viernes, 11 de enero de 2013

El hidrógeno ¿Cómo producir el combustible del futuro?

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En el siglo XIX comenzó a separarse el hidrógeno y el oxígeno que forman el agua aplicando una corriente eléctrica. El proceso denominado electrólisis es una tecnología conocida y tan sencilla que forma parte de los experimentos que se realizan en las clases de química de las escuelas.
 
La electrólisis es muy límpia y produce un hidrógeno de gran pureza. Sin embargo, en la actualidad sólo se produce por este sistema el 4% de los 45 millones de toneladas de hidrógeno que se consumen en el mundo cada año. El problema es que la electrólisis requiere un aporte considerable de electricidad. Si esta electricidad no proviene de fuentes renovables el beneficio en cuanto a sostenibilidad del sistema desaparece.
 
Producir electricidad por medios renovables tiene muchas ventajas pero también algunos inconvenientes. El principal es la intermitencia en la producción de energía eléctrica. En el caso de que se utilice un sistema de electrólisis para producir hidrógeno anexo a un sistema renovable el hidrógeno producido en los momentos de funcionamiento del sistema actuará como almacén de energía que podrá ser utilizada cuando no haya sol o viento, o bien, transportado a otros emplazamientos donde las condiciones atmosféricas no sean las idóneas para producir energía eléctrica mediante fuentes renovables. De esta forma se eliminaría uno de los grandes problemas asociados a la intermitencia de la producción eléctrica mediante fuentes renovables.
 
La otra opción para producir hidrógeno, la más barata, es partir de gas natural mediante la bien conocida tecnología del reformado con vapor, que consiste en romper las moléculas de gas con vapor de agua en presencia de un catalizador. Por este motivo es el método más utilizado, casi la mitad del hidrógeno se produce de esta manera. Como, además, la utilización de gas natural es también la opción menos contaminante a partir de combustibles fósiles, este gas parece el candidato en mejor posición para liderar la producción de hidrógeno en un futuro próximo. Con este procedimiento el hidrógeno también puede obtenerse a través de propano y butano, metanol, etanol, acetona y gasificación de carbón (gasógeno).
 
A partir de estas dos formas de producción de hidrógeno se derivan multitud de variantes, aunque el principio fundamental de cada una de ellas es el aquí descrito.
 
Por lo tanto, actualmente, ninguno de los dos sistemas es viable para la producción de hidrógeno para fines energéticos. El primero de ellos por su alto coste y el segundo por el deterioro ambiental y consumo de combustibles fósiles que hace que el sistema no sea sostenible.
 
Trabajar en disminuir los costes de producción de hidrógeno por fuentes renovables es clave para resolver el primer de los grandes problemas que un sistema energético basado en el hidrógeno tiene.
 

martes, 8 de enero de 2013

Los tres grandes problemas del hidrógeno

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Mucho se ha hablado del nuevo modelo energético que vendrá liderado por el hidrógeno como vector energético. Este nuevo modelo permitirá liberarnos de una vez por todas de los combustibles fósiles y posibilitará un crecimiento económico sin límites durante los próximos siglos.

Si esto es así. ¿Por qué no termina de materializarse este nuevo orden energético mundial?¿Por qué siempre que se habla de la energía del hidrógeno se dice que será el futuro pero que hoy aun no está lo suficientemente madura para competir con las fuentes energéticas tradicionales?
 
Durante las próximas tres entradas de este blog intentaremos dar respuesta a estas preguntas.
 
Para empezar diremos que los problemas más importantes que hoy en día tiene la energía basada en el hidrógeno, que deberá de solucionar antes de poder competir con las fuentes energéticas tradicionales, son fundamentalmente tres. El primero de ellos es la producción del propio hidrógeno. El segundo es el almacenamiento del mismo y el tercero es la transformación de la energía química del hidrógeno en energía térmica o eléctrica.

El hidrógeno es el elemento más abundante del universo. Un 75% de todo el universo, incluido el planeta Tierra y nosotros mismos, está compuesto de hidrógeno. Pero el gran inconveniente es que este hidrógeno no se encuentra libre en la naturaleza, como está el carbón, el petróleo o el gas. Hay que "extraerlo" de compuestos más complejos.
 
En el mundo se producen cada año alrededor de 45 millones de toneladas de hidrógeno. Sin embargo, sólo una mínima parte de ese hidrógeno se utiliza para producir energía, principalmente en aplicaciones espaciales. Casi la mitad de la producción se emplea para elaborar fertilizantes basados en amoníaco.
 
