Hidrógeno 101 en el contexto latinoamericano

27 March, 2013 | By More

HIDROGENO 101 EN EL CONTEXTO LATINOAMERICANO

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Por Fausto Posso PhD; Editado por Dora López PhD; Marzo 27, 2013

hidrogenoEn la actualidad, estamos en presencia de un desarrollo inusitado de las energías renovables, cuyas aplicaciones cubren prácticamente todos los sectores de la economía: transporte, industria, comercio y residencial. En este último sector, las aplicaciones conforman un amplio espectro que va desde su uso compartido con los sistemas energéticos tradicionales en ambientes urbanos, hasta sistemas autónomos ubicados en zonas remotas y aisladas, tales como regiones rurales, regiones fronterizas o islas.

Sin embargo, su posicionamiento en el mercado mundial de la energía y su popularización enfrenta varios retos importantes: la intermitencia y disponibilidad de tales fuentes; la distancia entre producción y consumo; las dificultades de almacenamiento y la imposibilidad de utilizarse directamente en el transporte automotor.

En este escenario surge el hidrógeno, H2 en adelante, como el vector energético capaz de superar en gran parte estas dificultades. Debido a sus propiedades únicas, complementa perfectamente a la electricidad; así, puede producirse por electrólisis del agua con unas eficiencias superiores al 70 %, y a su vez ser transformado en electricidad en pilas de combustible con eficiencias entre el 50 y el 80%. Al igual que los combustibles fósiles puede ser transportado y almacenado, es seguro y muy poco contaminante. Es compatible con los sistemas de suministro de energía existentes y con la producción de calor, y algo sumamente ventajoso: su sistema energético es cerrado.

De manera que el H2 constituye una ruta excelente entre la fuente primaria renovable  y los usuarios finales, conformando el sistema energético solar-hidrógeno, conocido como SESH, sobre el cual en múltiples países, tales como Alemania, Estados Unidos, Japón, Canadá, Islandia; entre otros, están llevando adelante ambiciosos programas de investigación y desarrollo (I&D), apostando por su pleno desarrollo en un plazo no mayor a 50 años.

¿Qué países en América Latina tienen participación en el desarrollo de tecnologías de hidrógeno?

Brasil constituye el líder en programas de I&D sobre la energía del H2, el más importante es el Programa de Ciencia, Tecnología e Innovación para la Economía del Hidrógeno (ProH2), que abarca todas las fases del SESH: producción, almacenamiento, transporte y usos finales, aunque su énfasis está en las pilas de combustible para generación distribuida en sistemas aislados y en vehículos para transporte colectivo urbano; también han priorizado el proceso de obtención de H2 a partir de etanol y glicerol. La mayoría de investigaciones y proyectos demostrativos la adelantan en cinco redes cooperativas con participación de universidades y centros de investigación.

Las iniciativas privadas también se ubican en el desarrollo y comercialización de pilas de combustible y generadores de 5 y 50 kW, de tecnología propia, algo poco común en nuestro medio. En el año 2009, empieza a recorrer las calles de Sao Paulo, el primer autobús movido por H2, el Eco Bús, con una autonomía de 300 km, transportando 63 pasajeros, y en el cual el H2 se produce por electrólisis. Si bien está en fase de prueba, en el corto plazo se espera su penetración paulatina en el transporte urbano, lo cual es una muestra palpable del avance de las tecnologías del H2 en ese país.

En orden de importancia le corresponde ahora a Argentina, en la cual los primeros estudios sobre el H2 como vector energético datan de la década del 80. Con un fuerte repunte en el año 2005, debido a un amplio programa oficial para el financiamiento de proyectos de investigación en la temática de Producción, purificación y aplicaciones del H2 como combustible y vector de energía, participando alrededor de 120 investigadores en el área.

En la actualidad en un conjunto de universidades y centros argentinos llevan a cabo una amplia variedad de investigaciones, básicas y aplicadas, con énfasis en la producción y usos finales del hidrógeno. Su centro bandera es la Planta Experimental de Hidrógeno de Pico Truncado, en el extremo sur del país, en el cual este elemento se obtiene a partir de energía eólica. Concebida como una escuela/fábrica, consta de dos módulos, el primero destinado a la capacitación teórico-práctica, y el segundo destinado a la producción, almacenamiento, laboratorio, taller y ensayos de prototipos para las diversas aplicaciones del H2 como combustible.

