Hacia la la economía economía del del Hidrógeno Hidrógeno ?? ¿¿ Hacia Antonio González García-Conde Director Departamento Aerodinámica y Propulsión - INTA Presidente de la Asociación Española del Hidrógeno FORO IBERDROLA DE PENSAMIENTO ACTUAL Desarrollo Sostenible y Energía (Madrid, 15 de ABRIL de 2004) Hacia la la economía economía del del Hidrógeno Hidrógeno ?? ¿¿ Hacia Contenido • La Economía del Hidrógeno. • Producción de Hidrógeno. • Almacenamiento de Hidrógeno. • La Transición hacia el Hidrógeno: ¾ IPHE. ¾ EU H2/FC Technology Platform. • La situación en España. La Economía Economía del del Hidrógeno Hidrógeno La La Economía Economía del del Hidrógeno Hidrógeno La La La visión visión de de la la economía economía del del H H22 se se basa basa en en la la expectativa expectativa de de que que el el hidrógeno hidrógeno pueda pueda producirse producirse aa partir partir de de recursos recursos domésticos, domésticos, de de forma forma económica económica yy medioambientalmente medioambientalmente aceptable aceptable yy en en que que las las tecnologías tecnologías de de uso uso final final del del hidrógeno hidrógeno ganen ganen una una cuota cuota de de mercado mercado significativa. significativa. En En la la medida medida que que se se alcancen alcancen estas estas expectativas, expectativas, una una economía economía del del hidrógeno hidrógeno beneficiará beneficiará al al mundo mundo proporcionando: proporcionando: 9 9 Mayor Mayor seguridad seguridad energética. energética. 9 9 Mayor Mayor calidad calidad medioambiental. medioambiental. ¾ ¾ Alcanzar Alcanzar este este objetivo objetivo requiere requiere superar superar muchos muchos desafíos desafíos técnicos, técnicos, sociales sociales yy políticos. políticos. La Economía Economía del del Hidrógeno Hidrógeno La Motivaciones 9 Reducción de las emisiones de CO22. 9 Reducción de la dependencia de fuentes de energía inseguras. Producción de Hidrógeno. Producción de de Hidrógeno Hidrógeno Producción El Hidrógeno es un portador de energía, no es un recurso El H2 tiene que producirse a partir de unos recursos (agua, fósiles, biomasa) y consumiendo una energía primaria. Procesos • Nuclear: Electrólisis Termólisis • Renovable: Electrólisis Gasificación Fotólisis • Fósil: Steam reforming Oxidación Parcial Gasificación Producción de de Hidrógeno Hidrógeno Producción FOSILES Petróleo Refino H-C Pesados Oxidación H-C Ligeros Parcial Gases Refinería Coke de Petróleo Gas Natural Purificación Reforming NH3 Cracking CH3OH Carbón Fermentación Reforming H I D R O G E N O Gasificación Nuclear Biomasa Gas de Sintesis Biogas Metabolismo RENOVABLES Residuos Ciclos TermoGeotérmica Eléctricos Solar Fotovoltaica Hidráulica Turbinas Eólica Aerogeneradores Fuentes Primarias de Energía Procesos Electricidad Fuentes Secundarias de Energía Electrólisis de Agua Procesos Portadores Químicos de Energía El Hidrógeno Hidrógeno en en la la Actualidad Actualidad El Prácticamente el 95% del hidrógeno que se usa en la actualidad se produce a partir de combustibles fósiles Química Metanol 8 41 Espacio 50 Refinerías Uso actual del Hidrógeno Amoníaco 37 Está emergiendo el uso del hidrógeno como componente principal en un sistema de energía sostenible y limpio. El Hidrógeno Hidrógeno en en la la Actualidad Actualidad El Tecnologías de Producción del Hidrógeno • Reformado de Vapor de Gas Natural: > 75% • Oxidación Parcial de Nafta y Carbón: 20% • Electrólisis de Agua: < 5% Costes de de Producción