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