De los trenes alemanes a los autobuses de Corea del Sur, el combustible de hidrógeno está de vuelta en la imagen de la energía

De los trenes alemanes a los autobuses de Corea del Sur, el combustible de hidrógeno está de vuelta en la imagen de la energía

A medida que el precio de las caídas de energía renovable y las tecnologías de almacenamiento maduran, el combustible de hidrógeno atrae la atención.

Jorgo Chatzimarkakis estaba reabasteciendo de combustible su auto de celda de combustible de hidrógeno en uno de los Estaciones de recarga de 50-plus dispersos por Alemania cuando un conductor de Tesla, que estaba recargando su propio auto, se acercó.

El hombre estaba emocionado de ver un automóvil impulsado por hidrógeno en acción, y estaba lleno de preguntas. Chatzimarkakis, quien es secretario general de Hidrogen europa, estaba feliz de responderles, y los dos hablaron por varios minutos.

Pero para entonces, el coche de hidrógeno estaba completamente reabastecido, mientras que el conductor de Tesla aún tenía que esperar mucho mientras su batería se recargaba.

"Esto es la realidad", dice Chatzimarkakis. "Hoy en día, las estaciones de servicio están listas, el auto está listo, puedo planear mi viaje de Suiza a Dinamarca y a Noruega sin ningún problema".

La visión de un mundo alimentado por hidrógeno ha tenido más errores que Coyote. En 1923, el genetista británico JBS Haldane imaginó una Red de molinos de viento generadores de hidrógeno. Alimentando a Gran Bretaña, pero nada salió de ello. En 1970, el electroquímico de origen sudafricano John Bockris utilizó por primera vez el término "economía del hidrógeno" en un discurso y luego lo publicó. un libro que describe cómo se vería un mundo alimentado por hidrógeno solar. Pero de nuevo, nada cambió. En 2002, el teórico económico y social estadounidense Jeremy Rifkin argumentó que el hidrógeno podría hacerse cargo del petróleo y que El futuro de la energía está en las células de combustible impulsadas por hidrógeno..

Pero la industria no estaba lista, dice Chatzimarkakis. "Fue realmente muy válido lo que dijo Jeremy Rifkin, pero los políticos y los periodistas siempre quieren ver la prueba", dice. "Y en ese momento estaba muy lejos de realizarse porque la investigación no era lo suficientemente avanzada".

El hidrógeno viene de la edad

Quizás, por fin, haya llegado el momento del hidrógeno.

Japón planea usar los Juegos Olímpicos de Tokio 2020 para exhibir sus Visión para una sociedad del hidrógeno. y ha invertido US $ 348 millones en el establecimiento de estaciones de reabastecimiento de hidrógeno y otras infraestructuras. Alemania ha lanzado el primer mundo trenes propulsados ​​por hidrógeno para complementar un número creciente de estaciones de recarga de hidrógeno a través del país. Suiza es compra de camiones 1,000 impulsados ​​por hidrógeno, Noruega ha tenido estaciones de recarga de hidrógeno desde 2006, y Corea del Sur es invertir US $ 2.33 mil millones en los próximos cinco años para crear estaciones de reabastecimiento de hidrógeno, plantas de vehículos de celdas de combustible, autobuses de celdas de combustible y sistemas de almacenamiento de hidrógeno. Y Australia ha visto tanto su agencia nacional de ciencia CSIRO y el científico jefe Alan Finkel Informe por separado sus visiones para una nación impulsada por hidrógeno y una industria de exportación.

El Coradia iLint comenzó a proporcionar tránsito masivo alimentado con hidrógeno en Alemania en 2018. (El combustible de hidrógeno está de vuelta en la imagen de la energía)
El Coradia iLint comenzó a proporcionar tránsito masivo alimentado con hidrógeno en Alemania en 2018.
Foto cortesía de Alstom | R Frampe

En el corazón de la economía del hidrógeno se encuentra el uso de electricidad de fuentes renovables como la energía solar, eólica e hidráulica para dividir el agua en oxígeno e hidrógeno, un proceso llamado electrólisis. Ese "hidrógeno verde" se puede usar en celdas de combustible para generar electricidad, y las celdas de combustible se pueden usar individualmente para conducir vehículos o en pilas para soportar o incluso alimentar una red. Lo mejor de todo es que el escape generado por las células de combustible de hidrógeno es el agua, que un día podría recapturarse y reciclarse para electrólisis nuevamente.

Economía y Clima

Entonces, ¿qué ha cambiado para finalmente llevar el hidrógeno a la vanguardia de los planes energéticos globales? Jenny Hayward, investigadora científica senior en CSIRO y coautora de su Hoja de ruta nacional del hidrógeno 2018, dice que la economía más favorable ha jugado un papel significativo.

