Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...

El vector Hidrógeno.El vector HidrEl vector Hidróógeno.geno.

Antonio González García-CondePresidente de la Asociación Española del Hidrógeno

Director Departamento Aerodinámica y Propulsión – INTA

Antonio GonzAntonio Gonzáález Garclez Garcííaa--CondeCondePresidente de la AsociaciPresidente de la Asociacióón Espan Españñola del Hidrola del Hidróógenogeno

Director Departamento AerodinDirector Departamento Aerodináámica y Propulsimica y Propulsióón n –– INTAINTA

Segundas Jornadas sobre la Energía: La energía asociada al transporte

Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos Industriales Sostenibles Universidad de Girona

( Girona, 2 de octubre de 2009 )

Contenido

• Introducción.• La economía del hidrógeno.• Producción de hidrógeno.• Almacenamiento de hidrógeno.• Transporte y Distribución de hidrógeno.• Utilización del hidrógeno en el transporte.• La seguridad en el uso del hidrógeno.

Contenido

• Introducción.• La economía del hidrógeno.• Producción de hidrógeno.• Almacenamiento de hidrógeno.• Transporte y Distribución de hidrógeno.• Utilización del hidrógeno en el transporte.• La seguridad en el uso del hidrógeno.

El hidrógeno como nuevo vector energéticoEl hidrEl hidróógeno como nuevo vector energgeno como nuevo vector energééticotico

Hidrógeno:El elemento más ligero y más abundante

del Universo

HidrHidróógeno:geno:El elemento mEl elemento máás ligero y ms ligero y máás abundante s abundante

del Universodel Universo

3.2 3.2 MeVMeV

Fusión Estelar:Dos átomos

de Hidrógeno forman uno de Helio y

proporcionan ingentes

cantidades de energía

FusiFusióón n Estelar:Estelar:Dos Dos áátomos tomos

de Hidrde Hidróógeno geno forman uno forman uno de Helio y de Helio y

proporcionan proporcionan ingentes ingentes

cantidades de cantidades de energenergííaa

Hidrógeno:En la atmósfera terrestre se encuentra tan

solo una fracción de 1 ppm en volumen

HidrHidróógeno:geno:En la atmEn la atmóósfera terrestre se encuentra tan sfera terrestre se encuentra tan

solo una fraccisolo una fraccióón de 1 n de 1 ppmppm en volumenen volumen

HH22 en los Hidrocarburosen los Hidrocarburos

HH22 en la Biomasaen la Biomasa

HH22 en el Aguaen el Agua

Los recursos energéticosLos recursos energLos recursos energééticosticos

H2 AguaHH22 AguaAgua

La economía del Hidrógeno

La economLa economíía del a del HidrHidróógenogeno

La Economía del HidrógenoLa EconomLa Economíía del Hidra del Hidróógenogeno

Fuente: Fuente: FundFund. Nuevas Tecnolog. Nuevas Tecnologíías del Hidras del Hidróógeno de Araggeno de Aragóónn

La Economía del HidrógenoLa EconomLa Economíía del Hidra del Hidróógenogeno

FuenteFuente: Hydrogen : Hydrogen -- SustainbleSustainble energy for transport and energy utility market energy for transport and energy utility market –– NRWNRW

El Hidrógeno no es un recurso natural.La Producción del Hidrógeno

El HidrEl Hidróógeno no es geno no es un recurso natural.un recurso natural.La ProducciLa Produccióón del Hidrn del Hidróógenogeno

GAS: Gas Natural o Bio-gas por Reformado de vapor o Oxidación parcial

GAS: Gas Natural o Bio-gas por Reformado de vapor o Oxidación parcial

ACEITES (Renovables o fósiles):por Reformado de vapor o

Oxidación parcial

ACEITES (Renovables o fósiles):por Reformado de vapor o

Oxidación parcial

H2H2CARBON: Con GasificaciónCARBON: Con Gasificación

ALCOHOLES: Etanol, metanol derivados de gas o Biomasa con Reformado

ALCOHOLES: Etanol, metanol derivados de gas o Biomasa con Reformado

AGUA y ELECTRICIDAD:Electrólisis de agua con electricidad renovable

AGUA y ELECTRICIDAD:Electrólisis de agua con electricidad renovable

MADERA (Biomasa): Por PirólisisMADERA (Biomasa): Por Pirólisis

ALGAS: Por Foto-síntesisALGAS: Por Foto-síntesis

Versatilidad del H2:Gran diversidad de recursos y procesos

Versatilidad del HVersatilidad del H22::Gran diversidad de recursos y procesosGran diversidad de recursos y procesos

