EL ITC impulsa el I+D en la integración de las energías renovables y las tecnologías del hidrógeno, en Canarias El hidrógeno como vector energético permitirá aumentar la participación de las energías renovables en el mix energético de Canarias, reduciendo así su dependencia del petróleo en el sector del transporte. EL HIDROGENO: El Combustible del Futuro
Vector Energético g
Es el elemento más ligero y abundante de la naturaleza Rara vez se encuentra puro en estado natural, y la mayor parte de las veces unido al oxígeno formando agua,
El hidrógeno es un portador de energía, no es un recurso energético.
y al carbono en los hidrocarburos (moléculas muy estables)
Biomasa
Nuclear
Se requiere un importante aporte energético para extraerlo en una forma energéticamente aprovechable Se trata de un vector energético, una forma secundaria de energía que se debe transformar a partir de otras
Hidro
fuentes primarias
C bó Carbón
Eólica
Objetivo de la actividad del ITC: demostrar la viabilidad técnica y económica de un
Solar
sistema de transporte, que a través de tecnologías asociadas a la producción y uso del hidrógeno, permita aprovechar los recursos energéticos renovables de Canarias, para la producción de hidrógeno, para su posterior utilización como combustible de automoción.
Geotérmica
Petróleo
Electrólisis
Steam reforming
H2
El objetivo fundamental es la utilización de hidrógeno producido con energías renovables, con el fin de: Disminuir las barreras existentes al aprovechamiento del potencial eólico y solar en las islas. Superar las restricciones a la producción eléctrica con energías renovables, que suponen las pequeñas y débiles redes insulares, utilizando sistemas de producción de hidrógeno para el almacenamiento de los excedentes de energía eólica y solar, y su posterior utilización como combustible de automoción. Potenciar P i ell uso de d las l energías í renovables bl en ell mix i energético éi d los de l tres archipiélagos, hi iél con ell fin fi de d reducir las emisiones de CO2, SO2 y NOx. Garantizar el abastecimiento de combustible, reduciendo la dependencia del petróleo, en el sector del transporte Producción descentralizada de combustible de automoción, y a precios competitivos, una vez incluidas las externalidades.
A partir de una fuente primaria de energía Gas Natural Actualmente el 95 % del H2 se produce a partir de combustibles fósiles
EL HIDROGENO Y LAS ENERGIAS RENOVABLES • • • •
Las pequeñas y débiles redes insulares limitan el aprovechamiento de las energías renovables, intermitentes y variables. Estamos cerca de los máximos niveles de penetración permitida, lo que dificulta la instalación de nuevos parques eólicos conectados a red. Es preciso contar con sistemas de almacenamiento masivo de energía, que permita la expansión del aprovechamiento de las energías renovables. g El hidrógeno producido a partir de energía EERR, para su posterior utilización en aplicaciones estacionarias o de transportes, permite adaptar la generación a las necesidades y estado de la red. Las EERRse pueden utilizar como fuente primaria de energía para la producción de la electricidad necesaria para la descomposición de la molécula de agua a través de un proceso de electrólisis. De esta forma la producción de hidrógeno se efectúa de forma totalmente limpia sin ninguna emisión de gases contaminantes. En el posterior proceso que ocurre en el vehículo, donde este hidrógeno se utiliza como combustible de automoción, la única emisión que tenemos es la de vapor de agua. Por lo cual un sistema de transporte basado en este combustible es totalmente respetuoso con el medio ambiente.
Electrolizador Electricidad 4,5 kWh/Nm3H2 *
HIDROGENO COMO COMBUSTIBLE DE AUTOMOCION Con una potencia eólica instalada en Canarias de 1.025 MW (objetivo PECAN 2006 para 2015), si se emplearan las horas de la noche que van desde las 0 h a las 6 h para producir hidrógeno, se obtendría suficiente combustible para abastecer a 600 guaguas de transporte público.
0 ºC, 1 atm 1.000 litros 1 NM³H2
* Nm³H2 = Normal metro cúbico de hidrógeno (H2 en condiciones normales de 0ºC y 1 atm
PILA DE COMBUSTIBLE
89 9 g de 89.9 d H2
H2O
Una pila de combustible es un dispositivo que permite la conversión directa en energía eléctrica de una reacción química de oxidaciónreducción. Su funcionamiento se basa en un proceso inverso al de la electrólisis: hidrógeno y oxígeno se combinan para formar agua con producción de energía eléctrica y desprendimiento de calor. calor En una célula de combustible PEM se producen dos reacciones simultáneamente: una oxidación (pérdida de electrones) en el ánodo y una reducción (ganancia de electrones) en el cátodo Estas dos reacciones llevan a cabo una reacción de oxidación-reducción (redox) total que permite la formación de agua a partir de hidrógeno y oxígeno en estado gaseoso.
Oxidación: 2 H2
4H+ + 4e-
Reducción: O2+ 4e-+ 4H+
H2O
Reacción total: 2H2 + O2
2H2O
350 atm
= 3.00 kWh Energía Térmica
2,9 litros 89.9 g de H2
H2O
Pila de Combustible η = 50 %
MOTOR DE COMBUSTION INTERNA El H2 puede ser quemado en motores de combustión interna de gasolina tradicionales ligeramente modificados, pero adaptados a las propiedades i d d de d la l combustión b tió del d l H2. Se produce una oxidación rápida o combustión del combustible y aire en un espacio confinado. La reacción exotérmica del combustible con el oxidante genera gases a alta temperatura y presión, a los que se les permite expandirse para producir trabajo.
Es una apuesta menos arriesgada que la pila de combustible, porque parte de una tecnología que lleva utilizándose alrededor de 100 años, y permite un cambio gradual hacia el nuevo combustible hidrógeno.
El uso de hidrógeno como combustible limpio en la automoción permitirá sustituir a los combustibles fósiles, reduciendo así la dependencia del petróleo en el sector del transporte en Canarias.
En 1874 Julio Verne, cien años antes que empezasen las investigaciones modernas con hidrógeno, escribió en “La isla misteriosa”, en la cual profetizaba en boca del ingeniero Cyrus Harding: “creo creo que algún día se utilizará el agua como combustible. Que el hidrógeno y el oxígeno que la componen, ya sean juntos o separados, proporcionarán una fuente inagotable de luz y calor, de una intensidad de la cual el carbón no es capaz. El agua será el carbón del futuro”.
1,50 kWh Eléctrica 1,50 kWh Calor