"La producción está bajando en costo, pero también la utilización está bajando en costo", dice Hayward. No solo el precio de la electricidad de la energía solar fotovoltaica y el viento ha disminuido drásticamente, sino que las tecnologías de electrolizadores también se han vuelto mucho más baratas, de mayor escala y más eficientes. Al mismo tiempo, las células de combustible de hidrógeno también están mejorando tanto en eficiencia como en costo, dice ella.

Haga clic para ver una infografía del Departamento de Energía de los EE. UU. Sobre los combustibles de hidrógeno. (El combustible de hidrógeno está de vuelta en la imagen de energía infografía)
Haga clic para ver una infografía del Departamento de Energía de los EE. UU. Sobre los combustibles de hidrógeno.

Otro factor importante es la creciente urgencia de una reducción sustancial de las emisiones de gases de efecto invernadero, dice John Andrews, experto en energía sostenible y profesor de la Universidad RMIT en Melbourne, Australia.

"Es muy importante mantener su introducción vinculada a ser parte de la solución para enfrentar el cambio climático", dice Andrews. “No se trata solo de obtener un combustible alternativo; Se trata de obtener un sistema de combustible y energía de cero emisiones ".

Avanzar en la adaptación del hidrógeno como combustible no ha sido fácil. A pesar de la búsqueda centenaria de una economía del hidrógeno, ha habido algunos desafíos tecnológicos importantes que superar para llegar a este punto, y aún son los primeros días.

Resolviendo el problema de almacenamiento

Un problema clave en el uso de hidrógeno para el transporte ha sido almacen. Recientemente, ahora es posible comprimir el hidrógeno en un contenedor lo suficientemente pequeño y liviano como para caber en la parte trasera de un vehículo de pasajeros, mientras que aún contiene suficiente energía para alimentar ese automóvil a al menos 300 millas.

"Siempre se pensó que sería muy difícil obtener un almacenamiento de hidrógeno que pudiera superar a los objetivos del Departamento de Energía de los EE. UU. Para su uso con autos de celdas de combustible de hidrógeno", dice Andrews. Luego vino el desarrollo de una tanque de hidrogeno de alta presion hecho de compuestos avanzados, que fueron capaces de cumplir e incluso superar los requisitos.

El almacenamiento de combustible ha sido un gran desafío para el transporte alimentado con hidrógeno. (El combustible de hidrógeno está de vuelta en la imagen de la energía)
El almacenamiento de combustible ha sido un gran desafío para el transporte alimentado con hidrógeno. Las mejoras recientes han extendido la gama de vehículos de pasajeros a más de 300 millas por relleno.
Foto © iStockphoto.com/Tramino

"Creo que las personas se sentaron y dijeron que sí, es posible tener una forma de almacenamiento que se pueda usar para transportar hidrógeno a bordo de un vehículo y ofrecer un rango comparable al de los autos convencionales y tener un tiempo de recarga. Esto es fundamental". La ventaja del hidrógeno, de solo unos minutos ", dice.

Los vehículos de celda de combustible de hidrógeno ahora coinciden o incluso superan el rango de los vehículos de gasolina o diesel convencionales; Toyota afirma que su Mirai obtiene alrededor de millas 312 De un tanque de hidrógeno. Esto los convierte en un prospecto mucho más atractivo para viajes de larga distancia que un vehículo eléctrico con batería.

También los convierte en una opción viable para vehículos más trabajadores, dice Lisa Ruf, coordinadora de La movilidad del hidrógeno en Europa y consultor principal en Element Energy en el Reino Unido.

“En las operaciones de camiones, taxis, servicios de respuesta de emergencia, debe tener el alcance y el tiempo de reabastecimiento de combustible similar al de los vehículos convencionales”, dice ella, citando el caso del Policía Metropolitana de Londres, que este año adquirió 11 con autos de pila de combustible de hidrógeno.

Alimentando la rejilla

El hidrógeno también se está explorando como una forma de ayudar a mantener la estabilidad de una red de energía renovable, según Morry Markowitz, presidente de la Asociación de Energía de Celdas de Combustible e Hidrógeno en los EE.UU.

"Debido a que el sol no brilla todo el tiempo y el viento no sopla, las energías renovables tienen un problema de intermitencia, por lo que debe ser capaz de encontrar una manera de almacenar efectivamente los electrones que se crean", dice. El exceso de electricidad se puede usar para alimentar la electrólisis y generar hidrógeno que se puede usar en vehículos con celdas de combustible o celdas de combustible estacionarias, o se puede almacenar para el transporte.

Este escenario es particularmente atractivo para áreas remotas, como las ciudades del interior de Australia que, de lo contrario, dependen de generadores a diesel. Alimentar a las ciudades con una combinación de energías renovables y almacenamiento de hidrógeno podría llegar a ser rentable, especialmente a medida que aumenta el precio del diesel, dice Hayward.

