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La primera celda de combustible
fue construida en 1839 por Sir William Grove, un juez y científico Galés. El
interés serio en las celdas de combustible como un generador práctico comenzó
hasta los años 1960's, cuando el programa espacial de los E.U.A. escogió a celdas
de combustible en lugar de la más riesgosa energía nuclear y más cara energía
solar. Las Celdas de Combustible abastecieron de energía a las naves Apolo y
Géminis y aún proveen electricidad y agua al transbordador espacial.
¿Qué tipo de combustibles
pueden ser usados en las celdas de combustible?
Las Celdas de Combustible pueden
promover una gran diversidad de energía, así como una transición hacia fuentes
renovables de energía. Las celdas de combustible operan con hidrógeno, el elemento
más abundante sobre la tierra. Una gran situación sobre las celdas de combustible,
es que no importa de donde viene el hidrógeno - agua, metanol, etanol, natural
gas, gasolina o diesel, amonio ó borohidruro de sodio. Los combustibles que
contienen hidrógeno generalmente requieren un “reformador de combustible” que
extrae el hidrógeno. La energía también podría ser suministrada a partir de
biomasa, viento, potencia solar o otras fuentes renovables de energía. Las celdas
de combustible de hoy están funcionando con diferentes combustibles, hasta con
gas de rellenos sanitarios y plantas de tratamiento de agua.
Cuando se usa un combustible distinto a hidrógeno, se requiere un reformador
ó procesador de combustible. Un reformador es un dispositivo que
produce hidrógeno a partir de combustibles como la gasolina, metanol, etanol
o naftas. Existen tres diseños básicos de reformadores, los cuales están siendo
evaluados para vehículos con celdas de combustible: reformador a vapor, oxidación
parcial y reformación autotérmica. Reformadores a vapor combinan el combustible con
vapor de agua y calor para producir hidrógeno. El calor requerido para operar
el sistema es obtenido mediante la quema de combustible ó exceso de hidrógeno
de la salida del conjunto de celdas de combustible. Los Reformadores de Oxidación Parcial combinan al
combustible con oxígeno para producir hidrógeno y monóxido de carbono. El monóxido
de carbono reacciona con vapor de agua para producir más hidrógeno. La oxidación
parcial libera calor, el cual es atrapado y usado en otras partes del sistema.
Los Reformadores Auto-térmicos combinan
el combustible con ambos, vapor de agua y oxígeno de tal manera que la reacción
está en balance respecto del calor involucrado. La reformación auto-térmica,
a pesar de no estar tan desarrollada como los otros procesadores, ofrece la
mayor flexibilidad en cuanto al manejo de calor. En general, tanto gasolina
como metanol pueden ser usados en cualquiera de los tres diseños de reformador.
Sin embargo, las diferencias en la naturaleza química de los combustibles puede
favorecer a un diseño sobre el otro.
Para ver una lista completa
de todos los FCVs con opción de combustible, ve nuestra Tabla
de Autos de Celda de Combustible
¿Puede usarse biogás
de rellenos sanitarios en celdas de combustible?
El Programa Regional Noreste de
Biomasa, en conjunto con XENERGY, Inc., ha completado un estudio muy completo
que examina la factibilidad del uso de tecnología de celdas de combustible estacionarias
basadas en bio-combustibles. El estudio puede obtenerse gratis en http://www.nrbp.org/pdfs/pub31.pdf.
Este estudio muestra que sistemas basados en el uso de biomasa, desde una perspectiva
técnica, son capaces de proveer una fuente limpia y renovables de electricidad
en el largo plazo. Los resultados del estudio no son noticia para algunas personas.
Las Celdas de Combustible ya han mostrado ser exitosas en este tipo de aplicaciones,
en servicio a lo largo del país en más de 150 rellenos sanitarios y plantas
de tratamiento de agua, generando potencia a partir del gas metano que producen,
así como reduciendo las emisiones en ese proceso de generación.
En 1992, una demostración exitosa en el relleno sanitario de Penrose Landfill
en Sun Valley, California pavimentó el camino para la operación de celdas de
combustible operando con rellenos sanitarios e instalaciones de tratamiento
de agua. Este tipo de instalaciones están ahora trabajando alrededor de los
E.U.A. y Asia. Desde 1996, el relleno sanitario de Groton en Connecticut ha
estado produciendo 600,000 kWh de electricidad al año, con una salida continua
de potencia de la celda de combustible de 140 kW. En 1997, UTC Fuel Cells (antiguamente IFC/ONSI)
instaló un sistema de celda de combustible en la planta de tratamiento de agua
de Yonkers en Nueva York, la cual produce más de 1.6 millones de kWh de electricidad
al año, liberando solamente 72 libras de emisiones al ambiente. La ciudad de
Portland, Oregon, instaló una celda de combustible para producir potencia utilizando
un digestor anaerobio de una planta de tratamiento. Genera 1.5 millones de kWh
de electricidad al año, reduciendo la facturación eléctrica de la planta en
unos $102,000 anuales. La planta recibió el reconocimiento Clean Air Excellence
Award de la Agencia de Protección Ambiental de los E.U.A. (EPA). UTC también
ha vendido sus celdas PC25C a dos distritos en California para esta aplicación
y ocho plantas PC25TM de celda de combustible al New York Power Authority (NYPA).
Las unidades PC25 de 200-kilowatts serán instaladas en cuatro plantas de tratamiento
de agua en Brooklyn, Staten Island, Bronx y Queens.
Fuera de los E.U.A., UTC ha instalado
una unidad PC25 en la ciudad de Guangzhou en China para generar potencia para
equipo eléctrico en una granja de puercos, exportando además excedente de potencia
hacia fuera de la granja. Inicialmente, la celda de combustible será usada con
gas LP, pero eventualmente será alimentada por gas de fermentación metano producido
por desperdicio de la granja.
Otra compañía, FuelCell
Energy, Inc. (FCE) fue seleccionada para instalar y operar una planta
de potencia de 1MW de Direct FuelCell® (DFC) en las instalaciones de Renton
de Tratamiento de Agua del Sur en el Condado King, Washington. El proyecto demostrativo
de dos años es compartido en costos por FuelCell Energy y el Condado King, en
partes iguales a través de un financiamiento cooperativo otorgado al Condado
por la EPA. El valor total del contrato es de $18.8 millón.
FCE y su socio distribuidor en
Asia, la Marubeni Corporation, están instalando una planta de poder DFC para
las instalaciones de tratamiento de agua en Fukuoka, Japón, en el primer trimestre
del 2003. La instalación de la planta es parte de un programa de dos años para
evaluar la celda de combustible, la cual será operada en modo de cogeneración,
usando las emisiones de metano del procesamiento de las aguas municipales para
generar electricidad. Adicionalmente, un digestor anaeróbico que tratará la
entrada de aguas municipales usará la salida térmica de la celda de combustible.
FCE y Marubeni también han instalado
una planta de potencia DFC en la cervecería de Kirin en las afueras de Tokyo.
La celda de combustible utiliza un digestor parecido al de metano gas del efluente
del proceso de fermentación de Kirin. También en Japón, Toshiba ha instalado
celdas de combustible que operan con gases de desperdicio en las cervecerías
de Asahi y Sapporo y planea expandir sus esfuerzos para vender sistemas de celda
de combustible que operen con gas de lodos de plantas de tratamiento. Toshiba
ha comenzado esta operación en la ciudad de Yokohama, enfocando los sistemas
a gobiernos locales.
¿Cómo se compara un vehículo con celda
de combustible contra uno de baterías?
Los autos con celdas de combustible
son un atractivo avance sobre los autos movidos con baterías. Los primeros ofrecen
ventajas sobre los vehículos alimentados por baterías, pero también pueden ser
realimentados rápidamente y podrían ir más lejos entre cada reabastecimiento.
