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¿Cuántos kWh produce 1 kg de hidrógeno?

marzo 17, 2022
¿Cuántos kWh produce 1 kg de hidrógeno?

Coste de la producción de hidrógeno

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Los costes asociados a las 40 tecnologías del hidrógeno utilizadas en 35 aplicaciones, incluidas las de calor y electricidad, podrían reducirse drásticamente en la próxima década a medida que continúe el aumento de la producción, distribución y fabricación de equipos y componentes de hidrógeno. En algunas aplicaciones, el hidrógeno podría llegar a ser competitivo con otras alternativas bajas en carbono, e incluso con las opciones convencionales. Éstas son las principales conclusiones de una evaluación exhaustiva de los costes de las aplicaciones del hidrógeno proporcionadas por la industria, que el Consejo del Hidrógeno -un organismo consultivo internacional a nivel de directores ejecutivos- destaca en un informe publicado el 20 de enero.

Los resultados ofrecen una visión importante de los crecientes esfuerzos para integrar el hidrógeno en el marco energético mundial. Como parte de los objetivos concertados de descarbonización, 18 gobiernos (cuyas economías representan el 70% del producto interior bruto mundial) han desarrollado estrategias detalladas para desplegar soluciones de hidrógeno, hasta enero. También la industria está prestando atención a la mejora de los costes asociados a la producción de hidrógeno “renovable” y al papel versátil que podría desempeñar el hidrógeno en los futuros sistemas energéticos.

Densidad energética del hidrógeno

Sin embargo, en términos de densidad energética volumétrica, el hidrógeno se ve superado por los combustibles líquidos. Esto supone un reto cuando hay que transportar el hidrógeno desde el lugar de su generación hasta una estación de servicio.

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En condiciones ambientales, un metro cúbico de hidrógeno proporciona unos 3 kWh, lo que equivale a 0,003 kWh por litro. El hidrógeno presurizado contiene unos 0,5 kWh/litro a 200 bares, 1,1 kWh/litro a 500 bares y 1,4 kWh/litro a 700 bares.

La mejor forma de transportar el hidrógeno en términos de densidad energética es el hidrógeno líquido, que alcanza más de 2,3 kWh/litro. El inconveniente de la licuefacción del hidrógeno es la cantidad de energía que requiere. Esto se debe, en parte, a las bajísimas temperaturas necesarias para su condensación en estado líquido (unos -253°C).

De hecho, a partir del análisis de la tecnología, el trabajo conceptual y la optimización del proceso, se lograron 6,4 kWh/kg. Existe la posibilidad de reducir aún más el consumo específico de energía, a la espera de las pruebas de los componentes adecuados, como la maquinaria turbo, y del funcionamiento de una planta de demostración. En la sección de publicaciones se pueden encontrar detalles sobre los resultados y las actividades de seguimiento.

Producción de hidrógeno

La electrólisis del agua consume electricidad para producir hidrógeno y oxígeno. La pila de combustible, descubierta en 1839, utiliza el principio contrario. Sería más preciso utilizar el plural -pilas de combustible- porque hay varios tipos diferentes. El tipo más utilizado para equipar los vehículos se basa en la tecnología de membranas de intercambio de protones (PEM).

La electricidad producida por la pila de combustible que funciona con hidrógeno responde a diversas necesidades: suministro de energía en una región aislada, suministro de energía de emergencia para sitios estratégicos y producción directa de electricidad en un vehículo, lo que le permite funcionar de forma limpia y silenciosa.

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Las pilas de combustible utilizan H2 (hidrógeno) y O2 (oxígeno) para generar electricidad y calor, emitiendo únicamente agua. La molécula de H2 está compuesta por 2 átomos, cada uno de los cuales contiene un núcleo positivo, llamado protón o H+, y un electrón.

En cuanto a la tecnología PEM (Proton Exchange Membrane), el sistema electroquímico contiene una membrana insertada entre dos placas de conducción metálicas. Esta membrana de polímero sólo deja pasar los protones H+, el núcleo de los átomos de hidrógeno.

Hidrógeno kwh/kg

La electrólisis del amoníaco en las aguas residuales consume sólo 1,55 kWh de energía eléctrica para producir 1 kg de hidrógeno. Cuando se utiliza como parte de una pila de combustible, 1 kg de hidrógeno puede producir 33 kWh de energía eléctrica.

Algunos criadores de cerdos del Reino Unido han utilizado este método para producir hidrógeno. En primer lugar, han averiguado la cantidad de amoníaco e hidrógeno que se puede cosechar mediante un sistema de lavado de purines, y su valor en términos monetarios y de carbono. Sencillamente, el valor es de unas 300.000 libras al año en una unidad de 500 cerdas (20 libras por cerdo acabado).

También puede formar parte de una estrategia para conseguir cero emisiones, con el hidrógeno utilizado para alimentar maquinaria, cultivar cereales y combinado con el uso de coproductos, donde el carbono se cuenta en el producto primario. Utilizando la recuperación de calor con entradas de aire segregadas a través de conductos de refrigeración subterráneos para conseguir una estabilidad de la temperatura durante todo el año, con el calor cosechado utilizado para evaporar el agua de los purines, produciendo fertilizante granulado vendible, no hay necesidad de un almacén de purines.

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