Producción del del Hidrógeno Hidrógeno Costes Almacenamiento de Hidrógeno. Características del del Hidrógeno Hidrógeno Características Propiedad Poder Calorífico Inferior H2 Metano Propano Gasolina 120 50 46.3 44.5 (MJ/kg) Densidad (kg/Nm3) Poder Calorífico Inferior (MJ/m3) 0.0899 0.72 1.87 10.79 35.9 86.58 0.73 (kg/l) 31.67 (MJ/l) Almacenamiento de de Hidrógeno. Hidrógeno. Almacenamiento Contenidos energéticos por unidad de peso y volumen. Almacenamiento de de Hidrógeno. Hidrógeno. Almacenamiento • Gas comprimido. • Líquido. • Hidruros metálicos. • Materiales de C. • Compuestos químicos. • Nuevos mat nano-estructurados. El problema del almacenamiento de H2 en el Sector Transporte. Almacenamiento del del Hidrógeno Hidrógeno Almacenamiento Comparación del Volumen de Almacenamiento de 4 kg H2 en un vehículo Schlapbach & Züttel, Nature, 15 Nov. 2001 Almacenamiento del del Hidrógeno Hidrógeno Almacenamiento General Motors Gravimetric Energy Density MJ/kg Gravimetric Energy Density vs. Volumetric Energy Density of Fuel Cell Hydrogen Storage Systems 40 35 Advanced LH2 Tank SysWt% 8.2 30 25 20 15 Gasolina LH2 SysWt% 4.2 CGH2 SysWt% 3.7 700bar . DOE-Goal: SysWt%6.0 10 5 0 0 5 HT+ MT- Metal Hydrides SysWt% 3.3 - 3.4 LT- Metal Hydride SysWt% 1.2 15 20 10 Volumetric Energy Density MJ/l 25 = Minimum Performance Goal = Ultimate Technology Goal 30 La transición hacia el Hidrógeno Programas del del Hidrógeno Hidrógeno en en el el Mundo Mundo Programas IPHE International International Partnership Partnership for for the the Hydrogen Hydrogen Economy Economy EU TP H-FC European European Union Union Technology Technology Platform Platform on on Hydrogen Hydrogen and and Fuel Fuel Cells Cells El Hidrógeno Hidrógeno yy las las Pilas Pilas de de El Combustible en en USA USA Combustible Why Hydrogen? It’s abundant, clean, efficient, and can be derived from diverse domestic resources. Biomass HIGH HIGH EFFICIENCY EFFICIENCY & & RELIABILITY RELIABILITY Hydro Wind Transportation . Solar Geothermal Oil Coal Natural Gas With Carbon Sequestration Nuclear ZERO/NEAR ZERO/NEAR ZERO ZERO EMISSIONS EMISSIONS Distributed Generation FreedomCAR and Hydrogen Fuel Initiative Timeline The President’s Hydrogen Initiative May ‘01 November ‘01 January ‘02 November ‘02 January ‘03 February ‘03 November ‘03 IPHE Ministerial Hydrogen Vision and Roadmap President Bush Launches the Hydrogen Fuel Initiative "Tonight I am proposing $1.2 billion in research funding …. "With a new national commitment, our scientists and engineers will overcome obstacles to taking these cars from laboratory to showroom so that the first car driven by a child born today could be powered by hydrogen, and pollutionfree. President President George George W. W. Bush Bush 2003 2003 State State of of the the Union Union Address Address January January 28, 28, 2003 2003 President’s Hydrogen Fuel Initiative Complements FreedomCAR On January 9, 9, 2002, 2002, Energy Energy Secretary Abraham announced the FreedomCAR Partnership Partnership FreedomCAR FreedomCAR (Cooperative (Cooperative Automotive Automotive Research) Research) is is aa partnership partnership between between DOE DOE and and the the U.S. U.S. Council Council for for Automotive Automotive Research, Research, aa cooperative cooperative endeavor endeavor among among DaimlerChrysler DaimlerChrysler,, Ford, Ford, and -competitive, and GM GM to to conduct conduct pre pre-competitive, high -risk, high -payoff research high-risk, high-payoff