El vector Hidrógeno.
El vector Hidr
El vector Hidr ó ó geno. geno.
Antonio González García-Conde
Presidente de la Asociación Española del Hidrógeno Director Departamento Aerodinámica y Propulsión – INTA
Antonio Gonz
Antonio Gonzáález Garclez Garcííaa--CondeConde
Presidente de la Asociaci
Presidente de la Asociacióón Espan Españñola del Hidrola del Hidróógenogeno Director Departamento Aerodin
Director 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 energético El hidr
El hidróógeno como nuevo vector energgeno como nuevo vector energééticotico
Hidrógeno:
El elemento más ligero y más abundante del Universo
Hidr Hidr ó ó geno: geno:
El elemento m
El elemento m á á s ligero y m s ligero y m á á s abundante s abundante del Universo
del Universo
3.2 MeV3.2 MeV
Fusión Estelar:
Dos átomos de Hidrógeno
forman uno de Helio y proporcionan
ingentes
cantidades de energía
Fusi Fusi ó ó n n Estelar:
Estelar:
Dos Dos á á tomos tomos de Hidr
de Hidr ó ó geno geno forman uno forman uno
de Helio y de Helio y proporcionan proporcionan
ingentes ingentes
cantidades de cantidades de
energ
energ í í a a
Hidrógeno:
En la atmósfera terrestre se encuentra tan solo una fracción de 1 ppm en volumen
Hidr Hidr ó ó geno: geno:
En la atm
En la atm ó ó sfera terrestre se encuentra tan sfera terrestre se encuentra tan solo una fracci
solo una fracci ó ó n de 1 n de 1 ppm ppm en volumen en volumen
H H
22en los Hidrocarburos en los Hidrocarburos
H H
22en la Biomasa en la Biomasa
H H
22en el Agua en el Agua
Los recursos energéticos Los recursos energ
Los recursos energ é é ticos ticos
H H 2 Agua
H 2 2 Agua Agua
La economía del Hidrógeno
La econom
La econom í í a del a del
Hidr Hidr ó ó geno geno
La Economía del Hidrógeno La Econom
La Economíía del Hidra del Hidrógenoógeno
Fuente:
Fuente: FundFund. Nuevas Tecnolog. Nuevas Tecnologíías del Hidras del Hidróógeno de Araggeno de Aragóónn
La Economía del Hidrógeno La Econom
La Economíía del Hidra del Hidrógenoógeno
Fuente
Fuente: Hydrogen : Hydrogen --SustainbleSustainbleenergy 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 Hidr
El Hidr ó ó geno no es geno no es un recurso natural.
un recurso natural.
La Producci
La Producci ó ó n del Hidr n del Hidr ó ó geno geno
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
H 2 H 2
CARBON: Con Gasificación CARBON: 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 Pirólisis MADERA (Biomasa): Por Pirólisis
ALGAS: Por Foto-síntesis ALGAS: Por Foto-síntesis
Versatilidad del H
2:
Gran diversidad de recursos y procesos
Versatilidad del H Versatilidad del H
22: :
Gran diversidad de recursos y procesos Gran diversidad de recursos y procesos
Fuente: Hydro Fuente: Hydro
Producción de Hidrógeno
(con aporte de energía TERMICA) Producci
Produccióón de Hidrón de Hidrógenogeno (con aporte de energ
(con aporte de energíía TERMICA)a TERMICA)
H-C Pesados
Petróleo Refino H-C Ligeros
Gases Refinería Coke de Petróleo Gas Natural
Carbón
Biomasa Fermentación Biogas
Digestión anaerobia Residuos
Solar
Oxidación Parcial
Reformado
RENOVABLES
Gasificación Pirólisis
NUCLEAR
H I D R O G E N O
Procesos
con aporte de calor, agua y otros reactivos Fuentes Primarias
de Energía
Procesos.
