domingo, 16 de enero de 2011

El hidrógeno

 ¿Si se acaba el petróleo qué?. La respuesta no es difícil si tenemos en cuenta lo que significa el petróleo en la actualidad.  Sería una hecatombe sin precedentes: se produciría una crisis económica brutal en la que no se puede fabricar nada, y no se puede transportar nada, la gente se moriría de hambre, de frío y de enfermedad, estallarían guerras, quién sabe si incluso nucleares...

Ante este provenir desolador ¿cuáles son las soluciones que se presentan o qué cambios habría que hacer para que no se produjera?

Habría que empezar diciendo que uno de los graves problemas que tiene la humanidad es la irrisoria capacidad que se tiene para almacenar energía. Actualmente la energía que se produce se consume al momento. La oferta se intenta ajustar a la demanda en un sistema ineficiente en el que se pierde mucha energía y se produce un gran impacto ambiental.

Se podría decir que el petróleo es un sistema de almacenaje de energía que la naturaleza a tardado en producir miles de años, por ello no es renovable.

El hidrógeno, sería una de esas soluciones que se plantean. No es una fuente de energía en si, si no una forma limpia, eficaz e inagotable de almacenar energía que permitiría hacerlo de fuentes de energía renovables (eólica, solar e hidroeléctrica) y satisfacer con creces las demandas de energía de la humanidad entera.

Desaparecerían los enormes problemas que genera actualmente el petróleo. Se acabarian los conflictos bélicos y diplomáticos por su control que rigen actualmente las relaciones internacionales, se acabaría el dominio y la dependencia de unos países sobre otros y permitiría el acceso a los países pobres a una fuente de energía que posibilitaria su desarrollo y con ello haría posible, porque actualmente no lo es, un buen nivel de vida para toda la humanidad, no se producirían las crisis económicas que hoy en día provoca la especulación financiera a la que está sometida su precio, se acabaría con la enorme contaminación y desastres ecológicos que genera su uso...

 El hidrógeno sería la panacea que daría solución a todos los problemas.
¿Cuál es el problema entonces?, ¿qué es lo que pasa para qué no salga esta tecnología?
La respuesta es difícil de saber porque como en tantas otras cosas existe una enorme desinformación producida por  fuertes y contrapuestos intereses.
Sin entrar en otras consideraciones el hidrógeno desde un punto de vista técnico parece presentar hoy por hoy un escollo que no se ha conseguido resolver y que lo hace inviable. Para su fabricación es necesario utilizar platino, un metal muy escaso y carísimo (1000euros la onza, que son aproximadamente 30 gramos).

Se recomienda leer los comentarios de esta entrada en los que Abel explica de forma clara cual es la situación actual del hidrógeno como fuente de almacenar energía.


11 comentarios:

Abel dijo...

Todo eso que comentais aqui sobre el hidrogeno no es correcto,el platino no es necesario para fabricar hidrogeno existen muchos mas problemas por los cuales no es rentable ni viable de momento

fegonan dijo...

Cualquier info que nos puedas aportar sobre el tema será bienvenida. Este es un tema polémico, como muchos otros en los que hay intereses de por medio, y hay mucha desinformación sobre el tema. Ya dirás.

Abel dijo...

En primer lugar, el hidrógeno es el elemento más simple y se escapa de cualquier recipiente, sin importar lo fuerte o aislado que se encuentre. Por esta razón, el hidrógeno siempre se evaporará en los depósitos de almacenamiento, a un ritmo de al menos un 1,7 por ciento diario. El hidrógeno es muy reactivo. Cuando el gas de hidrógeno entra en contacto con superficies de metal se descompone en átomos de hidrógeno, que son tan pequeños que pueden penetrar el metal. Esto provoca cambios estructurales que hacen que el metal se haga quebradizo.
El mayor problema, quizá, para el transporte del hidrógeno destinado a las células de combustible es el tamaño de los depósitos. Se necesita un volumen de 238.000 litros de hidrógeno, en forma gaseosa, para reemplazar la capacidad energética que contienen 20 galones de gasolina.
Las demostraciones de los coches impulsados por hidrógeno se han realizado con hidrógeno comprimido. Debido a su baja densidad, el hidrógeno comprimido no dará a los coches una autonomía tan conveniente como la gasolina. Es más, un depósito de hidrógeno comprimido tendría el riesgo de tener fugas de presión tanto en accidentes como en el uso normal, y esas fugas podrían producir explosiones.
Si el hidrógeno se licúa, se obtiene una densidad de 0,07 gramos por centímetro cúbico. Con esta densidad, se necesita cuatro veces el volumen de gasolina para una cantidad determinada de energía. Por tanto, un depósito de gas de 15 litros equivaldría a un depósito de 60 litros de hidrógeno licuado. Además de esto, existen dificultades para almacenar hidrógeno líquido. El hidrógeno líquido está lo suficientemente frío como para congelar el aire. En vehículos de pruebas, se han dado accidentes por subidas de presión causadas por válvulas taponadas.
Además, hay un coste energético para licuar el hidrógeno y mantenerlo refrigerado para que permanezca en estado líquido. No se han hecho estudios del coste energético en este aspecto, pero con seguridad reducirán aún más la Recuperación Energética de la Energía Invertida (en adelante se mencionará por sus más conocidas siglas en inglés, Energy Return on Energy Invested –EROEI-; n. del T.) del hidrógeno como combustible.