Los autos con celdas de combustible
que usen hidrógeno como combustible serán vehículos con cero emisiones (ZEV),
o aquellos que usen otros combustibles producirían casi cero emisiones. Son
también más eficientes que los autos de baterías recargadas por la red eléctrica.
Adicionalmente, los autos de celda de combustible podrían producir menos gases
tipo invernadero considerando “todo el sistema” -- tomando en consideración
todas las emisiones asociadas a la obtención del recurso, procesamiento del
combustible y uso.
Estudios de la General Motors y
Ford notaron que los motores de autos con celda de combustible podrían ser construidos
por casi el mismo precio que un motor de combustión interna.
¿Qué tan eficiente
será un auto con celda de combustible y cuantas millas por galón tendrá?
Los vehículos de celdas de combustible
(FCVs) están alcanzando eficiencias energéticas are de 40 a 50 porciento en
pruebas y demostraciones actuales; a través de investigación y desarrollo extenso,
estos números están mejorando cada día. Una eficiencia energética mejorada,
la cual implica la promesa de reducir importaciones de petróleo extranjero e
incrementar la seguridad Energética, hace de los FCVs un atractivo reemplazo
de los motores de combustión interna (ICEs), los cuales son entre 10 y 16 porciento
eficientes.
Los cálculos exactos varían de
estudio a estudio, pero muchos fabricantes de autos han revelado datos mostrando
que los FCVs son mucho mas eficientes que vehículos comparables de ICE. Toyota
ha publicado investigaciones mostrando su vehículo a gasolina convencional con
una eficiencia de solo 16 porciento, mientras que su auto FCVH-4, con hidrógeno
está proyectado para alcanzar 48 porciento de eficiencia del vehículo – tres
veces más eficiente. General Motors (GM) asegura que sus prototipos de autos
con celda de combustible operando con hidrógeno tienen más del doble de eficiencia
que sus vehículos convencionales a gasolina.
Al hablar de emisiones y eficiencias
de vehículos, es importante mirar el cuadro completo - desde el momento en que
el combustible es primero tomado del subsuelo, producido refinado, fabricado,
transportado y almacenado, hasta que realmente le da potencia al vehículo, así
como los riesgos de seguridad totales en el manejo del combustible a lo largo
de todo este camino. Este enfoque conocido como ciclo completo del combustible
ó "pozo-a-ruedas” (“well-to-wheels") análisis. Este tipo de análisis
tiene que ver con la eficiencia de la producción del combustible, pozo-a-ruedas
(well-to-tank), y la eficiencia del vehículo (tanque-a-ruedas). Observando él
cuadro completo nos ofrece una comparación más completa.
Las leyes de la termodinámica limitan
los ICEs todos las otras maquinas de combustión interna. Sin flama, las celdas
de combustible evitan las pérdidas de eficiencia asociadas con la ignición,
quemado, transferencia de calor hacia los gases y escape. Las celdas de combustible
convierten la energía química de un combustible directamente en energía eléctrica,
la cual es alimentada a un motor eléctrico para dar potencia a las ruedas de
un FCV.
A medida que la gasolina entra
en un ICE, cerca del 85 porciento de la energía liberada mientras se quema en
el motor e pierde, principalmente en forma de calor. La energía remanente es
convertida en energía mecánica para hacer rotar las flechas y embrague del motor;
algo de esta energía mecánica es perdida debido a fricción entre componentes,
a medida que pasa de la transmisión a las ruedas del auto. Peor aún, cuando
un auto está en ralentí, la eficiencia es cero. Un modo práctico de pensar en
la eficiencia de tu vehículo es mediante tu propio manual de bolsillo. Los Vehículos
Utilitarios Deportivos (Sport Utility Vehicles ó SUVs) han sido probados con
eficiencias de alrededor del 10 porciento. Cuando manejas tu SUV a la estación
de gasolina y llenas el tanque con $20.00 de gasolina, combustible químico,
sólo $2.00 van realmente a mover tu auto. El resto de tu dinero, $18.00, es
desperdiciado en forma de calor ó contaminación.
Vehículos eléctricos con baterías
demuestran la importancia del ver el cuadro completo pozo-a-ruedas, ya que no
hay conversión de energía a bordo del vehículo. Toyota ha mostrado su vehículo
eléctrico con una eficiencia del 80 porciento, el doble de los FCVs. Si tomas
en cuenta la eficiencia del 26 porciento pozo-a-tanque y las eficiencias asociadas
a la carga de las baterías; la eficiencia global pozo-a-ruedas (well-to-wheels)
es del 21 porciento – mejor que los autos convencionales de hoy , pero no tan
eficientes como los de celda de combustible ó FCV.
Aún hoy, con la generación y distribución
de combustibles alternos en su infancia, los FCVs tienen mayores eficiencias
pozo-a-rueda (well-to-wheels) que cualquier otro tipo de vehículo, incluyendo
ICE y autos híbridos con baterías. Tres análisis independientes han alcanzado
conclusiones similares aunque no idénticas. Las pruebas de Toyota en planta
han publicado 13 porciento de eficiencia global del ciclo de combustible pozo-a-ruedas
para sus vehículos de ICE a gasolina. El Instituto del Metanol (Methanol Institute
- MI) ha revelado números globales muy similares. La investigación del MI muestra
vehículos de combustión interna a gasolina con 15 porciento de eficiencia global,
pozo-a-ruedas. Compara eso con la eficiencia de más de 30 porciento del FCHV-4
de Toyota usando hidrógeno comprimido (58 porciento pozo-a-tanque y 48 porciento
tanque-a-rueda), y el 31 porciento de eficiencia global de MI para vehículo
promedio de celda de combustible con hidrocarburo (85 porciento pozo-a-tanque
y 36 porciento tanque-a-rueda.)
GM realizó un estudio pozo-a-ruedas
con el Laboratorio Nacional de Argonne, BP, ExxonMobil y Shell. Este estudio
encontró que vehículos dotados de celda de combustible a hidrógeno son la combinación
más eficiente de combustible y sistema de propulsión en el largo plazo, ofreciendo
además vehículos con cero emisiones en el escape, mayor eficiencia, menor CO2,
pozo-a-ruedas, que otros vehículos. Los prototipos de FCV también tienen un
futuro promisorio a largo plazo en términos de reducción de peso, tamaño y costos
para hacerlos más competitivos con los actuales autos de combustión interna.
Visita nuestra página de Tablas
para ver una completa que incluye las especificaciones y autonomía de todos
los vehículos con celdas de combustible actualmente en desarrollo.
¿Cuánto cuesta una celda de combustible?
Una compañía comercialmente ofrece
plantas de celda de combustible por algo cerca a los US $3,000 por kilowatt.
A ese precio, las unidades son competitivas en nichos de mercado de alto valor,
y en áreas donde los precios de la electricidad son altos y el gas natural es
bajo.
Un estudio de Arthur D. Little,
Inc., predijo que cuando las celdas de combustible costaran abajo de $1,500
por kilowatt, alcanzarían una penetración de mercado a lo largo del país. Muchas
compañías están vendiendo pequeñas unidades para propósitos de investigación.
Los precios varían.
Las celdas de combustible tendrán
que ser más baratas para ser comerciales en vehículos. Los motores de autos
convencionales cuestan alrededor de $3,000 para fabricarlos, por lo que se requiere
más investigación para reducir los costos de las celdas de combustible a esos
niveles.
¿Puedo usar una celda
de combustible en mi casa?
Las celdas de combustible son ideales
para generación de potencia, ya sea conectadas a la red eléctrica para proveer
potencia suplementaria y aseguramiento de respaldo en áreas críticas, o bien
instaladas como generadores independientes de la red para servicio en sitio
en áreas en áreas inaccesibles para las líneas de potencia. Ya que las celdas
de combustible operan silenciosamente, reducen la contaminación por ruido, así
como la contaminación del aire, pero también el calor subproducto de la celda
de combustible puede ser usado para proporcionar calefacción ó agua caliente.
