Economia de l'hidrogen
L'Economia de l'hidrogen és una proposta de sistema de producció d'energia utilitzant hidrogen. El terme hydrogen economy va ser encunyat per John Bockris durant una conferència que ell va donar l'any 1970 al General Motors (GM) Technical Center.[1] Aquest concepte havia estat proposat anteriorment pel genetista J.B.S. Haldane.[2]
Els que proposen una economia de l'hidrogen defensen que l'hidrogen és un combustible potencial per l'automoció[3] (incloent automòbils i vaixells), per a generar i emmagatzemar energia. L'hidrogen molecular que es necessita no es presenta de manera natural però es pot generar per diversos mètodes que inclouen la reforma de vapor d'hidrocarburs i l'electròlisi de l'aigua.[4]
El pic d'atenció sobre aquest concepte que es va donar durant la dècada del 2000 ha estat considerat una estratègia de promoció de màrqueting.[5][6][7] L'aplicació efectiva de l'hidrogen encara presenta molts problemes els quals són fonamentalment la baixa eficiència de la conversió i la competència amb altres fonts d'energia.[8][9]
En l'actual economia dels hidrocarburs, el transport es fa principalment amb combustibles derivats del petroli. La crema dels combustibles d'hidrocarburs emet diòxid de carboni i altres contaminants. El subministrament de fonts econòmicament utilitzables d'hidrocarburs al món està limitada.
Els que proposen una economia de l'hidrogen a escala mundial sostenen que l'hidrogen pot ser mediambientalment més net i que en particular emet menys diòxid de carboni cap a l'atmosfera. També que és possible, mitjançant la generació d'hidrogen combustible, una significativa captura de diòxid de carboni.[10]
L'hidrogen té una alta densitat d'energia per pes però té una baixa densitat d'energia per volum quan no està altament comprimit o liquat. Un cicle Otto en un motor de combustió interna que funcioni amb hidrogen té una eficiència màxima del voltant de 38%, un 8% més alta que un motor del mateix tipus que funcioni amb gasolina.[11]
La combinació d'una cel·la de combustible i un motor elèctric (vehicle híbrid) és de 2 a 3 vegades més eficient que un motor de combustió interna.[12] Tanmateix les cel·les de combustibles són molt cares (uns $5,500/kW l'any 2002,)[13]
Altres obstacles tècnics inclouen els problemes de l'emmagatzemament d'hidrogen[14] i que es requereix hidrogen molt purificat (en un 99.999%).[15]
Mercat actual de l'hidrogen
[modifica]
La producció d'hidrogen és una gran indústria i està en creixement. Mundialment,l'any 2004, se'n produeixen unes 57 milions de tones,[16][17] equivalents a unes 170 milions de tones de petroli.. La taxa de creixement és del 10% anual. L'any 2005, el valor econòmic de l'hidrogen produït mundialment era d'uns 135 milers de milions de dolars.[18]
Actualment la meitat de l'ús mundial de l'hidrogen s'utilitza per a produir nitrogen (NH₃), com a fertilitzant mitjançant el procés Haber . <l'altra meitat de l'hidrogen es fa servir per a l'hidrocràquing.[19]
Actualment la producció mundial d'hidrogen prové en un 48% del gas natural , en un 30% del petroli cru, i en un18% del carból; l'elecròlisi de l'aigua en representa només un only 4%.[20] Dels quatre mètodes per obtenir hidrogen la combustió parcial de gas natural dins un cicle combinat (NGCC) resulta el més eficient.
Costos
[modifica]L'any 2004, el cost de la producció per unitat de combustible d'hidrogen va ser de 3 a 6 vegades més car que el seu equivalent en gas natural.[21] Quan s'avalua el cost dels combustibles fòssils no es té en compte que l'energia ´continguda en aquests no ´és producte de l'esforç humà.
Els avenços demostrats en la tecnologia de les cel·les per l'electròlisi per part d'ITM Power [22] es creu que tindran com a efecte l'abaixament del cost de producció d'hidrogen per a incrementar el seu ús en els automòbils. .