research into into advanced advanced automotive automotive technologies. technologies. By -fueled By catalyzing catalyzing the the simultaneous simultaneous development development of of both both the the hydrogen hydrogen-fueled vehicles vehicles through through FreedomCAR FreedomCAR,, and and the the necessary necessary hydrogen hydrogen production production and and refueling tive, government refueling infrastructure infrastructure through through the the President’s President’s Hydrogen Hydrogen Initia Initiative, government leadership leadership will will help help advance advance commercialization commercialization of of hydrogen hydrogen fuel fuel cell cell vehicles vehicles and and infrastructure infrastructure by by 15 15 years, years, from from approximately approximately 2030 2030 to to 2015. 2015. The President’s Hydrogen Initiative The International Partnership for the Hydrogen Economy (IPHE) U.S. Department of Energy IPHE Vision “The vision of the International Partnership for the Hydrogen Economy is that a participating country’s consumers will have the practical option of purchasing a competitively priced hydrogen powered vehicle, and be able to refuel it near their homes and places of work, by 2020.” Secretary of Energy Spencer Abraham, April 28, 2003 Partnership Goal Efficiently organize, evaluate and coordinate multinational research, development and deployment programs that advance the transition to a global hydrogen economy. IPHE IPHE InternationalPartnership Partnershipfor forthe theHydrogen HydrogenEconomy Economy International Conferencia Ministerial (Washington, 20-21 noviembre 2003) Países participantes Alemania Francia Australia Islandia Brasil India Canadá Italia China Japón Comisión Europea Noruega Estados Unidos Reino Unido DOE Hydrogen Hydrogen RD&D RD&D Plan Plan DOE Líneas principales (1/3) 1. Desarrollo de vehículos a pila de combustible: I+D para facilitar los avances en reducción de costes de pilas, durabilidad de materiales y sistemas de almacenamiento a bordo. 2. Generación distribuida de hidrógeno hidrógeno:: I+D en reformadores de GN a pequeña escala, electrólisis y nuevos conceptos de sistemas de producción de hidrógeno. DOE Hydrogen Hydrogen RD&D RD&D Plan Plan DOE Líneas principales (2/3) 3. Análisis de infraestructuras infraestructuras:: Acelerar e incrementar los esfuerzos en análisis y modelizado de sistemas de suministro de hidrógeno para desarrollar opciones y guiar la I+D en el desarrollo de infraestructuras a gran escala. 4. T ecnologías energéticas libres de CO22: Tecnologías • Hidrógeno con energía eólica para transición y posiblemente largo plazo. fase • Investigación fundamental en producción hidrógeno foto -biológica, foto -electroquímica foto-biológica, foto-electroquímica procesos nucleares térmicos. de de y DOE Hydrogen Hydrogen RD&D RD&D Plan Plan DOE Líneas principales (3/3) 5. ““Carbon Carbon sequestration ”: sequestration”: • Acelerar el desarrollo y la evaluación temprana de la captura y confinamiento de CO22. • Continuar el proyecto FutureGen actividad de alta prioridad. como una El Hidrógeno y las Pilas de Combustible en Europa Libro Verde Verde Libro Dependencia exterior exterior de de la la Unión Unión Dependencia Libro Verde Verde Libro “Los malqueridos”: malqueridos”: La La energía energía nuclear nuclear “Los “La energía nuclear, una energía en entredicho.” Libro Verde Verde Libro “Los malqueridos”: malqueridos”: Los Los combustibles combustibles sólidos sólidos “Los “El carbón, un pasado glorioso.”