Hay tres componentes principales
en un sistema de celda de combustible residencial – el reformador de combustible
para generar hidrógeno, el generador de celda de combustible y el acondicionador
de potencia. Muchos de los prototipos probados han demostrado que pueden extraer
hidrógeno a partir de propano o gas natural. El conjunto de celdas de combustible
convierte al hidrógeno y al oxígeno del aire en electricidad, vapor de agua
y calor. El acondicionador de potencia convierte después la corriente directa
CD del conjunto de celdas en corriente alterna CA, que muchos aparatos electrodomésticos
utilizan para su operación. Fuel Cell Technologies Ltd. (FCT)
estima al periodo de pago de retorno para un sistema residencial de celdas de
combustible en cuatro años.. El precio inicial por unidad con bajos volúmenes
de producción será aproximadamente $1,500 por kW. Una vez que los volúmenes
de producción sean altos, se espera que el precio caiga hasta $1,000 por kW,
con la meta final de obtener costos por debajo de los $500 por kW. Los fabricantes
de celdas de combustible están compitiendo para alcanzar estas metas.
H Power está uniendo fuerzas con compañías
alrededor del mundo y ya ha firmado un contrato por $81 millones con Energy
Co-Opportunity (ECO), un consorcio de cooperativas eléctricas rurales, para
vender sus celdas de combustible exclusivamente a través de las mas de 900 cooperativas.
ECO ha acordado comprar 12,300 celdas de combustible de H Power de 10kW por
$10,000 cada una. Las dos compañías están trabajando para fabricar y enviar
unidades a la empobrecida en potencia eléctrica California dentro de los siguientes
meses, en cerca de $8,000 por unidad. Se espera que estos precios caigan a valores
de $3,000 y $4,000 en siete años.
Plug Power y GE MicroGen se han unido para
formar GE
Fuel Cell Systems, LLC, y están construyendo una red de distribuidores calificados
regionales para comercializar, instalar y dar servicio a sus celdas de combustible
residenciales. Una planta pública ya ha acordado comprar 75 de los primeros
sistemas de celda de combustible de Plug Power, un acuerdo con valor de $7 millones,
iniciando este verano. El HomeGen 7000 es capaz de dar servicio a todas las
necesidades de energía de una casa. Varios de los distintos modelos comerciales
que serán introducidos podrán operar con gas natural, propano, o metanol y se
espera que alcancen una eficiencia eléctrica del 40%. El exceso de calor generado
por la celda de combustible puede ser capturado y usado para agua caliente ó
calefacción, incrementando la eficiencia global hasta un 80% ó mas. GE ha firmado
un acuerdo de distribución exclusiva con Recursos de Nueva Jersey para impulsar
el uso de celdas de combustible en Nueva Jersey y DTE Energy Technologies distribuirá
estas unidades en Michigan, Illinois, Ohio e Indiana. KeySpan Technologies también
ha firmado para comprar y probar unas 30 celdas de combustible en locaciones
selectas en la Ciudad de Nueva York y en Long Island.
Global Thermoelectric Inc., un fabricante
de celdas de combustible de óxido sólido (SOFC), ha desarrollado un sistema
residencial de celda de combustible de 2.3 kW que esta diseñado para cubrir
la carga base de una casa promedio en Norte América. El primer prototipo, operando
con gas natural, ha sido entregado a Enbridge Inc., quien estará probando el
sistema para evaluar características de desempeño incluyendo recuperación de
calor y cubrir necesidades de agua caliente de una casa. Los resultados de las
pruebas serán incorporados en los subsecuentes diseños de prototipos.
IdaTech ha demostrado un sistema residencial
de celda de combustible de 3 kW y ha iniciado la producción de unidades demostrativas
para Bonneville Power. El sistema alimentado con metanol es aproximadamente
del tamaño de un mini congelador y se espera que llegue al mercado comercial
en 2003.
UTC Fuel Cells (antiguamente International
Fuel Cells) esta desarrollando plantas de potencia de celdas de combustible
PEM que operan con propano y con gas natural para casas y aplicaciones comerciales
ligeras con una fecha meta de 2003. Los grupos de celda de combustible de UTC
son modulares y escalables, de tal modo que cuando estén independientes de la
red, una serie de celda de combustible pueden suministrar un nivel alto de potencia
confiable.
Muchas otras compañías están desarrollando
y probando celdas de combustible para aplicaciones residenciales, trabajando
junto con compañías abastecedoras de electricidad y con distribuidores para
traerlas al mercado. Aún fabricantes de autos como GM y Toyota se están ramificando
más allá de sus vehículos y están invirtiendo dinero en investigación y desarrollo
para aplicaciones estacionarias.
Para promover la comercialización
de celdas de combustible residenciales, se ha propuesto la introducción de un
crédito por impuestos para celdas de combustible estacionarias tanto en la Cámara
(H.R. 1275) como en el Senado (S. 828), y referido como el Comité Para el Camino
y Medios (Ways and Means Committee) y el Comité de Finanzas (Finance Committees)
respectivamente. Estos bonos permitirían a los negocios en E.U.A. y contribuyentes
residenciales comprar un sistema de celdas de combustible para aplicaciones
comerciales y residenciales elegibles para un crédito de $1000 por kW. Estaría
disponible por cinco años, iniciando en Enero 1 del 2002 y hasta el 31 de Diciembre
del 2006, después de lo cual se espera que los fabricantes de celdas de combustible
produzcan un producto con costos de ingreso al mercado. Además de ello, muchos
estados tienen buenas leyes de medición de gasto eléctrico hoy en día, lo que
permite que clientes que califiquen puedan vender excedentes de electricidad
de regreso a la red eléctrica, así como calor producido por las celdas de combustible.
¿Dónde puedo comprar una celda de combustible?
Las siguientes compañías ofrecen
una variedad de productos de celdas de combustible, incluyendo sistemas prototipo
demostrativos, sistemas de baja potencia, sistemas de prueba beta, y productos
basados en celda de combustible. Vas a necesitar revisar con cada compañía individual
para ver si los sistemas/productos son adecuados a tus necesidades. También
puedes visitar nuestro Mapa Interactivo y nuestro
listado de fabricantes de celdas de combustible
o comprar nuestro Directorio de Celdas de Combustible.
Avista Laboratories
– celdas de combustible PEM para aplicaciones de respaldo ó remotas
Ball Aerospace & Technologies Corp. – sistemas de potencia de celdas de combustible
PEM portátiles
BCS Technology,
Inc. – sistemas pequeños de celdas de combustible
DAIS-Analytic
Corporation – sistemas pequeños de celdas de combustible
EcoSoul, Inc
– juegos de celdas de
combustible regenerativas pequeñas, educativas
ElectroChem,
Inc. – sistemas
de celdas de combustible PEM pequeñas
Electro-Chem-Technic – juegos educativos de celdas de combustible
Element 1 Power
Systems, Inc. – sistemas de celdas de combustible en una variedad de tamaños
GreenVolt Power Corporation - celdas de
combustible portátiles y de emergencia
FuelCellStore.com – una variedad de
productos con celdas de combustible.
H-TEK, Inc.
– juegos educativos de
celdas de combustible – sitio Japonés
Heliocentris
Energiesysteme – juegos educativos de celdas de combustible
IdaTech – sistemas de celdas de combustible con
potencia de generación de hasta 10 kW
Plug Power,
LLC - celdas de
combustible PEM residenciales
UTC Fuel
Cells – plantas
de potencia de 200kW de celdas de combustible PAFC
Haznos saber si tu compañía vende
celdas de combustible y debería ser adicionada a esta lista. Nota: solo vendedores
de productos de celdas de combustible, conjuntos o sistemas serán agregados
a esta lista.
¿De dónde viene el
hidrógeno?