Fuente: HydroFuente: Hydro

Producción de Hidrógeno

(con aporte de energía TERMICA)ProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógenogeno

(con aporte de energ(con aporte de energíía TERMICA)a TERMICA)

H-C PesadosPetróleo Refino H-C Ligeros

Gases RefineríaCoke de Petróleo

Gas Natural

Carbón

Biomasa Fermentación Biogas

Digestión anaerobiaResiduos

Solar

OxidaciónParcial

Reformado

REN

OVA

BLE

S

GasificaciónPirólisis

NUCLEAR

H I

D R

O G

E N

O

Procesoscon aporte de calor,

agua y otros reactivos

Fuentes Primariasde Energía

Procesos.Conversión energía

Fuentes Secundariasde Energía H2

FOSI

LES

Conversión Térmica Ciclos Termo-Químicos

Producción de Hidrógeno

(con aporte de energía ELECTRICA y FOTONICA)ProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógenogeno

(con aporte de energ(con aporte de energíía ELECTRICA y FOTONICA)a ELECTRICA y FOTONICA)

Gas Natural

Carbón

Residuos

Geotérmica

Solar Fotovoltaica

Eólica Aerogeneradores

Hidráulica Turbinas

Biomasa Metabolismo Fotobiolisis

Fotocatálisis

Fotoelectrólisis

Electrólisisde Agua

FOSI

LES

Petróleo(derivados)

NUCLEAR

H I

D R

O G

E N

O

Procesos.Conversión energía

Fuentes Primariasde Energía

Fuentes Secundariasde Energía

Procesoscon aporte de

electricidad, aguay luz solar

H2

REN

OVA

BLE

S

Electricidad

CiclosTermo-

Eléctricos

ProducciProduccióón Anual de Hidrn Anual de Hidróógenogeno ~ ~ 5 EJ 5 EJ ≅≅ 41 41 MtMt , 470 , 470 bcmbcm

Producción de Hidrógeno actualProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno actualgeno actual

•• El 96% se produce a partir de combustibles fEl 96% se produce a partir de combustibles fóósilessiles

•• El 95% de la producciEl 95% de la produccióón es n es ““cautivacautiva”” (se consume (se consume ““in situin situ””))

Fuente: UNICAMP 2004

Uso del Hidrógeno en la actualidadUso del HidrUso del Hidróógeno en la actualidadgeno en la actualidad

Fuente: UNICAMP 2004

El uso actual del H2 es industrial, no energéticoEl uso actual del HEl uso actual del H22 es industrial, no energes industrial, no energééticotico

Para abastecer la demanda del sector transporte en 2010, habría que multiplicar la producción actual de H2 por 20Para abastecer la demanda del sector transporte en 2010, habría que multiplicar la producción actual de H2 por 20

¿ Cuánto hidrógeno haría falta para atender toda la demanda energética

mundial del sector transporte ?

¿ Cuánto hidrógeno haría falta para atender toda la demanda energética

mundial del sector transporte ?

En 2010 se necesitarán 2230 Mtep ~ 93 EJ(Agencia Intl. Energía - World Energy Outlook)

( Producción mundial anual de H2 es ~ 5 EJ )

En 2010 se necesitarán 2230 Mtep ~ 93 EJ(Agencia Intl. Energía - World Energy Outlook)

( Producción mundial anual de H2 es ~ 5 EJ )

La Producción de Hidrógenoa partir de

Combustibles Fósiles

La ProducciLa Produccióón de Hidrn de Hidróógenogenoa partir dea partir de

Combustibles FCombustibles Fóósilessiles

Producción de Hidrógeno: con Gas NaturalProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Gas Naturalcon Gas Natural

Tecnología Proceso Entalpía ΔH

Eficiencia(% PCI)

