Economia d'hidrogen
L'economia d'hidrogen és un model econòmic energètic alternatiu a l'us de combustibles fòssils, en el qual l'energia, per al seu us bàsic en els mijos de transport, s'almagasena com hidrogen (H2) o dihidrógeno.
L'hidrogen s'ha propost com a substitut dels combustibles fòssils com la gasolina i el diésel (gasoil) utilisats actualment en automòvils i com a sistema d'almagasenament d'energies renovables.[1]
Desenroll actual
editarAlgunes companyies, com Fonda, Daimler, Ford Motor Company, General Motors Corporation/Opel, Hyundai Motor Company, Kia Motors Corporation, l'aliança Renault SA i Nissan Motor Corporation i Toyota Motor Corporation estan desenrollant proyectes relacionats en els vehículs d'hidrogen. Algunes d'elles inclús han apostat estratègicament per un futur energètic basat en les tecnologies d'hidrogen, una corrent que ha donat lloc al concepte de Societat de l'Hidrogen, que a sovint s'intercanvia en el d'economia de l'hidrogen. Per eixemple, el fabricant d'automòvils japonés Fonda, l'única firma que ha obtingut l'homologació per a comercialisar el seu vehícul impulsat per pila de combustible d'hidrogen, el FCX Clarity, en Japó i Estats Units, ha desenrollat també la Home Energy Station, (HES), un sistema autònom i domèstic que permet obtindre hidrogen a partir d'energia solar per a repostar vehículs de pila de combustible i aprofitar el procés per a generar electricitat i aigua calenta per a la llar. La producció de l'hidrogen és un sector industrial considerable, i és cada volta major. En 2004 es varen produir unes 50 millons de tonellades mètriques d'hidrogen, contenint 200 gigavats d'energia; la taxa de creiximent és d'al voltant d'un 10% per any. Degut a que l'almagasenage i transport d'hidrogen és car, la major part de l'hidrogen que es produïx en l'actualitat es fa localment, i és utilisat immediatament, generalment per la mateixa companyia productora. En 2005, el valor econòmic de tot l'hidrogen produït va ser de aprox. 135 mil millons d'USD per any.
Hui hi ha dos principals aplicacions per a l'hidrogen. Casi la mitat s'ampra per a produir amoníac (NH3) per mig del procés d'Haver, el qual s'utilisarà sobretot com fertilisant, directa o indirectament. A causa de que la superpoblación mundial i l'agricultura intensiva creixen, per açò la demanda de l'amoníac (i per tant d'hidrogen) està creixent. L'atra mitat de la producció actual de l'hidrogen s'utilisa per a convertir cadenes llargues d'hidrocarburs (que són la majoria en el petròleu sense refinar) en fraccions més llaugeres, convenients per al seu us com combustibles. Este últim procés es coneix com hydrocracking. Hydrocracking representa un àrea inclús de major creiximent que la de l'amoníac, els increments en els preus del petròleu animen a les companyies petroleres a extraure un material més pobre, com poden ser arenes d'alquitrán i pissarra de petròleu.
Actualment, el 48% de la producció d'hidrogen és a partir del gas natural, el 30% del petròleu, i el 18% del carbó; l'electrólisis de l'aigua representa solament 4%.[2][3]
El gran mercat i l'increment també han estimulat que es creu un gran interés en buscar métodos alternatius, més barats, per a la producció d'hidrogen.
Fonaments
editarl'electricitat ha revolucionat la calitat de la vida humana des de finals del sigle dèneu permetent un us més senzill de les fonts d'energia disponibles. Els primers dispositius i aplicacions com la dínamo i l'allumenament elèctric motivaven la corrent directa. Més alvance l'alternador i la corrent alterna varen permetre transmetre l'energia elèctrica a gran escala.
Actualment, l'oscilació de la demanda energètica es cobrix per mig de l'encés o apagat de generadors. No obstant, l'electricitat és difícil d'almagasenar per a usar-la més alvance. El millor sistema en lo que a eficiència i cost es referix i més estés ademés per a l'almagasenament d'energia d'una ret a gran escala és l'almagasenament per bombeig, que consistix en bombejar aigua fins a un assut superior i generar l'electricitat demandada per mig de hidroelectricidad. No obstant este método no servix per a aplicacions mòvils d'almagasenage d'energia.
