En una reciente publicación en la americana Proceedings of the National Academy of Sciences, Peter Kelemen y Jürg Matter presentaron unos resultados muy interesantes sobre la gran capacidad y rendimiento de almacenamiento de CO₂ de la peridotita. Este mineral es muy abundante en el desierto de Omán y es el componente principal del manto terrestre.

[José Luis Gálvez]

Dentro de los nuevos procesos de almacenamiento de CO₂ geológico, adquieren cada vez más importancia los procesos de fijación química. Ante la necesidad de monitorización de los almacenamientos sugeridos en yacimientos agotados a grandes profundidades, Peter Kelemen y Jürg Matter, de la Universidad de Columbia, Nueva York, proponen una reacción química entre el CO₂ y la peridotita (principalmente compuesta por olivino y piroxeno, rica en magnesio y calcio) forman un sólido de estructura similar al mármol, de gran estabilidad. Esta reacción ya se produce de forma natural en el desierto de Omán, en la península arábiga (Figura 1).

La excepcionalidad de este descubrimiento es la gran velocidad y alto rendimiento que presenta la peridotita en la fijación de CO₂ presente en la atmósfera; cuando se pone en contacto con atmósferas compuestas únicamente por CO₂ o CO₂ comprimido es capaz de multiplicar la velocidad de reacción un millón de veces.

Figura 1. Carbonato sólido formado sobre la roca madre de peridotita en el desierto de Omán.

La peridotita presente en Omán sería capaz de absorber 4000 millones de toneladas de CO₂ al año (actualmente, de forma natural, absorbe unas 100.000 toneladas). Se considera inviable la explotación de un yacimiento de peridotita para implementar procesos de adsorción en los sitios de generación, debido al alto coste y a la gran cantidad de energía necesaria en extracción y transporte.

Se ha propuesto un mecanismo autosostenido de forma natural, para lo cual habría que realizar grandes incisiones en el lecho de peridotita presente en el fondo oceánico cercano a Omán. El agua marina cedería el CO₂ de su composición a la reacción con peridotita, a la vez que se calentaría por acción del calor interno de la tierra y el calor desprendido por la reacción. Por convección natural, el agua sin CO₂ ascendería, formando un ciclo en el fondo oceánico. A su vez, el agua marina establece un equilibrio con la atmósfera; si la peridotita del fondo elimina CO₂, el agua marina entraría en defecto respecto del valor de equilibrio, por lo que toma CO₂ de la atmósfera.

Otros mecanismos similares ya habían sido propuestos. Un ejemplo es la serpentinita finlandesa, muy abundante en aquel país, pero con un gran defecto respecto de la peridotita: la baja velocidad de reacción, que obliga a modificar químicamente la serpentinita en un proceso previo, obligando a la extracción y pretratamiento. El sistema de captura de CO₂ en este caso sería extremadamente costoso.

Investigadores de la Universidad de Oxford (UK) han desarrollado un nuevo método para producir metanol (CH₃OH) a partir de glicerol (C₃H₅(OH)₃), un subproducto obtenido en el proceso de transesterificación para la obtención de biodiesel.

[Carmen M. Pérez]

El proceso, desarrollado por el Profesor Edman Tsang y su grupo de investigación en el Departamento de Química Inorgánica, utiliza la hidrogenólisis catalítica del glicerol bajo condiciones suaves: 100ºC de temperatura y una presión de H₂ de 20 bar. Este proceso se lleva a cabo en presencia de  un catalizador homogéneo basado en un metal del grupo del platino o de un compuesto de metal del grupo del platino.

Figura 1.- Nuevo proceso de conversión del glicerol en metanol  utilizando hidrógeno bajo condiciones suaves

Hoy en día, alrededor del 90% del metanol se produce a partir de combustibles fósiles a través de una reacción de gas de síntesis. El metanol es demandado como producto químico industrial y como combustible para motores de combustión interna y pilas de combustible. Para que el metanol se convierta en un combustible realmente verde, es necesario un método alternativo de producción que no dependa de los combustibles fósiles. En la naturaleza, los microorganismos producen metanol a partir de biomasa a través de la fermentación, pero este proceso es demasiado lento para la producción a escala industrial.

El glicerol es el principal subproducto en la producción del biodiesel. Por cada 9 Kg de aceite vegetal procesado, se obtiene 1 Kg de glicerol. A pesar de que el glicerol se utiliza en alimentación y en productos de cuidado personal, no hay una gran demanda a escala industrial. De hecho, alrededor de 350.000 toneladas se incineran en los EEUU cada año.