Reformado con Vapor de Agua (SMR)

CH4 + H2O → CO + 3 H2 CO + H2O → CO2 + H2

Endotérmico 71 - 76

Oxidación Parcial catalítica (POX) CH4 + ½ O2 → CO + 2 H2 Exotérmico 66 - 76

Reformado Autotérmico (ATR)

CH4 + H2O → CO + 3 H2 CH4 + ½ O2 → CO + 2 H2 CO + H2O → CO2 + H2

--- 66 - 73

Sistemas Centralizados:Sistemas Centralizados:

•• Mayor eficiencia (SMR hasta 85%)Mayor eficiencia (SMR hasta 85%)

•• Menor costeMenor coste

•• ““FFáácilcil”” captura de COcaptura de CO22

Sistemas Descentralizados:Sistemas Descentralizados:

•• Sin costes de infraestructura de Sin costes de infraestructura de transporte y distribucitransporte y distribucióón.n.

•• Captura de COCaptura de CO22 muy cara.muy cara.

Producción de Hidrógeno: con Gas NaturalProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Gas Naturalcon Gas Natural

PequePequeñños os reformadoresreformadores

Producción de Hidrógeno: con CarbónProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Carbcon Carbóónn

Gasificación de Carbón en Ciclo Combinado (GICC)• Más fácil y menos costosa la captura de CO2

( 5% de los costes de inversión)

• Adecuada para producción centralizada (electricidad y H2)

• Altos costes de capital.

Gasificación de Carbón en Ciclo Combinado (GICC)• Más fácil y menos costosa la captura de CO2

( 5% de los costes de inversión)

• Adecuada para producción centralizada (electricidad y H2)

• Altos costes de capital.


Biomasa


BiomasaBiomasa

Producción de Hidrógeno: con BiomasaProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Biomasacon Biomasa

Producción de Hidrógeno: con BiomasaProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Biomasacon Biomasa

•• Los procesos biolLos procesos biolóógicos son mgicos son máás s lentos y costosos que los lentos y costosos que los termoqutermoquíímicosmicos

•• BiolBiolóógicos gicos ⇒⇒ DescentralizadosDescentralizados

•• TermoquTermoquíímicos micos ⇒⇒ CentralizadosCentralizados

•• La producciLa produccióón de Hn de H22 con biomasa compite con la con biomasa compite con la producciproduccióón de biocombustibles (n de biocombustibles (biodieselbiodiesel y bioetanol), cuya y bioetanol), cuya introducciintroduccióón en el mercado es mn en el mercado es máás sencilla que la del Hs sencilla que la del H2.2.

•• El uso de biomasa para producciEl uso de biomasa para produccióón de Hn de H22 en vez de en vez de biocombustibles es solo atractivabiocombustibles es solo atractiva combinada con captura y combinada con captura y almacenamiento de COalmacenamiento de CO22 (el resultado son unas emisiones (el resultado son unas emisiones negativas de COnegativas de CO22 por unidad de Hpor unidad de H22 producido).producido).

☺☺


Agua

- Electrólisis -


AguaAgua

-- ElectrElectróólisis lisis --

Producción de Hidrógeno: Electrólisis del AguaProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: ElectrElectróólisis del Agualisis del Agua

Tipos de ElectrolizadoresTipos de Electrolizadores

Esquema de electrolizador Esquema de electrolizador alcalinoalcalino

Electrolizadores Alcalinos:Electrolizadores Alcalinos:

•• TecnologTecnologíía industrial madura.a industrial madura.

•• Adecuada para aplicaciones estacionarias (hasta 25 bar)Adecuada para aplicaciones estacionarias (hasta 25 bar)

•• Retos I+DRetos I+D:: Incrementar eficiencia y vida y reducir costeIncrementar eficiencia y vida y reducir coste

Esquema de electrolizador Esquema de electrolizador PEMPEM

Electrolizadores PEM:Electrolizadores PEM:

•• No se maneja KOHNo se maneja KOH..

•• DiseDiseñño compacto y Alta densidad de corriente.o compacto y Alta densidad de corriente.

