The hydrogen economy

La economía del hidrógeno

El hidrogeno representa la energía del futuro, con su abundancia en muchas zonas del mundo en diversas formas. Su uso no es directo y se parte de compuestos como el agua y algunos hidrocarburos que, por medio de procesos químicos, produzcan el deseado hidrógeno. En la actualidad, casi todo el hidrógeno del mundo se produce por reformado por vapor del gas natural que, aunque no reduce significativamente el uso de combustibles fósiles, le da un mejor uso ambientalmente. Para producirlo a partir del agua se requiere de la electrólisis, pero el problema aquí radica en la inversión.

Las fuentes más importantes a futuro para la producción de hidrogeno, aparte de las dos mencionadas, son: los ciclos termoquímicos nucleares, los procesos bioquímicos y biológicos naturales, la energía solar, la energía eólica y la energía hidráulica. Estas alternativas son interesantes porque combinan el uso de energías renovables para la obtención de combustibles, logrando un ciclo completo de energía limpia y eficiente.

Entre sus aplicaciones incluyen, no sólo los usos en vehículos para transporte, sino en sistemas electrónicos y en generación térmica de procesos industriales.

Un punto importante en la industria del hidrogeno es su almacenamiento. A diferencia de las redes eléctricas donde lo que se produce se utiliza inmediatamente, el hidrogeno requiere de un proceso de almacenamiento. El método tradicional son cilindros horizontales a presión; también se puede almacenar como líquido, aunque los costos son altos. Los materiales son un factor muy importante, ya que deben ser muy resistentes y con propiedades antiexplosivas, porque el hidrógeno es un elemento fácilmente inflamable. Su transporte es igualmente complicado, y las normas de seguridad son extremadamente rigurosas. Para cumplir con las restricciones de volumen en los transportes, las presiones requeridas son de 10000 psi, siendo necesario en algunos casos el uso de litio, nitrógeno o carbón. Muchas de estas características son las que hacen al hidrógeno inviable hoy en día, aunque no en el futuro; la situación es mucho mas complicada si se aplica a las celdas en los automóviles, donde los riesgos son mucho más altos, las condiciones son sumamente variables y los tamaños debe ser muy reducidos.

Hidrógeno : aplicación en motores de combustión interna

Hydrogen : application in internal combustion engines

España no es un país con grandes reservas de petróleo y gas, y la mayor parte de su transporte e industria depende de las importaciones de estos combustibles; la variabilidad de su precio genera gran incertidumbre para el mercado español. Es por esto que este país se convirtió en un productor de energías renovables, tales como la solar térmica, la solar fotovoltaica y la eólica; éstas se han introducido con gran éxito y han tomado mucha fuerza, e inclusive ya algunos sistemas alternativos implantados entraron a la red productiva principal. Estas energías suplen el sistema eléctrico pero no el combustible, y aquí aparece el hidrógeno como alternativa. A partir de los sistemas alternativos como el solar y el eólico es posible la producción de hidrógeno.

En estos sistemas el mayor riesgo es la fuga, debido a que el hidrógeno es una molécula muy pequeña y puede penetrar por muchos de los materiales considerados impermeables y herméticos. Las concentraciones de inflamabilidad son muy superiores a las de combustibles como la gasolina, el diesel y el propano.

Así, los costos de almacenamiento ya son altamente costosos por el requerimiento de materiales exigentes de alta resistencia mecánica, incluso de varias capas y recubrimiento.

Como combustible, el hidrógeno posee las siguientes propiedades:

Amplia gama de inflamabilidad.

Baja energía de ignición.

Pequeña distancia de apagado.

Temperatura de autoignición elevada.

Alta velocidad de llama en condiciones estequiométricas. Para poder implementar un sistema a base de hidrógeno, es necesario tomar en cuenta la viabilidad económica del combustible en comparación con los demás. Los riesgos y precauciones que hay que tener para poder utilizar estos sistemas son altos. Las tecnologías en los motores de inyección todavía se encuentran en desarrollo y tardarán algunos años más en dar resultados de aplicación comercial. Estos estudios no se pueden dejar de lado, ya que las bondades ofrecidas son muchas y las soluciones a futuro dan una mejor perspectiva de la situación.