Hasta ahora no ha habido un proceso comercialmente viable para la conversión directa de glicerol a metanol. Por lo que este proceso desarrollado en Oxford ofrece una oportunidad a las empresas de biodiesel y del sector petroquímico para desarrollar este proceso catalítico para extraer un valioso producto de un material de desecho.

El proceso de Tsang rompe los enlaces C-C del glicerol sin romper los enlaces C-O, evitando así la producción de gases como el metano y el CO₂.

Esta tecnología ha sido patentada y se están buscando compañías interesadas en su comercialización.

El Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD) elabora todos los años un informe sobre la distribución de la riqueza y de la pobreza en el mundo, para cuantificarlo se determina un parámetro denominado Índice de Desarrollo Humano (IDH) que es una medida de la calidad de vida de la población de los 127 países de los que disponen información, parte del informe se centra en indicadores energéticos (consumo de energía primaria, de electricidad per cápita, emisiones de CO₂, origen de la energía, etc.). El Ranking lo encabeza Islandia y Noruega con un IDH de 0.968 y un consumo de electricidad de  29430 kWh  y unas emisiones de 7.6 Toneladas por persona y año y lo cierra en el puesto 127 Sierra Leona con un consumo de 24 kWh y emisiones de 0.2 Toneladas de CO₂, también por persona y año.

España en este informe de 2007-2008 se encuentra en el puesto 13 de con un IDH de 0.849, consumo de electricidad de 6325 kWh y unas emisiones de CO₂ de 7.6 Toneladas por habitante y año.

[Mª Jesús Marcos Crespo]

El Programa de la Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD), desde el año 1990, elabora año a año un informe en el que se analiza la evolución del bienestar y de la calidad de vida en el mundo, para ello y con información obtenida en 127 países cuantifica dicha evolución a través de la determinación de un parámetro denominado Índice de Desarrollo Humano (IDH) que es un indicador que toma valores entre cero y uno y es una medida por país de la mejora de las condiciones de vida de sus ciudadanos, reflejando la capacidad de cubrir las necesidades básicas de los habitantes de cada país respetando el entorno. El IDH está compuesto por tres parámetros: Esperanza de vida, tasa de alfabetización y producto interior bruto per cápita.

El informe, tal como corresponde a los objetivos de las Naciones Unidas tiene un carácter de denuncia de la desigualdad y de la injusticia en el mundo, dedicándose cada año a un aspecto especial de la vida (derechos humanos, libertad de expresión, igualdad, desarrollo, etc.) estando el informe 2007-2008 dedicado al cambio climático y llevando por título el que precisamente da título a esta noticia “La lucha contra el cambio climático: Solidaridad frente a un mundo dividido”, en dicho informe y a lo largo de 400 páginas se van tratando aspectos tales como el desafío climático del siglo XXI, crisis climáticas, estrategias de mitigación y propuesta de medidas a tomar tanto nacionales como de cooperación entre países. El Índice de Desarrollo Humano en los 127 países analizados oscila entre un valor máximo de 0.968 que corresponde a Islandia y Noruega hasta un valor mínimo de  0.336 en el caso de Sierra Leona, en la página web de PNUD se encuentra un Mapa interactivo del IDH en el que se puede observar tanto el IDH de cada uno de los países como todos los parámetros analizados (población, alfabatización, superficie forestal, etc.)

Y acercándonos al tema de nuestro weblog, Energía y Sostenibilidad, el informe proporciona datos estadísticos sobre: consumo de energía y electricidad per cápita, tasa de electrificación, población sin acceso a la electricidad, PIB por unidad de energía, cambio en la superficie forestal del país, emisiones de CO₂ totales y per cápita, origen de la energía (fósil, nuclear, hidráulica, renovables, etc.), finalizando con los tratados sobre protección del medio ambiente firmados por cada uno de los países.

Con respecto al consumo de energía en el año 2006 (año en el que se basa el informe del 2007-2008) se consumió en el mundo 11000 Millones de Toneladas equivalentes de petróleo (Tep) y unas emisiones de CO₂ de 26993 Millones de Toneladas, que comparados con los 8689 Mtep y 20517 Mton CO₂ del año 1990 supone un incremento en el consumo de energía y emisiones del 30% ó un 2% anual.

Tal como vemos en el mapa, la distribución de estos parámetros a lo largo de los 127 países analizados no es uniforme, ya que sólo entre los primeros 20 países del ranking de IDH (con valores comprendidos entre 0.968 y 0.95) y China en este caso no porque consumen mucho sino porque son muchos (IDH=0.777) consúmenle 60% de la energía mundial, sólo EEUU con un IDH de 0.951 consume el 20% de la energía.

