28 491 499 3.730 202

(termias/h)

Costes

Coste total instalación5.200 5.500 3.800 5.000 3.250 3.620

($/kW en 2003)

Costes de operación

y mantenimiento 2,9 3,3 2,3 4,3 3,3 2,4

(c$/kW en 2003)

Sis. 1 Sis. 2 Sis. 3 Sis. 4 Sis. 5 Sis. 6

Calor disponible 100 0,00 0,00 65 554 29(>70ºC) [kW]

Calor disponible 100 13 211 65 490 26(<70ºC) [kW]

Eficiencia global [%] 72 69 72 65 70 70

Relación Trabajo/calor [p.u.] 1,0 0,79 0,95 1,95 1,92 1,79

Rendimiento electrónico 58 51 57 56 62 61artificial [%]

Batería

Inversor

Motor térmico Motor térmico

generadoreléctrico

motor/generadoreléctrico

Híbrido serie Híbrido paralelo

motoreléctrico

Transmisión

Batería

Inversor

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tienen que ver con las emisiones. En efecto, sibien es cierto que la combustión de hidróge-no sólo produce vapor de agua, esto sólo esverdad si el comburente es oxígeno puro. Porel contrario, si como comburente se empleaaire atmosférico la presencia de nitrógenocrea problemas, pues a elevada temperaturase pueden formar NOx. Este problema, desobra conocido en los motores alternativos,se ve incrementado en la combustión del hi-drógeno debido a que la temperatura decombustión adiabática aumenta, lo que favo-rece la aparición de los NOx.Así pues, es pre-ciso controlar la temperatura de la combus-tión, y sobre todo la permanencia de loshumos a alta temperatura. Esto puede hacer-se, como en los motores diesel, mediante re-frigeración e incluso recirculando los gases deescape y aprovechando el calor de vaporiza-ción del agua para refrigerar la mezcla.

En motores alternativos el esquema más fre-cuente es el de formación externa de la mezcla.Cuando se opera a carga parcial el comporta-miento es suave, con un rendimiento elevado ysin excesiva presencia de NOx en los humos.Por el contrario, a plena carga ocurren proble-mas de detonación y se incrementa el conteni-do de NOx en los humos. La potencia cae res-pecto al motor de gasolina debido no sólo aldesplazamiento del aire sino al empeoramientode la combustión. Para arreglar estos problemasse recurre bien al uso de recirculación de airepor el cilindro para reducir su temperatura obien al empleo de hidrógeno comprimido debaja temperatura o incluso licuado para operartambién a bajas temperaturas y retrasar así losproblemas de detonación.

En cuanto a su uso en turbinas de gas, sibien la elevada temperatura de combustióndel hidrógeno puede provocar problemas de

emisiones de NOx, no es menos cierto quesu amplio rango de inflamabilidad contribuyea estabilizar la llama, permitiendo el uso demezclas ultrapobres premezcladas. En el San-dia National Laboratory de California [W 10]sostienen que las mezclas de hidrógeno conhidrocarburos mejoran la estabilidad durantela combustión con mezclas pobres, permitien-do reducir las emisiones de NOx. De lo ante-rior se deduce que, hoy por hoy, el empleo dehidrógeno en turbinas de gas pasa por su usoen mezclas de gases, cuya principal ventaja esla reducción de emisiones al permitir el em-pleo de mezclas pobres. El empleo exclusivode hidrógeno como combustible no parece,con la tecnología actual, un camino viable.

Aspectos sociopolíticosNuestro modelo energético demanda solu-

ciones debido al agotamiento de los combusti-bles fósiles, a la presión que ejercen a nivel in-ternacional los países productores debido a laelevada concentración de los recursos, los ni-veles crecientes de contaminación, el cambioclimático y las economías emergentes asiáticasque demandarán en un futuro próximo ingen-tes cantidades de energía. Como solución aeste problema se plantea el desplazamientode la “economía de los combustibles fósiles”por la “economía del hidrógeno”, siguiendouna trayectoria “natural” en el proceso de des-carbonización de los combustibles: madera (10átomos de carbono por 1 de hidrógeno), car-bón (1,5 sobre 1), petróleo (0,5 sobre 1) y gasnatural (0,25 sobre 1), llegando finalmente alhidrógeno (0 sobre 1). En paralelo con estatransformación está el auge que está teniendola generación distribuida como forma de pro-ducir electricidad y que presenta muchas ven-tajas, adaptándose muy bien a las características

Tabla 4. Previsiones de la UE para 2020 sobre la implantación de las pilas de combustibles en Europa [W 12]

Aplicaciones portátiles Generadores portátiles Aplicaciones estacionarias Aplicaciones de

(para dispositivos y pequeños mercados (cogeneración CHP) transporte

electrónicos portátiles) por carretera

Unidades vendidas por ~ 250 millones

~ 100.000 0,1 a 0,2 millones 0,4 a 1,8

año (proyección a 2020) (~ 1 GWe) (2-4 GWe) millones

Ventas acumuladas---

~ 600.000 400.000 a 800.000---

(proyección a 2020) (~ 6 GWe) (8 a 16 GWe)

Situación del Establecido Establecido En crecimiento

En el umbral

mercado en 2020 mercado en masa

Potencia media 15 W 10 kW3 kW (micro CHP)

350 kW (CHP industrial)

Coste 1 - 2 €/W 500 €/kW

2.000 €/kW (micro CHP) <100 €/kW

1.000 a 1.500 €/kW (para 150.000

(CHP industrial) uds/año)

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propias de las pilas de combustible. Por estasrazones la Unión Europea apoya la investiga-ción en hidrógeno a par tir del V ProgramaMarco y Estados Unidos desde 2002.