Abel dijo...

Una tercera opción es el uso de metales en polvo para almacenar el hidrógeno, en forma de hidratos de metal. En este caso, el volumen de almacenamiento sería algo mayor que el volumen de los metales en sí. Pero almacenado de esta forma, el hidrógeno sería mucho menos reactivo. Pero como se puede imaginar, el peso de los metales haría el depósito de combustible muy pesado.
Ahora trataremos la producción de hidrógeno. El hidrógeno no se da de forma libre en la naturaleza en cantidades útiles; por tanto, el hidrógeno tiene que salir a partir moléculas (que lo contengan), sean éstas de metano, derivado de los combustibles fósiles, o del agua.
Normalmente, la mayoría del hidrógeno se produce mediante el tratamiento de metano con vapor, siguiendo la fórmula: CH4 (g) + H2O + e > 3H2(g) + CO(g). El CO(g) en esta ecuación es el gas de monóxido de carbono, que es un subproducto de la reacción.
En esta fórmula no entra la energía necesaria para producir el vapor, que generalmente proviene de quemar combustibles fósiles.
Por esta razón, no evitamos la producción de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero. Simplemente transferimos la generación de esta contaminación a las plantas de producción de hidrógeno. Este procedimiento de producción de hidrógeno también conlleva una importante pérdida energética. Primero, está la producción del metanol base a partir del gas natural o el carbón, con una pérdida neta de energía del 32 al 44 por ciento. Después, el proceso de tratamiento de vapor para obtener el hidrógeno acarreará una pérdida energética adicional del 35 por ciento.

Abel dijo...

Frecuentemente se hace ver que tenemos una inagotable fuente de agua, de la que deriva el hidrógeno. Sin embargo, esta reacción, 2H2O + e = 2H2(g) + O2(g), exige una inversión energética sustancial por unidad de agua (286 kJ por mol). Esta inversión energética es necesaria debido a los principios elementales de la química y no se puede reducir.
Se están investigando varios procesos para extraer el hidrógeno del agua. Los más notable son la electrólisis y la descomposición térmica del agua. Pero la química básica mencionada, exige importantes inversiones energéticas en todos estos procesos, en términos de EROEI los hace no rentables.
Se ha pensado mucho para intentar dominar la luz del sol con células fotovoltaicas y después utilizar la energía resultante para partir (la molécula de) agua y así obtener hidrógeno. La energía que se necesita para producir mil millones de Kwh (kilovatios x hora) de hidrógeno, es de 1.300 milllones de Kwh de electricidad. Incluso con los recientes avances en tecnología fotovoltaica, la cantidad de paneles solares sería enorme y debería colocarse en áreas con la adecuada luz solar.
Asimismo, la cantidad de agua requerida para generar este hidrógeno sería el equivalente al 5 por ciento del caudal del río Mississippi. Como ejemplo de una instalación solar-hidrógeno, si Europa considerase esta transición, su mejor opción sería la construcciónj de colectores solares masivos en el desierto del Sahara, en la cercana África. Utilizando la tecnología actual, sólo el 5 por ciento de la energía recogida en las plantas solares del Sahara sería enviada a Europa. Una planta solar de este tipo costaría unas 50 veces más que una planta de carbón y entregaría la misma cantidad de energía. Además de esto, la producción de células fotovoltaicas tiene un EROEI muy pobre.

Abel dijo...

