Ya conoces el procedimiento. Entras en la estación, llenas el tanque y observas el tictac del reloj. Cada vez que haces eso, estás agotando un recurso finito. Los combustibles fósiles no son más que vida prehistórica comprimida. La oferta se está reduciendo. El precio lo dictan un puñado de naciones. Y para un país como Estados Unidos, depender del petróleo extranjero es un dolor de cabeza para la seguridad nacional que nunca parece resolverse. Hemos dependido de este combustible sucio durante siglos. Está llegando a su fin.
La solución podría estar flotando sobre nuestras cabezas. Literalmente.
La paradoja del hidrógeno
El universo es principalmente hidrógeno. Alrededor del 75 por ciento de todo lo que existe es H. ¿Pero aquí en la Tierra? No tanto cosas puras. El gas hidrógeno existe como moléculas de H2. Son tan ligeros que si no los atrapas, escapan de la gravedad de la Tierra y flotan hacia el espacio. Es por eso que rara vez se ve hidrógeno puro. Suele estar vinculado a otros elementos. El agua es el grande. H2O. Hidrógeno más oxígeno.
Obtener hidrógeno puro de esa mezcla requiere trabajo. Existen varios métodos. La forma más común en estos momentos es extraerlo del gas natural. También puedes dividir las moléculas de agua mediante electrólisis. Los investigadores incluso están estudiando la posibilidad de producirlo biológicamente a partir de algas o bacterias específicas. Algo de esto es un procedimiento estándar. Parte de ello todavía está en el laboratorio.
La economía del hidrógeno
En 1970, el químico John Bockris acuñó el término economía del hidrógeno. La idea era sencilla. Un futuro en el que todos los vehículos funcionen con hidrógeno. Ya no es un sueño irrealizable. Tenemos la tecnología.
El componente clave es la pila de combustible. Genera electricidad utilizando hidrógeno. Sin combustión. Sólo química.
Los fabricantes de automóviles llevan años fabricando coches conceptuales. Piense en el Volkswagen Tiguan HyMotion. O el SUV Chevrolet Equinox de pila de combustible. Estos no son sólo planos. De hecho, puedes comprar un modelo de producción en California. El Honda FCX Clarity ya está en circulación.
¿No más contaminación?
La promesa es limpia. La única emisión de un vehículo de pila de combustible es vapor de agua. Eso es todo. Sin monóxido de carbono. Sin óxidos de nitrógeno. Sólo aire húmedo.
Pero hay obstáculos. ¿De dónde viene el hidrógeno? Si lo produce a partir de gas natural, seguirá utilizando combustibles fósiles. Acabas de trasladar la contaminación del tubo de escape a la central eléctrica. ¿Es eso realmente mejor? La respuesta depende de la cuadrícula. Si la electricidad para la electrólisis proviene del carbón, simplemente se está desplazando el problema. Si se trata de energía eólica o solar, la ecuación cambia por completo.
Luego está el almacenamiento. El hidrógeno tiene una baja densidad energética en volumen. Necesitas tanques de alta presión. O enfriamiento criogénico. Eso añade peso. Complejidad. Costo.
La infraestructura es otro muro de ladrillos. Casi no hay estaciones públicas de hidrógeno en comparación con los surtidores de gas. Hasta que exista una red, el Honda FCX Clarity es una buena novedad para los primeros usuarios en estados soleados. Todavía no es una solución para el mercado masivo.
¿Puede el hidrógeno sustituir a la gasolina? Sí. ¿Debería hacerlo? Tal vez. La tecnología funciona. La física es sólida. La política es confusa. La economía es difícil. Estamos esperando que baje el precio y que los tanques crezcan. Hasta entonces, puedes seguir echando gasolina. O puedes conducir en California y ver cómo gotea el agua del parachoques.
Las pilas de combustible no sólo reducen la contaminación. Lo eliminan. En concreto, las emisiones de carbono. Cuando se genera electricidad en una pila de combustible de hidrógeno, las únicas salidas son calor y agua. Agua pura. Si todos los vehículos en la carretera cambiaran a esta tecnología, el espeso smog que asfixia a muchas ciudades estadounidenses desaparecería en gran medida. La mayor parte de esa neblina visible proviene de los gases de escape de los vehículos. La Agencia de Protección Ambiental señala que la mitad de los estadounidenses viven en áreas donde los niveles de contaminación afectan negativamente la salud humana. Reducir el smog no se trata sólo de disfrutar de unas buenas vistas. Se trata de salud.
