Beneficios de las Celdas de Combustible en el Transporte
Para el Vehículo
Para Nuestra Salud
Para los Estados Unidos
Para el Planeta
Para el Vehículo:
Después de un siglo de
constantes mejoras, el motor de combustión interna aún convierte solamente en
promedio el 16% de la energía de la gasolina para hacer mover las ruedas del
auto. Todos los motores de calor tienen eficiencias limitadas por el ciclo de
Carnot. La teoría termodinámica para derivar el ciclo de Carnot muestra que
en condiciones ideales, una máquina de calor, utilizada para un vehículo ó
como generador, no puede convertir toda la energía suministrada en energía
mecánica. Algo de energía calorífica es desperdiciada. En un motor de
combustión interna, el motor acepta calor desde una fuente a alta temperatura
(T1), parte de esa energía la convierte en trabajo mecánico y disipa el resto
hacia un sumidero de calor a una temperatura más baja (T2). Entre mayor sea
la diferencia de temperatura entre la fuente de calor y el sumidero de calor,
mayor será la eficiencia:
Eficiencia Máxima = (T1 – T2) / T1
Donde las temperaturas T1 y T2 están dadas en grados Kelvin
Los vehículos con celdas de
combustible, no limitadas por el ciclo de Carnot, se espera alcancen
eficiencias energéticas de 40 a 45 por ciento y muy posiblemente mayores.
Dada esta importante mejora en eficiencia energética, los vehículos con
celdas de combustible ofrecen reducciones substanciales de emisiones de gases
con efecto invernadero, así como mayores alcances.
Los vehículos con celdas de
combustible ya han demostrado ser mucho más eficiente que vehículos similares
de combustión interna. Toyota ha publicado resultados de eficiencia mostrando
que su vehículo convencional a gasolina tiene una eficiencia de
tanque-a-rueda de solo 16%, mientras que su FCVH-4 con celdas de combustible
a hidrógeno alcanzó un 48% de eficiencia tanque-a-rueda – una sorprendente
eficiencia tres veces mayor. GM también ha anunciado que sus prototipos con
celda de combustible con hidrógeno tienen el doble de eficiencia que sus
vehículos convencionales a gasolina.
En cuanto los vehículos a
celdas de combustible comiencen aoperar con combustibles como gas natural o gasolina,
emisiones de gas con efecto invernadero serán reducidas en un 50%. En el
futuro, la combinación de celdas de combustible con alta eficiencia y
combustibles de fuentes renovables de energía eliminarán casi por completo
las emisiones de gases con efecto invernadero.
Ya que los vehículos con celdas
de combustible operan con motores eléctricos los cuales tienen muy pocas
partes móviles (solo bombas y ventiladores necesarias para proveer
combustible y refrigerante), las vibraciones en el vehículo y el ruido serán
grandemente reducidos y el mantenimiento rutinario (cambio de aceite,
reemplazo de bujías) desaparecerán por completo.
Las celdas de combustible
también tienen una gran ventaja por sobre los vehículos con baterías ya que
eliminan los tiempos de recarga, permite un amplio rango de velocidades y
operan en tanto se les suministre combustible.
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Vehículo convencional con motor a CI
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Vehículo con Celdas de Combustible
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Ambientalmente limpio
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NO
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SI
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La única emisión de hidrógeno y celdas de
combustible es agua tibia
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Alto Desempeño
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SI
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SI y sobrepasan a los vehículos convencionales
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Los actuales prototipos de vehículos de celda de
combustible, tienen características de desempeño comparables ó mejores que
vehículos de CI. Típicamente los Vehículos con celda de combustible son más
rápidos fuera de línea y comienzan a demostrar mayor potencia. Ejemplo:el
Focus de la Ford de CI ofrece 110hp, mientras que el más nuevo auto con
celdas de combustible Focus también Ford, tiene una celda de combustible
Mark 902 de Ballard con 117HP.Eventualmente los autos con celdas de
combustible desempeño altamente superior.
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Bajo Mantenimiento
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NO
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SI
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Al no tener prácticamente partes móviles, estos
autos no requieren aceite para lubricación ni para mantenimiento general.