 La calidad de vida o el bienestar no esta directamente relacionado con el consumo de energía sino que a partir de un cierto valor este consumo pasa a ser un derroche, es decir podríamos prescindir de él sin que por ello nuestro bienestar se resintiera y sin embargo si contribuiríamos a la mitigación del cambio climático y el ahorro energético, tal como muestra la figura siguiente para consumos superiores a 4000 KWh por persona y año (IDH de 0.90) el IDH permanece constante.

Hasta ahora es bien conocida la utilización del hidrógeno como combustible para vehículos, barcos y hasta aviones. Ahora se suma a la lista una casa que obtiene su energía del hidrógeno.

[Carmen M. Pérez]

A primera vista parece una casa urbana común, situada en una zona residencial del West Midlands en el Reino Unido. Pero tiene una extraordinaria diferencia: obtiene toda su energía del hidrógeno.

Esta casa ha sido puesta en marcha como resultado de un proyecto de la Universidad de Birminghan y el Black Country Housing Group (BCHG).

Figura 1.- Casa de Hidrógeno en Reino Unido

En el año 2004, ya se puso en marcha una casa alimentada por hidrógeno, pero ésta es la primera que está conectada a la red convencional de energía, así la casa puede verter el exceso de electricidad que genera a la red nacional.

La nueva casa genera toda su energía a partir de una “unidad de combustible”, del tamaño de una nevera, situada en una cabaña en la parte posterior de la casa. Curiosamente, la fuente de esta unidad es el gas natural, que normalmente se utiliza para calentar agua o cocinar, que se convierte en hidrógeno. Posteriormente esta unidad combina el hidrógeno con el oxígeno para alimentar a la casa de calor, electricidad y agua. Figura 2.

Figura 2.- Unidad de combustible

La “unidad de combustible” puede producir 1,5 KW de energía eléctrica y 3 KW de calor (incluida el agua caliente y la calefacción). El agua caliente se almacena en un tanque de 600 Litros junto a la “unidad de combustible”, mientras que el exceso de electricidad se exporta a la red.

La casa de hidrógeno está diseñada, según los investigadores para aprender más sobre el hidrógeno y las pilas de combustible en el ámbito doméstico.

Aunque esta tecnología aún está en una fase temprana de su desarrollo, la idea de los investigadores es que algún día todos tengamos en nuestros hogares una unidad de hidrógeno, aunque será necesaria mucha investigación y desarrollo por parte de la industria para optimizar esta tecnología.

Fuente: http://erenovable.com

El progresivo agotamiento de las reservas mundiales de crudo de petróleo ha provocado un considerable avance en la exploración de yacimientos marinos a elevada profundidad.

[Juan José Espada]

El aprovechamiento de los recursos de hidrocarburos en aguas profundas no era viable desde el punto de vista comercial porque no existía la tecnología apropiada para su explotación. El principal inconveniente al que se enfrenta esta tecnología es la de adaptarse a las condiciones del mar que pueden provocar el arrastre y destrucción de las plataformas. Actualmente se cuenta con la tecnología necesaria para investigar las partes exteriores de las zonas continentales y los mares, incluso las cuencas oceánicas profundas.

Para la extracción del crudo en yacimientos marinos, tradicionalmente se han empleado sistemas que se fijan firmemente en el fondo del mar mediante diferentes dispositivos (plataformas convencionales). Sin embargo, la exploración de aguas profundas ha hecho necesario el desarrollo de nuevos sistemas capaces de llevar a cabo el procesado, almacenamiento y abastecimiento del crudo de petróleo en esas condiciones. La característica común de los diferentes sistemas empleados para ello es que poseen estructura modular y son flotantes. Precisamente, al no estar ancladas de manera permanente al lecho marino pueden desplazarse de un yacimiento a otro según las necesidades del momento. De los sistemas flotantes utilizados en aguas profundas los más completos son las unidades de procesamiento, almacenamiento y descarga (comúnmente conocidas como unidades FPSO). La gran ventaja de este tipo de sistemas respecto a otros es su versatilidad ya que permite no sólo procesar el crudo, sino también almacenarlo y abastecer a otros barcos o plataformas.

Los sistemas FPSO consisten en un gran buque-tanque anclado que se diseña para procesar y almacenar la producción de pozos submarinos cercanos, como se muestra en la Figura 1.

Bayer Materials Science presentó en la Expoquimia su prototipo eXasis, uno de los primeros coches de carreras de alta eficiencia energética y en el que su diseño completo ha seguido las prerrogativas del Ecodiseño.