Conversión energía
Fuentes Secundarias
de Energía H2
FOSILES
Conversión Térmica Ciclos Termo-
Químicos
Producción de Hidrógeno
(con aporte de energía ELECTRICA y FOTONICA) Producci
Produccióón de Hidrón de Hidrógenogeno (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
Electrólisis de Agua
FOSILES
Petróleo (derivados)
NUCLEAR
H I D R O G E N O
Procesos.
Conversión energía Fuentes Primarias
de Energía
Fuentes Secundarias de Energía
Procesos con aporte de electricidad, agua
y luz solar
H2
RENOVABLES
Electricidad
Ciclos Termo- Eléctricos
Producci
Producci ó ó n Anual de Hidr n Anual de Hidr ó ó geno geno ~ ~ 5 EJ 5 EJ ≅ ≅ 41 41 Mt Mt , 470 , 470 bcm bcm
Producción de Hidrógeno actual Producci
Produccióón de Hidrn de Hidróógeno actualgeno actual
• • El 96% se produce a partir de combustibles fó El 96% se produce a partir de combustibles f ósiles siles
• • El 95% de la producció El 95% de la producci ón es n es “ “ cautiva” cautiva ”
(se consume “(se consume “in situin situ””))Fuente: UNICAMP 2004
Uso del Hidrógeno en la actualidad Uso del Hidr
Uso del Hidróógeno en la actualidadgeno en la actualidad
Fuente: UNICAMP 2004
El uso actual del H
2es industrial, no energético El uso actual del H
El uso actual del H
22es industrial, no energ es industrial, no energ é é tico tico
" Para abastecer la demanda del sector transporte en 2010, habría que multiplicar la producción actual de H
2por 20
" Para abastecer la demanda del sector transporte en 2010, habría que multiplicar la producción actual de H
2por 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 Hidrógeno
a partir de
Combustibles Fósiles La Producci
La Producci ó ó n de Hidr n de Hidr ó ó geno geno
a partir de a partir de
Combustibles F
Combustibles F ó ó siles siles
Producción de Hidrógeno: con Gas Natural Producci
Produccióón de Hidrón de Hidrógeno: con Gas Naturalgeno: con 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
•• “F“Fáácilcil”” captura de COcaptura de CO22
Sistemas Descentralizados:
Sistemas Descentralizados:
•• Sin costes de infraestructura de Sin costes de infraestructura de transporte y distribuci
transporte y distribucióón.n.
•• Captura de COCaptura de CO22 muy cara.muy cara.
Producción de Hidrógeno: con Gas Natural Producci
Produccióón de Hidrón de Hidrógeno: con Gas Naturalgeno: con Gas Natural
Peque
Peque ñ ñ os os
reformadores
reformadores
Producción de Hidrógeno: con Carbón Producci
Produccióón de Hidrn de Hidróógeno: con Carbgeno: con 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.
La Producción de Hidrógeno
a partir de
Biomasa La Producci
La Producci ó ó n de Hidr n de Hidr ó ó geno geno
a partir de a partir de
Biomasa
Biomasa
Producción de Hidrógeno: con Biomasa Producci
Produccióón de Hidrón de Hidrógeno: geno: con Biomasacon Biomasa
Producción de Hidrógeno: con Biomasa Producci
Produccióón de Hidrón de Hidrógeno: geno: con Biomasacon Biomasa
•• Los procesos biolóLos procesos biológicos son mgicos son más ás lentos y costosos que los
lentos y costosos que los termoqu
termoquíímicosmicos
•• BiolóBiológicos gicos ⇒⇒ DescentralizadosDescentralizados
•• TermoquíTermoquímicos 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 introducci
introduccióón 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 CO
almacenamiento de CO22 (el resultado son unas emisiones (el resultado son unas emisiones negativas de CO
negativas de CO22 por unidad de Hpor unidad de H22 producido).producido).