El hidrógeno hecho a partir de
energías renovables provee una fuente abundante y limpia de energía, capaz de
cubrir la mayoría de las grandes necesidades de energía del futuro. Cuando se
usa hidrógeno como fuente de energía en una celda de combustible, la única emisión
que se genera es agua, la cual puede ser electrolizada para hacer más hidrógeno
– el subproducto suministra más combustible. Este ciclo continuo de producción
de energía tiene el potencial de reemplazar las Fuentes de energía tradicionales
en cualquier capacidad – no más baterías inservibles acumulándose en los basureros
ó motores de combustión humeantes causando contaminación. El único inconveniente
es que el hidrógeno aún es más caro que otras Fuentes de energía tales como
el carbón, petróleo gas natural. Los investigadores están ayudando a desarrollar
tecnologías para aprovechar este recurso natural y generar hidrógeno en cantidades
masivas y bajos costos para competir con fuentes tradicionales de energía. Hay
tres métodos principales que los científicos esta investigando para la generación
barata de hidrógeno. Los tres separa al hidrógeno de “material prima” inicial,
por ejemplo combustible fósil ó agua – pero mediante métodos muy diferentes.
Reformadores –
Las celdas de combustible generalmente operan con hidrógeno, pero cualquier
material rico en hidrógeno puede servir como posible fuente de combustible.
Esto incluye combustibles fósiles – metanol, etanol, gas natural, destilados
del petróleo, propano líquido y carbón gasificado. El hidrógeno es producido
de estos materiales mediante un proceso llamado reformación. Esto es extremadamente
útil cuando no se cuenta con hidrógeno almacenado, pero debe ser usado para
potencia, por ejemplo, en un vehículo impulsado por celdas de combustible. Un
método endotérmico es la reformación a vapor. Este tipo de reformación combina
los combustibles con vapor de agua vaporizándolos juntos a altas temperaturas.
El hidrógeno es así separado usando membranas. Un inconveniente de la reformación
a vapor es que es un proceso endotérmico – lo cual significa que consume energía.
Otro tipo de reformador es el de Oxidación Parcial (POX). En este proceso se
emite CO2, lo cual lo hace contaminante, pero las emisiones de NOX, SOX, Partículas,
y otros agentes productores de smog son probablemente más desagradables que
el CO2. Las celdas de combustible las bajan a cero.
Encimas – Otro método para generar hidrógeno
es con bacterias y algas. La cianobacteria, un organismo monocelular abundante,
produce hidrógeno a través de su función metabólica normal,. La Cianobacteria
puede crecer en el aire ó en el agua y contiene enzimas que absorben energía
de la luz del sol y separan las moléculas de agua, produciendo así hidrógeno.
Ya que la cianobacteria toma agua y la sintetiza en hidrógeno, el subproducto
es más agua que se convierte en alimento para la siguiente metabolización.
Generación mediante energía
Solar y del Viento – Mediante la recolección de energía renovable del
sol y del viento, los investigadores son capaces de generar hidrógeno utilizando
potencia fotovoltaica (PVs), celdas solares ó turbinas eólicas para electrolizar
agua y convertirla en hidrógeno y oxígeno. De este modo, el hidrógeno se convierte
en un transportador de energía – capaz de transportar la potencia desde el sitio
de su generación a otra localización para ser usado en una celda de combustible.
Esto sería una verdadera forma de cero emisiones de generar hidrógeno para una
celda de combustible.
¿Qué hay acerca de
la seguridad del hidrógeno?
Muchas preguntas han surgido acerca
de la seguridad del hidrógeno como transportador de energía. El hidrógeno es
altamente flamable y requiere poco hidrógeno en el aire para su combustión.
Sin embargo, si es manejado adecuadamente es tan seguro ó mas seguro que la
mayoría de los combustible, así mismo, los productores de hidrógeno y los usuarios
de hidrógeno han generado records de seguridad impecables a lo largo de los
últimos cincuenta años.
Existen muchos mitos acerca del
hidrógeno, que recientemente han sido desacreditados. Un estudio del incidente
del Hindenburg encontró que no fue el hidrógeno lo que causó el accidente.
Estudios muy profundos han demostrado
que el hidrógeno presenta menos riesgos referentes a la seguridad en su uso,
que otros combustibles incluyendo gasolina, propano y gas natural. En 1997,
la compañía Ford Motor Company junto con el Departamento de Energía publicaron
un "Reporte de Seguridad del Hidrógeno en Vehículos " en el cual concluyeron
que, "la seguridad de un sistema de hidrógeno [Vehículo con celdas de combustible]
es potencialmente mejor que los registros de seguridad demostrados por gasolina
ó propano e igual ó mejor que aquellos de gas natural." El estudio citó
las propiedades boyantes mayores en el hidrógeno, más alto límite inferior de
flamabilidad y mucho más alto limite inferior de detonación como los principales
contribuyentes al mayor potencial en seguridad del hidrógeno. Ve el Reporte
de Seguridad de Vehículos a Hidrógeno: Sistema de Celda de combustible de Membrana
de Intercambio de Protones a Hidrógeno para Aplicaciones en el Transporte -
C.E. Thomas, Directed Technologies, Inc., Arlington, Virginia, Mayo 1997, disponible
para compra en NTIS Orden #DE98000309.
Específicamente, el estudio compara
la seguridad de varios sistemas de combustible durante colisiones en espacios
abiertos, en túneles y a lo largo del ciclo de vida del combustible. El estudio
encontró que en una colisión en espacios abiertos, los vehículos alimentados
con hidrógeno eran mas seguros que autos con motor de combustión interna (ICE)
a gasolina, propano o gas natural debido a cuatro factores.
- Los tanques de fibra de carbón del hidrógeno
tienen alta resistencia a la ruptura aun en alto impacto. En general, los
tanques de hidrógeno y sistemas de operación están diseñados para resistir
sin ruptura presiones 2.25 a 3.5 veces su presión de operación, colisiones
a alta velocidad y disparos directos de rifles y pistolas de alta potencia.
- El hidrógeno posee una densidad de solo el 7%
la del natural aire y tiene alta boyancia de tal modo que tenderá a elevarse
y disiparse sin viento ni ventilación. La densidad del gas Natural es 55%
la del aire mientras que tanto los vapores de la gasolina (3.4 a 4 veces más
pesados) y del propano (1.52 veces mas pesados) son más pesados que el aire.
El hidrógeno también tiene un coeficiente de difusión 3.8 veces mayor que
el del gas natural, 6.1 veces mayor que los vapores de propano y 12 veces
mayor que los vapores de la gasolina. Consecuentemente, el gas hidrógeno se
eleva y difunde lateralmente más rápido que el gas natural, propano ó la gasolina.
En espacios abiertos, la velocidad de dispersión mayor del hidrógeno debe
traducirse en menos incendios. También, para que el hidrógeno se queme hacia
abajo, i.e. cuando el punto de ignición está por encima del gas, la mezcla
hidrógeno / aire debe ser al menos 9% de hidrógeno ó mayor. ("Si la fuente
de ignición está arriba un 10% ó menor que la mezcla flamable del hidrógeno,
el hidrógeno por debajo de la fuente no iniciaría una ignición."). En
comparación, el metano tiene un límite inferior de flamabilidad de propagación
hacia abajo de 5.6% haciendo que el metano sea más propenso a iniciar una
ignición que el hidrógeno debido a una fuente de ignición localizada por encima
de la mezcla gas / aire.
- Un vehículo con celda de combustible podría
transportar aproximadamente un 60% menos energía que un vehículo de combustión
interna por que es más eficiente. Si se quemara el hidrógeno de un auto con
celda de combustible generaría menos energía térmica comparado con una misma
cantidad de gas natural, propano o gasolina de un auto de combustión interna.
El hidrógeno gas se quemaría también más rápido en caso de fuego ya que tiene
una velocidad de quemado unas 7 veces mayor que la del gas natural o de la
gasolina. El resultado podría ser una pluma rápida de fuego ó fuego que no
causaría tanto daño como el fuego iniciado por gasolina.