[José Luis Gálvez]

Ya se comentó en alguna entrada al Weblog que se empieza a instalar una conciencia ambiental en las competiciones de motor que busca, más que una reducción neta de la emisión de gases contaminantes, la concienciación del público y de la sociedad.

Bayer presentó en la Expoquimia, celebrada en la Fira de Barcelona del 20 al 24 de Octubre de 2008, su prototipo de coche de carreras deportivo y modernista denominado eXasis (Figura 1).

Figura 1. Vista frontal de eXasis

Científicos de la Universidad Wisconsin-Madison han desarrollado un nuevo proceso catalítico para la conversión de hidratos de carbono en hidrocarburos líquidos válidos  como combustibles para transporte. El proceso de conversión se basa en la integración de varios procesos catalíticos en cascada que pueden ajustar la producción de diferentes hidrocarburos (aromáticos, hidrocarburos ramificados o parafinas de cadena larga) según sea gasolina, diesel o queroseno el combustible a fabricar.

[R. M. Navarro – Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)]

           Los combustibles líquidos derivados de fuentes renovables se presentan como una alternativa a los combustibles fósiles debido a su renovabilidad y menor impacto ambiental. La conversión de hidratos de carbono derivados de la biomasa (azúcares y polioles) en combustibles para el transporte requiere la eliminación de la gran mayoría de los átomos de oxígeno presentes en dichas moléculas con el fin de obtener combustibles con propiedades óptimas para la combustión. Esta eliminación de oxígeno debe ir acompañada además de reacciones de isomerización para aumentar el octanaje de los combustibles derivados para uso como gasolinas y/o de reacciones de aumento de tamaño de las moléculas para conseguir combustibles en el rango del diesel o del queroseno.

           La estrategia diseñada por los investigadores[i] para la  transformación de los azúcares y polioles en combustibles (Figura 1) comienza con una primera etapa de transformación utilizando catalizadores de platino y renio que consigue una mezcla líquida de alcoholes, cetonas, ácidos carboxílicos y compuestos heterocíclicos. Sobre esta primera mezcla líquida de compuestos se aplica una segunda etapa catalítica de diferente naturaleza según la necesidad del combustible a producir. Así, para la producción de compuestos aromáticos e isoparafinas en el rango de las gasolinas, el líquido procedente del primer tratamiento catalítico se somete a un proceso de hidrogenación que transforma las cetonas en alcoholes seguido de un proceso de ruptura catalítica sobre una zeolita H-ZSM-5 que genera los compuestos aromáticos y las isoparafinas. Para la producción de compuestos en el rango del combustible diesel, la primera mezcla de alcoholes, cetonas, ácidos carboxílicos y compuestos heterocíclicos se somete a un proceso catalítico sobre un óxido mixto de cobre, magnesio y aluminio (CuMg₁₀Al₇O_x) que logra el acoplamiento de las cetonas y los alcoholes para dar hidrocarburos de entre 8 y 12 átomos de carbono (C8-C12) en el rango del combustible diesel. El tercero de los tratamientos a los que se somete la mezcla líquida, consiste en un proceso de cetonización y condensación sobre catalizadores de paladio sobre un óxido mixto de cerio y circonio que permite la obtención tanto de hidrocarburos ligeros utilizables en gasolinas como de hidrocarburos más pesados utilizables en combustibles diesel o querosenos. Adicionalmente, se pueden producir hidrocarburos pertenecientes al rango de gasolinas y diesel, tratando los productos de condensación obtenidos en la segunda etapa catalítica que aún contienen oxígeno mediante una tercera etapa de deshidro-oxigenación catalítica sobre catalizadores de platino soportados sobre NbOPO₄.

El pasado 29 de agosto, el “FCS (Fuel Cell Ship) Alsterwasser” fue bautizado como el primer barco de pasajeros propulsado por pilas de combustible de hidrógeno, e hizo su primera travesía por el lago Alster en Hamburgo.

[Rocío Fernández Saavedra-CIEMAT]

El FCS Alsterwasser es un barco denominado “Zemship” (Zero Emission Ship), ya que no desprende gases invernadero durante su funcionamiento y nace de un proyecto europeo coordinado por el departamento de Desarrollo Urbanístico y Medioambiente de la ciudad de Hamburgo. Este barco con capacidad para 100 pasajeros ha sido ideado para realizar travesías turísticas por las tranquilas aguas del lago Alster, formando parte de la flota de la compañía ATG (Alster Touristik GmbH) que ya cuenta, entre sus 18 embarcaciones, con el famoso “Alstersonne”, un catamarán de 80 pasajeros movido exclusivamente por energía solar.