Los motores de combustión interna están sucios. Queman combustibles a base de carbono. Los subproductos incluyen dióxido de carbono, agua y hollín. Esas diminutas partículas de materia no desaparecen simplemente. Cuando los humanos los inhalan, los resultados pueden ser graves. Asma. Cáncer de pulmón. Otras enfermedades respiratorias. Luego está el dióxido de carbono. La mayoría de los científicos coinciden en que el aumento del CO2 atmosférico contribuye al calentamiento global. El potencial de cambios climáticos dañinos en todo el planeta es real.
Transición a fuentes de energía limpia
La transición de motores de combustión interna a fuentes no contaminantes como el hidrógeno es fundamental para el siglo XXI. Necesitamos reducir estos problemas. Pero la realidad de la flota actual es cruda. Actualmente hay más de 130 millones de vehículos propulsados por gasolina en las carreteras. Los automóviles de pila de combustible no marcarán una diferencia suficiente en el futuro cercano como para impulsar las mejoras ambientales. La barrera no es sólo la ideología. Es economía.
Los primeros coches de pila de combustible probablemente costarán al menos 100.000 dólares. Ese precio los pone fuera del alcance del conductor común. No se puede comprar una salida al cambio climático si el coche cuesta tanto como una casa. La infraestructura es otra pieza que falta. Necesitamos plantas de producción de hidrógeno. Necesitamos estaciones de servicio. Ninguno de los dos existe todavía a escala. Algunos observadores sostienen que los beneficios ambientales a corto plazo provendrán de una combinación de tecnologías. Coches de hidrógeno. Vehículos eléctricos propulsados por baterías. Otros combustibles alternativos. Un enfoque híbrido de la red.
Por qué persiste la contaminación atmosférica
La contaminación atmosférica existente no desaparecerá pronto. La línea de tiempo importa. El hollín se deposita en la atmósfera en semanas o meses. El dióxido de carbono permanece durante un tiempo considerablemente más largo. Décadas. Incluso si hoy elimináramos todas las fuentes de emisiones de carbono, aún pasarían años antes de que los niveles de carbono atmosférico volvieran a la normalidad. La inercia del sistema climático es pesada.
Los automóviles son sólo una fuente de emisiones de carbono. Son importantes, pero no los únicos. Las centrales eléctricas que queman carbón también bombean carbono a la atmósfera. Para prevenir el calentamiento global, también tenemos que reducir esas emisiones. Es una guerra en múltiples frentes.
Eficiencia del hidrógeno frente a la gasolina
La eficiencia es otra ventaja importante de la pila de combustible de hidrógeno. Un motor de combustión interna es una bestia derrochadora. Utiliza menos del 20 por ciento de la energía química de la gasolina. ¿El resto? Perdido como calor. Una pila de combustible es considerablemente más eficiente. Utiliza aproximadamente el 60 por ciento de la energía disponible en hidrógeno. Esa es una brecha enorme. Obtienes más millas por unidad de energía. Menos desperdicio.
¿No más dependencia del petróleo extranjero?
Importamos más de la mitad del petróleo que consume Estados Unidos. Esa es una cifra asombrosa. Dos tercios de ese crudo importado van directamente a los tanques. El transporte se lo traga. Debido a que gran parte de esta cadena de suministro se realiza en el extranjero, no controlamos los precios. No controlamos las líneas de suministro. Gran parte de este combustible proviene de Oriente Medio. Esas son regiones propensas a la inestabilidad política.
Estados Unidos ha tratado de romper con este hábito desde los años 1970. La estrategia fracasó. De hecho, las importaciones crecieron. Los ataques del 11 de septiembre de 2001 hicieron que la dependencia se sintiera aún más peligrosa. Ya no se trataba sólo de dinero. Se trataba de seguridad.