- Un auto alimentado por una celda de combustible
tendrá menos sensores de seguridad y dispositivos que detengan el flujo de
hidrógeno a través del sistema si ocurriera una fuga del combustible o en
caso de un impacto. Mediante el sellado del tanque, las medidas de seguridad
disminuirán las posibilidades de que una ruptura en la línea causen una fuga
continua que conduzca a una concentración suficiente para iniciar la ignición.
El diseño del vehículo también cortará le energía eléctrica de las baterías
eliminando así una fuente de ignición.
En una colisión en un túnel, las
mismas propiedades que hacen al hidrógeno más seguro en espacios abiertos al
aire, deberán hacerlo más seguro. El gas hidrógeno se dispersará más rápido
que otros combustibles, creando sin embargo una pluma más larga de gas que pueda
potencialmente hacer contacto con más fuetes de ignición que por ejemplo una
pluma de gas natural.
Si es manejado adecuadamente, el
ciclo de vida del hidrógeno deberá probar ser más seguro que los del gas natural,
propano y gasolina. La producción y transporte del hidrógeno tendría menos riesgos
públicos directos ya que líneas de tubería de hidrógeno y camiones pipa presentan
menos riesgos públicos que camiones pipa con petróleo (ver arriba). Además,
el hidrógeno no es tóxico y no contaminará al ambiente como lo haría un derrame
de propano, gasolina ó aun del gas natural.
Los records en seguridad del hidrógeno
no muestran evidencia de riesgos inusuales. Los camiones de hidrógeno líquido
han llevado a lo largo de los caminos del país un promedio 70 millones de galones
de hidrógeno líquido por año sin ningún serio incidente. Una mezcla gaseosa
alta en hidrógeno llamada "gas de ciudad" (town gas) utilizado para
iluminar las calles y casas ha mostrado tener una misma tasa de seguridad que
gas natural usado de manera similar. El hidrógeno ha sido manejado y enviado
a través de cientos de millas de tubería con relativa seguridad para las industrias
del petróleo, química y del acero. Más aún, la NASA ha usado hidrógeno líquido
como su principal fuente de combustible durante los últimos cincuenta años sin
ningún serio accidente.
Puedes leer mas acerca sobre el
hidrógeno y de la seguridad del hidrógeno en nuestra Biblioteca
de Celdas de Combustible. Para más información sobre seguridad del hidrógeno,
haz clic AQUÍ.
¿Pueden los autos
de celdas de combustible usar otros combustibles además del hidrógeno?
Las celdas de combustible operan con hidrógeno, el
elemento más abundante sobre la tierra. El más simple y eficiente de los diseños
de vehículos almacenan hidrógeno a bordo, ya sea como gas comprimido, líquido
ó como hidruro metálico. Debido a su baja densidad energética, sin embargo,
el hidrógeno es más difícil de transportar y almacenar que otros combustibles
líquidos. Además, la infraestructura disponible es limitada para la distribución
de hidrógeno al publico motorista. Muchos fabricantes de autos han optado por
usar un combustible de ‘transición’ en sus primeros vehículos de celda de combustible
comerciales no en flotas, con la visión de largo plazo de establecer una infraestructura
de hidrógeno. Daimler
Chrysler está mirando al metanol e hidrógeno como opciones para su primeros
FCVs al mismo tiempo que mirando otras atractivas alternativas como borohidruro
de sodio; Ford ha anunciado su interés en el metanol como combustible transitorio
hacia el hidrógeno; GM está interesado en el metanol, hidrógeno y gasolina limpia
baja en azufre (CHF); mientras que Toyota ha anunciado que su primer vehículo
no de flotilla FCVs probablemente usará CHF como combustible de transición hacia
el hidrógeno puro. Los primeros vehículos FCVs serán sin embargo, vehículos de flotillas
alimentados con hidrógeno. Esto es factible ya que los vehículos podrán ser
reabastecidos en una estación de servicio central.
¿Si todos esos autos
con celdas de combustible están emitiendo agua, no crea eso otros problemas?
De acuerdo con cálculos de Jason
Mark de la Union of Concerned Scientists:
Asumiendo que todas las entradas
de hidrógeno se convierten en agua, y que toda esa agua es emitida (como líquido
vapor), "Si toda la flota de vehículos de pasajeros de los E.U.A. estuviera
alimentada por hidrógeno, la cantidad de agua emitida anualmente (asumiendo
que no hay pérdidas) sería 0.005% la taza de evapotranspiración natural (agua
que evapora ó es transpirada por plantas) en los E.U.A. continental"
Mucha gente está preocupada sobre
la cantidad de agua producida por un vehículo de celdas de combustible. Se preocupan
sobre "¿hacia dónde irá esa agua?" "Causará neblina ó hielo?"
y qué podemos hacer para hacerla útil. Algo de discusión sobre lo que ahora
tenemos (motores de combustión interna) y lo que tendremos en unos pocos años
(el vehículo de celda de combustible) nos podrá ayudar a poner esto en perspectiva.
Es importante recordar que los
motores a gasolina también producen agua. El hidrógeno de la gasolina (y el
del diesel y del gas natural) se combina con oxígeno en la flama para producir
agua. La producción de agua es una de las grandes razones por las que la combustión
ocurre ya que la formación de agua produce calor que hace la reacción posible.
No es algo nuevo producir agua mientras se genera potencia y energía. La quema
ú oxidación de cualquier combustible que contenga hidrógeno produce agua. El
único combustible que puede ser una excepción a esta regla es carbón puro. Para
propósitos de comparación usaremos como base de la gasolina al C6H18 (octano).
Basaremos nuestros cálculos de lo que ocurre en un motor de combustión interna
que quema octano.
La celda de combustible clásica
usa hidrógeno como combustible. ¿De dónde viene el hidrógeno? Del Gas Natural!
Así es, la mayoría del hidrógeno que hoy se vende en el mundo es hecho a partir
del gas natural, (el gas natural es casi por completo metano, CH4). La conversión
es realizada combinando el CH4 con H2O (agua!) para hacer H2 y CO2, así que
la fabricación del hidrógeno en realidad UTILIZA agua! Tomaremos esto en cuenta
usando unidades de energía para comparación y hacerlo más simple.
Así que comparamos la energía de
una celda de combustible que usa hidrógeno derivado del gas natural, con la
energía de un auto que utiliza gasolina (octano). ¿Cuál es la diferencia? El
calor de formación del agua es de - 69 kcal/mol y el del dióxido de carbono
es - 94 kcal/mol. El calor de combustión del octano en aire en perfecta estequiometría
sin dejar hidrocarburo sin quemar es de 1806 kcal/mol y la energía química potencial
contenida en la misma cantidad de metano es de 370 kcal/mol. Debemos reducir
la energía del metano en un 15% para considerar una eficiencia del 85% (base
energética) del reformador. La reducción nos deja con 315 kcal/mol en el metano.
Comparando el contenido de energía con el contenido de hidrógeno nos permite
llegar a la diferencia en la producción de agua de los dos combustibles.
La tasa de calor producido oxidando
químicamente cada uno es de 1806/315 = 5.7. Esto es, un mol de octano produce
casi seis veces la energía de un mol de metano, convertido en hidrógeno y usado
en una celda de combustible, también pesa más.
La tasa de agua formada es la misma
que la tasa de átomos de hidrógeno, 18/4 = 4.5. Lo que significa que el octano
produce 4.5 veces la cantidad de agua que el metano produce para generar 5.7
veces de energía. Calcular la tasa relativa de producción de agua para una unidad
común de energía (cal o btu) nos da 4.5/5.7 = 0.78. Así, el octano genera menos
agua (22% ) que el metano, por unidad de energía. Pero esta energía no considera
el dispositivo de conversión de energía (la celda de combustible versus el motor
de combustión interna). Necesitamos considerar la eficiencia de conversión de
energía. Las celdas de combustible típicamente tienen eficiencias del 30%-40%
en tamaños para automóviles.