☺ ☺
La Producción de Hidrógeno
a partir de
Agua
- Electrólisis - La Producci
La Producci ó ó n de Hidr n de Hidr ó ó geno geno
a partir de a partir de
Agua Agua
- - Electr Electr ó ó lisis lisis - -
Producción de Hidrógeno: Electrólisis del Agua Producci
Produccióón de Hidrón de Hidrógeno: Electrgeno: Electróólisis del Agualisis del Agua
Tipos de Electrolizadores Tipos de Electrolizadores
Esquema de electrolizador Esquema de electrolizador
alcalino alcalino
Electrolizadores Alcalinos:
Electrolizadores Alcalinos:
•• TecnologíTecnología industrial madura.a industrial madura.
•• Adecuada para aplicaciones estacionarias (hasta 25 bar)Adecuada para aplicaciones estacionarias (hasta 25 bar)
•• Retos I+D:Retos I+D: Incrementar eficiencia y vida y reducir costeIncrementar eficiencia y vida y reducir coste
Esquema de electrolizador Esquema de electrolizador
PEM PEM
Electrolizadores PEM:
Electrolizadores PEM:
•• No se maneja KOHNo se maneja KOH..
•• DiseñDiseño compacto y Alta densidad de corriente.o compacto y Alta densidad de corriente.
•• Alta presióAlta presión de operacin de operación (hasta varios cientos de bares)ón (hasta varios cientos de bares)
•• Retos I+D:Retos I+D: Incrementar la vida de las membranas.Incrementar la vida de las membranas.
Producción de Hidrógeno: Electrólisis del Agua Producci
Produccióón de Hidrón de Hidrógeno: Electrgeno: Electróólisis del Agualisis del Agua 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
Caracter
Caracteríísticas 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 electr
principal coste de la electróólisislisis
Producción de Hidrógeno: Electrólisis del Agua Producci
Produccióón de Hidrón de Hidrógeno: Electrgeno: Electróólisis del Agualisis del Agua
Coste principal la electricidad
Coste principal la electricidad ⇒⇒ Incrementar la eficienciaIncrementar la eficiencia El coste del almacenamiento influye para peque
El coste del almacenamiento influye para pequeños ños electrolizadores, no para grandes instalaciones de llenado electrolizadores, no para grandes instalaciones de llenado
Para alimentar con H
2electrolítico el parque total de vehículos en España,
¿qué potencia eléctrica instalada se necesitaría?
Para alimentar con H
2electrolítico 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
Producción de Hidrógeno: Electrólisis del Agua Producci
Produccióón de Hidrón de Hidrógeno: Electrgeno: Electróólisis del Agualisis del Agua
La Producción de Hidrógeno
a partir de Agua
con procesos a alta temperatura
Nuclear y Solar La Producci
La Producci ó ó n de Hidr n de Hidr ó ó geno geno
a partir de Agua a partir de Agua
con procesos a alta temperatura con procesos a alta temperatura
Nuclear y Solar
Nuclear y Solar
Producción de Hidrógeno: con Alta Temperatura Producci
Produccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Alta Temperaturacon Alta Temperatura Descomposici
Descomposicióón directa de agua n directa de agua por v
por víía ta téérmica:rmica: T > 2500 T > 2500 ººCC
El ciclo S
El ciclo S-I es el m-I es el más prometedor:ás prometedor:
•• T ~ 900 T ~ 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
“Generaci“Generacióón IVn IV”” sísí pueden pueden (VHTR)
(VHTR)
Ciclos Termoqu
Ciclos Termoquíímicosmicos T < 1000
T < 1000 ººCC
⇒ ⇒
Producción de Hidrógeno: con Alta Temperatura Producci
Produccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Alta Temperaturacon Alta Temperatura
Ciclos termoquímicos:
Ferritas de manganeso dopadas, ferritas de Zn y ferritas comerciales Ciclos termoqu
Ciclos termoquíímicos:micos:
Ferritas de manganeso dopadas, ferritas de
Ferritas de manganeso dopadas, ferritas de ZnZn y ferritas comercialesy ferritas comerciales
Producción de Hidrógeno: con Alta Temperatura Producci
Produccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Alta Temperaturacon Alta Temperatura
Proyecto Hydrosol Proyecto
Proyecto Hydrosol Hydrosol
La Producción de Hidrógeno.