Hasta la fecha, los únicos sistemas de pilas de combustible desarrollados para aplicaciones marinas habían sido utilizados en submarinos militares. Para el funcionamiento del FCS Alsterwasser, la multinacional PROTON-MOTOR SYSTEMS ha desarrollado un sistema híbrido constituido por dos células de combustible de 50 kW, una batería de gel de plomo y un sistema inteligente que regula la salida e intercambio de energía entre las células y la batería. La batería almacena el exceso de energía de las pilas de combustible cuando el barco necesita menos potencia (p. ej., cuando el barco está parado o entrando en puerto) y cuando la embarcación necesita su máxima potencia (p. ej., cuando está soltando marras), la batería suministra la energía acumulada al motor. Este sistema le permite llegar a doblar la eficacia energética de un barco con motor convencional de combustión diesel. El FCS Alsterwasser es capaz de almacenar en tanques hasta 50 kg de hidrógeno a una presión de 350 bar, lo cual le proporciona combustible durante unos 3 días, navegando a una velocidad de crucero de 15 km/h. Para su repostaje, la compañía LINDE ha construido una hidrogenera en un canal lateral del lago Alster.

Tan sólo unas semanas después de su bautizo, el FCS Alsterwasser ha recibido el premio F-Cell de plata en la Exhibición de Hidrógeno F-Cell, celebrada el pasado 29 de septiembre en Stuttgart.

Hasta no hace mucho la energía fotovoltaica se relacionaba con los paneles que se encontraban en alguno (pocos) tejados de edificios y en rangos de potencia de unos pocos kW, Sin embargo cada vez es más usual ver un gran número de módulos fotovoltaicos alineados en grandes extensiones de terreno, son las Grandes Plantas fotovoltaicas para producción de electricidad (potencia superior a 200 kW), pasando la potencia instalada en estas instalaciones de 28 MW en el año 2000 a 951 MW a finales de 2007, de los cuales más de la mitad (480MW) se instalaron en ese mismo año. Alemania con 480 MW instalados, seguido de España con 286 MW y EEUU con 164 MW suponen más del 90% de la potencia total instalada mundial.

La utilización de células fotovoltaicas más eficientes y la instalación de sistemas de seguimiento del sol y el incremento de las plantas comerciales de producción de electricidad  está provocando una reducción en el coste del kW instalado de tal manera que en el año 2015 si se cumplen todas las previsiones la generación de electricidad fotovoltaica será más barata que la convencional

[Mª Jesús Marcos Crespo]

Para conocer la evolución que ha tenido en los últimos años la instalación de plantas fotovoltaicas en el mundo no hay más que consultar datos históricos como los que nos propone el informe anual de Grandes Plantas fotovoltaicas en el mundo  el “Large photovoltaics Power Plants, Annual Report 2007” , en el se indica que en el mundo y a finales de 2007 la potencia total instalada era de 951 MW de los cuales 770 MW están instalados en Europa, por países Alemania con un 47% lidera la lista, seguido con un 28% por España y EEUU con un15%. Habrá que esperar a los datos de 2008 porque mientras, y tal como indica el informe, Alemania está sufriendo una ralentización del crecimiento de la potencia instalada, en España en los últimos tres años el crecimiento ha sido exponencial. Esta Evolución se comprueba en el listado de las 1000 instalaciones fotovoltaicas de mayor potencia instaladas en el mundo que están o estarán en funcionamiento antes de que finalice 2008, aquí nos encontramos con que 40 de las 50 plantas fotovoltaicas de mayor potencia (entre 60 y 6.3 MW instalados) están en España, con más de 580 MW instalados, lo que duplicaría los datos del año anterior, crecimiento que el Real Decreto 1578/2008 regula y limita a 400 MW durante los próximos 3 años.

Como muestra de esta tendencia, se acaba de inaugurar en Extremadura, concretamente entre los términos municipales de Mérida y Don Benito (Badajoz), la mayor planta fotovoltaica del mundo con una potencia instalada de 30 MW. La planta esta promovida por la empresa Solar Park of Extremadura (SPEX) cuyos propietarios al 50% son la empresa extremeña Ecoenergia del Guadiana y Deutsche Bank.