Tienen aún mayor eficiencias por
ejemplo operando con hidrógeno puro. Algunas usos de automóviles con hidrógeno
puro han alcanzado eficiencias del 50% usando celdas de combustible. Los motores
de combustión interna con gasolina son afortunados si obtienen 15%-20%. Esto
significa que por la misma energía en el combustible, el auto con celdas de
combustible hará el doble de trabajo y el auto viajará el doble ó inversamente,
el auto con celdas de combustible solo requerirá la mitad de energía para realizar
el mismo trabajo (andar las mismas millas). Así, divide 5.7 por la mitad para
obtener 5.7/2 = 2.85 (solo necesitas la mitad de energía para hacer el mismo
trabajo!) y así ya tienes la RESPUESTA FINAL 4.5/2.85 = 1.6. Así, el motor de
combustión interna en realidad genera 1.6 veces MAS agua que una celda de combustible
por la misma cantidad de millas viajadas en el mismo auto con el mismo número
de pasajeros y carga. Sobre una base de "millas viajadas", la celda
de combustible produce MENOS agua que un camotor a CI con gasolina. Estos es
debido principalmente a la mayor eficiencia de la celda de combustible comparada
con la del motor de combustión interna.
Mientras es verdad que el motor
de combustión interna generará más agua, lo hace a mayores temperaturas y esto
podría a tender a mantener al agua en fase vapor mayor tiempo que el escape
de baja temperatura de la celda de combustible. Aún está por verse como los
autos de celda de combustible de ahora se comportarán en uso, pero La
Asociación de Celdas de Combustible de California lo averiguará. Ten en
mente que en días fríos, la humedad relativa usualmente es muy baja aún si está
nevando, de tal modo que las posibilidades de condensación en las calles son
reducidas. En Chicago y Vancouver, cuando se probaron los autobuses de Ballard,
pusieron el escape en la parte alta del autobús para ayudar a estar seguros
de que el vapor de agua no causara problemas y así fue! Sólo produjo una “pluma”
de vapor de agua en días fríos pero no ningún problema de condensación.
¿Qué está haciendo
ahora el gobierno de los E.U.A.?
El apoyo del gobierno puede otorgar
un momentum duradero para el desarrollo de nuevas tecnologías. Las agencias
de gobiernos alrededor del mundo están haciendo su parte en investigación y
desarrollo de celdas de combustible (I&D). En Enero del 2002, el Secretario
de Energía de los E.U.A. Spencer Abraham anunció una nueva asociación de cooperación
en investigación automotriz llamada FreedomCAR con el Consejo para la Investigación
Automotriz de los E.U.A. (USCAR) y los tres grandes fabricantes de autos: Ford,
General Motors y DaimlerChrysler. Este programa reemplaza la Asociación para
una Nueva Generación de Vehículos (Partnership for a New Generation of Vehicles
- PNGV) y avanzará los vehículos con celdas de combustible, así como atacará
problemas relacionados con la creación de infraestructura.
“Bajo este Nuevo programa … el
gobierno y el sector privado financiarán investigación hacia tecnología de celdas
de combustible avanzada y eficiente, la cual use hidrógeno para alimentar automóviles
sin crear ninguna contaminación,” Abraham dijo. “Los resultados de largo plazo
de este esfuerzo conjunto serán autos y camiones que son más eficientes, baratos
de operar, libres de contaminación y competitivos. Este plan esta basado en
el llamado del Presidente Bush, lanzado en Mayo pasado en nuestro Plan Nacional
de Energía, para reducir la dependencia Estadounidense en petróleo externo mediante
un balance de la producción de energía doméstica y nueva tecnología para promover
mayor eficiencia energética.”
Este es quizás el paso más grande
que el gobierno de los E.U.A. haya tomado para apoyar la tecnología de celdas
de combustible, pero no es el primero. En el 2000, el Departamento de Energía
de los E.U.A. (DOE) comprometió $135 millones en financiamiento para la investigación,
incluyendo proyectos en celdas de combustible avanzadas, hidrógeno y motores
de gasolina con emisiones extremadamente bajas de óxidos de nitrógeno (NOx).
El DOE también otorgó $17.9 millones en asistencia financiera compartida para
financiar nueva investigación en celdas de combustible avanzadas en tres compañías
de Massachusetts: Nuvera Fuel Cells, Mechanology LLC, y Arthur D. Little Inc.
En 2000, el DOE formó SECA, Solid
State Energy Conversion Alliance, compuesta por fabricantes comerciales,
universidades, laboratorios nacionales y agencias del gobierno para desarrollar
celdas de combustible de estado sólido de bajo costo y alta densidad de potencia,
para una amplio rango de aplicaciones.
El gobierno de los E.U.A. también
tiene y opera 30 unidades de cogeneración de celda de combustible, la flota
de celdas de combustible más grande del mundo, en conjunto con los programas
de investigación del Centro de Investigación y Desarrollo de Ingeniería de la
Armada de los E.U.A. y del Laboratorio de Investigación de Ingeniería de Construcción.
El Departamento del Transporte
mantiene un programa de investigación de autobuses con celdas de combustible.
La Agencia de Protección Ambiental (Environmental Protection Agency – EPA) tiene
un programa para facilitar el uso de celdas de combustible en rellenos sanitarios
y plantas de tratamiento de agua, con varias celdas de combustible ya habiendo
sido instaladas a través de los Estados Unidos de América.
Lanzado en 1996, el Programa de
Celdas de Combustible para el Cambio Climático del Departamento de la Defensa
(Department of Defense’s – DOD, Climate Change Fuel Cell
Program) otorga bonos de $1,000/kilowatt a compradores de plantas de celdas
de combustible. Este programa de compra ha otorgado más de $18.8 millones para
la compra de 94 unidades de celdas de combustible. El DOD también tiene un programa
demostrativo de celdas de combustible residenciales, que incluye 21 unidades
en 12 diferentes locaciones militares.
Durante la mayor parte de los 1970s
e inicios de los 1980s, un programa federal que incluía la Oficina de Energía
Fósil del DOE y varios fabricantes de celdas de combustible, se colaboró en
el desarrollo de sistemas de celdas de combustible de ácido fosfórico (PAFC).
Hoy en día, en gran parte debido a estos esfuerzos, UTC Fuel Cells esta fabricando
y vendiendo PAFCs alrededor del mundo.
A finales de los 1980s, este programa
cambió su énfasis hacia sistemas de celdas de combustible de carbonatos fundidos
y de óxido sólido. En el resumen del presupuesto del año 2003 (FY2003 Budget
briefing), la Oficina de Energía Fósil sugirió que estos programas habían progresado
más allá de la etapa de desarrollo, diciendo “las celdas de combustible de carbonatos
fundidos y de óxido sólido están listas para pasar a la etapa comercial y usos
tempranos de la tecnología”.
El anuncio reciente del FreedomCAR
ha creado una nueva conciencia pública sobre tecnología de celdas de combustible,
pero el interés del gobierno de los E.U.A. en celdas de combustible ha estado
allí desde hace mucho. Finalmente, las celdas de combustible han estado obteniendo
un montón de atención y exposición de los medios, y la gente está aprendiendo
sobre sus beneficios y aplicaciones. Con el apoyo del gobierno, los E.U.A. pueden
mantenerse en la carrera de las celdas de combustible y posiblemente salir adelante.
Veintiséis compañías de celdas
de combustible y una organización ambiental líder presentó a la administración
de Bush, al Congreso y a la prensa un plan para acelerar la comercialización
de celdas de combustible. Visita www.fuelcellpath.org para ver el documento.
¿Mi estado ofrece
incentivos para comprar ó instalar celdas de combustible?
Updike, Kelly & Spellacy, P.C.,
una empresa de abogados con un grupo de práctica de Celdas de Combustible y
Alternativos (Fuel Cell & Alternative), distribuye un boletín informativo
gratis (weekly newsletter)
que incluye actualizaciones sobre leyes y reglamentaciones sobre energía alternativa
a lo largo de los Estados Unidos de América y otros varios sitios internacionales.