•• Alta presiAlta presióón de operacin de operacióón (hasta varios cientos de bares)n (hasta varios cientos de bares)

•• Retos I+DRetos I+D:: Incrementar la vida de las membranas.Incrementar la vida de las membranas.


Electrolizadores avanzados Electrolizadores avanzados (altas T y p)(altas T y p)

Valores teóricos de: p

(bar) T

(ºC) Electricidad necesaria (GJ/GJ H2)

Calor necesario (GJ/GJ H2)

Energía total necesaria (GJ/GJ H2)

Eficiencia Global

(%) 1 25 0.98 0.20 1.18 84.6 1 1000 0.74 0.63 1.37 73.1

400 25 1.07 0.20 1.27 78.6

CaracterCaracteríísticas de la electrsticas de la electróólisis a varias presiones y temperaturas (lisis a varias presiones y temperaturas (PrincePrince--Richard, 2004)Richard, 2004)

•• Al aumentar la Temperatura la Al aumentar la Temperatura la electricidad necesaria disminuye electricidad necesaria disminuye (aumenta la energ(aumenta la energíía total necesaria)a total necesaria)

•• El coste de la electricidad es el El coste de la electricidad es el principal coste de la electrprincipal coste de la electróólisislisis


Coste principal la electricidad Coste principal la electricidad ⇒⇒ Incrementar la eficienciaIncrementar la eficiencia

El coste del almacenamiento influye para pequeEl coste del almacenamiento influye para pequeñños os electrolizadores, no para grandes instalaciones de llenadoelectrolizadores, no para grandes instalaciones de llenado

Para alimentar con H2 electrolítico el parque total de vehículos en España,

¿qué potencia eléctrica instalada se necesitaría?

Para alimentar con H2 electrolítico el parque total de vehículos en España,

¿qué potencia eléctrica instalada se necesitaría?

Datos:

• Parque (a final de 2004): 28∗106 vehículos

• Distancia recorrida: 12.000 km/año∗veh.

• Consumo vehículo: 0.01 kgH2/km

• Consumo electrolizador: 50 kWh/kgH2

Datos:

• Parque (a final de 2004): 28∗106 vehículos

• Distancia recorrida: 12.000 km/año∗veh.

• Consumo vehículo: 0.01 kgH2/km

• Consumo electrolizador: 50 kWh/kgH2

~ 168.000 GWh/año

(19 GW al 100%)

~ 168.000 GWh/año

(19 GW al 100%)

Año Potencia Instalada (GW)

Consumo electricidad (uso final en GWh)

2001 57 200.952 2005 78 242.093

Año Potencia Instalada (GW)

Consumo electricidad (uso final en GWh)

2001 57 200.952 2005 78 242.093


La Producción de Hidrógenoa partir de Agua

con procesos a alta temperatura Nuclear y Solar

La ProducciLa Produccióón de Hidrn de Hidróógenogenoa partir de Aguaa partir de Agua

con procesos a alta temperatura con procesos a alta temperatura Nuclear y SolarNuclear y Solar

Producción de Hidrógeno: con Alta TemperaturaProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Alta Temperaturacon Alta Temperatura

DescomposiciDescomposicióón directa de agua n directa de agua por vpor víía ta téérmica:rmica: T > 2500 T > 2500 ººCC

El ciclo SEl ciclo S--I es el mI es el máás prometedor:s prometedor:

•• T T ~ 900 ~ 900 ººCC

•• EficienciaEficiencia ~ 43 %~ 43 %

Los reactores nucleares actuales Los reactores nucleares actuales no alcanzan este nivel de T.no alcanzan este nivel de T.

Los conceptos de reactor de la Los conceptos de reactor de la ““GeneraciGeneracióón IVn IV”” ssíí pueden pueden (VHTR)(VHTR)

Ciclos TermoquCiclos TermoquíímicosmicosT < 1000 T < 1000 ººCC

⇒⇒


Ciclos termoquímicos:Ferritas de manganeso dopadas, ferritas de Zn y ferritas comerciales

Ciclos termoquCiclos termoquíímicos:micos:Ferritas de manganeso dopadas, ferritas de Ferritas de manganeso dopadas, ferritas de ZnZn y ferritas comercialesy ferritas comerciales