... ¿ y el futuro ? Libro Verde Verde Libro “Siempre mimado”: mimado”: El El petróleo petróleo “Siempre “La dependencia y geopolítica petrolera y el efecto de los precios.” Libro Verde Verde Libro “Los cortejados”: cortejados”: El El gas gas natural natural “Los “Hacia una nueva dependencia” Libro Verde Verde Libro “Los cortejados”: cortejados”: Energías Energías nuevas nuevas yy renovables renovables “Los “Una prioridad política.” Política Europea Europea en en Energía. Energía. Acciones Acciones Política • Plan de acción en Eficiencia Energética. ¾ Incrementar la eficiencia energética un 18% en 2010. ¾ Incrementar cuota participación de la Cogeneración: 12% en 2010. • Libro Verde de las Energías Renovables: ¾ Doblar la cuota de las renovables del 6 al 12% de la energía final. • Libro Blanco del Transporte: ¾ Alcanzar una cuota del 20% en combustibles alternativos para 2020. • Comunicado sobre Combustibles Alternativos: ¾ H2: Alcanzar cuota del 5% en combustibles de transporte para 2020. AFCG AFCG AlternativeFuels Fuels Alternative ContactGroup Group Contact HLG HLG HighLevel LevelGroup Group High forHH2and andFuel FuelCells Cells for 2 H22 TES TES Transport TransportEnergy Energy Strategy Strategy Pilas European European Thematic Thematic Network Network on on Hydrogen Hydrogen Energy Energy European European Integrated Integrated Hydrogen Hydrogen Project Project Fuel Fuel Cell Cell Systems Systems and and Components Components General General Research Research for for Vehicle Vehicle Applications Applications Soporte de de la la CE CE aa proyectos proyectos de de H H22 yy Pilas Pilas Soporte 300 275 250 200 150 135 M€ 100 50 0 8 2º PM (19871990) 32 3º PM (19901994) 58 4º PM (19951998) 5º PM (19992002) 6º PM (20032006) HLG High Level Group on H2 and Fuel Cells HLG: HIGH HIGH LEVEL LEVEL GROUP GROUP (( HH2 && Fuel Fuel Cells Cells )) HLG: 2 Los Miembros del HLG COMPAÑÍA PERSONA Air Liquide Daniel Deloche Ballard Power Systems André Martin CEA Alain Bugat CIEMAT César Dopazo DaimlerDaimler-Chrysler Herber Kohler ENEA Carlo Rubia FZ Julich Gerd Eisenbeiß Eisenbeiß Iceland Hjalmar Arnason Johnson Matthey N.A.P. Carson Norsk Hydro Tore Torvund Nuvera Roberto Cordaro Renault Pierre Beuzit RollsRolls-Royce Charles Coltman Shell Jeremy Bentham Siemens Thomas Voigt Solvay Leopold Demiddeleer Sydkraft Lars Sjunnesson UITP Wolfgang Meyer Vandemborre Tech. Tech. Hugo Vandemborre HLG: HIGH HIGH LEVEL LEVEL GROUP GROUP (( HH2 && Fuel Fuel Cells Cells )) HLG: 2 http://www.europa.eu.int/comm/research/energy/nn/nn_rt_hlg1_en.html HLG: HIGH HIGH LEVEL LEVEL GROUP GROUP (( HH2 && Fuel Fuel Cells Cells )) HLG: 2 ¿ Por qué Hidrógeno y Pilas de Combustible ? HLG: HIGH HIGH LEVEL LEVEL GROUP GROUP (( HH2 && Fuel Fuel Cells Cells )) HLG: 2 Hidrógeno Fuentes de energía primaria, Convertidores de energía y Aplicaciones HLG: HIGH HIGH LEVEL LEVEL GROUP GROUP (( HH2 && Fuel Fuel Cells Cells )) HLG: 2 Pilas de Combustible Combustibles utilizables, Tecnologías de pilas y Aplicaciones HLG: HIGH HIGH LEVEL LEVEL GROUP GROUP (( HH2 && Fuel Fuel Cells Cells )) HLG: 2 ¿ Qué puede hacer Europa ? HLG: HIGH HIGH LEVEL LEVEL GROUP GROUP (( HH2 && Fuel Fuel Cells Cells )) HLG: 2 5 acciones para un futuro con energía del H2 ¾ Un Marco Político Europeo. ¾ Una Agenda de Investigación Estratégica. ¾ Una Estrategia de “Despliegue”. ¾ Una Hoja de Ruta Europea para H2 y Pilas. ¾ Una Plataforma Tecnológica Europea