Hidrógeno: combustible para vehículos

Transcripción

1 Hidrógeno: combustible para vehículos Antonio González García-Conde Presidente de la Asociación n Española del Hidrógeno Director Departamento Aerodinámica y Propulsión INTA El automóvil ecológico y su introducción en la ciudad El Escorial, 23 de julio de 2007

2 Hidrógeno: combustible para vehículos Contenido La economía del hidrógeno. El hidrógeno en el transporte: Producción, almacenamiento, transporte y distribución Estaciones de servicio. Vehículos. Pilas de combustible. Hidrógeno y pilas de combustible en Europa. Conclusiones.

3 La economía a del Hidrógeno

4 La La Economía a del del Hidrógeno Fuente: Fund. Nuevas Tecnologías del Hidrógeno de Aragón

5 El Hidrógeno en el Transporte

6 Vehículos eléctricos. Cadenas de de tracción H 2 H 2 H 2 Convencional MCI a Hidrógeno Eléctrico a Batería Eléctrico a Pila de Combustible Eléctrico a Pila Combustible Híbrido serie BATERIA PILA COMBUSTIBLE PILA COMBUSTIBLE MOTOR COMBUSTION BATERIA MOTOR ELECTRICO MOTOR ELECTRICO MOTOR ELECTRICO TRANSMISION TRANSMISION TRANSMISION TRANSMISION RUEDAS RUEDAS RUEDAS RUEDAS

7 El Hidrógeno no es un recurso natural. La Producción n del Hidrógeno

8 Versatilidad del H 2 : Gran diversidad de de recursos y procesos GAS: Gas Natural o Bio-gas por Reformado de vapor o Oxidación parcial ALGAS: Por Foto-síntesis ACEITES (Renovables o fósiles): por Reformado de vapor o Oxidación parcial MADERA (Biomasa): Por Pirólisis H 2 CARBON: Con Gasificación AGUA y ELECTRICIDAD: Electrólisis de agua con electricidad renovable Fuente: Hydro ALCOHOLES: Etanol, metanol derivados de gas o Biomasa con Reformado

9 Producción n de de Hidrógeno Producción Anual de Hidrógeno ~ 5 EJ 41 Mt, 470 bcm Fuente: UNICAMP 2004 El 96% se produce a partir de combustibles fósiles El 95% de la producción es cautiva (se consume in situ )

10 Cuánto hidrógeno haría falta para atender toda la demanda energética mundial del sector transporte? En 2010 se necesitarán 2230 Mtep ~ 93 EJ (Agencia Intl. Energía - World Energy Outlook) ( Producción mundial anual de H 2 es ~ 5 EJ ) Para abastecer la demanda del sector transporte en 2010, habría que multiplicar la producción actual de H 2 por 20

11 Costes de de Producción n del del Hidrógeno Producción descentralizada Producción centralizada Fuente: Agencia Internacional de la Energía, 2005

12 El Hidrógeno es muy ligero, pero ocupa mucho volumen. Propiedad H 2 Metano Propano Gasolina Poder Calorífico Inferior (MJ/kg) Densidad (kg/nm 3 ) (kg/l) Poder Calorífico Inferior (MJ/m 3 ) (MJ/l)

13 El problema del almacenamiento de Hidrógeno a bordo del vehículo

14 Almacenamiento del del Hidrógeno a bordo Comparación n del Volumen de Almacenamiento de 4 kg H 2 en un vehículo Schlapbach & Züttel, Nature, 15 Nov. 2001

15 Transporte de Hidrógeno Logística de Distribución de Hidrógeno.

16 Logística de de Distribución n de de Hidrógeno ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCION

17 HyWays: : Desarrollo de de la la infraestructura Establecimiento de primeros núcleos de usuarios y corredores Evolución/despliegue del área de influencia de los núcleos iniciales

18 HyWays: : Mapa de de despliegue del H 2 Dónde y cuándo se se usará el el hidrógeno? Escenario para usuarios distribuidos Escenario para usuarios concentrados

19 ... pero... hay estaciones de servicio para repostar Hidrógeno? Pues sí, s, ya las va habiendo, aunque son de demostración