Finalmente, en el ámbito legislativo, en agosto de 2006 el Congreso de la Nación Argentina aprobó la ley 26123 sobre “Régimen para el desarrollo de la tecnología, producción, uso y aplicaciones del hidrógeno como combustible y vector de energía”, con el propósito de promover la investigación, el desarrollo, la producción y la utilización del H2 como vector energético y también estimular el surgimiento de una industria propia relacionada con el hidrógeno, esta iniciativa es única en la región.

México constituye el tercer país de la región en avanzar hacia la economía del H2, dentro de sus acciones principales se ubica la Red Nacional del Hidrógeno, asociación civil sin fines de lucro, que propicia la investigación y desarrollo de proyectos en: celdas de combustible tipo MCFC (aplicaciones industriales, comerciales y residenciales) y generación distribuida, celdas de energía de tipo PEM (aplicaciones móviles), reactores biológicos para producción de biogás e H2, plataformas motrices híbridas, reformadores de combustibles, sistemas de almacenamiento, materiales funcionales para celdas y nano-coatings. Un proyecto demostrativo interesante es un vehículo monoplaza, primero de su tipo en México, totalmente impulsado por H2 y celdas de combustible.

Los demás países de la región están a la zaga de los anteriores y sus acciones de I&D sobre las tecnologías del H2 responden más a iniciativas particulares y aisladas que planes y acciones concertadas, siendo la ausencia de información sobre ellas su rasgo distintivo.

En cuanto a las actividades de divulgación y promoción de la energía del H2, es destacable el Congreso Anual de la Sociedad Mexicana del Hidrógeno, que celebra este año su décima tercera edición, también el HYFUSEN (Hidrógeno y Fuentes Sustentables de Energía) en Argentina, de periodicidad bianual,  correspondiendo este año al quinto congreso.

Dentro de las iniciativas colaborativas se encuentran la “Red Iberoamericana de Pilas de Combustible e Hidrógeno”, creada en el año 2005 y la “Red Iberoamericana Hidrogeno: producción y purificación; almacenamiento y transporte”, en el año 2007, ésta última con la participación de más de 200 investigadores de 11 países de la región; ambas iniciativas patrocinadas por la cooperación española. Finalmente en referencia a las asociaciones orientadas al fomento de la energía del H2, pueden nombrarse la Asociación Argentina del Hidrógeno, la Sociedad Mexicana del Hidrógeno y la Asociación Colombiana del Hidrógeno.

Esta panorámica breve del desarrollo de la energía del H2 en el ámbito latinoamericano revela que se está en una etapa incipiente y bastante distanciada de los países punteros en el ámbito mundial. Sin embargo, la región posee un conjunto de fortalezas y ventajas competitivas que haría posible que este singular elemento conduzca el camino hacia su desarrollo sustentable, pero sólo con el concurso y visión compartida del estado, la empresa y los centros de producción de conocimiento y de tecnología autóctona.

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HYDROGEN 101 IN THE LATIN AMERICAN CONTEXT

By Fausto Posso PhD; Edited and translated by Dora Lopez PhD; March 27, 2013

hidrogenoNowadays, we are in the presence of an unusual development of renewable energy, whose applications practically cover all sectors of the economy: transport, industry, trade and residential. In this last sector, applications comprise a broad spectrum ranging from shared use with traditional energy systems in urban environments, to autonomous systems that are located in remote and isolated areas, such as rural regions, border regions or islands.

However, its position in the world market of energy and its popularization faces several major challenges: the intermittence and availability of such sources; the distance between production and consumption; the difficulties of storage and the inability to be directly used in automotive transport.

Under this scenario appears hydrogen, hereinafter H2, as an energy carrier capable of overcoming these difficulties. Due to its unique properties, it perfectly complements electricity; thus, it can be produced by electrolysis of water with efficiencies higher than 70%, and at the same time be transformed into electricity in fuel cells with efficiencies between 50% and 80%. As fossil fuels can be transported and stored, it is safe and with very low pollution. It is compatible with existing systems of power and heat production, and rather highly advantageous: its energy system is closed.