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Confiabilidad
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NO
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SI
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Las celdas de combustible han demostrado ser una
fuente de poder 99.9999% confiable
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Confort
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SI para los estándares actuales, NO para los
futuros
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SI
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Existen muchas razones por las cuales los
vehículos con celda de combustible serán más cómodos: 1) no transmisión
para un paseo suave 2) bajo ruido 3) escape limpio 4) más espacio interior
5) más potencia a bordo 6) mayor libertad de diseño 7) tecnología drive-by-wire
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Bajo Ruido
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NO
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SI
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Prácticamente todo el ruido de los vehículos con
celdas de combustible viene del compresor o de los ventiladores
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Alta Eficiencia
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NO
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SI
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Los autos con celdas de combustible no están
limitados por el ciclo de Carnot ni conexiones mecánicas que resulten en
fricción como los autos de combustión interna
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Libertad de Diseño
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NO
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SI
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Todos los componentes de un vehículo con celdas de
combustible son eléctricos y están conectados por cables.Los vehículos
convencionales consisten de componentes mecánicos interconectados.Este
hecho permite que los diseñadores pongan cualquier componente en cualquier
sitio dentro del vehículo, a diferencia de los vehículos que hoy utilizamos
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Potencia a Bordo
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NO (supeditado a la Energía Almacenada por la
batería)
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SI
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Los vehículos con celda de combustible son
esencialmente fuentes de poder portátiles. Pueden ser utilizados para alimentar
muchos mas equipos electrónicos a bordo, que los vehículos convencionales y
proveer energía eléctrica a aplicaciones externas al auto (al acampar,
obtener créditos de la red eléctrica, etc.)
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los vehículos de motor de hoy en los E.U.A. contribuyen con: el 65% del consumo del petróleo en los E.U.A., 78% de todas las emisiones de monóxido de carbono, 45% de las emisiones de óxido de nitrógeno y el 37% de compuestos orgánicos volátiles.
Además, por cada galón de gasolina fabricado, distribuido y después consumido en un vehículo, se emiten aproximadamente 25 libras de dióxido de carbono.
Si se llevara hidrógeno a bordo y fuera utilizado como combustible en un vehículo con celdas de combustible, éstos tendrán cero emisiones. Los vehículos con celdas de combustible operados con metanol u otro combustible alterno podrían alcanzar niveles de emisiones de monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno y gases orgánicos distintos al metano, mucho menores que aquellos niveles establecidos por los estándares de California para Vehículos de Ultra Baja Emisión y se aproximarían a casi cero emisiones.
Los beneficios que pueden obtenerse con tan solo un 10% en la penetración del Mercado de trabajo ligero de vehículos con celdas de combustible, incluyen más de 1 millón de toneladas por año de emisiones de contaminantes reglamentados no emitidas al aire y una reducción de dióxido de carbono de 60 millones de toneladas por año.
Los vehículos con celdas de combustible también le ahorrarán dinero al consumidor de varias maneras. Primero que nada, los costos de mantenimiento serán mínimos ya que un vehículo con celdas de combustible prácticamente no contiene partes móviles. El consumidor también podrá utilizar su vehículo como generador de energía eléctrica, conectándolo a su casa y disminuyendo su uso de electricidad pagada de la red y aún suministrando energía complementaria a la red durante horas pico obteniendo un pago por ello.
Para los Estados Unidos:
Las celdas de combustible incrementarán la seguridad energética nacional al reducir y eventualmente eliminar la dependencia de combustibles fósiles de origen extranjero. La inestabilidad del precio en los combustibles y las tensiones internacionales debidas a la competencia por combustibles fósiles limitados serán reducidas.
Un programa exitoso de transporte con celdas de combustible en los E.U.A., acentuará grandemente la competitividad de la industria norteamericana en el sector del transporte a nivel mundial.
El sector del transporte contabiliza $975 mil millones dentro del PIB y más de 13 millones de empleos en los E.U.A., de acuerdo a un estudio realizado por el Departamento de Energía (DOE). La industria del transporte es esencial para el bienestar económico de los E.U.A.El establecer liderazgo de los E.U.A. en el desarrollo de celdas de combustible para el transporte conducirá hacia mayores oportunidades de exportación y a la creación de empleado.
Para el Planeta:
Cerca del 25% de todos los gases con efecto invernadero generados por el hombre vienen del transporte – mas de la mitad de eso viene de vehículos ligeros. Ya que las celdas de combustible reducen significativamente los gases con efecto invernadero y otras emisiones contaminantes, es una importante tecnología-estrategia en la lucha contra el calentamiento global, el smog y cualquier otro problema de contaminación.
A diferencia de los contaminantes del aire (monóxido de carbono, óxidos nitrosos, hidrocarburos y partículas - hollín, humo, etc.), las emisiones de gases con efecto invernadero (bióxido de carbono, metano, óxidos nitrosos, vapor de agua, etc.) de vehículos no pueden ser reducidas fácilmente ni a bajo costo empleando dispositivos de control adicionales como convertidores catalíticos.
Las celdas de combustible reducirán el ruido y la contaminación del aire a nivel local, así como la contaminación del suelo y mejorarán la salud publica, además de aumentar la seguridad por exposición a combustible y otros peligros por emisiones.
Las celdas de combustible también serán responsables de la reducción de derrames de aceite de motores y disposición hacia aguas del subsuelo y arroyos; de la reducción de fugas de tanques de gasolina y la resultante contaminación de aguas del subsuelo (excepto vehículos que utilicen gasolinas grado bombas); de la creación de un camino a largo plazo hacia un futuro energético para el transporte ambientalmente sustentable basado en recursos naturales renovables.
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