Aquesta tecnologia s'albira com una solució prometedora a la dependència energètica dels combustibles fòssils

L'hidrogen, com a vector energètic, ha estat considerat des de fa anys com a possible opció alternativa a l'economia basada en l'ús de combustibles fòssils per al proveïment energètic. Però durant els últims, coincidint amb el reforç de les polítiques de protecció mediambiental i amb el desenvolupament de tecnologies d'ús final d'alt rendiment, especialment en relació amb les denominacions piles de combustible, assistim a un nou impuls en l'àmbit dels països desenvolupats , dirigit a superar les barreres que encara dificulten el seu desenvolupament i convertir en realitat el seu ús massiu a mitjà i llarg termini.

El desenvolupament de l'hidrogen com a opció energètica es perfila com una de les alternatives de diversificació amb més projecció a nivell mundial. L'ús d'aquest combustible, tant en aplicacions de transport com en plantes estacionàries per a la generació d'electricitat i calor, representa una alternativa neta i eficient, que evita l'emissió de gasos nocius a l'atmosfera i es pot obtenir amb relativa senzillesa a partir de fonts convencionals, residus o per electròlisi de l'aigua.

La possibilitat d'associar la producció de l'hidrogen amb fonts renovables suposa a més un valor afegit, tant per a l'aplicació directa de l'hidrogen com a combustible net com per a l'emmagatzematge d'energia en forma d'hidrogen útil, alternativa aquesta última de gran interès per facilitar la integració de fonts discontínues, com l'energia eòlica o la hidràulica, en el sistema elèctric.

L'IDAE, com a entitat adscrita a la Secretaria d'Estat d'Energia, Desenvolupament Industrial i Pimes del Ministeri d'Economia, té encomanada la missió estratègica d'impulsar a Espanya l'eficiència energètica i l'ús racional de l'energia, així com la diversificació de les fonts d'abastament i la utilització creixent de les energies renovables.

Per tot això, ve donant suport des de fa anys totes aquelles iniciatives que permetin unir esforços en favor del desenvolupament de l'hidrogen com a alternativa de diversificació energètica, eficient i favorable també des d'una perspectiva de protecció mediambiental.

Durant l'any passat, l'activitat del Idae en aquest àmbit s'ha centrat en la posada en marxa de l'Associació Espanyola de l'Hidrogen, al costat de la qual es va organitzar la primera trobada sectorial de l'hidrogen i les piles de combustible, que va aconseguir reunir en un fructífer fòrum de discussió a la pràctica totalitat de les empreses més rellevants relacionades amb aquesta tecnologia i presents en el mercat espanyol.

Pel que fa a projectes d'aplicació de les tecnologies de producció i ús de l'hidrogen, durant el 2003 es va posar en marxa el projecte europeu Citycell, que preveu la posada en marxa en diverses ciutats europees de flotes d'autobusos urbans moguts per piles de combustible. A més, el Idae estudia actualment la viabilitat d'altres projectes, relacionats amb la producció d'hidrogen amb fonts renovables i aplicacions de piles de combustible en projectes de trigeneració, tant en el sector industrial com domèstic.

Aquesta activitat relativa al desenvolupament de l'hidrogen i les piles de combustible a Espanya coincideix, com ja s'ha comentat anteriorment, amb un important impuls a nivell internacional dels programes de suport a la innovació i el desenvolupament tecnològic de l'hidrogen i les seves tecnologies associades, juntament a la posada en marxa de mesures per al reforç del marc polític i institucional.

El desenvolupament de l'hidrogen com a futur vector energètic, compta en aquest moment amb un important interès per part de tots els agents implicats en el sector. Si bé és cert que els principals esforços de recerca s'estan centrant, en l'actualitat, en el desenvolupament de sistemes per a la seva aplicació en el transport, els projectes estacionaris han estat els que més experiència han adquirit amb més de 650 instal·lacions en el món, representant al voltant de 120 megawatts dels 150 megawatts en operació.