Els gasoductes per a hidrogen resulten més cars[23]
Cadascun dels diferents mètodes de producció d'hidrogen tenen associats diferents costos d'inversió i costos marginals.
Es preveu que Islàndia serà la primera economia d'hidrogen al món cap a l'any 2050.[24] Islàndia té grans recursos geotèrmics amb els quals produeix electricitat i converteix el seu excés d'electricitat i l'any 2002 ja produïa 2,000 tones de gas hidrogen per electròlisi.
Referències
[modifica]- ↑ National Hydrogen Association; United States Department of Energy. «The History of Hydrogen». hydrogenassociation.org p. 1. National Hydrogen Association. Arxivat de l'original el 14 de juliol 2010. [Consulta: 17 desembre 2010].
- ↑ Daedalus or Science and the Future, A paper read to the Heretics, Cambridge, on February 4th, 1923 – Transcript 1993
- ↑ «A portfolio of power-trains for Europe: a fact-based analysis». Arxivat de l'original el 2016-04-07. [Consulta: 14 gener 2016].
- ↑ Carmo, M; Fritz D; Mergel J; Stolten D «A comprehensive review on PEM water electrolysis». Journal of Hydrogen Energy, 2013. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2013.01.151.
- ↑ Bakker, Sjoerd «The car industry and the blow-out of the hydrogen hype». Energy Policy, 38, 11, pàg. 6540-6544. DOI: 10.1016/j.enpol.2010.07.019.
- ↑ Harrison, James «Reactions: Hydrogen hype». Chemical Engineer, 58, pàg. 774-775.
- ↑ Rizzi, Francesco Annunziata, Eleonora Liberati, Guglielmo Frey, Marco «Technological trajectories in the automotive industry: are hydrogen technologies still a possibility?». Journal of Cleaner Production, 66, 2014, pàg. 328-336. DOI: 10.1016/j.jclepro.2013.11.069.
- ↑ Bossel, Ulrich «Does a Hydrogen Economy Make Sense?». Proceedings of the IEEE, 94, 10, 2006, pàg. 1826-1837. DOI: 10.1109/JPROC.2006.883715.
- ↑ «Hydrogen Economy: Boom or Bust?». [Consulta: 14 octubre 2015].
- ↑ National Academy of Engineering. The Hydrogen Economy: Opportunities, Costs, Barriers, and R&D Needs. Washington, D.C.: The National Academies Press, 2004. ISBN 0-309-53068-7 [Consulta: 17 desembre 2010].
- ↑ BMW Group Clean Energy ZEV Symposium. September 2006, p. 12
- ↑ «EPA mileage estimates». Honda FCX Clarity - Vehicle Specifications. American Honda Motor Company. Arxivat de l'original el 1 de juliol 2013. [Consulta: 17 desembre 2010].
- ↑ «Fuel Cells: Cost». California Distributed Energy Resource Guide. California Energy Commission, 18-01-2002. Arxivat de l'original el 11 de novembre 2010. [Consulta: 17 desembre 2010].
- ↑ R&D of large stationary hydrogen/CNG/HCNG storage vessels
- ↑ «Integrated Hydrogen Production, Purification and Compression System; DOE Hydrogen Program FY 2008 Annual Progress Report» (PDF). United States Department of Energy. Arxivat de l'original el 2013-02-26. [Consulta: 19 setembre 2009].
- ↑ Badwal, Sukhvinder P.S.; Giddey, Sarbjit; Munnings, Christopher «Hydrogen production via solid electrolytic routes». Wiley Interdisciplinary Reviews: Energy and Environment, 2, 5, pàg. 473–487. DOI: 10.1002/wene.50.
- ↑ «Arno A. Evers FAIR-PR». Fair-pr.de. Arxivat de l'original el 2013-06-22. [Consulta: 19 setembre 2009].
- ↑ «Leeds researchers fuelling the ‘hydrogen economy’». Universitat de Leeds, 26-11-2007. Arxivat de l'original el 2013-07-01. [Consulta: 9 maig 2008].