Therefore H2 is an excellent route between the primary renewable source and end users, comprising the energy system solar-hydrogen energy system, known as SHES, which in many countries, such as Germany, United States, Japan, Canada and Iceland; among others, are carrying out ambitious programs of research and development (R&D), betting on their full development in a term no larger than 50 years.

Which Latin American countries currently participate in the development of hydrogen technologies?

Brazil is the leader in R&D programs on energy of the H2, the most important is the Science, Technology and Innovation Program for the hydrogen economy (ProH2), which covers all phases of the SESH: production, storage, transport and end uses, although its emphasis is on fuel cells for distributed generation in isolated systems and vehicles for urban transport; they have also prioritized the process of obtaining of H2 from ethanol and glycerol. The majority of research and demonstration projects advance along its five cooperative networks with the participation of universities and research centers.

Private initiatives are also participating in the development and commercialization of fuel cells and generators of 5 and 50 kW of its own technology, something unusual in our region. In 2009, begins running the streets of São Paulo, the first bus powered by H2, the Eco-Bus, with a range of 300 km, carrying capacity of 63 passengers, and in which H2 is produced by electrolysis. Even though it is in testing phase, in the short term it is expected its gradual penetration in urban transportation, which is a tangible sign of H2 technologies advancing in that country.

In order of importance comes Argentina, where the first studies on the H2 as energy carrier date back to the 80’s. With a strong rebound in the year 2005, due to a large official program for the financing of research projects on the theme of production, purification and application of H2 as fuel and energy vector, with participation of around 120 researchers in the field.

Today a set of universities and Argentine centers carry out a wide variety of basic and applied research studies with emphasis on the production and end uses of hydrogen. Its main center is the Pico Truncado Experimental Hydrogen Plant, at the southern part of the country, in which this element is obtained from wind power. Conceived as a school/factory, consists of two facilities, the first dedicated to theoretical and practical training, and the second one intended for the production, storage, laboratory, workshop and prototype testing for various applications of the H2 as fuel.

Finally, on the legislative frame, in August 2006 the Congress of the nation of Argentina adopted Act 26123 ‘Regime for the development of technology, production, use and application of hydrogen as fuel and vector energy’, with the purpose of promoting research, development, production and the use of H2 as energy carrier and also to stimulate the emergence of a hydrogen-related local industry. This initiative is unique in the region.

Mexico is the third country in the region to advance to the H2 economy, within their main participants are the National Hydrogen Network, which is civil nonprofit association that promotes research and development of projects in: MCFC fuel cells (industrial, commercial and residential applications) and distributed generation, power type (mobile applications) PEM cells, bioreactors for production of biogas and H2, hybrid drive platforms, fuel reformers, storage systems, functional materials for cells and nano-coatings. An interesting demonstration project is a single-seater vehicle, first of its kind in Mexico, fully driven by H2 and fuel cells.

Other countries in the region lag behind the previous and their R&D actions on H2 technologies respond more to private and isolated initiatives rather than plans and concerted effort, being the absence of information their distinctive feature.

Regarding the activities of dissemination and promotion of H2 energy, it is worthwhile mentioning the Annual Congress of the Mexican Hydrogen Society, which this year celebrates its thirteenth edition, also the HYFUSEN (hydrogen and sustainable energy sources) in Argentina, of biennial periodicity, this year to the fifth edition.

Collaborative initiatives include the “Ibero-american Network Fuel Cells and Hydrogen Network”, created in the year 2005 and the “Ibero-American Hydrogen Network: “production and purification, storage and transport”, in 2007, the latter with the participation of more than 200 researchers from 11 countries in the region; both initiatives sponsored by the Spanish cooperation. Finally, in reference to associations aimed at the promotion of the energy of the H2, one can point out the Argentinian Hydrogen Association, the Mexican Hydrogen Society and the Colombian Hydrogen Association.

This brief overview of the development of H2 energy in the Latin American context reveals that it is in a fledgling stage and quite distanced from the leading countries in the world. However, the region has a set of strengths and competitive advantages that would make it possible, that this singular element, leads the way towards sustainable development, but only with the participation and shared vision of the State, the industry and the centers for the production of knowledge and indigenous technology.

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Category: Hidrógeno

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