La planta que ha supuesto una inversión de 250 Millones de euros (8.3 Millones de euros el kW instalado) ocupa una superficie de 195 Héctareas y consta de 170000 módulos fotovoltaicos lo que supone  una superficie total de células fotovoltaicas de silicio de 243750 m². La planta de 30 MW se estructura en 3 instalaciones totalmente independientes de 10 MW cada una y los módulos se encuentran distribuidos en 1875 elementos que cuentan con mecanismos de seguimiento del sol en dos ejes (imitando a los girasoles) lo que permite seguir al sol tanto en altitud como en azimut a lo largo del día,  al incidir los rayos solares siempre perpendiculares a la superficie de los paneles se obtiene entre un 30 y un 40% más de energía que con un panel fijo (reduciéndose en igual media el número de células que se necesitan y el coste de la instalación),  teniendo además otro efecto que es el de uniformizar la producción a lo largo del día, tal como se observa en la figura comparativa los sistemas con seguimiento en dos ejes trabajan prácticamente al 100% de su potencia nominal todo el día,

La planta se ha construido en un tiempo record de 6 meses con lo que ha conseguido ponerse en funcionamiento antes de entrada en vigor de la nueva normativa de subvenciones a la producción de electricidad en régimen especial, por lo que Endesa pagará  45 céntimos de euro por kWh generado en vez de los 32-34 c€/kWh para la fotovoltaica en techo y 32 c€/kWh en suelo que contempla el Real Decreto 1578/2008  de retribución fotovoltaica. Este Real Decreto fija en 400 MW anuales la construcción de nuevas plantas fotovoltaicas para los próximos 3 años. Las previsiones indican que debido a la exponencial reducción de los costes de los paneles fotovoltaicos en 2015 la electricidad generada con instalaciones fotovoltaicas será más barata que la electricidad  comprada en la red.

Extremadura, que produce el 7% y consume el 1.7% de la electricidad española (junto con Castilla León son las dos únicas comunidades que producen más energía de la que generan) es una de las zonas con más radiación de España, con una media de 3200 horas de sol al año y una radiación anual de 1600 kWh/m² sobre la horizontal.

Estos datos metereológicos hacen que la producción estimada de electricidad anual de la planta recién inaugurada sea de 63000 MWh, que al precio que ENDESA adquirirá la electricidad generada (43 c€/kWh) implica que en 10 años se recuperarán los 250 Millones de euros invertidos en su construcción.

La eficiencia media anual de conversión radiación solar-electricidad del 16% y evitará la emisión de 17600 Toneladas de CO₂ al año y 606000 a lo largo de su vida útil estimada en 35 años.

Sin embargo está planta será desterrada de su título de mayor planta fotovoltaica del mundo en breve ya que para finales de año será superada por la que ACCIONA Solar está construyendo en Portugal (país en el que el 47% de su electricidad es de origen renovable), esta planta con 46.6 MW de potencia instalada y una producción estimada anual de 90.000 MWh estará concretamente en Amareleja-Moura en el Alentejo portugués, las características de esta nueva planta son: superficie ocupada 250 héctareas, 262000 módulos dispuestos en 2520 seguidores solares con una superficie de 141 m² cada uno y una inversión de 260 millones de Euros, lo que en principio supone una reducción del 23% del coste del MW instalado con respecto a la de Extremadura y menos de 8 años de retorno de la inversión.

Así titula Jeffrey A. Serfass, presidente de la Asociación Nacional del Hidrógeno en Estados Unidos, un interesante artículo sobre los usos y aplicaciones actuales del hidrógeno y las pilas de combustible. Esta entrada al weblog resume dicho artículo donde, además, se ofrecen vínculos muy interesantes sobre las aplicaciones actuales del H₂. Artículo original pinchando aquí (en inglés).

[José Luis Gálvez]

En la anterior entrada al weblog hemos visto como los desarrollos para vehículos de hidrógeno con alta autonomía ya existen y acercan la transición a la economía del hidrógeno. Sin embargo, la percepción principal de la sociedad, según Jeffrey A. Serfass (presidente de la NHA), del hidrógeno como combustible únicamente para automoción no es, ni mucho menos, completa.

Serfass enfatiza en el poco conocimiento de la sociedad americana sobre las aplicaciones del hidrógeno ya funcionales y, en algunos casos, con alta rentabilidad. A continuación se presentan algunas de las aplicaciones:

Sistemas de Potencia estacionaria y de emergencia

En Estados Unidos existen 400 torres de telecomunicaciones (instaladas después del desastre del Katrina) que deben funcionar, sin suministro de la red eléctrica, durante al menos 8 horas. Se ha demostrado que las pilas de combustible de hidrógeno son más rentables, limpias, efectivas y fiables que cualquier sistema de baterías off-grid.

