GENERALIDADES DE LAS PILAS DE COMBUSTIBLE: TIPOS y APLICACIONES

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1 GENERALIDADES DE LAS PILAS DE COMBUSTIBLE: TIPOS y APLICACIONES AHORRO DE ENERGIA POTENCIA FIABLE RESPONSABILIDAD MEDIO AMBIENTAL

2 ENERGIA OBTENIDA A PARTIR DEL USO DEL HIDRÓGENO Problemas de la obtención del hidrógeno a partir de la electrolisis: costes APLICACIONES DEL HIDRÓGENO COMO PRODUCTOR DE ENERGIA PILAS DE COMBUSTIBLE EN SUS DIFERENTES MODALIDADES. MOTORES DE HIDROGENO DE COMBUSTION INTERNA (PROYECTO FORD)

3 PILAS DE COMBUSTIBLE Qué es una pila de combustible? Dispositivo electroquímico que transforma la energía química almacenada en un combustible en energía eléctrica. Ventajas Rendimiento elevado Sin emisiones contaminantes Bajo nivel sonoro Se obtiene, calor residual para otros usos

4 PILAS DE COMBUSTIBLE Los primeros prototipos de pilas de combustible, fueron desarrollados por un abogado de Londres con afición por la técnica, Sir Willian R. Grove, él denominaba a su desarrollo bateria de gas. Sus experimentos se basaban en los principios básicos de funcionamiento de una pila de combustible relaizada unos años antes por el profesor suizo Christian F. Schoenbein.

5 PILAS DE COMBUSTIBLE USOS DE LAS PILAS DE COMBUSTIBLE: Soluciones estacionarias Universidades Hospitales DHC Depuradoras y Vertederos Soluciones móviles Automoción, propulsión de vehículos Terrestres: Coches, Autobuses, Vehiculos aeroportuarios Marítimos: Submarinos Aeroespacial

6 COMO FUNCIONA UNA PILA DE COMBUSTIBLE Fuel (hydrogen) Electrons Electrons Air (oxygen) Tecnologias dísponibles Alkaline Molten carbonate H+ (hydrogen ions) Phosphoric acid Proton exchange membrane Solid oxide Waste heat fcell Waste heat Electrolyte Water Platinum catalyst

7 Tecnologias de las pilas de combustible Molten carbonate Patent Portfolio U.S. Foreign Issued 682 1,666 Phosphoric acid Pending (as of 12/31/06) Proton exchange membrane Alkaline Solid oxide R&D Commercial

8 Emisiones de las Pilas de Combustible (Pounds of emissions per 1000 kwh NOx, CO, SOx, Hydrocarbon, Particulates) Average U.S. fossil fuel plant Microturbine Combined cycle gas turbine Fuel cell

9 CO 2 Emissions (Pounds of CO per 1000 kwh) Average U.S. fossil fuel plant Microturbine Fuel cell Combined cycle gas turbine Fuel cell (with cogeneration)

10 NIVEL SONORO FUNCIONAMIENTO SILENCIOSO Alta (se necesita insonorización) Media (se necesita insonorización) Baja (NO se necesita insonorización) Motor de combustión Conversación normal PureCell 200 Bajo nivel sonoro 60 db(a) a 10 m Tan silencioso que puede instalarse en interiores Se puede mantener una conversación normal a poca distancia de la pila de combustible No se necesita insonorización o protección sonora

11 Tipos de Pilas de Combustible Fuel Cell Type Applications Operating Temperature (ºC) Comments Alkaline Space Needs pure fuel Phosphoric Acid Stationary Long life High cost Polymer Electrolyte Membrane Stationary Transportation Short start time, Easily manufactured Size / scalability Molten Carbonate Stationary High efficiency Good co-generation Difficult to manufacture Solid Oxide Stationary High efficiency Exotic materials

12 Pilas de Combustible Alkalinas De gran éxito en el programa espacial de E.E.U.U. donde usan hidrógeno puro y oxígeno. Poco atractivas en aplicaciones terrestres debido a que el dióxido de carbono reacciona con el electrolito reduciendo asi su eficiencia. Debido a que no usan materiales preciosos como catalizador son muy atractivas por su coste para aplicaciones industriales.

13 Pilas PFAC (ácido fosfórico) Es la tecnología comercialmente suministrable a pesar de que su precio de momento no la hace competitiva con otras formas de producción. Existen modelos de 50 a 200 Kw. Más de 270 unidades instaladas en el mundo solo por UTC Power Más de 7 millones de horas de operación de experiencia. El coste ha limitado sus posibilidades de éxito

14 Pilas PEM (Polymer Electrolyte Membrane) Es una de las tecnologias con más futuro. Son las pilas usadas por lso principales fabricantes de automoviles. Posibilidades de uso en sistema smóviles y estacionarios. Pueden usar hidrógeno o otros combustibles como metanol ó etanol.