Existixen alternatives més reduïdes d'almagasenage com condensadores pero tenen el problema de la baixa densitat d'energia. Les bateries tenen també baixa densitat d'energia i ademés tarden en carregar-se i descarregar-se. L'almagasenament en una bateria inercial és més eficient que en les bateries de tamany similar, pero carreja preocupacions de seguritat degut a que pot trencar-se explosivament, a banda del efecte giroscòpic que té. Este no és un problema en plantes elèctriques, puix li les pot enterrar.
Casi al mateix temps que va escomençar a funcionar l'electricitat, es va descobrir una font d'energia portable. Es tracta naturalment dels motors de combustió interna, els quals cremen hidrocarburs. Els motors de combustió interna varen arrasar als seus competidors d'eixa época, com per eixemple l'aire comprimit, o els automòvils elèctrics accionados per bateries, perque varen proporcionar majors possibilitats, en virtut de l'eficàcia del motor de combustió interna i de l'alta densitat energètica del combustible, a pesar de que intoxicar a la població i l'explotació de la gent en països pobres. L'alt cocient de potència másica dels motors de combustió interna també va permetre construir un avió de densitat més alta que l'aire.
Les actuals preocupacions sobre la disponibilitat a llarc determini dels combustibles fòssils i pel calfament global per les emissions de diòxit de carbono (CO2) han donat lloc a una busca d'un combustible alternatiu als combustibles fòssils que no tinga estos problemes.
Hi ha qui pensa que les celes de combustible d'hidrogen són l'equivalent als vells motors de combustió interna.
Fonts d'hidrogen centralisades previstes
editarL'economia de l'hidrogen utilisaria una font energètica no basada en combustibles fòssils (energies renovables/nuclear/fusió), utilisant varis métodos (electrólisis, cicle del sulfure-yodo) per a produir el gas d'hidrogen per al seu us en els múltiples sectors com a font d'energia almagasenada. Si l'energia s'utilisa per a produir hidrogen, llavors l'hidrogen es podria utilisar com a forma d'almagasenage d'energia substituyendo el gas i el petròleu causants d'emissions de gasos d'efecte hivernàcul.
En una economia de l'hidrogen, els grans generadors rurals d'hidrogen d'alta eficàcia es combinarien en un sistema de distribució (com el sistema de la distribució del gas natural pero capaç de satisfer els desafius adicionals del transport de l'hidrogen). En la distribució d'energia l'usuari intermig i final podria utilisar les celes de combustible per a satisfer les seues necessitats, substituyendo els actuals sistemes de generació i distribució local, i els vehículs de combustió interna. Sistemes similars s'utilisen actualment en el gas natural per a produir electricitat, en instalacions urbanes en cogeneración a on ademés s'aprofita la calor residual.
La font d'energia primària per a produir hidrogen podia ser combustible nuclear, o fòssil. En una economia completa de l'hidrogen, inclús les fonts elèctriques primàries com l'energia hidràulica i l'energia eòlica es podrien utilisar per a fer l'hidrogen, en lloc de distribuir-la directament en la ret elèctrica (l'equilibri apropiat entre la distribució de l'hidrogen i la distribució elèctrica interurbana és una de les preguntes bàsiques a mig resoldre en l'economia de l'hidrogen). Els grans generadors que produïren hidrogen de fonts d'energia fòssils generarien cantitats enormes de contaminació, pero centralisen les emissions, i les ciutats quedarien netes de polució, ya que les emissions es podrien realisar en zones despobladas, i els sistemes de control d'emissió serien més fàcils d'examinar.
S'aduïx que la crema de combustibles fòssils en centrals grans és més eficient que en automòvils o chicotetes centrals, (casi el 60% en les modernes centrals de cicle combinat front al 40% d'un motor de gasolina o un 45% dels millors motors diésel)[4] no obstant, cal tindre en conte que l'eficiència en l'obtenció d'hidrogen a partir d'electricitat està actualment en un 30%,[5] i l'eficiència d'una pila de combustible en un 60%,[4] en lo que cremar combustible fòssil en un motor diésel té una eficiència del 45%, mentres que cremar combustible fòssil en una central, per a generar electricitat, per a generar hidrogen, per a amprar-ho en una pila de combustible, té una eficiència final, sense contar les pèrdues per transport, no superior al 12%. Açò obligaria a cremar casi quatre voltes més combustibles fòssils per al mateix treball, lo que anularia les ventages ambientals de centralisar les emissions, i sense dubte encariria enormement el preu de l'energia.