Energía Portátil

¿Cuántas veces hemos ido de acampada y no hemos podido recargar la PSP del niño? A mí nunca me ha pasado (no tengo PSP ni niño), pero ahora, con una cómoda pila y un cartucho de H₂ con una autonomía de 11 horas, a un sorprendente precio de 500$ de la pila y 25$ el cartucho de hidrógeno, podrá tener 25W de electricidad donde y cuando quiera. En la Figura 1 se muestra la pila portátil HydroPack, que se comercializará a partir de octubre del 2008. Además de las aplicaciones recreativas, se están desarrollando módulos para ordenadores portátiles y para comunicaciones militares.

Figura 1. Pila de combustible portátil HydroPack

La inyección de hidrógeno

Una de las aplicaciones más importantes y más viables a corto plazo será la inyección de hidrógeno que se instalará en los motores diesel de camiones (virtualmente también operarían en motores en uso). El exceso de electricidad desde el alternador del motor diesel de un camión se empleará en generar hidrógeno a partir de agua por electrolisis. Tanto el hidrógeno como el oxígeno se inyectan en el motor. El resultado es la reducción del consumo de combustible en torno a un 10%, un aumento de potencia del motor en torno al 5% y menores emisiones de CO₂ y contaminantes. En la Figura 2 se muestra el módulo HFI de la empresa Canadian Hydrogen Energy.

Figura 2. Sistema HFI de inyección de hidrógeno.

Para saber más:

Hydrogen and you: http://www.h2andyou.org/index2.asp?ID=3

Nacional Hydrogen Association: http://www.hydrogenassociation.org

Un informe elaborado recientemente por la Comisión Europea estima que los coches de hidrógeno estarán disponibles en el mercado en 2017 y que el hidrógeno para su abastecimiento se producirá, en la medida de lo posible, mediante energías renovables. Igualmente la Comisión ha señalado que el éxito de la introducción de hidrógeno en el mercado europeo dependerá de la creación de la infraestructura de estaciones de servicio necesaria que garantice el abastecimiento de hidrógeno.

[J.L. García Fierro]

      En un informe elaborado por la Comisión Europea han quedado reflejados los mecanismos que regularán la homologación de los automóviles propulsados por hidrógeno, tanto si van equipados con un motor térmico convencional como si incorporan un motor eléctrico alimentado con una celda de combustible. El informe estima que los coches de hidrógeno estarán disponibles en el mercado en 2017, y que el hidrógeno para su abastecimiento se producirá, en la medida de lo posible, a partir de energías renovables. Asimismo, considera que el uso de mezclas de hidrógeno y gas natural para propulsar vehículos ha de ser una simple tecnología de transición hacia el automóvil estrictamente de hidrógeno. Como era de esperar, los miembros del Parlamento Europeo han señalado que el éxito en la introducción de los automóviles de hidrógeno en el mercado europeo dependerá de la creación de la infraestructura de estaciones de servicio necesaria, y urgen a la comisión a establecer medidas para ayudar al desarrollo de esa red europea de estaciones de repostaje de hidrógeno.

      El Parlamento Europeo quiere también reducir drásticamente las emisiones de CO₂ en el sector de la automoción en Europa. Con el horizonte de 2012 tan próximo, se plantea como objetivo reducir las emisiones de CO₂ de 163 gramos a 140 gramos por kilómetro como promedio en los gases de escape de los turismos. Si bien este requerimiento lo cumplen con creces los automóviles que utilizan hidrógeno como combustible, tanto en un motor térmico como en celdas de combustibles, en el periodo de transición la opción de combustión térmica se presenta como la más simple. Esta opción la ha considerado en firme la empresa automovilística BMW con la que ha reforzado su posición con la presentación de su modelo Hydrogen 7, uno de cuyos ejemplares lo ha puesto a disposición del propio presidente del Parlamento Europeo.

      Recientemente la compañía automovilística Nissan ha presentado igualmente su modelo X-Trail FCV equipado con un motor eléctrico, alimentado con una celda de combustible polimérica. En este modelo, la electricidad producida por la celda de combustible se genera a expensas del hidrógeno gaseoso almacenado en un depósito con un volumen de 150 litros a 700 bar de presión, lo que le proporciona una autonomía de 500 kilómetros. Con esta iniciativa Nissan pretende abrir el comercio de los combustibles renovables, y especialmente del hidrógeno, con un plan de expansión a partir de 2010 que se concentrará en USA y Japón y en 2011 en Europa y que alcanzará una producción estacionaria en 2015. Desde la dirección de Proyectos de Hidrógeno de Air Liquide se ha indicado que en 2015 las principales autopistas españolas deben haber incorporado un buen número de estaciones de repostaje de hidrógeno (una por cada 60 kilómetros). No cabe duda que una buena política de incentivos para usuarios y empresas, ejercida desde las Administraciones Públicas, debe jugar un papel esencial en la potenciación del hidrógeno como combustible de emisiones cero.  