Otros procesos con
Energía Solar La Producci
La Producci ó ó n de Hidr n de Hidr ó ó geno. geno.
Otros procesos con Otros procesos con
Energ
Energ í í a Solar a Solar
Producción de Hidrógeno: con Energía Solar Producci
Produccióón de Hidrón de Hidrógeno: con Energgeno: con Energíía Solara Solar
Fotovoltaica y Fotovoltaica y Solar Termoel
Solar Termoelééctricactrica
Producci Producciónón
Foto-Foto-electroquelectroquíímica ymica y Foto-Foto-biolbiolóógicagica
H H H H
Electrolizadores y Electrolizadores y Pilas de Combustible Pilas de Combustible
Producción de Hidrógeno: con Energía Solar Producci
Produccióón de Hidrón de Hidrógeno: con Energgeno: con Energíía Solara Solar
Producci
Producció ón Foto n Foto - - electroquí electroqu ímica mica
•• Ofrece gran potencial de reduccióOfrece gran potencial de reducción de costesn de costes
•• Eficiencia 30% mayor que la electróEficiencia 30% mayor que la electrólisis con FV.lisis con FV.
•• Eficiencias conversióEficiencias conversión Soln Sol--HH22 hasta del 16% (modelos laboratorio)hasta del 16% (modelos laboratorio)
Producción de Hidrógeno: con Energía Solar Producci
Produccióón de Hidrón de Hidrógeno: con Energgeno: con Energíía Solara Solar
Producci
Producció ón Foto n Foto- -biol bioló ógica gica
Fotos
Fotos í í ntesis+Producci ntesis+Producci ó ó n H n H
22catalizada con hidrogenasas catalizada con hidrogenasas (algas verdes y cianobacterias ( algas verdes y cianobacterias) )
• • Se necesita mucha investigació Se necesita mucha investigaci ón b n bá ásica sica
• • El factor de carga m El factor de carga m áximo ser á ximo ser á á del 50% (luz solar) del 50% (luz solar)
Costes de Producción del Hidrógeno Costes de Producci
Costes de Produccióón del Hidrn del Hidróógenogeno
Fuente: Agencia Internacional de la Energía, 2005 Producción
centralizada Producción centralizada Producción
descentralizada Producción descentralizada
El Hidrógeno es muy ligero,
pero ocupa mucho
volumen.
El Hidrógeno es muy ligero,
pero ocupa mucho
volumen.
44.5 46.3
50 Poder Calorífico 120
Inferior (MJ/kg)
31.67 (MJ/l) 86.58
35.9 10.79
Poder Calorífico Inferior (MJ/m3)
0.73 (kg/l) 1.87
0.72 0.09
Densidad (kg/Nm3)
Gasolina Propano
Metano H2
Propiedad
•• Nuevos matNuevos mat nano-nano-estructurados.estructurados.
•• Compuestos quíCompuestos químicos.micos.
•• Materiales de C.Materiales de C.
•• Hidruros metáHidruros metálicos.licos.
•• LLíquido.íquido.
•• Gas comprimido.Gas comprimido.
Almacenamiento del Hidrógeno Almacenamiento del Hidr
Almacenamiento del Hidróógenogeno
Transporte de Hidrógeno
Logística de Distribución de Hidrógeno.
Transporte de Hidrógeno
Logística de Distribución
de Hidrógeno.
ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCION ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCION ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCION
Logística de Distribución de Hidrógeno LogíLogística de Distribucistica de Distribución de Hidrón de Hidróógenogeno
Transporte y Distribución del Hidrógeno Transporte y Distribuci
Transporte y Distribucióón del Hidrn del Hidrógenoógeno
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 tracción VehVehíículos elculos eléctricos. Cadenas de tracciéctricos. 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 H2
H2
MCI a Hidrógeno
Schlapbach & Züttel, Nature, 15 Nov. 2001
Comparaci
Comparacióón del Volumen de Almacenamiento de 4 kgn del Volumen de Almacenamiento de 4 kg HH22 en un vehíen un vehículoculo Almacenamiento del Hidrógeno a bordo
Almacenamiento del Hidr
Almacenamiento del Hidróógeno a bordogeno a bordo
General Motors
Gravimetric Energy Density vs. Volumetric Energy Density of Fuel Cell Hydrogen Storage Systems
General Motors General Motors
Gravimetric Energy Density vs. Volumetric Energy Density Gravimetric Energy Density vs. Volumetric Energy Density
of Fuel Cell Hydrogen Storage Systems of Fuel Cell Hydrogen Storage Systems
0 5 10 15 20 25 30 35 40
0 5 10 20 25 30
Volumetric Energy Density MJ/l Volumetric Energy Density MJ/l Gravimetric Energy Density Gravimetric Energy Density
MJ/kgMJ/kg
LH2
SysWt% 4.2 CGH2
SysWt% 3.7 700bar
Advanced LH2 Tank SysWt% 8.2
HT+ MT- Metal Hydrides
SysWt% 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 bordo Almacenamiento del Hidr
Almacenamiento del Hidróógeno a bordogeno a bordo
El Ciclo de Vida del combustible El Ciclo de Vida del combustible
“ “ Del Pozo a las Ruedas Del Pozo a las Ruedas ” ”
( ( “ “ Well Well to to Wheels Wheels ” ” ) )
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 Tanque
del Pozo al Tanque del Tanque a la Ruedadel Tanque a la Rueda
Consumos energ
Consumos energí í a y Emisiones GEI a 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””
20012001
http://
http://www.transportation.anl.govwww.transportation.anl.gov
20022002
http://
http://www.lbst.dewww.lbst.de//gmgm--wtwwtw//
20042004
http://
http://ies.jrc.cec.eu.inties.jrc.cec.eu.int
GM Norte Am
GM Norte Amééricarica
GM Europa
GM Europa CONCAWECONCAWE--EUCAREUCAR--JRCJRC
Potencial de Reducción de Gases de Efecto Invernadero.
GM European Well-to-Wheel Study Potencial
Potencial de Reduccide Reduccióónn de Gases de Efectode Gases de Efecto Invernadero.Invernadero. GM European Well
GM European Well--toto--Wheel StudyWheel Study
Well-to-Wheel Greenhouse Gas Emissions Well-to-Wheel Greenhouse Gas Emissions
- 2.5% - 29.5%
- 85% ~- 100%
166 g/km
[Reference]
Combustibles alternativos para automoción
¿ Por qué el Hidrógeno?