En la utilització de cèl lules de combustible per a generació d'electricitat i calor en els sectors industrial i residencial, la reducció d'emissions davant les tecnologies tèrmiques tradicionals pot ser de l'ordre del 30 per cent, en emissions de CO2, i d'uns dos o tres ordres de magnitud en òxids de nitrogen i de sofre, monòxid de carboni i partícules, tot això si s'empra hidrogen obtingut a partir de gas natural.

La unió d'un elevat rendiment elèctric (fins a un 50 per cent) amb l'aprofitament de la calor residual, es tradueix en un menor consum de combustible per unitat energètica útil.

Des de 2003, el nostre país compta amb la primera instal lació de trigeneració a partir d'una cèl lula de combustible de carbonats fosos (MCFC) alimentada amb gas natural. El projecte ha estat desenvolupat per l'empresa Izar a Cartagena.

Des del punt de vista del potencial d'aplicació de l'hidrogen i les cèl lules de combustible en cogeneració / trigeneració, les tecnologies de carbonats fosos (MCFC) i òxids sòlids (SOFC) tenen la indubtable avantatge de la seva alta temperatura de funcionament (> 600 º C), de manera que l'aprofitament de la calor generada en la reacció electroquímica permet posteriors aplicacions en els sectors industrial i de serveis per generació de calor (climatització, ACS, processos, etc.), amb els conseqüents increments de rendiments energètics.

Igualment, comenta Juan Luis Pla de la Rosa, Cap del Departament de Promoció Gran Empresa del Idae, aquestes tecnologies disposen d'un major grau de tolerància respecte a les característiques del combustible d'alimentació, de manera que potencials aplicacions amb gasos residuals (biogàs, gasos de síntesi, gasificació de carbó / biomassa, etc.) permetrien millorar els balanços energètics globals d'aquests sistemes.

Actualment, el transport representa al voltant del 40 per cent del consum energètic al nostre país i, més concretament, el transport urbà engloba una gran part del total de desplaçaments, consum d'energia i emissions. Així mateix, els mitjans de transport estan basats, avui en dia, en formes de propulsió que utilitzen combustibles fòssils com el gasoil o la gasolina, de manera que el trànsit de les ciutats s'ha convertit en una gran font de contaminació urbana i emissions d'efecte hivernacle. Tot i que l'estricta legislació europea ha aconseguit reduir les emissions del transport gràcies a la introducció de límits d'emissió per a vehicles, que ara avancen cap a la 5a fase amb la introducció de les normes Euro IV el 2005, només és possible una reducció més notable de les emissions de CO2 i contaminants per mitjà d'un major ús del transport públic-i, per tant, un menor ús dels vehicles privats-ia través del foment de tecnologies alternatives i combustibles que no tinguin origen fòssil. És per això que l'hidrogen, que pot ser generat per mitjà de sistemes sense emissions de diòxid de carboni, i la tecnologia de cèl lules de combustible, amb una gran eficiència energètica, s'albira com una solució prometedora al dilema de la dependència energètica dels combustibles fòssils i les emissions contaminants i d'efecte hivernacle procedents del transport.

A causa de les indubtables avantatges, tant estratègiques com mediambientals, de l'ús de l'hidrogen en el transport, i enquadrant-se en els objectius marcats en el Llibre Verd de l'Energia i el Llibre Blanc del Transport, la Comissió Europea ha donat suport fermament el desenvolupament de projectes de cèl lules d'hidrogen en el transport. En aquest sentit, s'estan duent a terme actualment dues iniciatives molt destacades, el projecte Cute i el projecte Citycell, que han estat qualificats per la Unió Europea com "estratègics", ja que demostren la viabilitat tècnica de sistemes de transport sense emissions contaminants ni d'efecte hivernacle, la qual cosa redundarà en un major grau d'acostament als objectius imposats pel Protocol de Kyoto, i millorarà la qualitat de vida de les ciutats europees pel que fa a qualitat atmosfèrica i nivells de soroll. Espanya participa en ambdós projectes amb un paper destacat.

El projecte Cute (Clean Urban Transport for Europe) és el primer, a nivell mundial, en què s'investiga simultàniament amb la producció d'hidrogen, el seu proveïment en els centres urbans i l'operació de vehicles amb cèl lules d'hidrogen en xarxes comercials de transport públic. Com a part del projecte, 27 autobusos d'hidrogen circularan pels carrers de nou ciutats europees (Amsterdam, Barcelona, Hamburg, Londres, Luxemburg, Madrid, Porto, Estocolm i Stuttgart) durant dos anys.

