Sistema energético basado en el hidrogeno

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Las celdas FV también pueden instalarse en sitios más cercanos y asequibles al usuario final, por ejemplo los techos de las casas podrían ser suficientes para la producción doméstica de H2. El sistema solar/hidrógeno fue propuesto por Bockris (1985) para dar cuenta de un sistema que utiliza la energía solar y producir H2 por electrólisis,con fuente de electricidad desde cualquier forma de energía solar indirecta. En su forma original y más simple, este sistema contiene un sistema de celdas FV y un electrolizador; sin embargo se han diseñado y operado exitosamente sistemas más sofisticados y más eficientes. La que probablemente sea la primera aplicación comercial en el futuro cercano está asociada con el almacenamiento estacional: el H2 producido en el verano, se almacena y se convierte a electricidad en CC en el invierno. Este sistema energético podría quizás satisfacer los requerimientos de energía del mundo, actuales y futuros.

•Producción de hidrógeno a partir de biomasa

Se distinguen principalmente dos métodos: a. Métodos bacteriológicos con rendimientos superiores al 20 % y, b. Métodos pirolíticos o procesos de gasificación análogos a los usados para insumos fósiles. La utilización de deshechos orgánicos es una opción económicamente atractiva, especialmente en vastas regiones rurales del mundo en desarrollo, donde la biomasa en exceso es un recurso relativamente abundante. Otras posibilidades son la producción biológica de alcoholes o metano por fermentación u otros procesos anaeróbicos para luego ser convertidos a H2 por métodos convencionales (Siga,1998).

C. Subsistema S3: El almacenamiento

Constituye la principal dificultad para imponer la energía del H2. Existen problemas técnicos

no resueltos totalmente y ninguna opción califica como la mejor para todos los usos energéticos. La principal clasificación de los métodos de almacenamiento distingue un almacenamiento estacionario para generación de potencia y otro móvil para aplicaciones automotoras, para este caso, se tienen las siguientes alternativas en las versiones comerciales:

•Hidrógeno líquido: usado por la BMW en vehículos de pasajeros

•Hidruros metálicos: usados por Mazda y la Damler-Benz en vehículos de pasajeros

•Hidrógeno gaseoso: usado por la industria Ballard, en buses de transporte

urbano.

Métodos de almacenamiento

•Hidrógeno gaseoso: se usan sistemas de tamaños y presión variables, cilindros de acero y tanques cilíndricos o esféricos; se considera el método más adecuado para almacenamiento diario o semanal, pero no para los grandes volúmenes que involucra una amplia utilización energética del H2 . Una alternativa es el almacenamiento subterráneo, utilizando pozos de petróleo o de gas agotados, cavernas o antiguas minas. Para aplicaciones móviles, no es el mejor método, por los costos asociados con el almacenamiento a alta presión, potenciales peligros de explosión y por su alto volumen. Así, a una presión de 20 MPa y 20 º C, es necesario un tanque con un volumen 5,5 veces mayor que para el caso de H2 líquido (Veziroglu, 2002).

•Hidrógeno líquido: se ha propuesto en varios prototipos de automóviles, sin embargo es muy costoso por las condiciones extremas necesarias para mantener la fase líquida, además de las pérdidas por fugas. Existen tanques de H2 líquido desde 100 lt. hasta 5.000 m3 para almacenamiento a largo plazo, el ejemplo más emblemático es un tanque con una capacidad de 3.800 m3, ubicado en el Centro Espacial Kennedy en Florida (Veziroglu, 2002).

•Microesferas de vidrio:

es posible almacenar H2 a alta presión en esferas de vidrio huecas con un diámetro que oscila entre 25 y 500 micrones. Estas se llenan con H2 a temperaturas entre 200 a 400 °C, al ser enfriadas hasta temperatura ambiente el H2 queda atrapado y puede ser liberado cuando se necesite al volver a calentar las esferas. Para aplicaciones automotoras es una tecnología promisoria.Sin embargo tiene las mismas limitaciones de la baja densidad volumétrica del H2 gaseoso (Veziroglu, 2002).

•Hidruros metálicos: constituye la forma más segura de almacenamiento. Se aprovecha la propiedad que tienen ciertos metales y aleaciones metálicas de formar enlaces covalentes reversibles cuando reaccionan con el H2 , formando hidruros metálicos. Se considera una gran promesa para aplicaciones vehiculares, sin embargo difícilmente puede satisfacer el criterio mínimo de 5 % para la densidad gravimétrica propuesto por la IEA (Veziroglu, 2002).

•Adsorción en carbón :

en esta técnica se almacena H2 a presión en una superficie de grafito superactivado altamente poroso. Es muy similar al caso del H2 gaseoso, si bien es más pesado permite que se almacene más hidrógeno para la misma presión y tamaño del tanque. Los adsorbentes más promisorios

son los nanocarbonos, incluyendo los nanotubos, nanofibras y carbones superactivados (Veziroglu, 2002).

Todo esto muestra que la etapa de almacenamiento dista bastante de estar definida en cuanto a la mejor manera y es uno de los problemas “abiertos” en el desarrollo de un SE basado en el H2.

D. Subsistema S4: transporte y distribución

El transporte y distribución a gran escala en forma eficiente y confiable es vital para el éxito del H2 como combustible para vehículos. Se tienen varias alternativas:

•Transporte y distribución por tuberías: los sistemas en operación existentes en varios países están dedicados al uso del H2 como insumo químico, totalizan cerca de 2000 km, conectan a varias plantas químicas y refinerías con aceptables records de seguridad y operan de manera similar a las redes de gas natural. Una de sus limitaciones es que la velocidad de flujo del H2 debe ser tres veces mayor que la del gas natural para satisfacer la misma demanda de energía, con el

consiguiente incremento en los costos. Sin embargo, este tipo de transporte jugará un rol importante en la transición del gas natural al H2, por lo que lamayoría de investigaciones se orientan a determinar las condiciones bajo las cuales las redes de distribución de gas natural pueden utilizarse para transportar H2. En el caso del H2 líquido, las líneas de distribución existentes están limitadas