Proyecto HydrosolProyecto Proyecto HydrosolHydrosol

La Producción de Hidrógeno.Otros procesos con

Energía Solar

La ProducciLa Produccióón de Hidrn de Hidróógeno.geno.Otros procesos conOtros procesos con

EnergEnergíía Solara Solar

Producción de Hidrógeno: con Energía SolarProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Energcon Energíía Solara Solar

Fotovoltaica yFotovoltaica y

Solar TermoelSolar Termoelééctricactrica

ProducciProduccióónnFotoFoto--electroquelectroquíímica ymica y

FotoFoto--biolbiolóógicagica

HH HH

Electrolizadores yElectrolizadores y

Pilas de CombustiblePilas de Combustible


ProducciProduccióón Foton Foto--electroquelectroquíímicamica

•• Ofrece gran potencial de reducciOfrece gran potencial de reduccióón de costesn de costes

•• Eficiencia 30% mayor que la electrEficiencia 30% mayor que la electróólisis con FV.lisis con FV.

•• Eficiencias conversiEficiencias conversióón n SolSol--HH22 hasta del 16% (modelos laboratorio)hasta del 16% (modelos laboratorio)


ProducciProduccióón Foton Foto--biolbiolóógicagica

FotosFotosííntesis+Produccintesis+Produccióón Hn H22 catalizada con hidrogenasascatalizada con hidrogenasas((algas verdes y cianobacteriasalgas verdes y cianobacterias))

•• Se necesita mucha investigaciSe necesita mucha investigacióón bn báásicasica•• El factor de carga mEl factor de carga mááximo serximo seráá del 50% (luz solar)del 50% (luz solar)

Costes de Producción del HidrógenoCostes de ProducciCostes de Produccióón del Hidrn del Hidróógenogeno

Fuente: Agencia Internacional de la Energía, 2005

Producción

centralizada

Producción

centralizadaProducción

descentralizada

Producción

descentralizada

El Hidrógeno es muy ligero,

pero ocupa mucho

volumen.

El Hidrógeno es muy ligero,

pero ocupa mucho

volumen.

44.546.350120Poder Calorífico Inferior (MJ/kg)

31.67 (MJ/l)86.5835.910.79Poder Calorífico

Inferior (MJ/m3)

0.73 (kg/l)1.870.720.09Densidad (kg/Nm3)

GasolinaPropanoMetanoH2Propiedad

•• Nuevos Nuevos matmat nanonano--estructurados.estructurados.•• Compuestos quCompuestos quíímicos.micos.

•• Materiales de C.Materiales de C.•• Hidruros metHidruros metáálicos.licos.

•• LLííquido.quido.•• Gas comprimido.Gas comprimido.

Almacenamiento del HidrógenoAlmacenamiento del HidrAlmacenamiento del Hidróógenogeno

Transporte de Hidrógeno

Logística de Distribución de Hidrógeno.

Transporte de Hidrógeno

Logística de Distribución de Hidrógeno.

ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCIONALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCIONALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCION

Logística de Distribución de HidrógenoLogLogíística de Distribucistica de Distribucióón de Hidrn de Hidróógenogeno

Transporte y Distribución del HidrógenoTransporte y DistribuciTransporte y Distribucióón del Hidrn del Hidróógenogeno

El transporte de hidrógeno por gasoducto requiere 4,6 veces más energía que el

transporte del gas natural (por unidad de energía transportada)

El transporte de hidrógeno por gasoducto requiere 4,6 veces más energía que el

transporte del gas natural (por unidad de energía transportada)

El transporte de hidrógeno licuado por barco o camión a largas distancias, lleva asociadas altas pérdidas de energía por

evaporación

El transporte de hidrógeno licuado por barco o camión a largas distancias, lleva asociadas altas pérdidas de energía por

evaporación

La utilización de hidrógeno para fines energéticos a largo plazo se basará en la construcción e interconexión

de una infraestructura de producción distribuida, además de la producción centralizada

La utilización de hidrógeno para fines energéticos a largo plazo se basará en la construcción e interconexión

de una infraestructura de producción distribuida, además de la producción centralizada