20 Estaciones de de servicio de de hidrógeno

21 Estaciones de de servicio de de hidrógeno

22 Estaciones de de servicio de de hidrógeno

23 Estaciones de de servicio de de hidrógeno

24 Pilas de Combustible Algunos comentarios

25 Pilas de de Combustible Definición Una Pila de Combustible es un dispositivo electroquímico que convierte directamente la energía a química en energía a eléctrica. Máquinas Térmicas Energía Térmica Energía Mecánica Límite de Carnot Energía Química (Combustible+ Oxidante) Pilas de Combustible Energía Eléctrica

26 Pilas de de Combustible Ventajas/Inconvenientes Intelligent Energy Stack 75 kw (EVS-21 Monaco -2005) Alta eficiencia. Respuesta rápidar Sin emisiones. Carácter modular Silencioso. Coste elevado.

27 Pilas de Combustible Aplicación n en Transporte Año o 1993: Año o 1967: Electrovan (GM) FC 5kW, LH 2 Green Car (Energy Partners) PEMFC 15kW, CGH 2.

28 Pilas de Combustible Aplicación n en Transporte Año o 2002: Honda FCX V4 PEM Ballard 78 kw,, CGH 2 El Salto Tecnológico Ratio: Potencia/Volumen 167 W/litro W/litro

29 ... pero... entonces... hay ya vehículos que operen con hidrógeno y pilas? Pues sí, s, muchos, aunque todos sean prototipos.

30 Vehículos a hidrógeno y pilas de de combustible

31 Vehículos a hidrógeno y pilas de de combustible

32 Vehículos a hidrógeno y pilas de de combustible

33 Vehículos a hidrógeno y pilas de de combustible

34 Vehículos a hidrógeno y pilas de de combustible ://

35 El Hidrógeno y las Pilas de Combustible en Europa

36 El El Hidrógeno en en el el Transporte Vehículos a Hidrógeno Infraestructura suministro H 2 2

37 Plataforma Tecnológica en en H 2 2 y Pilas La La instantánea nea para 2020 Comparación n con programas de de Japón n y EEUU MITI 2020 DOE millones de vehículos 10 GW e Sistemas estacionarios pila combustible (acumulado) vehículos Presupuesto 2005: 260 millones Presupuesto 2005: 235 millones 0.5 GW e Sistemas estacionarios pila combustible (acumulado) HFP a 1.8 millones de vehículos Presupuesto 2005: ~ GW e Sistemas estacionarios pila combustible (acumulado) 7º Programa Marco (JTI): Presupuesto : 2013: M ~ 300 M /año

38 Plataforma Tecnológica en en H 2 2 y Pilas La La instantánea nea para 2020 Un requisito fundamental: La reducción de costes y aumento de vida de los sistemas de pila de combustible Evolución n costes de pilas de combustible por aplicaciones Fuente: Fuel Cell Europe

39 Plataforma Tecnológica en en H 2 2 y Pilas Necesidades para adquirir el el liderazgo tecnológico Reducir los costes de las pilas de combustible (en factor de 10 a 100 dependiendo de la aplicación). Mejorar las actuaciones y durabilidad de los sistemas de pilas de combustible (en factor 2 o mayor). Desarrollar tecnologías de producción masiva de stacks y sistemas de pilas de combustible. Reducir los costes de producción y distribución de hidrógeno (en factor 3 o mayor). Iniciar las actividades de investigación para una futura producción a gran escala de hidrógeno a partir de renovables y fuentes de energía sin C. Perseguir la consecución de nuevos materiales y principios para el almacenamiento de hidrógeno.

40 La economía a del Hidrógeno

41 La La Economía a del del Hidrógeno Cortesía Statoil La visión n de una compañí ñía a petrolera - gasista

42 La La Economía a del del Hidrógeno La visión n de la Comisión n Europea Fuente: CE - EUR EN

43 La La Economía a del del Hidrógeno La visión de la economía del H 2 se basa en la expectativa de que el hidrógeno pueda producirse a partir de recursos domésticos, de forma económica y medioambientalmente aceptable y en que las tecnologías de uso final del hidrógeno (pilas de combustible) ganen una cuota de mercado significativa. En la medida que se alcancen estas expectativas, una economía del hidrógeno beneficiará al mundo proporcionando: Mayor seguridad energética. Mayor calidad medioambiental. Alcanzar este objetivo requiere superar muchos desafíos técnicos, sociales y políticos.

44 Gracias por su atención