Sin embargo, para valorar adecuadamenteel papel que ha de jugar el hidrógeno comosolución energética es preciso tener presenteque no se trata de un recurso, sino de un me-ro portador, por lo que se requiere otra ener-gía primaria para producirlo. Es esta necesidadde producción la que se debe considerar paravalorar el proceso global, pues aunque la efi-ciencia de una pila pueda resultar elevada(con matices, pues ya se ha comentado queno se operan en máximo rendimiento sino enmáxima potencia) ésta puede quedar ensom-brecida por la eficiencia de la producción e in-cluso del almacenamiento. Puesto que el hi-drógeno es un vector energético sucomparación natural surge con la electricidad.Ésta presenta muchas más ventajas, como sonsu fácil transporte, reducidas pérdidas (esti-madas en 5% cada 1.000 km) y su eficiente al-macenamiento en centrales de bombeo.

En el sector transporte sí que podría serrazonable la aplicación de las pilas de com-bustible. Sin embargo, es preciso llamar denuevo la atención respecto al sistema global.En este sentido se ha explicado que desde elpunto de vista del análisis pozo-rueda el ve-hículo híbrido y el eléctrico presentan unmejor ciclo de vida que el vehículo con pilade combustible. No obstante, y pese a que elvehículo con pila de combustible salga peorparado en la comparación, es preciso llamarla atención sobre que la densidad energéticade las baterías actuales dotan al vehículoeléctrico de bajas prestaciones para su usomasivo (poca autonomía y baja velocidad),que son compensadas sobradamente con latecnología híbrida, recurriendo a un motoralternativo. En este sentido, habría que daruna oportunidad a la tecnología, pues estosestudios se basan en hidrógeno obtenido apartir de gas natural, por lo que los resulta-dos podrían ser muy diferentes cuando laspilas de metanol directo (DMFC) sean unarealidad (aunque en esta configuración seemite CO2; para lograr una solución eficientemedioambientalmente el metanol deberíahaberse producido a partir de la biomasa).

Dejando de lado los vehículos eléctricos,es cierto que el hidrógeno, precisamente porser un vector energético, permite aplicar laenergía nuclear, carbón y eólica al transpor-te, almacenando los excedentes y alimentan-do con ellos al vehículo.

ConclusiónDe los apartados anteriores se deduce que

el hidrógeno por si solo no es la solución alproblema energético, precisamente porque noes una fuente de energía, sino un portador dela misma. Por tanto, aunque el sistema de con-versión final sea muy eficiente (pila de combus-tible) es preciso considerar todo el ciclo de vi-da, siendo consciente de que los consumosenergéticos tanto en la propia obtención comoen el acondicionamiento para el almacena-miento y transporte pueden ser muy elevados.

Todo lo anterior no debe ser tomado comoalgo negativo, sino más bien servir de alicientepara intensificar la investigación para lograr sis-temas de conversión más eficientes, sistemasproductivos con menores consumos y proce-dimientos más eficaces de almacenamiento.

Si el hidrógeno se produce de forma ra-cional, a partir de energías renovables, car-bón con captura de CO2 o energía nuclearpuede constituir una buena contribución a lasolución del problema energético, pero de-jando claro que no sería cierto que la eco-nomía se basaría en el hidrógeno, sino que loharía en las fuentes primarias (renovables,carbón o nuclear), dando nuevamente comosolución al problema energético una mezclarazonable de varias fuentes energéticas. Portanto, hablar de “economía del hidrógeno”sin poner el contexto y siendo consciente delo que significa sería como hablar en la actua-lidad de la “economía de la electricidad”, enlugar de la “economía de los combustiblesfósiles”.

[BORN02] Bornemann, H.J., Hybrid power.A Europeanperspective, 2nd DOE/UN Workshop and Int’l Con-ference on Hybrid Power Systems, 2002

[DOYL98] Doyle,T.A.,Technology status of hydrogenroad vehicles, IEA Agreement on the Production andUtilization of Hydrogen, IEA/H2/TRI-98, 1998

[GRANO06] Granovskii. M., Dincer, I., Rosen, M.A., En-vironmental aspects of conventional, hybrid, electricand hydrogen fuel cell vehicles, Proceedings of AS-ME-ATI International Conference on Energy: pro-duction, distribution and conservation, Milan, Italy,May 14-17, 2006

[HLG_03] High Level Group, Hydrogen Energy andFuel Cells.A vision of our future. Final Report, EUR207 19 EN, 2003 (W 1)

[NREL03] NREL, Gas-fired distributed energy resourcetechnology characterizations, NREL/TP-620-34783,November 2003

[W 10] http://www.ca.sandia.gov/crf/viewArticle.php?cid=200035

[W 12] http://www.hfpeurope.org

Referencias

10 anales de mecánica y electricidad / mayo-junio 2007

hidrogeno2 25/6/07 14:19 Página 10