      En cuanto a las proyecciones de largo plazo, desde Nissan Motor Ibérica se considera que en el horizonte de 2050 un 55% de la producción mundial de la firma nipona serán automóviles con energía alternativa, y de ellos más de la mitad irán equipados con celda de combustible alimentada con hidrógeno. La clave para el desarrollo de esta tecnología reside en la reducción de costes, especialmente con los electrocatalizadores de la celda, puesto que en la actualidad están constituidos básicamente por platino, que es un metal muy caro.

El pasado 25 de julio HONDA entregó el primer vehículo FCX-Clarity, propulsado por hidrógeno, en el concesionario de Santa Mónica (California). El productor cinematográfico Ron Yerxa y su mujer, Annette Ballester, han sido los primeros arrendatarios, los cuales deberán pagar 600 $ al mes durante 3 años por el alquiler y el mantenimiento del vehículo. En los próximos tres años, HONDA planea sacar al mercado en régimen de arrendamiento un total de 200 unidades que serán distribuidas en Estados Unidos y Japón.

[Rocío Fernández Saavedra-CIEMAT]

Ron Yerxa y su esposa, Annette Ballester, recibiendo su vehículo de pila de combustible FCX-Clarity

Tras un periodo de desarrollo que ha durado 19 años, la llegada del automóvil FCX-Clarity supone el inicio de una nueva era de motores más limpios, que al no utilizar combustibles para su funcionamiento, eliminan la emisión de CO₂ al medio ambiente. El FCX-Clarity se diseñó partiendo desde cero como un vehículo exclusivo de pila de combustible. Este automóvil utiliza la pila Honda V Flow como principal fuente de potencia del vehículo, en combinación con una nueva y compacta batería de ión litio y un depósito de hidrógeno. En la pila de combustible el hidrógeno se mezcla con oxígeno atmosférico, generándose energía que se convierte en potencia eléctrica para impulsar el vehículo. También se obtiene energía adicional al capturar la energía cinética que se obtiene del frenado y la aceleración (frenada regenerativa), la cual se almacena junto con la energía sobrante de la pila de combustible en la batería de ión litio y se utiliza para complementar la potencia de la pila de combustible cuando es necesario. El vehículo sólo emite vapor de agua.

La pila de combustible Honda V Flow es de tipo PEM (Polymer Electrolyte Membrane) y funciona con una membrana de intercambio de protones que ofrece mejores prestaciones que su anterior modelo, el Honda FC Stack. Esta innovadora pila incorpora una estructura que consigue una mayor potencia de salida (100 Kw), su volumen se reduce en un 20%, su peso en un 30% y su autonomía aumenta en un 30%, es decir, se consigue un 50% más de potencia por unidad de volumen y un 67% más por kilogramo de peso. El pequeño volumen de la pila de combustible (como dos CPU de ordenador) y su disposición vertical, permiten su ubicación en posición central entre los dos asientos delanteros, no bajo el suelo, lo que permite una menor altura del vehículo y facilita el drenaje por gravedad del agua producida como “residuo”, mejorando así su rendimiento. Con esta pila de combustible se consigue un rendimiento energético cercano al 60%, es decir, 3 veces superior al de un vehículo convencional y el doble del que consigue un vehículo híbrido. Se piensa que en futuras evoluciones el rendimiento puede alcanzar hasta un 85%.

El hidrógeno que el FCX-Clarity requiere para su funcionamiento se almacena en un tanque con la cubierta exterior realizada en fibra de vidrio y carbono. El interior del tanque está relleno de un polímero especial que hace las veces de “esponja” y que permite almacenar hasta 5 kilogramos de hidrógeno (171 litros) a una presión de 350 bares, lo que dota al vehículo de una autonomía de hasta 400 km, según el método de medición europeo.

Uno de los principales inconvenientes que presenta el FCX-Clarity es el de la escasez de hidrogeneras para su repostaje. Para solventar este problema, HONDA propone la Home Energy Station (HES). Esta estación energética doméstica utiliza el gas natural que llega a los hogares para producir hidrógeno que se almacena bajo el suelo en un depósito presurizado como el que incorpora el coche, pero de mayor capacidad. Este hidrógeno puede ser empleado tanto para el suministro del FCX, como para la célula de combustible con la que cuenta la estación para generar la electricidad que necesita la propia HES y para cubrir al menos el 50% de las necesidades del hogar.

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