Provablement una visió més realista de les possibilitats a mig determini de l'hidrogen passe per prescindir de les seues promeses d'energia neta (açò és: obtinguda per mig d'electricitat, especialment d'energies renovables): Per mig de descomposició química, actualment es conseguix una eficiència del 72% generant hidrogen a partir de gas natural, i alguna cosa menor si s'obté del carbó. Si se solucionen els problemes d'almagasenament, serà possible obtindre rendiments globals similars als dels motors de combustió interna, en lo que la tecnologia de l'hidrogen permetria en definitiva utilisar l'energia del carbó (material molt abundant) per a substituir al petròleu. No obstant, la tecnologia de l'hidrogen aixina plantejada, llunt de ser més neta, seria molt més contaminant, puix el carbó és més contaminant que el petròleu.
Existixen encara moltes barreres tecnològiques que impedixen que esta economia puga portar-se a terme; mentres, les investigacions continuen.
És l'energia associada a la radiació solar. La forma d'energia que posseïx el Sol és energia nuclear interna que es transforma en l'energia que emet per mig de processos de fusió. El Sol emet sense cessar lo que es diu energia radiant o, simplement, radiació. Es transforma en lo que habitualment es denomina energia tèrmica i en energia elèctrica. Es pot realisar directament (energia solar fotovoltaica) o indirectament.
Una ventaja important de l'energia solar en este model (ademés de tractar-se d'una font renovable i no contaminant) és la possibilitat de funcionar de modo distribuït: en llínea en el concepte d'energia 2.0, l'energia solar permetria als consumidors generar la seua pròpia energia reduint la dependència i les pèrdues relacionades en el transport.
És l'energia associada al vent. La forma d'energia que posseïx és l'energia cinètica del vent, que podem aprofitar en els molins, en la navegació a vela,... Es pot transformar en energia mecànica en els molins de vents o barcos de vela, i en energia elèctrica en els aerogeneradors.
És l'energia associada als bots d'aigua rius i embassaments. La forma d'energia que posseïx l'aigua dels embassaments és energia potencial gravitatoria, que podem aprofitar conduint-la i fent-la caure per efecte de la gravetat. Es pot transformar en energia mecànica en els molins d'aigua i en energia elèctrica en les centrals hidroelèctriques.
És l'energia associada a l'us del urani. La forma d'energia que s'aprofita de l'urani és l'energia interna dels seus núcleus.
Es transforma en energia elèctrica. Una part important del suministrament d'energia elèctrica en els països desenrollats té orige nuclear.
Rep el nom de fusió nuclear la reacció en la que dos núcleus molt llaugers (hidrogen) s'unixen per a formar un núcleu més pesat i estable, en gran solsida d'energia.
Fonts d'hidrogen distribuïdes: internet de l'hidrogen
editarAlguns autors, com Steven Chalk, sostenen que la transformació de l'energia cinètica dels vehículs en electricitat i el seu almagasenament en cèlules d'hidrogen obri la porta a una producció distribuïda d'energia: l'internet de l'hidrogen.
Referències
editar- ↑ «La economia del Hidrogeno/ The Hydrogen Economy». Grupo Planeta (GBS).
- ↑ «La producció actual d'hidrogen podria abastir a més de 100 millons de coches». Archivat des d'el original, el 12 de decembre de 2008. Consultat el 1 de decembre de 2008.
- ↑ «L'economia de l'hidrogen» (PDF). Consultat el 1 de decembre de 2008.
- ↑ 4,0 4,1 Monbiot, George (2008). Calor. Cóm parar el calfament global (en Espanyol), Barcelona: RBA llibres, pp. 217. ISBN 978-84-9867-053-0.
- ↑ Monbiot, George (2008). Calor. Cóm parar el calfament global (en Espanyol), Barcelona: RBA llibres, pp. 185. ISBN 978-84-9867-053-0.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Economía de hidrógeno» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.