Utilización del Hidrógeno

Utilización del Hidrógeno

El Hidrógeno en el Transporte

Los sistemas de propulsión

El Hidrógeno en el Transporte

Los sistemas de propulsión

Vehículos eléctricos. Cadenas de tracciónVehVehíículos elculos elééctricos. Cadenas de traccictricos. Cadenas de traccióónn

PILA COMBUSTIBLE

MOTOR ELECTRICO

TRANSMISION

RUEDAS

MOTOR COMBUSTION

TRANSMISION

RUEDAS

PILA COMBUSTIBLE

MOTOR ELECTRICO

TRANSMISION

RUEDAS

BATERIA

Eléctrico a Pila de Combustible

Eléctrico a Pila Combustible Híbrido serie

H2 H2H2

MCI a Hidrógeno

Schlapbach & Züttel, Nature, 15 Nov. 2001

ComparaciComparacióón del Volumen de Almacenamiento de 4 n del Volumen de Almacenamiento de 4 kgkg HH22 en un vehen un vehíículoculo

Almacenamiento del Hidrógeno a bordoAlmacenamiento del HidrAlmacenamiento del Hidróógeno a bordogeno a bordo

General MotorsGravimetric Energy Density vs. Volumetric Energy Density

of Fuel Cell Hydrogen Storage Systems

General MotorsGeneral MotorsGravimetric Energy Density vs. Volumetric Energy DensityGravimetric Energy Density vs. Volumetric Energy Density

of Fuel Cell Hydrogen Storage Systemsof Fuel Cell Hydrogen Storage Systems

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 20 25 30Volumetric Energy Density MJ/lVolumetric Energy Density MJ/l

Gra

vim

etric

Ene

rgy

Den

sity

G

ravi

met

ric E

nerg

y D

ensi

ty

MJ/

kgM

J/kg LH2

SysWt% 4.2CGH2 SysWt% 3.7700bar

AdvancedLH2 TankSysWt% 8.2

HT+ MT- Metal HydridesSysWt% 3.3 - 3.4

LT- Metal Hydride SysWt% 1.2

15

DOE-Goal:SysWt%6.0

.

= Minimum Performance Goal= Minimum Performance Goal

= Ultimate Technology Goal= Ultimate Technology Goal

Gasolina

Almacenamiento del Hidrógeno a bordoAlmacenamiento del HidrAlmacenamiento del Hidróógeno a bordogeno a bordo

El Ciclo de Vida del combustibleEl Ciclo de Vida del combustible

““Del Pozo a las RuedasDel Pozo a las Ruedas””

((““WellWell toto WheelsWheels””))

Los Estudios del Pozo a las Ruedas “Well-to-Wheels”

Los Estudios del Pozo a las Ruedas Los Estudios del Pozo a las Ruedas ““WellWell--toto--WheelsWheels””

del Pozo al Tanquedel Pozo al Tanque del Tanque a la Ruedadel Tanque a la Rueda

Consumos energConsumos energíía y Emisiones GEIa y Emisiones GEI

Los Estudios del Pozo a la Rueda “Well-to-Wheels”

Los Estudios del Pozo a la Rueda Los Estudios del Pozo a la Rueda ““WellWell--toto--WheelsWheels””

20012001http://http://www.transportation.anl.govwww.transportation.anl.gov

20022002http://http://www.lbst.dewww.lbst.de//gmgm--wtwwtw//

20042004http://http://ies.jrc.cec.eu.inties.jrc.cec.eu.int

GM Norte AmGM Norte Amééricarica

GM EuropaGM EuropaCONCAWECONCAWE--EUCAREUCAR--JRCJRC

Potencial de Reducción de Gases de Efecto Invernadero.GM European Well-to-Wheel Study

PotencialPotencial de de ReducciReduccióónn de Gases de de Gases de EfectoEfecto InvernaderoInvernadero..GM European WellGM European Well--toto--Wheel StudyWheel Study

Well-to-Wheel Greenhouse Gas EmissionsWell-to-Wheel Greenhouse Gas Emissions

- 2.5% - 29.5% - 85% ~- 100%166 g/km

[Ref

eren

ce]

Combustibles alternativos para automoción

¿ Por qué el Hidrógeno?

Combustibles alternativos Combustibles alternativos para automocipara automocióónn

¿¿ Por quPor quéé el Hidrel Hidróógeno?geno?