Luego está el golpe económico. Cuando los precios del petróleo suben, todo se vuelve caro. Cualquier producto que utilice petróleo para fabricarlo o moverlo cuesta más. La gasolina y el diésel oscilaron entre 4 y 5 dólares por galón en 2008. Eso es elevado. Arrastra a toda la economía.
¿Es el hidrógeno más barato que la gasolina?
Las matemáticas son complicadas. El Departamento de Energía de Estados Unidos calcula el costo de las pilas de combustible de la generación actual en aproximadamente 225 dólares por kilovatio. Eso no es competitivo. Los precios del hidrógeno deben bajar a alrededor de 30 dólares por kilovatio para realmente desafiar a la gasolina como fuente primaria de combustible.
“El coste del hidrógeno en sí, medido por milla, pronto podría ser hasta un 50 por ciento menor que el coste actual de la gasolina”.
El Consejo Nacional de Investigación dice que el costo del combustible podría ser la mitad que el del gas. Esta ventaja crece a medida que suben los precios del gas. Además, el hidrógeno se convierte en electricidad con alta eficiencia. Eso es un gran problema.
¿Pueden los vehículos de hidrógeno acabar con la adicción al petróleo?
Pueden ayudar. Pero no espere una solución rápida. Probablemente pasarán décadas antes de que salgan a la carretera suficientes vehículos de hidrógeno para hacer mella en las importaciones. El cambio es lento. La infraestructura es escasa. Pero a largo plazo, el impacto podría ser enorme.
Estos no son sólo conceptos. Varios vehículos de pila de combustible (FCV) ya circulan por las vías públicas.
Honda FCX Claridad
Este es el único FCV disponible para arrendamiento a particulares. E incluso entonces, estás atrapado en partes de California donde existen estaciones de hidrógeno. El contrato de arrendamiento cuesta $600 por mes. El primero fue para una familia de California el 25 de julio de 2008. Es un nicho. Es caro. Pero es real.
SUV de pila de combustible Chevrolet Equinox
Chevy construyó flotas de estos. Hicieron una gira por California, Nueva York y Washington, D.C. para mostrar la tecnología. No puedes comprar uno. No puedes arrendar uno. Es un vehículo de demostración. Esto demuestra que el estilo de carrocería SUV funciona con una pila de combustible. Eso es todo.
Volkswagen Tiguan HyMotion
VW tampoco vendió esto. El HyMotion se unió al Tour Nacional por la Carretera del Hidrógeno. Condujo desde Portland, Maine, hasta Los Ángeles. Fue una prueba de concepto. Ningún concesionario lo ofrece.
BMW Hidrógeno 7
BMW regaló este coche a celebridades. Will Ferrell consiguió uno primero. Otros siguieron. No es para el público en general. Es un movimiento de relaciones públicas. Períodos de uso extendidos para las estrellas. Muestra que la tecnología funciona. Eso no significa que mañana puedas pedir uno a Baviera.
¿Es sostenible la economía del hidrógeno?
La cuestión de la infraestructura cobra gran importancia. Sin estaciones, los FCV permanecen en salas de exposición o flotas de prueba. La economía está cambiando, pero los costos del hardware siguen siendo altos. Estamos esperando que el precio del kilovatio se desplome. Estamos esperando que aparezcan estaciones en los suburbios. Es un juego largo. La adicción al petróleo no se curará en un solo año modelo.
La brecha de sostenibilidad en la energía del hidrógeno
Si la economía del hidrógeno va a proporcionar a Estados Unidos un futuro libre de contaminación y dependencia del petróleo extranjero, debe ser sostenible. Es decir, debe ser capaz de mantenerse al día con el aumento del crecimiento demográfico, el mayor uso de tecnología ávida de energía, los cambios en la política y los cambios en las actitudes de la gente hacia el medio ambiente y hacia el bienestar de las generaciones futuras. Se ha estimado que las necesidades energéticas mundiales se duplicarán para el año 2050. Es poco probable que la rápida disminución del suministro de combustibles fósiles pueda satisfacer esta demanda, por lo que nuevos recursos energéticos serán cruciales.