en H2 y Pilas. HLG: HIGH HIGH LEVEL LEVEL GROUP GROUP (( HH2 && Fuel Fuel Cells Cells )) HLG: 2 Una Hoja de Ruta Europea para H2 y Pilas. Plataforma Tecnológica Tecnológica en en H2 H2 yy Pilas Pilas Plataforma Estructura Estructura Mirror Mirror Group Group SRA SRA Advisory Advisory Council Council January ‘02 November ‘02 Oct. Oct. 02 02 HLG Hydrogen Vision and Roadmap January ‘03 February ‘03 November ‘03 Junio Junio 03 03 IPHE Ministerial EU EU H2/FC H2/FC Conference Conference Feb. Feb. 04 04 Enero Enero 04 04 Mar Marzo zo 04 04 H2/FC H2/FC TP TP Asamblea Asamblea ...bueno... y en España ¿ qué tenemos ? El HHidrógeno las Pilas Pilas en en España España El idrógeno yy las El Plan Nacional de I+D+I (2004 -2007) (2004-2007) AREA DE ENERGÍA Prioridades Temáticas Temáticas Prioridades 1. Optimización de las formas y utilizaciones convencionales de la energía, para que sean más limpias y eficientes. 2. Fomento de las energías tecnologías emergentes. 3. Fusión nuclear. renovables y El HHidrógeno las Pilas Pilas en en España España El idrógeno yy las El Plan Nacional de I+D+I (2004-2007) AREA DE ENERGÍA Prioridad Temática Temática 22: Prioridad : Fomento de de las las energías energías renovables renovables yy tecnologías tecnologías emergentes. emergentes. Fomento 2.1. Evaluación y predicción de recursos de energías renovables. 2.2. Energía eólica. 2.3. Energía solar. 2.4. Biomasa. 2.5. Otras energías renovables. 2.6. Hidrógeno. 2.7. Pilas de combustible. El Plan Plan Nacional Nacional de de I+D+I I+D+I (2004 (2004-2007) El -2007) AREA DE DE ENERGÍA ENERGÍA AREA Comparación Presupuestos 6º Programa Marco Concepto M€ Plan Nacional I+D+I (2001-03) % Concepto M€ % Presupuesto Total 17.500 100 Presupuesto Total 328,6 100 Energía 1.750 10 Energía 3,3 1 Sist. energía sostenibles 810 4,6 PROFIT - Energía 2,7 0,8 Fusión 750 4,3 Fusión 0,6 0,2 Residuos, protección y otros 190 1,1 El Plan Plan Nacional Nacional de de I+D+I I+D+I (2004 (2004-2007) El -2007) AREA DE DE ENERGÍA ENERGÍA AREA Comparación Presupuestos (sin Fusión) 6º Programa Marco Concepto M€ Presupuesto Total Energía (sin Fusión) Plan Nacional I+D+I (2001-03) % Concepto 17.500 100 Presupuesto Total 1.000 5,7 Energía (sin Fusión) PROFIT - Energía Sist. energía sostenibles 810 4,6 Residuos, protección y otros 190 1,1 M€ 2,7 % 328,6 100 2,7 0,8 0,8 Como la problemática energética española es peor que la media europea, se debería aumentar considerablemente los presupuestos dedicados al Area de Energía para aproximarlos en términos relativos. El Plan Plan Nacional Nacional de de I+D+I I+D+I (2004 (2004-2007) El -2007) AREA DE DE ENERGÍA ENERGÍA AREA Distribución de Presupuestos Prioridad Temática % Optimización de las formas y utilizaciones convencionales de la energía, para que sean más limpias y eficientes 25 Fomento de las energías renovables y tecnologías emergentes 65 Fusión nuclear 10 La Asociación Asociación Española Española del del H H22 La Hidrógeno, Pilas de Combustible e Infraestructura Miembros (Marzo 2004) 3 32 Empresas Privadas. 3 15 OPIs, Centros tecnológicos, Entidades sin ánimo de lucro. www.aeh2.org Tel.: 654 80 20 50 Fax: 91 771 08 54 3 68 Socios individuales. La Asociación Española del H2 Administración Agencia International de la Energía EUROPEAN COMMISION Nacional HCG HLG Hydrogen Coordination Group Platforma Tecnológica en H2 and FC Consejo Asesor para H2 & FC Agenda Estratégica de Investigación Marco Internacional Muchas gracias por su atención.