Los Estudios del Pozo a las Ruedas “Well-to-Wheels”

Los Estudios del Pozo a las Ruedas Los Estudios del Pozo a las Ruedas ““WellWell--toto--WheelsWheels””

Mot

or d

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Com

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Pila

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Com

bust

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Potencial de Producción de Combustibles de Automoción de origen Renovable para Europa después de 2020

- Escenario Alternativo de LBST [EU15] -

Potencial de ProducciónPotencial de ProducciPotencial de Produccióónn

Nº de Vehículos de pasajeros que pueden alimentarse a partir de Recursos Energéticos Renovables en Europa después de 2020 [EU15]

Potencial de Utilización en AutomociónPotencial de UtilizaciPotencial de Utilizacióón en Automocin en Automocióónn

AnAnáálisis de Ciclo de Vidalisis de Ciclo de Vida

ACV ACV (LCA)(LCA)

Análisis de Ciclo de Vida

Comparación Métodos de ProducciónAnAnáálisis de Ciclo de Vidalisis de Ciclo de Vida

ComparaciComparacióón Mn Méétodos de Produccitodos de Produccióónn

Emisiones equivalentes de COEmisiones equivalentes de CO22

FotodescomposiFotodescomposióónn AguaAgua con con CdZnSCdZnS

FotodescomposiFotodescomposióónn AguaAgua CdSCdS--ZnSZnS--ZnOZnO

DescomposiciDescomposicióónn AutocatalAutocatalííticatica CHCH44

ElectrElectróólisislisis con con energenergííaa EEóólicalica

DescomposiciDescomposicióónn AutocatalAutocatalííticatica CHCH44 --SolarSolar

ReformadoReformado GN con GN con CapturaCaptura COCO22

CiclosCiclos TermoquTermoquíímicosmicos FerritasFerritas de de NiquelNiquel

CiclosCiclos TermoquTermoquíímicosmicos Zn, Zn, ZnOZnO

ElectrElectróólisislisis con con energenergííaa Solar Solar FVlFVl

ElectrElectróólisislisis con con ElectricidadElectricidad de Redde Red




Eficiencia Eficiencia exergexergééticatica














Impacto AmbientalImpacto Ambiental(puntuaci(puntuacióón simple IMPACT 2002+)n simple IMPACT 2002+)














Impacto AmbientalImpacto Ambiental(contribuci(contribucióón relativa de cada tipo de impacto)n relativa de cada tipo de impacto)











El Hidrógeno es un gas inflamable

La seguridad del Hidrógeno

El Hidrógeno es un gas inflamable

La seguridad del Hidrógeno

El H2 se utiliza desde hace décadas en la industria. Se transporta, se almacena y se maneja de forma segura por muchas empresas.

El “gas ciudad” contenía un 50% de H2.

La seguridad del HidrógenoLa seguridad del Hidrógeno

Hindenburg, Lakehurst6 de mayo de 1937

Hindenburg, Lakehurst6 de mayo de 1937

Causas del accidente:

Pintura de la carcasa exterior

Baja conductividad

(diferencias de potencial).

Material extremadamente inflamable y no extinguible.

Lugar – Lakehurst:

Situación tormentosa.

Diferencias potencial en la nave y entre la nave y tierra.

Chispa de descarga.

Causas del accidente:

Pintura de la carcasa exterior

Baja conductividad

(diferencias de potencial).

Material extremadamente inflamable y no extinguible.

Lugar – Lakehurst:

Situación tormentosa.

Diferencias potencial en la nave y entre la nave y tierra.

Chispa de descarga. No explosionó - 97 pasajeros,

35 víctimas (1 quemado)

No explosionó - 97 pasajeros,

35 víctimas (1 quemado)


¿ Qué es lo que arde aquí ?¿ Qué es lo que arde aquí ?

Hindenburg, arde con una llama muy intensa (foto coloreada según informes de los testigos).

Hindenburg, arde con una llama muy intensa (foto coloreada según informes de los testigos).