Uno de los principales obstáculos para una economía sostenible del hidrógeno es que los métodos utilizados actualmente para extraer hidrógeno de moléculas más grandes dependen de la electricidad, y que la electricidad se genera en gran medida mediante métodos que generan contaminación. Si la extracción de hidrógeno se realiza utilizando electricidad de una central eléctrica alimentada por carbón, no importa que la pila de combustible no contamine porque la contaminación se produjo cuando se extrajo el hidrógeno. Para que el hidrógeno sea una verdadera fuente de energía no contaminante, la electricidad utilizada para extraerlo deberá producirse mediante un método no contaminante como la energía solar. En la actualidad, este no suele ser el caso, por lo que una economía del hidrógeno verdaderamente sostenible requerirá cambios sustanciales en la generación de energía.
El almacenamiento también es un problema. El combustible de hidrógeno se almacena en forma líquida comprimida y con el tiempo parte se escapa por evaporación. Si un coche de hidrógeno no se utiliza con regularidad, las pérdidas por evaporación aumentarán considerablemente el gasto total de combustible. Y comprimir hidrógeno líquido hasta un volumen que pueda transportarse en un automóvil también requiere una gran cantidad de energía, y esa energía puede haberse generado utilizando métodos que causan contaminación.
Algunos expertos creen que las mejoras en la producción y el almacenamiento de hidrógeno conducirán a una economía sostenible del hidrógeno en 15 a 30 años. Sin embargo, la idea de una economía del hidrógeno tiene sus oponentes, muchos de los cuales creen que dicha economía nunca podrá ser sostenible y que sería mejor utilizar nuestros recursos explorando otras formas de generación de energía. Pueden pasar años antes de que quede claro si el hidrógeno es realmente el combustible del futuro.
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Pilas de combustible 2000
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Honda FCX Claridad
-
Departamento de Energía de EE. UU.
Fuentes
-
Bossel, Ulf y Eliasson, Baldur. “Energía y Economía del Hidrógeno”. 8 de enero de 2003. http://www.metanol.org/pdf/HydrogenEconomyReport2003.pdf
-
Carseek. “Tecnología de vehículos con pila de combustible de hidrógeno”. http://www.carseek.com/articles/hydrogen-fuel-cell-car.html
-
Clayton, Marcos. “Convocatoria creciente: reducir las importaciones de petróleo de Estados Unidos”. El Monitor de la Ciencia Cristiana. 5 de mayo de 2005. http://www.csmonitor.com/2005/0505/p01s04-usfp.html
-
Friedemann, Alicia. “La economía del hidrógeno: agujero negro energético y económico”. Cambio de cultura. Septiembre de 2004. (22 de agosto de 2008) http://www.culturechange.org/alt_energy.htm
-Gizmag. “Honda se prepara para lanzar un automóvil con pila de combustible de hidrógeno y una estación de servicio doméstica”. (22 de agosto de 2008) http://www.gizmag.com/honda-fuel-cell-fcx/8394/
-
Hall, Kevin G. “La independencia petrolera es posible, pero ¿Estados Unidos realmente la quiere?” Centinela del diario de Milwaukee. 4 de marzo de 2006. http://www.jsonline.com/story/index.aspx?id=40957
-
Huffman, Marcos. “Los coches de pila de combustible de hidrógeno traen esperanza, si no alivio”. Asuntos del Consumidor. 25 de junio de 2008. http://www.consumeraffairs.com/news04/2008/06/fuel_cell.html
-
Llanos, Miguel. “Coches de hidrógeno listos para rodar, por un precio”. MSNBC. 23 de junio de 2004. http://www.msnbc.msn.com/id/453676/
-Sinha, Vandana. “Volkswagen sale a la carretera con un coche de pila de combustible de hidrógeno”. Diario de negocios de Washington. 11 de agosto de 2008. http://www.bizjournals.com/washington/stories/2008/08/11/daily14.html? ana=de_rss
-Vergano, Dan. “Hasta ahora, los coches propulsados por hidrógeno son combustible para ideas futuras.” EE.UU. HOY. 21 de julio de 2008. http://www.usatoday.com/tech/science/columnist/vergano/2008-07-20-hidrogen-cars_N.htm