También ofrecen un Reporte Trimestral sobre iniciativas de celdas de combustible.
Catorce estados a lo largo de los
E.U.A. han establecido fondos para promover tecnologías de energía renovable.
La red de Fondos de Energía Limpia (Clean Energy Funds Network - CEFN)
es un proyecto no lucrativo que provee información y servicios técnicos a estos
fondos y que existe para trabajar con ellos en construir y expandir mercados
de energía limpia en los E.U.A.
California ha apoyado las energías
renovables por décadas. Después de la desregulación de la industria eléctrica
en 1996, los consumidores tuvieron la oportunidad de comprar electricidad de
Fuentes renovables de energía (Programa de Crédito al Consumidor - Customer
Credit Program), ó si así lo querían generar su propia electricidad, el estado
ayudaría a pagar el sistema (Programa de Renovables Emergentes - Emerging Renewables
Program). La Comisión de Energía de California (California
Energy Commission) lista los programas del estado e información estadística
sobre ellos, así los consumidores pueden aprender como pueden inscribirse en
estos programas.
El Fondo de Energía Limpia de Connecticut
(Connecticut Clean Energy Fund) está
ocupado en un esfuerzo de largo plazo para promover en Connecticut la producción
y uso de energía de fuentes renovables limpias.
El Proyecto de la Tercera Frontera
de Ohio (Ohio Third Frontier Project)
ubica a Ohio como un líder nacional en la creciente industria de celdas de combustible.
El Gobernador Bob Taft reveló una iniciativa de tres años de $100 millones,
en investigación, proyectos demostrativos y creación de trabajos.
El Fondo de Desarrollo Sustentable
(Sustainable Development Fund - SDF)
fue creado por la Comisión Pública de Plantas Eléctricas de Pennsylvania en
la última orden de procedimiento de reestructuración en la planta de generación
PECO Energy electric utility. Un grupo de organizaciones ambientales y de consumidores
conocida los Ambientalistas hizo del SDF un elemento clave para los términos
de su formación. Su visión fue que la SDF ayudara a tener un futuro de energía
sustentable para el sureste de Pennsylvania haciendo crecer una infraestructura
de energía limpia y renovable en la región.
¿Qué están haciendo en otros países?
Los E.U.A. encaran una fuerte competencia
de otros países. Canadá, Japón y Alemania están promoviendo fuertemente el desarrollo
de celdas de combustible con bonos de crédito, préstamos con bajos intereses
y financiamiento para apoyar la compra temprana y conducir hacia abajo los costos.
Lo que a continuación sigue es solo la punta del iceberg de las actividades
de celdas de combustible que ocurre fuera de los E.U.A.
En Canadá, la Iniciativa Nacional de Innovación e Investigación
de Celdas de Combustible (National Fuel Cell Research and Innovation Initiative),
formada por el Ministerio Federal ha invertido unos CAN$30 millones (US$ 20,255,215)
para reforzar la investigación y el desarrollo de la industria. Como parte de
esta iniciativa, los ministraos inauguraron una nueva instalación de Investigación
de Celdas de Combustible en el Centro de Innovación del Consejo Nacional de
Investigación (National Research Council's - Innovation Center) en la Universidad
de la Columbia Británica. El gasto Federal de CAN$100 millones (US$67,604,093)
estimularán nuevas tecnologías ambientales que reduzcan emisiones de gases tipo
invernadero tales como turbinas de viento, celdas de combustible y materiales
avanzados, con el Fondo de Desarrollo Tecnológico Sustentable (Sustainable Development
Technology Fund). NETL estima que gasto total de programas del gobierno e industria
Canadienses es de al menos $116 millones.
También en Canadá, Ballard Power
Systems recibió $30 millones del gobierno Canadiense. Ballard ha hecho equipo
con una subsidiaria de una compañía eléctrica en Nueva Jersey para comercializar
unidades de cogeneración de celdas de combustible estacionarias. DaimlerChrysler
recientemente invirtió CAN$450 millones en efectivo en Ballard para el desarrollo
de vehículos con celdas de combustible. DaimlerChrysler ha ya revelado cinco
vehículos de celdas de combustible, siendo el último NECAR 5, un vehículo de
celdas de combustible a metanol para pasajeros basado en el auto Mercedes clase-A.
En Europa, el gobierno federal de Alemania aumentó sus
fondos para la investigación de tecnologías no nucleares en el 2000, para hacerla
equivalente con la cantidad de 1995, la cual había caído un 30% hasta el 1999.
El presupuesto del 2000 para celdas de combustible se incrementó de 6.5 millones
de EUROS a 8.5 millones de EUROS (US$7,355,900).
En 1998, Italia gastó $6.1 millones (11.2 mil millones de liras) en I&D
de celdas de combustible. El programa de celdas de combustible PEM para 2000-2004
incluye cooperación cercana entre gobierno e industrias de celdas de combustible,
automotrices y del petróleo con el objetivo de desarrollar vehículos de celdas
de combustible para el 2004. Varias opciones de combustible serán consideradas,
incluyendo combustibles tradicionales así como hidrógeno y metanol. El presupuesto
solicitado para 2000-2004 fue aproximadamente de $108.5 millones (200 mil millones
de liras). El presupuesto para MCFC requerido va de $5.4 a 24.4 millones (10
a 45 mil millones de liras) por año para los próximos cinco años, con la meta
principal de desarrollar grupos de celdas de combustible MCFC con capacidades
de hasta 500 kW.
En Japón, el presupuesto para las celdas de combustible
en el Ministerio de Comercio e Industria Internacional (MITI) para el año 2000
(FY2000) fue de 8,510 millones de yens (US$79,514,132), casi el doble del presupuesto
de 1999. Muchas compañías Japonesas están trabajando en celdas de combustible
incluyendo Toyota, Toshiba, Suzuki y Sanyo.
BP y el Panel de Desarrollo Económico
(Economic Development Board - EDB) han firmado una carta de intención para construir
estaciones de abastecimiento de hidrógeno para motoristas en Singapur
que manejen vehículos que usen hidrógeno. BP planea instalar estas estaciones
de abastecimiento, con costos entre US$500,000 y US$1.5 millones cada una, en
2003.
En Corea, como parte de un programa de cooperación con
el gobierno coreano, la empresa Hyundai Motor Company ha ordenado $391,000 en
valor de grupos de celdas de combustible de Ballard Automotriz. Las celdas serán
usadas en un programa para la evaluación y desarrollo de tecnología de celdas
de combustible.
China
planea invertir 1 mil millones de yuans (US$120 millones) en investigación de
automóviles eléctricas impulsados por celdas de combustible. China tiene ahora
más de 20 institutos y empresas especializadas en celdas de combustible. Un
plan es también el desarrollo donde el gobierno municipal de Shangai invertirá
100 millones de yuans (US$12 millones) por año en apoyo a la investigación y
desarrollo de celdas de combustible.
En el Reino Unido (RU), el consumo de electricidad a partir
de Fuentes nuevas ó renovables de energía sumó un 2% ($20 millones [£ 15 millones])
en 1998. El gobierno intenta incrementar el segmento de Mercado con renovables
hasta un 5% en el 2003 y 10% en el 2010. El gobierno también usará medidas para
la estimulación de Mercado tales que la provisión de mercados garantizados para
generadores de combustibles no fósiles (vía la iniciativa Non-Fossil Fuel Obligation),
y dirigir apoyo para I&D de tecnologías de energías renovables. Las tecnologías
que están siendo consideradas por su potencial de exportación t su potencial
de contribuciones a la meta del Reino Unido del 2010 del 10% de renovables incluyendo
celdas de combustible, fotovoltaica, viento costa afuera, y cosechas de energía.
