Aplicaciones prácticas de las pilas de hidrógeno

Las pilas de combustible de hidrógeno, asociadas en principio al sector automovilístico, en realidad constituyen una práctica muy eficiente de reducidas emisiones de CO2 para una amplia gama de aplicaciones.

Más allá del sector de transporte, los sistemas de pilas de combustible de hidrógeno de energía se están orientando al sector aeroespacial y a las aplicaciones electrónicas portátiles, y ya están abriéndose camino en el respaldo de energía y en los sectores de generación distribuida. La opción de los productos funcionando de manera eficiente con hidrógeno, a la vez que no emiten ninguna contaminación en su uso es claramente atractiva.

En 2005 se presentó la primera motocicleta de combustible de hidrógeno – la ENV – y más recientemente la Crosscage, motocicleta de pilas de combustible, en colaboración con Suzuki Motor Corporation.

Coches híbridos de pila de combustible se están desarrollando actualmente en muchas de las principales compañías de automoción del mundo, combinando las baterías y las pilas de combustible juntos en el sistema de propulsión del vehículo. Estas son tecnologías complementarias, a menudo con las baterías proporciona la aceleración y permite el uso de frenado regenerativo y células de combustible que proveen de energía para recargar las pilas.

Los vehículos eléctricos

Las ventajas de estos híbridos son el alcance y el tiempo de recarga. Los vehículos eléctricos de gama baja tienen la necesidad de muchas horas de recarga, mientras que los vehículos que utilizan pilas de combustible tienen un alcance de varios cientos de kilómetros y reabastecimiento de combustible en cuestión de minutos. En septiembre de 2009, nueve de los fabricantes de automóviles líderes firmaron un acuerdo sin precedentes, indicando su intención de comercializar vehículos impulsados por pilas de combustible y la expectativa de su disponibilidad para los consumidores en 2015. Participantes de la talla de Toyota, Honda, Daimler, Ford, GM, Nissan, Renault, Hyundai y Kia parecen caminar en la misma dirección.

En la actualidad se trabaja en un programa para producir cero emisiones en los taxis de Londres. Este programa está parcialmente financiado por la Mesa de Estrategia de Tecnología del Gobierno británico, con los socios de Lotus Engineering, LTI (London Taxis Internacional) y TRW Conekt. El objetivo es ver una pequeña flota de vehículos en operación en Londres en 2012.

Los taxis tendrán una autonomía de alrededor de 250 kilómetros, suficiente para una operación de día completo de trabajo, y capaces de operar con normalidad en términos de aceleración. El primero de estos taxis se empezará a probar a principios de este año 2010.

Aviación ecológica

En el ámbito de la aviación y aeroespacial, se dotó de un sistema de pilas de hidrógeno a Boeing para que produjera la primera célula de combustible de aeronaves tripuladas a principios de 2008.

El sistema se mezcla con baterías de ion-litio para hacer funcionar un motor eléctrico acoplado a una hélice convencional. La batería dota de la potencia pico necesaria para lograr el despegue, mientras que la pila de combustible facilitó por completo la energía de la aeronave en vuelo estacionario.

Ciertas características de los sistemas de pilas de combustible le convierten en un candidato ideal para los vehículos aéreos no tripulados. Estos factores pueden ser de importante consideración en aplicaciones militares o de seguridad nacional.

Producción eléctrica

La distribución eléctrica se basa hoy en redes centralizadas de pobre eficiencia y elevadas emisiones de CO2. Cerca del 65% del combustible usado en forma de carbón tradicional se malgasta debido a una combinación de conversión ineficiente de energía y pérdidas en las redes eléctricas.

El sector eléctrico es el responsable del 40% de las emisiones globales de CO2, previendo una duplicación de la demanda eléctrica en 2050. Además, se estima que se requerirá una inversión acumulada de 22 billones de dólares para renovar las plantas e infraestructuras de redes eléctricas que atiendan la demanda en 2030.

La generación distribuida (GD) –que trata a través de la descentralización en la generación de acercar los puntos de generación a los puntos de consumo eléctrico- se ve por muchos como la forma más práctica de mejorar la eficiencia energética, reducir las emisiones y las pérdidas en el transporte de energía. Además, se reducen las necesidades de infraestructura en redes centralizadas.

Generación distribuida

Los sistemas de pila de hidrógeno intentan hacerse un hueco en el mercado en la Generación Distribuida, cubriendo las necesidades energéticas de vatios a megavatios. Se emplean en unidades de cogeneración para usos de calentamiento industriales y domésticos y para cubrir necesidades eléctricas. La cogeneración permite la máxima utilización de la energía del combustible (por ejemplo, gas natural) mediante el aprovechamiento simultáneo de capacidades térmicas y eléctricas (calor y electricidad).

Una planta convencional de generación de energía es aproximadamente eficiente en un 35 por ciento – se pierde calor.

La cogeneración reduce considerablemente esta pérdida mediante la utilización del calor producido para usos industriales, comerciales o residenciales. De este modo, se aprovecha hasta el 90 por ciento de la energía.

Sin duda, se han combinado una serie de factores para llegar a las actuales oportunidades de la tecnología de pila de combustible.

Hasta el momento, sin embargo, no hay ninguna solución “ideal”. De hecho, serán necesarias una serie de tecnologías prácticas, eficientes y económicas, así como un proceso de educación tanto para la industria y consumidores. Sin embargo, las pilas de combustible están preparadas para desempeñar un papel importante en el panorama energético en constante evolución.

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