Las Celdas de Combustible adquieren más interés a nivel internacional y México no es la excepción. El uso de hidrógeno no sería posible sin estos dispositivos de conversión de energía. Por ello, que la interacción entre los interesados en estas tecnologías se hace cada vez más necesaria y conveniente para su impulso e introducción y desarrollo en el país.
La creciente demanda de hidrocarburos y los severos cambios climáticos que sufre el planeta por su excesivo uso, hacen ver la necesidad de fuentes alternativas de energía, y es que los avances tecnológicos requieren cada vez mejores combustibles que, además de brindar mayor rendimiento, no produzcan demasiados daños ambientales como sus predecesores.
Por ello, que poco a poco se vayan desarrollando nuevas formas de energía, tal como sucedió con el carbón, el cual fue sustituido por petróleo y éste, a su vez, abrió paso al hidrógeno (H).
Incluso, los países desarrollados ya advirtieron la importancia del nuevo combustible y están reforzando la investigación en torno a su almacenamiento, uso, distribución y diversas técnicas para producirlo.
Cabe destacar que el hidrógeno es un elemento químico simple, ligero, estable y poco reactivo a temperatura ambiente. Es un gas muy volátil, 14 veces más ligero que el aire; es incoloro, inoloro e insípido. Cuando se combina con el oxígeno, se forma agua, produciendo una importante cantidad de calor (reacción exotérmica).
Además de fuente de energía, se le considera como vector, ya que puede transportar energía. Asimismo, se puede obtener en cantidades casi ilimitadas utilizando fuentes de energía renovables como la hidráulica, eólica, solar, entre otras, así como sustancias fósiles como es el gas natural.
La aplicación del hidrógeno puede agruparse en tres categorías: transporte, plantas de generación fijas y móviles.
Las celdas de combustible al ser generadoras de electricidad encuentran un amplio espectro de aplicaciones, que van desde dispositivos portátiles como laptos, agendas electrónicas, teléfonos celulares, autos y autobuses eléctricos, hasta la alimentación de electricidad en hogares y comercios.
Fabricantes de vehículos
Alrededor del mundo, los principales fabricantes de automóviles cuentan con programas de investigación y desarrollo de esta tecnología. Dichas experiencias las encontramos en el NECAR 4 y el NEBUS, desarrollados por DaimlerChrysler. El primero de ellos, a partir del Mercede-Benz Clase A, alimentado por una celda de combustible que consume hidrógeno líquido.
Otros ejemplos se encuentran en los autobuses de transporte público. En el caso de México, el Servicio de Transportes Eléctricos del Distrito Federal (STE) desarrolló un proyecto de demostración de autobuses de celdas de combustible y un sistema asociado para el abastecimiento de hidrógeno en la Ciudad de México.
Estos autobuses utilizan hidrógeno combinado con oxígeno del aire para generar electricidad y operar como vehículos eléctricos autónomos, sin depender de línea elevada, ni de subestaciones eléctricas como es el caso del trolebús.
Es importante resaltar que debido a que el subproducto de la fusión del hidrógeno con el oxigeno es sólo vapor de agua, los autobuses son cero emisiones de contaminantes.
El objetivo de este proyecto que coordina la Secretaría de Transporte y Vialidad (SETRAVI), tiene por objetivo demostrar el funcionamiento de autobuses impulsados por combustible obtenidos a través de celdas de hidrógeno, así como implantar un sistema para el suministro de este elemento químico, mostrando las ventajas que ello trae al medio ambiente y al desarrollo del transporte del país.
El STE tiene el compromiso de ejecutar la operación de 10 autobuses impulsados con celdas de hidrógeno durante un periodo de cinco años, comprendidos del 2003-2004 hasta 2006-2007. La operación se llevara a cabo en dos etapas: la primera constó de la adquisición de tres unidades, seguido de la compra de siete más entre el 2006 y este año.
