Usos del hidrógeno como vector energético: actualidad y proyección. Dr. Maximiliano Melnichuk CNEA/Conicet Argentina

Transcripción

1 Usos del hidrógeno como vector energético: actualidad y proyección Dr. Maximiliano Melnichuk CNEA/Conicet Argentina

2 Índice 1. Breve reseña histórica 2. Usos actuales del hidrógeno 3. Estado del arte 4. Proyección y comentarios finales 2

3 Descubrimiento y usos pasados 1. BREVE RESEÑA HISTÓRICA 3

4 1. Breve reseña histórica Abundancia en el universo: >75% Combustible estelar: fusión nuclear Combinado en estado natural: no hay yacimientos He 8% H 92 % H20 C6H1005 CH4 C8H18 4

5 1. Breve Reseña histórica Antecedentes: estudio de gases/combustión Sthal: Phlogiston (teoría errónea de combustión) Lavoisier: dephlogisticated air o artificial air G. Sthal A. Lavoisier O

6 1. Breve Reseña histórica Descubrimiento y primeros usos Cavendish: Phlogiston in pure state : d 1/14 aire Lavoisier: life sustaining air e inflamable air Electrolisis H. Cavendish A. Lavoisier J. Charles G. Morveau W. Nicholson A. Carlisle H O Noción de economía de hidrógeno? 6

7 1. Breve Reseña histórica Dirigibles (uso civil y militar) Programa espacial 7

8 1. Breve Reseña histórica Programa espacial: Planta LH2 California, USA desde Capacidad: i) producción 25 t LH2/d, ii) almacenamiento = 900 m³ ( 2 d) 8

9 1. Breve Reseña histórica Hidrogenoducto en Alemania desde

10 Insumo industrial y usos especiales 2. USOS ACTUALES DEL HIDRÓGENO 10

11 2. Usos actuales Programa espacial: en vigencia; propulsión y fuel cell Industria alimenticia, metalurgia, vidrio, electrónica Petroquímica y procesos Vapores combustible sólido H20 NH3 Cracking Grasas trans 11

12 2. Usos actuales Esquemáticamente Uso preponderante: industrial / petroquímico 12

13 2. Usos actuales Combustibles actuales vs. Derivados del petróleo Hidrógeno 13

14 2. Usos actuales Producción industrial: reformado de vapor (98%) Aporte de CO2 14

15 Hidrógeno como vector energético 3. ESTADO DEL ARTE 15

16 El ideal: la Economía del Hidrógeno Estado actual: pruebas piloto Hydrogen as a Future Energy Carrier A. Züttel, A. Borgschulte, L. Schlapbach - ISBN:

17 Producción: i) reformado de vapor, ii) electrólisis, Esquemáticamente Electrólisis alcalina 17

18 Producción: i) reformado de vapor, ii) electrólisis, Electrólisis con celda de combustible Kit educativo 18

19 Producción: iii) métodos alternativos Artificial leaf 19

20 Producción: iii) métodos alternativos Producción biológica 20

21 Almacenamiento: i) gaseoso, Elevada energía de compresión Standard: 300 y 700 bar 21

22 Almacenamiento: i) gaseoso, Power to gas Fuente: Hydrogenics 15% Vol 22

23 Almacenamiento: i) gaseoso, Cavernas salinas 23

24 Almacenamiento: i) gaseoso, iii) líquido, Recipiente Dewar Double walled vacuum insulated LH2 130 L Energía de licuefacción 1/3 energía total C 24

25 Almacenamiento: iii) sólido Hidruros metálicos Hidruros complejos 25

26 Almacenamiento: iii) sólido Adsorción en nanomateriales 26

27 Almacenamiento: iii) sólido Hidruros iónicos 27

28 Almacenamiento: iii) sólido 28

29 Almacenamiento: iii) sólido Condiciones menos severas Alta densidad volumétrica Baja densidad gravimétrica > 300 kg 29

30 Almacenamiento: iii) sólido Problemas ingenieriles: Transferencia de calor Acumulación de tensiones Piroforicidad ISO

31 Almacenamiento: iii) sólido más seguro? 31

32 Almacenamiento: iii) sólido más económico? Economic potential of complex hydrides compared to conventional hydrogen storage systems. J. Jepsen et al. IJHE

33 1000 km 3. Estado del arte Distribución: i) hidrogenoducto, Cost of energy transmission via electric cables or hydrogen pipelines De interés en geografías extensas 33

34 Distribución: i) hidrogenoducto, ii) acarreo terrestre, Costo de acarreo; producción in situ 34

35 Distribución: iii) vía marítima Uso de boil-off para combustible 35

36 Consumo: i) máquinas térmicas, Quemado directo, MCI 36

37 Consumo: i) máquinas térmicas, ii) fuel cell Celda PEM 37

38 Consumo: i) máquinas térmicas, ii) fuel cell Tipos de celda de combustible 38

39 Aplicaciones móviles Source: F. Barbier (2005) 39

40 Aplicaciones móviles 40

41 Aplicaciones móviles: FC car e híbridos Toyota Mirai 41

42 Aplicaciones móviles: FC car e híbridos 42

43 Aplicaciones estacionarias Telecomunicaciones Compresión Power station 43

44 hace falta? Paradigmas a revisar 4. PROYECCIÓN Y COMENTARIOS FINALES 44

45 Jesús Proyección y comentarios finales Segunda civilización solar (Prof. C.-J. Winter) S. XIX: carbón S. XX: petróleo, gas, nuclear S. XXI: eficiencia, renovables, H2 <S. XVII: Primera civilización solar >S. XXII: sustentabilidad?... Combustibles no renovables 45

46 4. Proyección y comentarios finales Segunda civilización solar (Prof. C.-J. Winter) 46

47 4. Proyección y comentarios finales Vector energético: transporte masivo de H2 47

48 4. Proyección y comentarios finales Vector energético: geopolítica del petróleo 48

49 4. Proyección y comentarios finales Hydrogen Council Davos

50 4. Proyección y comentarios finales Seguridad: miedo a lo desconocido 50

51 4. Proyección y comentarios finales Sobre el hidrógeno - Fuerte candidato a ser usado como vector - Clave: costos y fomento regulatorio - Medir costo ecológico Cambios de paradigma - Racionalidad energética - Redes inteligentes 51

52 Muito Obrigado Contact: Usos del hidrógeno como vector energético: actualidad y proyección Dr. Maximiliano Melnichuk CNEA/Conicet Argentina