La Investigación apoyada por este programa apunta hacia mejoras de reducción
de costos que permitirán el aumento comercial de sistemas de energía renovable
en una escala significativa. El gobierno provee fondos para I&D de energías
renovables, sobre una base de compartición de costos con compañías del RU y
busca nivelar sus recursos con aquellos de programas de I&D de la CEU tales
como el SAVE y el THERMIE. Adicionalmente, el Consejo de Investigación de Ciencias
Físicas e Ingeniería de la Gran Bretaña (Britain's Engineering and Physical
Sciences Research Council) ha lanzado un programa expandido a $5 millones /
año para I&D fundamental enfocado a energía renovable.
Islandia
esta liderando el camino en la carrera hacia la primera economía de hidrógeno.
La compañía Icelandic New Energy (INE) Ltd. es una empresa unida de: VistOrku
hf (EcoEnergy), DaimlerChrysler AG, Norsk Hydro ASA, y Shell Hydrogen BV. El
propósito de esta compañía, encabezada por Jon Bjorn Skulason, es investigar
el potencial para eventualmente reemplazar el uso de combustibles en Islandia
con combustibles basados en el hidrógeno y crear la primera economía de hidrógeno
del mundo. La compañía encabezará varios proyectos incluyendo el Sistema de
Transporte de la Ciudad Ecológica (ECTOS) incluyendo tres autobuses Mercedes-Benz
Citaro con celdas de combustible a hidrógeno en Reykjavik. Este proyecto se
espera que inicie en el 2002. Otro proyecto con DCH Technology Inc se enfocará
en el uso de celdas de combustible comerciales en Islandia.
¿Qué más debe hacerse
para impulsar el desarrollo de celdas de combustible?
El gobierno de los E.U.A. deberá
tomar tres pasos para ayudar a comercializar las celdas de combustible:
1. Incrementos importantes son requeridos en los
presupuestos para I&D del Departamento de Energía y de Transporte.
2. El gobierno federal deberá también tomar las riendas
para comprar primeras unidades de potencia y vehículos.
3. El gobierno debería continuar y expandir el programa
de ayuda de compra de primeras unidades instaladas en el país.
Para poner costos en perspectiva,
pagamos más de $5 mil millones de petróleo importado cada mes. Una pequeña fracción
de esa cantidad podría comercializar celdas de combustible en cinco años y crear
decenas de miles de empleos.
Celdas de Combustible e Hidrógeno: El
Camino Adelante presenta una estrategia muy completa para la inversión
federal en tecnologías de celdas de combustible e infraestructura de combustible.
Veintiséis compañías de celdas de combustible y una organización ambiental líder
presentaron en Septiembre 5-6, 2002 a la administración de Bush, al Congreso
y a la Prensa este plan para acelerar la comercialización de celdas de combustible.
Realizado por Robert Rose, director ejecutivo del Breakthrough Technologies
Institute (BTI), el reporte fue respuesta a las solicitudes del Congreso para
la dirección que debe seguirse para comercializar en gran escala celdas de combustible.
El reporte "Camino Adelante"
establece un plan de 10 años, con un costo compartido de $5.5 mil millones diseñado
para maximizar los beneficios de la asociación gobierno e industria. Los $5.5
mil millones son la contribución de gobierno federal dentro del plan, comparable
con inversiones en energía pasadas dentro del gobierno. La coalición de celdas
de combustible estima que la industria invertiría diez veces esta cantidad.
Los objetivos completes del plan
se encuentran en varias áreas del programa:
o $2,330 millones para Investigación
y Desarrollo
o $1,325 millones para flotillas piloto y compras en generación de potencia
o $675 millones para incentivos y descuentos fiscales
o $950 millones para el desarrollo de infraestructura
o $105 millones para superar barreras de mercados
o $60 millones para programas educativos y de divulgación incluyendo campañas
en los medios
o $105 millones para administración federal coordinada
Desde la publicación del reporte,
éste ha ganado muchos apoyos adicionales de la industria junto con el endorso
del Consejo de Celdas de Combustible de los E.U.A. con alrededor de 115 miembros.
¿Cómo puedo construir
mi propia Celda de Combustible?
Hay un artículo de la revista Home
Power disponible en la internet que provee instrucciones paso a paso sobre como
construir una celda de combustible desde cero: http://www.homepower.com/download2.htm
- haz clic en "Hydrogen" . El artículo tiene derechos de copiado a
nombre de los autores. Si no tienes Adobe Acrobat para
leer archivos PDF y quisieras ver una versión HTML, entonces haz clic AQUÍ.
El libro electrónico de Phillip
Hurley, Construye tu Propia Celda de Combustible (Build
Your Own Fuel Cells) contiene instrucciones ilustradas completas,
fáciles de entender para construir varios tipos de celdas de combustible de
membrana de intercambio de protones (PEM) – así como otras instrucciones para
seis tipos de celdas de combustible PEM, incluyendo celdas de combustible convectivas
y celdas de combustible de hidrógeno-oxígeno, ambas monoceldas y conjuntos de
celdas.
¿Hay algún proyecto científico que pueda hacer la
escuela e involucre celdas de combustible?
Hay muchos Fuentes de información
enfocadas en celdas de combustible y muchos sitios web ofrecen proyectos científicos
y planes de estudio para estudiantes y profesores interesados en aprender más
acerca de esta tecnología. La página de Recursos
Educativos de nuestro Centro de Profesiones tiene una muy completa lista.
El Dr. Martin Schmidt ha escrito
un artículo que provee un excelente proyecto científico para la escuela escrito
para todas las personas interesadas, incluyendo aquellas con poco conocimiento
previo sobre celdas de combustible. Puedes encontrar este artículo en www.fuelcells.org/career/scienceproject.pdf.
Si estas interesado en construir
tu propia celda de combustible, hay un artículo en la revista Home Power que
te da instrucciones paso a paso sobre como construir una celda de combustible
desde cero: http://www.homepower.com/download2.htm
- haz clic en "Hydrogen". Este artículo tiene derechos de copiado
en nombre de los autores.
Tecnología de Celdas de Combustible:
Un Sistema Alternativo de Energía para el Futuro (Fuel Cell Technology: An Alternative
Energy System For the Future), contiene una lección de celdas de combustible
para profesores, pero incluye experimentos que los estudiantes pueden usar para
un proyecto científico ó reporte en la escuela. http://www.fetc.doe.gov/coolscience/teacher/lesson-plans/lesson6.html
Energy Quest, un programa de la
Comisión de Energía de California (California Energy Comisión), tiene un montón
de excelente información sobre celdas de combustible, energía renovable y vehículos
alternos. En la sección de Proyectos de Energía y Ciencia (Energy & Science
Projects) hay un número de proyectos científicos y actividades en energía para
estudiantes, K-12, incluyendo ligas hacia otros sitios con proyectos científicos.
www.energy.ca.gov/education/projects/projects-html/projects.html
Y como siempre, para las últimas
noticias sobre celdas de combustible información, nuestra sección de bibliografía
en línea bibliography incluye ligas hacia numerosos
libros, artículos y estudios de mercado sobre la industria entera de celdas
de combustible – tipos distintos de celdas de combustible, combustibles y aplicaciones.
También puedes ir a nuestra sección de Ligas para
tener acceso a información de agencies del gobierno, boletines de celda de combustible
y organizaciones involucradas con energías renovables ó bien, subscribirte a
nuestras actualizaciones mensuales gratis Actualizaciones
Mensuales de la Tecnología de Celdas de Combustible.
¿Dónde puedo encontrar más información
sobre celdas de combustible, incluyendo artículos, investigación y estudios
de mercado?
Nuestra bibliografía
incluye numerosos libros, artículos y estudios de Mercado sobre la industria
completa de celdas de combustible – diferentes tipos de celdas de combustible,
combustibles y aplicaciones. Nuestra Librería
tiene ligas hacia boletines de celdas de combustible y folletos informativos.
También puedes ir a nuestra página de Ligas para
acceder a información de agencies del gobierno, boletines de celdas de combustible
y organizaciones involucradas con energías renovables ó subscribirte a nuestro
servicio gratuito de Actualizaciones Mensuales de la
Tecnología de Celdas de Combustible.