- ↑ Error: hi ha títol o url, però calen tots dos paràmetres.«[{{{url}}} Configuration and Technology Implications of Potential Nuclear Hydrogen System Applications]» (PDF) p. 16. Argonne National Laboratory, 31-07-2005. Còpia de fitxer a la Wayback Machine.
- ↑ «Global Hydrogen Production». Hydrogenassociation.org, 13-08-2004. Arxivat de l'original el 2005-11-25. [Consulta: 5 juliol 2010].
- ↑ http://www.fsec.ucf.edu/en/consumer/hydrogen/basics/production.htm
- ↑ «ITM Power makes bi-fuel breakthrough | Energy Archive». Businessweekly.co.uk, 04-07-2007. Arxivat de l'original el 2013-11-11. [Consulta: 19 setembre 2009].
- ↑ Keith, Geoffrey; William Leighty. «Transmitting 4,000 MW of New Windpower from North Dakota to Chicago: New HVDC Electric Lines or Hydrogen Pipeline» (PDF), 28-09-2002. Arxivat de l'original el 2008-05-27. [Consulta: 9 maig 2008].
- ↑ Hannesson, Hjálmar W. «Climate change as a global challenge». Iceland Ministry for Foreign Affairs, 02-08-2007. [Consulta: 9 maig 2008].
Bibliografia
[modifica]- Arno A. Evers. The Hydrogen Society. Hydrogeit Verlag, 2010. ISBN 978-3-937863-31-3.
- Jeremy Rifkin. The Hydrogen Economy. Penguin Putnam Inc, 2002. ISBN 1-58542-193-6.
- Roy McAlister. The Solar Hydrogen Civilization. American Hydrogen Association, 2003. ISBN 0-9728375-0-7.
- Joseph J. Romm. The Hype about Hydrogen, Fact and Fiction in the Race to Save the Climate. Island Press, 2004. ISBN 1-55963-703-X. Author interview Arxivat 2010-01-04 a Wayback Machine. at Global Public Media.
- James Howard Kunstler. The LONG EMERGENCY. Grove Press, 2006. ISBN 0-8021-4249-4. Hydrogen economy = "laughable a fantasy" p. 115
- M. Wang «Fuel Choices for Fuel Cell Vehicles: Well-to-Wheels Energy and Emissions Impact». Journal of Power Sources, 112, 2002, pàg. 307–321. DOI: 10.1016/S0378-7753(02)00447-0.
- F. Kreith; West, Ron «Fallacies of a Hydrogen Economy: A Critical Analysis of Hydrogen Production and Utilization». Journal of Energy Resources Technology, 126, 4, 2004, pàg. 249–257. DOI: 10.1115/1.1834851.
- Nakicenovic. Global Energy Perspectives. Cambridge University Press, 1998. Summary
- National Research Council. The Hydrogen Economy: Opportunities, Costs, Barriers, and R&D Needs. National Academy Press, 2004. This book is available online in full text: «The Hydrogen Economy: Opportunities, Costs, Barriers, and R&D Needs». Books.nap.edu.
- Novelli, P.C., P.M. Lang, K.A. Masarie, D.F. Hurst, R. Myers, and J.W. Elkins. «Molecular Hydrogen in the troposphere: Global distribution and budget». J. Geophys. Res., 104, 30, 1999, pàg. 427–30. DOI: 10.1029/1999jd900788.
- T. K. Tromp; Shia, RL; Allen, M; Eiler, JM; Yung, YL «Potential Environmental Impact of a Hydrogen Economy on the Stratosphere». Science, 300, 5626, 2003, pàg. 1740–1742. DOI: 10.1126/science.1085169. PMID: 12805546.
Vegeu també
[modifica]Enllaços externs
[modifica]
- International Partnership for the Hydrogen Economy
- European Hydrogen Association
- European Network of Excellence Safety of Hydrogen as an Energy Carrier (HySafe)
- EU-Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking
Arxivat 2008-09-05 a Wayback Machine. article by Robert Zubrin in The New Atlantis