Al cierre de esta edición los resultados todavía no se obtienen, ya que la demostración de los autobuses en servicio se estima en dos años más, pues en ese tiempo se puede lograr una evaluación confiable.
Red Nacional de Hidrógeno
Existen diferentes naciones que han puesto en marcha programas estratégicos para evitar una crisis energética, que se prevé por la reducción de reservas petroleras mundiales y el alto precio del crudo.
En ese sentido, en México se ha conformado la Red Nacional de Hidrógeno (RNH2), la cual tiene como fin contribuir en la creación y fortalecimiento de vínculos entre empresas, centros de investigación y universidades interesadas en el área para promover la transición energética del país.
El organismo es resultado de una iniciativa planteada por la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México (FI-UNAM), ante la necesidad de diseñar e impulsar un Plan Nacional de Hidrógeno que incorpore el conocimiento generado en el sector académico y tome en cuenta que actualmente sólo ocho por ciento de la energía producida es por fuente renovable.
Economía del hidrógeno
Para la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de México (UNAM), la llamada economía del hidrógeno se encuentra más cerca de lo que se cree, pues estima que dentro de 15 años ese término predominará en los mercados mundiales. Es por ello, que quien no sea capaz de generar el novel combustible dependerá de otras naciones para su consumo, como hoy ocurre con el petróleo.
Por ello, los centros de investigación trabajan en el desarrollo de materiales para las celdas de hidrógeno (tipo pilas o acumuladores), así como en estudios y análisis comparativos de su eficiencia según los distintos requerimientos.
Uno de los proyectos más ambiciosos que tiene la RNH2 es la transformación de un autobús de la empresa de transporte de pasajeros ADO a celdas de combustible de ese material. Pero no es el único que se desarrolla, pues la máxima casa de estudios también realiza investigaciones en ciencia básica para combinar energía nuclear con hidrógeno y, sobre todo, crear nuevos métodos en la obtención del producto. Entre ellos, la electrólisis del agua (separación de sus moléculas por electricidad) y procesos fotobiológicos (descomposición de residuos tóxicos mediante luz ultravioleta o solar) en la basura.
En cuanto al manejo del llamado combustible del futuro, si bien se trata de una sustancia peligrosa, la correcta operación y almacenamiento pueden garantizar su seguridad, tal como ha sucedido con el gas licuado de petróleo (LP). De forma que, entre las primacías de la Red, no sólo se encuentra formar recursos humanos que generen conocimientos, sino además técnicos competentes para la operación de los dispositivos asociados a ese elemento.
Finalmente, la RNH2 está buscando vínculos con sus contrapartes extranjeras, con el propósito de mantener un marco de referencia y competitividad de las investigaciones nacionales, y no partir de cero en ninguna cuestión.
Es así como se muestra que el hidrógeno está formando parte de la economía de los países, ya que este elemento se utilizará para producir una buena parte de energía eléctrica, tanto de uso residencial como en el de transporte.
En la actualidad, el uso del hidrógeno se perfila no como un sueño, sino como una buena solución para satisfacer parte de las demandas energéticas y ambientales del futuro no muy lejano.
Ventajas de las celdas de hidrógeno
- Se tiene eficiencias de hasta 60 por ciento en comparación con la media del 30 por ciento de los motores de combustión interna.
- Los vehículos que utilizan sólo hidrógeno como combustible para alimentar las celdas, se pueden considerar como unidades con cero emisiones contaminantes.
- La autonomía de los prototipos es bastante aceptable (hasta de 500 km, con un solo tanque de combustible).
- Lo hace ideal para circular en las ciudades, debido a las prestaciones mecánicas, ya que el tener en un vehículo con un motor eléctrico se traduce en un excelente torque.
- No requiere de una recarga. Sólo se adita el combustible al tanque como en un auto de combustión interna.
Desventajas
- Disponibilidad de hidrógeno.
- Los materiales con los que se fabrican las celdas son costosos.
- El incremento de aditamentos (reformador, baterías, entre otros) incrementa el peso del vehículo.
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