Las compañías de gas también están considerando al hidrógeno como una alternativa potencial al gas natural, que podría hacer uso de la infraestructura existente. "Eso sería fantástico; entonces no dependen de los camiones que vienen con diesel, solo necesitan sus energías renovables ", dice ella. "Podrían tener un sistema donde tengan una celda de combustible y recuperen el agua, por lo que es un sistema autónomo".

Las compañías de gas también están considerando al hidrógeno como una alternativa potencial al gas natural, que podría hacer uso de la infraestructura existente.

"En particular, si vamos a alcanzar objetivos de reducción de emisiones altos, van a tener toda esta infraestructura de gas sentada allí sin ser utilizada", dice Hayward. "Lo interesante de las redes de distribución de gas es que, si están hechas de tuberías de PVC, se puede tener un porcentaje de hidrógeno de 100, aunque se deberían cambiar los aparatos y los medidores".

El efecto Hindenburg

Es imposible hablar de hidrógeno sin dirigirse al dirigible en la habitación, lo que Markowitz llama el "efecto Hindenburg". El infierno espectacular alimentado con hidrógeno que fue el desastre de la aeronave Hindenburg en Nueva Jersey en 1937 aún persigue a la industria del hidrógeno, y el problema de Las preocupaciones sobre la inflamabilidad y la seguridad del hidrógeno son inevitablemente planteadas en las discusiones sobre la economía del hidrógeno.

Pero Markowitz dice que la tecnología del hidrógeno actual está muy avanzada con respecto a la tecnología del hidrógeno de esa era.

"Los materiales avanzados, como los tanques de fibra de carbono, sensores, computadoras y otras cosas han mejorado tan dramáticamente ... la seguridad para el hidrógeno no debería ser un problema", dice. "En el sector del transporte y otras áreas, los vehículos de hidrógeno cumplen o superan cualquier cosa que se encuentre en la carretera hoy".

También existe la preocupación de que una mayor absorción de hidrógeno podría afectar la capa de ozono. UNA 2003 estudio sugirió que si toda la generación de energía de combustibles fósiles se reemplazara con hidrógeno, la fuga del gas a la atmósfera podría reaccionar con el oxígeno para formar vapor de agua que podría interrumpir la capa de ozono en una cantidad significativa.

Otra crítica a menudo hecha de hidrógeno es que una cantidad significativa es todavía producido utilizando combustibles fósiles. En los Estados Unidos, la mayor parte del hidrógeno se produce a través de un proceso llamado reforma de gas natural, en el que el gas natural reacciona con vapor de alta temperatura para producir hidrógeno, monóxido de carbono y una pequeña cantidad de dióxido de carbono. También se puede hacer por gasificando carbón marrón, lo que también resulta en CO2 producción.

"Si sigue cualquiera de esas rutas para obtener hidrógeno, hay algunas emisiones de dióxido de carbono que provienen de esas rutas, por lo que la única forma de lograr que las emisiones cero sean unidas a la captura y almacenamiento de carbono", dice Andrews. "Y esa sigue siendo una gran pregunta sobre si eso puede ser viable, si será seguro y podemos mantener ese dióxido de carbono durante miles de años bajo tierra y si alguna vez puede ser económico".

Enfoque medido

Hay un sentido de urgencia en las discusiones sobre el hidrógeno, lo que refleja el reconocimiento generalizado de que existe la necesidad de descarbonizar el transporte, dice Ruf. Ella sostiene que si bien hay una variedad de soluciones en la mesa, el hidrógeno es capaz de abordar problemas que otras tecnologías no pueden hacer tan fácilmente o de manera rentable.

Pero si bien hay mucho entusiasmo sobre el potencial del hidrógeno, Ruf también aconseja un enfoque medido.

"Supongo que el problema que tenemos como sector para apoyar la tecnología de celdas de combustible de hidrógeno es que debemos ser cautelosos con las exageraciones y debemos ser capaces de manejar las expectativas", dice. “Es algo que requiere tiempo e inversión. No sucederá de la noche a la mañana, pero a largo plazo es una muy buena solución ". Ver la página principal de Ensia

Este artículo apareció originalmente en ENSIA

Sobre el Autor

Bianca Nogrady es una periodista científica independiente que aún tiene que conocer una investigación que no encuentra fascinante. Ella escribe para una variedad de puntos de venta, incluyendo Naturaleza, The Guardian, Australian Geographic, BBC Future y la Australian Broadcasting Corporation. twitter.com/BiancaNogrady biancanogrady.com

Nota del editor: el autor ha redactado un contrato para CSIRO en el pasado, aunque no está relacionado con el combustible de hidrógeno.

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