El problema básico de las células de combustible reside en que la segunda ley de la termodinámica dicta que siempre tendremos que gastar más energía para la obtención de hidrógeno que la que obtendremos de su uso. El concepto erróneo es que las células de combustible de hidrógeno son una fuente alternativa de energía, cuando no lo son.
En realidad, las células de combustible de hidrógeno son una batería de almacenamiento de energía que proviene de otras fuentes. En una célula de combustible, el hidrógeno y el oxígeno se dirigen al ánodo y cátodo, respectivamente, de cada célula. Los electrones que se toman de hidrógeno, producen corriente eléctrica continua, que se puede usar en un motor eléctrico de corriente continua o ser convertida (para su uso) como corriente alterna.
Debido a la segunda ley de la termodinámica, las células de combustible siempre tendrán un mal EROEI. Si se utilizan combustibles fósiles para generar hidrógeno, sea por el método de metano con vapor o a través de la electrólisis del agua, no existe ventaja sobre el uso directo de los combustibles fósiles. El uso del hidrógeno como intermediario para el almacenamiento de energía sólo se justifica cuando existe alguna razón para no utilizar la fuente primaria de energía de forma directa. Por esta razón, una economía basada en el hidrógeno tiene que depender a gran escala de la energía nuclear o de la electricidad solar.
Por tanto, el desarrollo de una economía del hidrógeno exigirá grandes inversiones en investigaciones sobre células de combustible y en la construcción de plantas nucleares o solares. Además de esto, está el coste de convertir toda la tecnología y maquinaria existentes a las células de combustible de hidrógeno. Y todo ello deberá ser llevado a cabo bajo las condiciones energéticas de la producción de fósiles posterior al cenit.
“Ahora estamos en una situación de mercado en la que obtenemos combustible convencional, generalmente petróleo, lo quemamos en un motor de combustión interna y realizamos el trabajo. Lo que ahora entiendo que están promoviendo los defensores del hidrógeno, es una economía del hidrógeno que consiste, básicamente, en usar también los combustibles fósiles, para producir energías alternativas solares, o energías limpias… o generadores eolicos… para producir electricidad, para después partir las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno y después comprimir o licuar el hidrógeno para su transporte y almacenamiento y para después inyectarlo en células de combustible para producir electricidad que finalmente haga trabajar a la máquina. ¿Creeis verdaderamente que esto es eficiente?

fegonan dijo...

Muchas gracias por arrojar luz a la cuestión. Has sido capaz de expresarlo de manera que se entiende fácilmente.
Respecto al platino yo había oído que se utiliza de catalizador, pero vamos, me pierdo un poco cuando empiezo a profundizar en estas cosas.
Por lo que cuentas no hay perspectivas de que sea algo viable.
Me imagino que habrás oído también hablar de almacenar energía en piscinas de sal, qué te parece?

fegonan dijo...

Voy a modificar la entrada para señalar que se lean tus comentarios para profundizar y aclarar el estado de la cuestión. Muchas gracias otra vez!

Abel dijo...

Exactemente no son piscinas de sal,son enormes depositos de sales fundidas y se utiliza en la termosolar de alta temperatura, 2000 soles de concentración pero apenas tenemos 4 horas de almacenamiento termico,lamentablemente existe una cosa que se llama fisica que al levantarnos por las mañanas esta ya esperandonos detras de la esquina y normalmente las cosas no son lo que parecen o lo que nos quieren hacer que creamos, con lo que la jente normal no sabe se podrian escribir varias guias de telefonos.

fegonan dijo...

4horas, no es muy alentador.
Totalmente de acuerdo en lo que dices.
Por ahora no parece haber una alternativa que pueda tomar el relevo a los hidrocarburos en la producción de energía. Todo parece pasar por un cambio drástico en la eficacia y sobre todo en la reducción del consumo.
Realmente vivimos sumidos en la cultura del despilfarro. Se podría hacer mucho en esta linea.
Bueno, Salud!

Anónimo dijo...

Hola estudiante de Ingenieria de construcción y momento proyecto final de carrera destinado a la creación de un refujio de montaña que funciona con esta etcnología. Informa de una serie de empresas dedicadas a la fabricación de kits que generan hidrógeno para todo tipo de necesidades. Generadores de hidrógeno PEM, que son los más eficientes y los mas respetuosos con el medio ambiente. Les adjunto un link muy interesante. Lo digo porque el tema está más avanzado de lo que la gente se piensa.
Es una distribuidora en Vizcaya y me ha salvado la vida para mi Proyecto final de carrera!!
http://www.h2planet.eu/esp/prodotto.php?id=369&n=3&hash=1277345dad0c9280af3e69d49ed8a796