También se utiliza hidrógeno en la fabricación de metanol y el agua oxigenada, así como para "hidrogenar" los aceites orgánicos comestibles derivados de la soja, los cacahuetes, los cereales y el pescado, además de para refrigerar motores y generadores.
 
Quien mejor conoce al hidrógeno es la industria petroquímica, que lleva años utilizándolo como materia prima de una amplia gama de productos derivados del petróleo y para reducir la cantidad de partículas, aromáticos y azufre presentes en la gasolina y el gasóleo.

Podemos encontrar hidrógeno en el petróleo, la madera, el gas natural, pero sobretodo en el agua. Dependiendo de donde vayamos a extraer el hidrógeno deberemos realizar un proceso u otro. Si se encuentra en el agua realizaremos una electrólisis para separar las moléculas de hidrógeno y oxígeno que forma el agua. Si queremos extraer el hidrógeno que forma parte de las cadenas de hidrocarburos utilizaremos un sistema denominado "reformado con vapor" (actualmente el proceso más barato, más utilizado y menos ecológico de todos). Por último, la utilización de energías renovables para la obtención de hidrógeno será la última opción posible, muy ecológica pero menos rentable en el corto plazo.

Durante el siguiente post analizaremos estas formas de producción de hidrógeno, estudiando cada ventaja e inconveniente de los distintos procesos. En los siguientes analizaremos los aspectos relacionados con su almacenamiento y conversión energética.

sábado, 5 de enero de 2013

La eficiencia energética que España no quiere

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En estos días en los que abundan los buenos deseos y las promesas y esperanzas de prosperidad, nos encontramos con un incumplimiento más, el enésimo, por parte del gobierno de España.

La anunciada publicación del Real Decreto por el que se regulará el programa de eficiencia energética aprobado mediante Directiva Comunitaria 2012/27/UE (conocida como la del ahorro del 20% del consumo energético en 2020) y que debía de haberse traspuesto al ordenamiento interno español, resulta que no sólo no se ha publicado, sino que nadie sabe a ciencia cierta cuando se realizará la trasposición de la misma.

Aunque esto no debería extrañarnos mucho porque España, junto a Portugal, han sido los dos únicos países que se han mostrado en contra de esta Directiva no votándola. Se arguye que en España estamos muy avanzados en materia de eficiencia energética y que todo lo que teníamos que hacer antes de 2020 en este sector, ya está hecho.

El sector de la eficiencia energética es uno de los más pujantes en todos los países de la Unión Europea e incluso, fuera de las fronteras comunitarias, se están produciendo grandes inversiones relacionadas con el ahorro energético, también en países en vías de desarrollo.

En una situación económica, como la actual, no deben descartarse ninguna posibilidad de generación de empleo y riqueza, máxime cuando estos desarrollos contribuyen ha disminuir el consumo de combustibles fósiles que son una carga económica trascendental para nuestra balanza de pagos.

En vez de eso, se sube el recibo de la luz, el precio de los combustibles y de los transportes públicos. Queda de manifiesto que los grandes lobbies energéticos ejercen mucha no, muchísima, presión al gobierno para que no posibilite la entrada en el mercado de nuevas empresas que hagan perder a las grandes compañías cuotas de mercado.

La trasposición de distintas Directivas que hemos ido recogiendo en este blog, todas paradas por el gobierno, hubiera permitido la entrada en vigor de las certificaciones energéticas en edificios, del autoconsumo y del balance eléctrico neto, permitiendo la creación de empleo que impulsaría la economía hacia el crecimiento sostenible. Ahora tendremos que seguir esperando mientras la Unión Europea nos sanciona una vez más por incumplimiento normativo.

jueves, 13 de diciembre de 2012

Autoconsumo eléctrico versus Balance Neto eléctrico

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Termina el año 2012 y quedan pendientes dos Reales Decretos fundamentales para el desarrollo de energías renovables y eficiencia energética en España. En el tintero queda la aprobación del RD de eficiencia energéticas en edificios que transpondría la Directiva 2010/31/CE de consumo energético casi nulo en edificios y el RD de autoconsumo eléctrico y balance neto por el que se regularían las instalaciones renovables en viviendas y empresas para autoconsumo y balance neto.

Llegados a este punto es importante explicar las diferencias entre autoconsumo y balance neto que son muy sutiles pero hay que tenerlas en cuenta ya que los conceptos son distintos.

El autoconsumo es posible para el consumidor. Este puede tener una instalación renovable en su vivienda o empresa que no esté conectada a la red eléctrica, consumiendo toda la energía producida. Si está conectado a la red también consumirá toda la energía que su instalación produzca cuando esté en funcionamiento. Pero ¿qué ocurre durante la noche o cuándo se está produciendo electricidad que no es está consumiendo (vivienda vacía y alta radiación solar).