Combustibles alternativos Combustibles alternativos
para automoci
para automoci ó ó n n
¿ ¿ Por qu Por qu é é el Hidr el Hidr ó ó geno? 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””
Motor de Motor de
CombustiCombusti
Pilas de Pilas de n Internaóón Interna
CombustibleCombustible
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””
Motor de Motor de
CombustiCombusti
Pilas de Pilas de n Internaóón Interna
CombustibleCombustible
Potencial de Producción de Combustibles de Automoción de origen Renovable para Europa después de 2020
- Escenario Alternativo de LBST [EU15] -
Potencial de Producción Potencial de Producci Potencial 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 Automoción Potencial de Utilizaci
Potencial de Utilizacióón en Automoción en Automociónn
An An á á lisis de Ciclo de Vida lisis de Ciclo de Vida
ACV ACV (LCA) (LCA)
Análisis de Ciclo de Vida
Comparación Métodos de Producción AnáAnálisis de Ciclo de Vidalisis de Ciclo de Vida
Comparaci
Comparacióón Mén Métodos de Produccitodos de Produccióónn
Emisiones equivalentes de CO Emisiones equivalentes de CO
22Fotodescomposi
Fotodescomposióónn AguaAguacon con CdZnSCdZnS Fotodescomposi
FotodescomposióónnAguaAguaCdS-CdS-ZnSZnS--ZnOZnO Descomposici
Descomposiciónón AutocatalAutocatalííticatica CHCH44 Electr
Electróólisislisis con con energíenergíaa EóEólicalica Descomposici
Descomposicióónn AutocatalíAutocatalíticatica CHCH44 -Solar-Solar Reformado
Reformado GN con CapturaGN con Captura COCO22 Ciclos
Ciclos TermoquíTermoquímicosmicos FerritasFerritas de de NiquelNiquel Ciclos
Ciclos TermoquTermoquíímicosmicos Zn, Zn, ZnOZnO Electr
Electróólisislisis con energcon energííaa Solar Solar FVlFVl Electr
Electróólisislisis con Electricidadcon Electricidad de Redde Red
Análisis de Ciclo de Vida
Comparación Métodos de Producción AnáAnálisis de Ciclo de Vidalisis de Ciclo de Vida
Comparaci
Comparacióón Mén Métodos de Produccitodos de Produccióónn
Eficiencia
Eficiencia exerg exerg é é tica tica
Fotodescomposi
Fotodescomposióónn AguaAguacon con CdZnSCdZnS Fotodescomposi
Fotodescomposiónón AguaAgua CdSCdS--ZnSZnS--ZnOZnO Descomposici
Descomposicióónn AutocatalAutocatalííticatica CHCH44
Electr
Electróólisislisis con energcon energííaa EEóólicalica Descomposici
Descomposicióónn AutocatalAutocatalííticaticaCHCH44-Solar-Solar Reformado
Reformado GN con CapturaGN con Captura COCO22
Ciclos
Ciclos TermoquTermoquíímicosmicos FerritasFerritasde Niquelde Niquel Ciclos
Ciclos TermoquTermoquíímicosmicos Zn, ZnOZn, ZnO Electr
Electróólisislisis con energcon energííaa Solar FVlSolar FVl Electr
Electróólisislisis con Electricidadcon Electricidad de Redde Red
Análisis de Ciclo de Vida
Comparación Métodos de Producción AnáAnálisis de Ciclo de Vidalisis de Ciclo de Vida
Comparaci
Comparacióón Mén Métodos de Produccitodos de Produccióónn
Impacto Ambiental Impacto Ambiental
(puntuaci
(puntuacióón simple IMPACT 2002+)n simple IMPACT 2002+)
Fotodescomposi
FotodescomposiónónAguaAguacon CdZnScon CdZnS Fotodescomposi
Fotodescomposióónn AguaAguaCdS-CdS-ZnSZnS--ZnOZnO
Descomposici
Descomposicióónn AutocatalíAutocatalíticaticaCHCH44 Electr
Electróólisislisis con con energenergííaa EóEólicalica
Descomposici
DescomposicióónnAutocatalíAutocatalíticatica CHCH44-Solar-Solar Reformado
Reformado GN con GN con CapturaCaptura COCO22
Ciclos
Ciclos TermoquíTermoquímicosmicos FerritasFerritasde Niquelde Niquel Ciclos
Ciclos TermoquíTermoquímicosmicos Zn, Zn, ZnOZnO Electr
Electróólisislisis con energcon energííaa Solar Solar FVlFVl
Electr
Electróólisislisis con Electricidadcon Electricidad de Redde Red
Análisis de Ciclo de Vida
Comparación Métodos de Producción AnáAnálisis de Ciclo de Vidalisis de Ciclo de Vida
Comparaci
Comparacióón Mén Métodos de Produccitodos de Produccióónn
Impacto Ambiental Impacto Ambiental
(contribuci
(contribucióón relativa de cada tipo de impacto)n relativa de cada tipo de impacto)
Fotodescomposi
Fotodescomposióónn AguaAguacon con CdZnSCdZnS Fotodescomposi
Fotodescomposiónón AguaAgua CdSCdS--ZnSZnS--ZnOZnO
Descomposici
DescomposicióónnAutocatalíAutocatalíticatica CHCH44 Electr
Electróólisislisis con energcon energííaa EEóólicalica
Descomposici
Descomposicióónn AutocatalAutocatalííticaticaCHCH44-Solar-Solar Reformado
Reformado GN con CapturaGN con Captura COCO22
Ciclos
Ciclos TermoquTermoquíímicosmicos FerritasFerritasde Niquelde Niquel Ciclos
Ciclos TermoquTermoquíímicosmicos Zn, ZnOZn, ZnO Electr
Electróólisislisis con energcon energííaa Solar FVlSolar FVl
Electr
Electróólisislisis con con ElectricidadElectricidad de Redde Red
El Hidrógeno es un gas inflamable
La seguridad del Hidrógeno El Hidrógeno es un gas
inflamable
La seguridad del Hidrógeno
El H
2se 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 H
2.
