Hidrógeno: Futuro y Actualidad Antonio González García-Conde

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1 Hidrógeno: Futuro y Actualidad Antonio González García-Conde Vice-presidente de la Asociación Española del Hidrógeno Director del Departamento de Aerodinámica y Propulsión del INTA Salón Vehículo y Combustible Alternativos. Valladolid, 4 de octubre de 2012

2 HIDROGENO: FUTURO Y ACTUALIDAD Contenido Hidrógeno y Pilas de Combustible: Fundamentos. Sistemas de propulsión con H 2 y Pilas de Combsutible El H 2 como combustible alternativo para el transporte: Razones El papel del H 2 en el sector transporte. Vehículos con pilas de combustible y la infraestructura del H 2 (el informe McKinsey). El mercado del hidrógeno y de las pilas de combustible.

3 HIDROGENO: FUTURO Y ACTUALIDAD HIDROGENO: 1. Fundamentos Es el elemento más abundante del Universo, pero no se encuentra libre en la Tierra. No es un recurso natural, el hidrógeno hay que producirlo 2. El hidrógeno puede producirse a partir de muy variados recursos (agua, recursos fósiles, biomasa, microorganismos, ), siguiendo diversos procesos de transformación (electrólisis, gasificación, reformado, fotoelectrólisis, fotobiólisis, ) Todos los procesos de transformación suponen un gasto energético, cuyos costes son asumibles (al igual que sucede con la electricidad), pero a diferencia de la electricidad, el hidrógeno es almacenable Por la diversidad de recursos, la utilización del vector H 2 implica mayor seguridad de abastecimiento energético y mayor acceso a la energía.

4 HIDROGENO: FUTURO Y ACTUALIDAD HIDROGENO: Fundamentos 3. El almacenamiento, transporte y distribución de hidrógeno no presenta dificultades técnicas (comprimido, licuado, hidruros metálicos, compuestos químicos intermedios, ), pero es costoso. 4. Para su utilización el hidrógeno puede combinarse con el oxígeno por procesos térmicos o electroquímicos para generar energía mecánica o eléctrica con una emisión solo de vapor de agua. En su uso final el hidrógeno es intrínsecamente limpio y si se tiene en cuenta toda la cadena desde su producción al uso final, el hidrógeno como vector ofrece reducciones de emisiones de GEI.

5 HIDROGENO: FUTURO Y ACTUALIDAD HIDROGENO: Fundamentos 5. En aplicaciones de sistemas de propulsión para transporte terrestre, el hidrógeno puede utilizarse en MCI (Motores de Combustión Interna) configurando una cadena de tracción convencional, o con Pilas de Combustible para configuraciones de tracción eléctrica Vehículo Híbrido híbrido con Motor con Combustión MCI Vehículo Eléctrico eléctrico de Pila híbrido de Combustible con PC Motor de Combustión Freno Regenerativo Freno Regenerativo Motor Eléctrico Batería Motor Eléctrico Batería Pila Combustible Tanque H 2 Tanque H 2

6 HIDROGENO: FUTURO Y ACTUALIDAD Sistemas de propulsión n basados en H 2 y PC: Configuraciones Vehículo Eléctrico eléctrico de Pila híbrido de Combustible con PC Freno Regenerativo Full Power La PC se dimensiona para suministrar toda la potencia necesaria para mover el vehículo (sin batería). Batería Pila Combustible Tanque H 2 Motor Eléctrico Base Load La PC se dimensiona solo para suministrar la potencia base que requiere el vehículo. Los picos de potencia los suministra un dispositivo de almacenamiento (batería, supercondensador) La PC se dimensiona solo para recargar la batería. La batería suministra toda la potencia al motor eléctrico

7 HIDROGENO: FUTURO Y ACTUALIDAD Sistemas de propulsión n basados en H 2 y PC: APUs MOTOR COMBUSTION BATERIA CONSUMOS TRANSMISION APUs La potencia necesaria para la propulsión es suministrada por un motor convencional y la pila de combustible se encarga de proporcionar toda o parte de la potencia eléctrica que necesitan los equipos de a bordo MOTOR COMBUSTION H 2 BATERIA PILA DE COMBUSTIBLE CONSUMOS TRANSMISION Esta es una configuración que puede ser muy adecuada para grandes vehículos (camiones, trenes, aviones, etc.) al objeto de alimentar los consumos eléctricos con el motor principal apagado.