Hidrógeno:• Centro: Llama casi invisible.• Dcha. e Izqda: Llamas de los “boosters”

Hidrógeno:• Centro: Llama casi invisible.• Dcha. e Izqda: Llamas de los “boosters”


Foto: NASAFoto: A. Bain

Esta explosión, que causa la muerte de 7 astronautas, fue debida a una junta defectuosa en uno de los “boosters” (motores cohete de combustible sólido).

La llama escapa desde el flanco del booster y daña las líneas de suministro del tanque principal (LH2, LO2). Esto causa una fuga y la ignición.

Exactamente lo mismo hubiera ocurrido con cualquier otro combustible en el tanque.

No es un accidente del hidrógeno.

Esta explosión, que causa la muerte de 7 astronautas, fue debida a una junta defectuosa en uno de los “boosters” (motores cohete de combustible sólido).

La llama escapa desde el flanco del booster y daña las líneas de suministro del tanque principal (LH2, LO2). Esto causa una fuga y la ignición.

Exactamente lo mismo hubiera ocurrido con cualquier otro combustible en el tanque.

No es un accidente del hidrNo es un accidente del hidróógeno.geno.

Challenger28 de enero de 1986

ChallengerChallenger28 de enero de 198628 de enero de 1986


Coche HidrógenoCoche Hidrógeno Coche GasolinaCoche Gasolina

t = 0t = 0

Ensayo de incendio en coche con H2 y con gasolinaEnsayo de incendio en coche con H2 y con gasolina


t = 3 segundost = 3 segundos




t = 1 minutot = 1 minuto




t = 1 min. 30 seg.t = 1 min. 30 seg.

Ensayo de incendio en coche con H2 y con gasolinaEnsayo de incendio en coche con HEnsayo de incendio en coche con H22 y con gasolinay con gasolina



El H2 puede arder y explosionar

... pertenece a la familia de los

gases inflamables y requiere

técnicas de manejo adecuadas

a sus propiedades físico-químicas.

El H2 puede arder y explosionar

... pertenece a la familia de los

gases inflamables y requiere

técnicas de manejo adecuadas

a sus propiedades físico-químicas.


ISO TC/197ISO TC/197

HydrogenHydrogen TechnologiesTechnologies

CTN 181CTN 181

TecnologTecnologíías del Has del H22

La normativa de la Tecnología del Hidrógeno

La normativa de la Tecnología del Hidrógeno

La Economía del Hidrógeno

CONCLUSIONESLa EconomLa Economíía del Hidra del Hidróógenogeno

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

La visión de la economía del H2 se basa en la expectativa de que el hidrógeno pueda producirse a partir de recursos domésticos, de forma económica, energética y medioambientalmente aceptable y en que las tecnologías de uso final del hidrógeno (pilas de combustible) ganen una cuota de mercado significativa.

En la medida que se alcancen estas expectativas, una economía del hidrógeno beneficiará al mundo proporcionando:

Mayor seguridad energética.

Mayor calidad medioambiental.

Alcanzar este objetivo requiere superar muchos desafíos técnicos, sociales y políticos.

La visión de la economía del H2 se basa en la expectativa de que el hidrógeno pueda producirse a partir de recursos domésticos, de forma económica, energética y medioambientalmente aceptable y en que las tecnologías de uso final del hidrógeno (pilas de combustible) ganen una cuota de mercado significativa.

En la medida que se alcancen estas expectativas, una economía del hidrógeno beneficiará al mundo proporcionando:

Mayor seguridad energética.

Mayor calidad medioambiental.

Alcanzar este objetivo requiere superar muchos desafíos técnicos, sociales y políticos.sociales y políticos.

La Economía del Hidrógeno

Desafíos Sociales y PolíticosLa EconomLa Economíía del Hidra del Hidróógenogeno

DesafDesafííos Sociales y Polos Sociales y Polííticosticos

¿¿ QuQuéé son el son el HidrHidróógeno y las Pilas geno y las Pilas

de Combustible de Combustible republicanas o republicanas o demdemóócratas ?cratas ?

La ciencia y la tecnologLa ciencia y la tecnologíía a no tienen no tienen ““colorcolor””, seamos , seamos constantes en su estudio constantes en su estudio

y en su desarrollo.y en su desarrollo.

Gracias por su atenciónGracias por su atenciGracias por su atencióónn

Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...

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