15 Pilas de Carbonatos Fundidos (Molten Carbonate) En principio se consideraban las mejores para aplicaciones comerciales. Empresas americanas y japonesas han desarrollado sistemas de 250 Kw a 2 Mw. Pueden usar directamente gas natural sin necesidad de reformado. Su desarrollo se ha frenado por los avances en las pilas de óxidos sólidos y los problemas de durabilidad del stack

16 Pilas de Óxidos Sólidos Eficiencia similar o superior a las pilas de carbonatos fundidos. Dos tipos: Tubulares en desarrollo y con posibilidad de comercialización en corto plazo. Planas, en desarrollo pero con un gran potencial por su mayor densidad de corriente y menores costes Se espera comercialización en los próximos años, aproximadamente 2010

17 Evolución de costes SPACE /kw WCN ,000 PC25 COMMERCIAL PEM WCN ,500 1,500 CA1398 AUTOMOTIVE TARGET 50 CA0493A / PPT02678 R020402

18 SOLUCIONES ESTACIONARIAS : PROPUESTA DE VALOR AHORRO DE ENERGIA POTENCIA FIABLE RESPONSABILIDAD MEDIOAMBIENTAL CONEXIÓN A RED O EN ISLAS DE ENERGIA DE ALTA CAPACIDAD

19 PILAS DE COMBUSTIBLE ESTACIONARIAS APLICACIONES PRACTICAS Tecnología empleada PFAC (Ácido fosfórico como electrolito) Las aplicaciones practicas que se describen son sobra la unidad PureCell 200 de UTC Power Experiencia: más de 270 instalaciones en el mundo instaladas y funcionando en 19 países diferentes. Características del equipo 200 Kw. eléctricos y 264 Kw. térmicos Posibilidad de usar gas natural o gas anaeróbico

20 On-Site Power Solutions Efficiency Advantages RED

21 PureCell Perfil de Proyectos Sistemas con BIOGAS AHORRO DE ENERGIA POTENCIA FIABLE RESPONSABILIDAD MEDIOAMBIENTAL

22 ENERGIA PROCEDENTE DE GAS PRODUCIDO POR DIGESTION ANAEROBICA De donde obtenemos gas anaeróbico? De depuradoras de aguas residuales De vertederos De purines Qué hacemos con el gas anaeróbico? Se puede utilizar para producir energia mediante Motores de gas Pilas de combustible Si sobra ó la cantidad es insuficiente, se quema en lanzas térmicas con un alto nivel de polución.

23 PureCell Power System EL AYUNTAMIENTO DE NUEVA YORK: PIONERO EN ENERGIA VERDE

24 PureCell Power System EL AYUNTAMIENTO DE NUEVA YORK: PIONERO EN ENERGIA VERDE HECHOS: 1997, EL Ayuntamiento de Nueva York instala y opera con éxito una pila de combustible funcionando con Anaerobic Digester Gas (ADG). El Ayuntamiento de Nueva York fundo el proyecto de pilas de combustible con ADG en asociación con el Departamento Americano de Defensa, Centro de Investigación de la Energia del Estado de Nueva York y la Agencia de Protección Ambiental Americana La planta genera 200 Kw de electricidad y 260 Kw de calor para usos varios. Al dia de hoy, el Ayuntamiento de Nueva York dispone de 9 sistemas de pila de combustible PureCell funcionando con ADG en diferentes localizaciones. Al quemar ADG se considera, de acuerdo con la Federal Clean Air Act una fuente de polución, el uso de PureCell produce beneficios medioambientales.

25 PureCell Power System EL AYUNTAMIENTO DE NUEVA YORK: PIONERO EN ENERGIA VERDE Departamento de Energia de Nueva York En el proyecto participó la Agencia Americana de Protección Ambiental 9 unidades funcionando en diferentes depuradoras de aguss residuales Usan ADG Se utilizan como fuentes de eliminación del impacto ambiental negativo que realizan los ADG Se atiende una reivindicación ciudadana de mejor calidad de aire.

26 Pila de Combustible OTRAS APLICACIONES AHORRO DE ENERGIA POTENCIA FIABLE RESPONSABILIDAD MEDIOAMBIENTAL Octubre 2007

27 Soluciones estacionarias de Pilas de combustible PureCell Model 5 backup power unit Compact design 5 kw up to 24 hours Cell towers Cable TV Wireline & broadband Power switching & substations

28 Pilas de hidrógeno módulares de hidrógeno Sistemas de potencia escalables (future) Forklifts Airport tows / lifts Truck auxiliary power units

29 PureCell Power System PILAS DE COMBUSTIBLE Equipo ecológico (RESUMEN): Emisiones de contaminantes extremadamente bajas, pueden considerarse nulas Muy bajo nivel sonoro No se emiten contaminantes, no hay combustión es una pura reacción qúimica.

30 Potencial del Biogas en el medio rural