8 HIDROGENO: FUTURO Y ACTUALIDAD Hidrógeno como combustible alternativo para el transporte. Razones

9 Hidrógeno como combustible alternativo para el transporte Razones EFICIENCIA: En un ciclo normal de conducción, las pilas de combustible con hidrógeno duplican la eficiencia de un motor de combustión interna. CONSUMO DE ENERGÍA: Según los análisis WTW las cadenas de tracción basadas en H 2 y pilas de combustible presentan menor consumo energético que las cadenas convencionales (aunque éste es pequeño si se considera la mejor cadena de tracción convencional actual) EMISIONES: Según los análisis WTW las cadenas de tracción basadas en H 2 y pilas de combustible presentan siempre una gran reducción de emisiones de GEI (entre el 40 y el 50%) CAPACIDAD DE PRODUCCION: Existe una capacidad de producción de H 2 muy superior a la de otros combustibles alternativos (biogas, metanol, biocombustibles, etanol, )

10 HIDROGENO: FUTURO Y ACTUALIDAD Qué papel jugará el hidrógeno en el Sector Transporte dentro del contexto energético del futuro?

11 El papel del H 2 en el sector transporte en el contexto energético futuro Agencia Internacional de la Energía

12 El papel del H 2 en el sector transporte en el contexto energético futuro Reducción n de emisiones de CO 2 energéticas entre los escenarios Baseline y Blue Map (por sectores, ) 2050) Ref.: IEA ETP, 2010 Punto clave: La cuota de reducción n de emisiones de los sectores de uso final de la energía a aumenta entre 2030 y 2050

13 El papel del H 2 en el sector transporte en el contexto energético futuro

14 El papel del H 2 en el sector transporte en el contexto energético futuro Ventas anuales de vehículos ligeros (LDV) por tipo de tecnología BLUE MAP Scenario Ref.: IEA Technology Roadmap: EV and PHEV, 2010 Punto clave: Serán necesarios vehículos a hidrógeno y pilas de combustible además de vehículos eléctricos e híbridos.

15 El papel del H 2 en el sector transporte en el contexto energético futuro No existe una solución única, depende del: Rango de Operación: Urbano, interurbano o autovía-largo recorrido Ciclo de Conducción: Continuo o Arranque-parada. Nivel de carga exigida: Vehículo ligeros o pesados.

16 El papel del H 2 en el sector transporte en el contexto energético futuro Vehículos ligeros: Las PC aportan mas autonomía que las baterías. Transporte urbano: Las PC permiten alcanzar mayores cargas. Vehículos pesados: Las PC y las baterías están excluidas para la tracción. Las PC pueden utilizarse como APUs

17 HIDROGENO: FUTURO Y ACTUALIDAD Vehículos con Pilas de Combustible y la Infraestructura del H 2

18 Vehículos con Pilas de Combustible y la Infraestructura del H 2 No se fabricarán vehículos con pilas de combustible mientras no haya una infraestructura suficiente de estaciones de repostado de hidrógeno El círculo vicioso ya se empieza a superar No se construirá infraestructura de estaciones de repostado de hidrógeno mientras no haya suficientes vehículos con pilas de combustible para repostar.

19 Vehículos con Pilas de Combustible y la Infraestructura del H 2 La superación del círculo vicioso Comercialización de FCVs y creación infraestructura H 2 al mismo tiempo y con la misma dimensión

20 Vehículos con Pilas de Combustible y la Infraestructura del H 2 La superación del círculo vicioso Inicio de creación de infraestructura de H 2 en Europa H 2 Mobility (10 Sepbre. 2009)

21 Vehículos con Pilas de Combustible y la Infraestructura del H 2 El informe McKinsey: Metodología Motorizaciones: ICE, BEV, PHEV y FCV Segmentos comerciales: A, B, C, J1 y J2 Análisis de costes, emisiones, eficiencia energética y prestaciones Análisis del Pozo a la Rueda > datos empresariales confidenciales Industry participants Car OEMs Oil and Gas Utilities Industrial gas companies Equipment OEMs Wind Noviembre 2010 Electrolyser companies NGOs, GOs

22 Vehículos con Pilas de Combustible y la Infraestructura del H 2 El informe McKinsey: Algunas conclusiones Los 4 tipos de vehículos ICE, BEV, PHEV y FCV son complementarios y necesarios para un transporte sostenible a largo plazo. La tecnología de los vehículos a H 2 con pilas de combustible está lista y son los que ofrecen mayor potencial de reducción de emisiones de GEI. El coste para la infraestructura del hidrógeno es comparable a la de recarga de vehículos eléctricos a baterías. Noviembre 2010 La mayor barrera actual para el despliegue del mercado de estos vehículos no es técnica sino económica (se necesitan economías de escala y, mientras se alcanzan, hay que reducir el riesgo que tendrán que asumir los primeros en adoptar la tecnología).

