Energía: hablemos del futuro cercano
 Estación solar de hidrógeno, capaz de recargar durante la noche los depósitos de los vehículos propulsados por celda de combustible como el Honda FCX Clarity |  Estación de abastecimiento de hidrógeno para vehículos con celdas de combustible. |
El hidrógeno se presenta como un candidato idóneo para producir energía con una alta eficiencia y sin emisión de contaminantes al ambiente.
Hoy la disponibilidad de energía está fuertemente ligada al nivel de bienestar, a la salud y a la duración de la vida del ser humano. Su producción presenta tres problemas graves bien conocidos:
- El agotamiento de los recursos no renovables en un tiempo finito y no compatible con la esperanza de vida en el planeta.
- La contaminación ambiental con el consiguiente y ya innegable calentamiento global, relacionado con la quema de combustibles fósiles.
- La excesiva centralización de la producción de la energía eléctrica, considerada vulnerable ante las catástrofes naturales, errores humanos o ataques planeados.
Ante estos problemas la tecnología actual se encuentra abocada a la búsqueda de fuentes de energía perdurables y limpias, que permitan el ahorro y la eficiencia en el proceso de producción y consumo de energía, además de solucionar el abastecimiento energético a mediano y largo plazo.
En la actualidad los combustibles fósiles cubren más del 85% de las necesidades energéticas del mundo: 40% el petróleo, 22% el carbón y 23% el gas natural. Las energías nuclear e hidroeléctrica representan cada una el 7% del total, mientras que las energías solar, eólica y la biomasa conforman el 1% de todo el aporte energético.
En este contexto, el hidrógeno, que es uno de los componentes del agua, se presenta como un candidato idóneo para producir energía a partir de la combustión electroquímica en las celdas de combustibles obteniendo electricidad, agua y calor, con una eficiencia elevada y sin emisión de contaminantes al ambiente.
Un transportador de energía
El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo: ocupa el 75% en masa y más del 90% en número de átomos de la materia conocida. Además en nuestro sistema solar es el primer elemento constituyente del sol y los principales planetas gaseosos. Como el hidrógeno raramente se encuentra libre en la naturaleza, actúa como un transportador de energía y no como una fuente energética.
Los recursos que sustituyan a los combustibles fósiles y que permitan la obtención de hidrógeno serán los que provengan de las llamadas energías renovables, entre los que se puede mencionar al sol, el viento, las mareas y la biomasa. Un ejemplo se muestra en la figura I, en donde a partir de un panel solar, una turbina de viento o un generador hidráulico, se genera energía eléctrica, la cual alimenta a un electrolizador. El electrolizador separa el hidrógeno y el oxígeno del agua. El hidrógeno se almacena para ser utilizado en una celda de combustible y el oxígeno se entrega a la atmósfera; de este modo cuando hay sol, viento o circulación de agua, el electrolizador produce hidrógeno para almacenar.
El sistema que produce hidrógeno a partir de energías renovables y contiene una celda de combustible es un sistema cerrado. El agua es convertida en gases por el electrolizador y los gases se convierten nuevamente en agua, producto del proceso electroquímico que se lleva a cabo en la celda para generar electricidad.
Las celdas de combustible y la economía del hidrógeno
Las celdas de combustible presentes en un sistema cerrado pueden alcanzar una eficiencia del 60% en la conversión energética y llegar hasta un 80% con la cogeneración de las energías térmica y eléctrica, además de lograr reducir en más de un 90% las emisiones nocivas para el medio ambiente.
En particular las celdas de combustible de membrana polimérica intercambiadora de protones (PEMFC), utilizan una membrana de polímero que actúa como conductora de protones y un catalizador de platino o de alguna aleación del mismo. Entre las principales ventajas que presentan son: utilizan una temperatura de funcionamiento baja, densidad de potencia alta y una fácil escalabilidad. Estas características que presentan las celdas, las ubican como una importante opción para utilizar en el futuro como fuente de energía para el transporte y para aplicaciones tanto estacionarias como portátiles.
El empleo de celdas de combustible junto con el vector hidrógeno permitirá a los países el autoabastecimiento energético, situación denominada “economía del hidrógeno”. En Argentina, dada su extensión territorial y la distancia existente entre poblaciones, la utilización del hidrógeno y la sustitución de las energías convencionales se presentan como una solución, tanto para los grandes centros de consumo como para las poblaciones que se encuentran apartadas de toda posibilidad de interconexión a la red eléctrica nacional.
Es evidente que si se logra una generación de potencia en forma más eficiente y de una manera más benigna para el medioambiente y el usuario, la implementación de estas tecnologías está asegurada.
Ing. Adrián Gonnet
Dto. de Ingeniería Eléctrica