La seguridad del Hidrógeno La seguridad del Hidrógeno
Hindenburg, Lakehurst
6 de mayo de 1937
Hindenburg, Lakehurst
6 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)
La seguridad del Hidrógeno La seguridad del Hidrógeno
¿ 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”
La seguridad del Hidrógeno La seguridad del Hidrógeno
Foto: NASA Foto: 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 hidr
No es un accidente del hidróógeno.geno.
Challenger
28 de enero de 1986
Challenger Challenger
28 de enero de 1986 28 de enero de 1986 La seguridad del Hidrógeno
La seguridad del Hidrógeno
Coche Hidrógeno
Coche Hidrógeno Coche GasolinaCoche Gasolina
t = 0 t = 0
Ensayo de incendio en coche con H2 y con gasolina Ensayo de incendio en coche con H2 y con gasolina
La seguridad del Hidrógeno La seguridad del Hidrógeno
t = 3 segundos t = 3 segundos
Coche Hidrógeno
Coche Hidrógeno Coche GasolinaCoche Gasolina
Ensayo de incendio en coche con H2 y con gasolina Ensayo de incendio en coche con H2 y con gasolina
La seguridad del Hidrógeno La seguridad del Hidrógeno
t = 1 minuto t = 1 minuto
Coche Hidrógeno
Coche Hidrógeno Coche GasolinaCoche Gasolina
Ensayo de incendio en coche con H2 y con gasolina Ensayo de incendio en coche con H2 y con gasolina
La seguridad del Hidrógeno La seguridad del Hidrógeno
t = 1 min. 30 seg.
t = 1 min. 30 seg.
Ensayo de incendio en coche con H2 y con gasolina Ensayo de incendio en coche con H
Ensayo de incendio en coche con H22 y con gasolinay con gasolina La seguridad del Hidrógeno
La seguridad del Hidrógeno
Coche Hidrógeno
Coche Hidrógeno Coche GasolinaCoche Gasolina
El H
2puede arder y explosionar ... pertenece a la familia de los
gases inflamables y requiere técnicas de manejo adecuadas a sus propiedades físico-químicas.
El H
2puede arder y explosionar ... pertenece a la familia de los
gases inflamables y requiere técnicas de manejo adecuadas a sus propiedades físico-químicas.
La seguridad del Hidrógeno La seguridad del Hidrógeno
ISO TC/197 ISO TC/197 Hydrogen
Hydrogen Technologies Technologies
CTN 181 CTN 181 Tecnolog
Tecnologí ías del H as del H
22La normativa de la Tecnología del Hidrógeno
La normativa de la Tecnología del Hidrógeno
La Economía del Hidrógeno CONCLUSIONES
La Econom
La Economíía del Hidra del Hidrógenoógeno CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
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 Políticos La Econom
La Economíía del Hidra del Hidrógenoógeno Desaf
Desafííos Sociales y Polos Sociales y Polííticosticos