En este caso, la legislación no permite que el usuario pueda realizar un aprovechamiento energético adecuado ya que no podrá verter la energía eléctrica excedentaria a la red y cobrar por ella. Aquí entra en juego el concepto de balance neto. Por este motivo es imprescindible que se legisle en España esta opción de conexión a la red eléctrica.

El Balance Neto implica que si durante el día, por ejemplo, estoy generando más energía de la que estoy consumiendo, ese excedente pasa a través del contador del usuario a la red eléctrica minorando su factura a final de mes. Si durante la noche tiene necesidad de consumo energético y la instalación no está produciendo energía eléctrica, consumirá según su necesidad directamente de la red eléctrica.

Por lo tanto, las ventajas para los usuarios que libremente decidan realizar una instalación de este tipo en su vivienda, son patentes ya que el ahorro le permitirá amortizar la instalación renovable en un corto periodo de tiempo y este nuevo mercado generaría mucho empleo y crecimiento económico.

miércoles, 12 de diciembre de 2012

La verdad sobre el cambio climático

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La Tierra se formó, según las últimas investigaciones científicas más contrastadas, hace 4.600 millones de años. Por aquel entonces la temperatura en la superficie era de 4.000 ºC y aunque el agua y los mares se formaron hace 3.500 millones de años la atmósfera compuesta casi en su totalidad de CO2 hacia totalmente imposible la vida. De hecho, si algún ser humano hubiera poblado esta primigenia Tierra antes que asfixiado hubiera muerto aplastado por la gran presión atmosférica en la superficie del planeta.

No es hasta hace 600 millones de años cuando empiezan a generarse las primeras plataformas continentales de granito mineral, menos pesado y mas resistente que la placa basáltica de la superficie creada por erupciones volcánicas que hasta esa fecha dominaban toda la superficie terrestre.

Las aguas someras aledañas a estas plataformas continentales permitieron la vida de unas microalgas llamadas estromatolitos que empezaron a realizar la fotosíntesis eliminando CO2 del agua del mar y generando oxígeno que primero se disolvió en los océanos y más tarde paso a la atmósfera que hoy conocemos.

La creación de la capa de ozono en estos tiempos permitió proteger la vida fuera del mar de la radiación ultravioleta solar. Además el campo magnético terrestre desvíaba parte de esta radiación preservando la atmósfera de una destrucción segura a causa de los vientos solares.

La vida aflora tanto en el mar como en tierra aunque se producen, al menos, dos extinciones masivas, una en el Pérmico hace 250 millones de años y otra en el Cretácico hace 65 millones de años. Durante estos años la explosión de vida en la Tierra fue espectacular aunque las temperaturas llegaron a ser hasta 6 ºC superiores a las actuales.
 
Durante los últimos dos millones de años se han configurado los continentes, como actualmente los conocemos, originando corrientes oceánicas con unas características específicas que traen consigo periodos de glaciaciones de aproximadamente 100.000 años, en los cuales la mitad de este tiempo el planeta sufre una glaciación importante que se alternan con periodos más calidos. Esta última época se ha denominado Pleistoceno y los últimos 10.000 (apogeo del ser humano) Holoceno.

Por lo tanto, la temperatura media de la Tierra ha pasado de los 4.000 ºC a -45ºC, existiendo periodos muy fríos que se han alternado con otros muy cálidos y sólo cuando se han producido una serie de condiciones muy específicas ha podido prosperar una especie tan delicada como la nuestra. No obstante, somos la única especie animal, de la que se tiene constancia, que ha sido capaz de alterar de forma significativa el equilibrio atmosférico en el periodo que le ha tocado vivir, muy corto por cierto.

Tenemos que tener presente que este delicado equilibrio no se mantendrá de forma indefinida en el tiempo y que un clima algo más cálido o algo más frío no es importante para el planeta, que está acostumbrado a variaciones térmicas descomunales, pero si para nuestra especie.

Por este motivo y si queremos llegar, al menos, a la próxima glaciación (dentro de unos 50.000 años) debemos mantener el delicado equilibrio que nos ha permitido nacer y crecer en este maravilloso y raro planeta.

La utilización de sistemas energéticos renovables es una de las grandes soluciones a los desequilibrios térmicos que estamos originando cambiando las proporciones de gases presentes en la atmósfera terrestre, sin lugar a dudas el elemento más frágil e importante del planeta Tierra.