23 Vehículos con Pilas de Combustible y la Infraestructura del H 2 La mejora de la tecnología

24 Vehículos con Pilas de Combustible y la Infraestructura del H 2

25 Vehículos con Pilas de Combustible y la Infraestructura del H 2 La mejora de la tecnología Desarrollo Honda FCX Clarity

26 HIDROGENO: FUTURO Y ACTUALIDAD El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible

27 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible Cuántas patentes se hacen anualmente en H 2 y Pilas, en relación con energías renovables? Fuente: Estudio de CleanTech Group sobre datos de la Oficina de Patentes americana

28 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible Cuántas patentes se hacen anualmente en H 2 y Pilas, en relación con energías renovables? Fuente: Estudio de CleanTech Group sobre datos de la Oficina de Patentes americana

29 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible Las 10 mejores compañías en H 2 y Pilas Fuente: Estudio de CleanTech Group sobre datos de la Oficina de Patentes americana

30 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible Distribución geográfica de las patentes en H 2 y Pilas Fuente: Estudio de CleanTech Group sobre datos de la Oficina de Patentes americana

31 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible Mercado Unidades y Potencia total entregadas (Ref.: Fuel Cell Today) Shipments by region Megawatts by region '000 Units RoW Asia N America Europe MW RoW Asia N America Europe

32 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible Mercado Unidades y Potencia total por aplicación (Ref.: Fuel Cell Today)

33 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible Ejemplos de primeros mercados: Portable : Juguetes y Educación

34 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible Ejemplos de primeros mercados: Portable : Cargadores de baterías

35 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible Ejemplos de primeros mercados: Transporte : Carretillas elevadoras

36 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible Ejemplos de primeros mercados: Transporte : Scooters

37 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible Ejemplos de primeros mercados: Estacionario : Centros de datos 1 st National Bank Omaha Technology Center (Nebraska) UTC Power 800 kw

38 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible Ejemplos de primeros mercados: Estacionario : Comercial Se han instalado más de 275 unidades de la PC25 (PureCell TM 200) en 19 países

39 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible Programa ENE-FARM (Japón): Residencial

40 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible European H 2 Road Tour 2012 : Automoción

41 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible European H 2 Road Tour 2012 : Automoción

42 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible Ya hay mercado, ya hay empleos (Fuente: Fuel Cells 2000, Febrero 2011)

43 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible Un último dato El alto crecimiento en el sector de los vehículos ligeros podría ampliar las oportunidades laborales que comienzan alrededor de 2020, con la creación estimada de nuevos puestos de trabajo netos para el año Fuente: U.S. DOE, Effects of a Transition to a Hydrogen Economy on Employment in the United States: Report to Congress, July 2008.

44 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible El H 2 y las Pilas en la I+D en Energía en España Proyectos energía aprobados en INNPACTO 2011

45 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible Promover el mercado del H 2 y las Pilas de Combustible en España Los early markets están ayudando a que las empresas de USA, Alemania, Canadá, Japón, etc. generen I+D y empleo. España puede aún subirse al tren y generar empleo. Es necesario: Apoyo público administrativo (tramitaciones) Financiación (hasta en USA hay subvenciones) Infraestructura (habrá coches donde haya H 2 ) Los mercados masivos (como automoción) abaratarán los equipos, abriendo la puerta a otros mercados de gran interés para España como la producción de hidrógeno a partir de renovables.

46 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible Integración de renovables, Generación distribuida, Power to Gas (P2G) ENERTRAG Hybrid Power Plant

47 El mercado del Hidrógeno y las Pilas de Combustible Integración de renovables, Generación distribuida, Power to Gas (P2G) Producción de H 2 y Gas Natural Sintético a partir de electricidad renovable y como medio de almacenamiento de la electricidad Electricidad renovable Electrólisis Hidrógeno y metanización Almacenamiento y Logística a través de la infraestructura de gas Producción de electricidad y calor por Cogeneración (motores, turbinas, pilas)

48 27 empresas 10 OPIs y entidades sin ánimo de lucro 78 socios individuales

49 La Asociación contribuye a la educación y a la formación dentro de su campo de actuación. Periódicamente, la AeH2 organiza un Curso sobre Hidrógeno y Pilas de Combustible, de 160 horas de duración, en formación mixta (presencial y a distancia) o sólo a distancia, con opción de visitas técnicas.

50 Plataforma Tecnológica Española del Hidrógeno y de las Pilas de Combustible Estructura organizativa

51 Gracias por su atención

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