Els autobusos del projecte Cute-desenvolupats per Evobus, filial d'autobusos del grup Daimler Benz-disposen d'una pila d'hidrogen d'intercanvi protònic que subministra una potència elèctrica de 205 quilowatts, la qual cosa permet gaudir d'uns nivells d'acceleració i comportament similars als d'un autobús dièsel convencional. L'hidrogen és acumulat com un gas a 350 bars en nou cilindres de 205 litres situats sobre l'autobús, de manera que la capacitat del vehicle no es veu afectada per la grandària dels mateixos. Els autobusos disposen de serveis addicionals com l'aire condicionat o la direcció assistida, que també són alimentats pel motor elèctric central.

La Comissió Europea ha finançat el 35 per cent del pressupost del projecte, mentre que la resta l'han aportat els socis del mateix (subministradors d'autobusos i equips i operadors de transport).

El projecte de Barcelona, els autobusos van ser lliurats el passat mes de setembre, ha estat dut a terme per les empreses Transports Metropolitans de Barcelona (TMP) i BP. En el projecte s'ha optat per produir l'hidrogen per mitjà d'un procés d'electròlisi de l'aigua, que compta amb un notable aportació d'electricitat renovable. A la planta, el combustible és emmagatzemat en ampolles en la pròpia estació i és subministrat a alta pressió als autobusos, per mitjà d'un sortidor connectat a un compressor durant la nit.

En el projecte de Madrid-en què participen l'Empresa Municipal de Transports de Madrid, Gas Natural, Repsol-YPF i Air Liquide-l'hidrogen es produeix per mitjà d'un reformador de vapor de metà, que és complementat per subministrament d'hidrogen procedent de plantes industrials.

El projecte Citycell (Fuel Cell Energy in Cities), en el qual participen Madrid, París i Torí, està dedicat a l'experimentació amb el funcionament, en condicions reals, d'autobusos d'hidrogen hibridats amb bateries elèctriques. L'objectiu marcat és demostrar que, per mitjà de la hibridació, es poden utilitzar piles de combustible més petites, amb un preu més baix, i poder així beneficiar-se dels avantatges del major volum de mercat de les piles de combustible que s'espera en el segment dels automòbils. Un sistema de propulsió d'aquest tipus i capacitat és totalment nou en el transport públic a nivell mundial.

L'autobús ha estat fabricat per l'empresa Irisbus (Grup Iveco), que també coordina el projecte. El fabricant ha comptat amb el suport del Ministeri de Ciència i Tecnologia com a part del Programa de Foment a la Innovació Tecnològica (Profit). En el projecte també participen l'Institut Madrileny de Desenvolupament de la Comunitat de Madrid i l'Empresa Madrilenya de Transports.

Es tracta d'un valor afegit tant del projecte Cute com del projecte Citycell, resulta interessant aprofundir en la infraestructura creada per a la producció i el subministrament d'hidrogen per als autobusos, tant el projecte de Barcelona com els projectes de Madrid inclouen la creació d'una planta amb aquestes comeses.

A Barcelona s'ha construït una estació productora i subministradora d'hidrogen a les instal·lacions de TMB de la Zona Franca, on l'hidrogen es produeix per mitjà d'electròlisi de l'aigua, per a això una gran instal lació d'energia solar fotovoltaica que ha estat construïda sobre una marquesina aportarà-inicialment-un 5 per cent de l'electricitat, encara que BP-el subministrador dels equips-afirma que l'aportació podria arribar a ser d'un 18 per cent de l'electricitat necessària en un futur.

La planta de Madrid, en què els autobusos del projecte Cute i el del projecte Citycell comparteixen sortidor, ja està conclosa i està funcionant actualment. S'ha construït a les instal·lacions de l'EMT, i ha estat desenvolupada pel consorci "esH2", format per Air Liquide Espanya, Gas Natural SDG i Repsol YPF. La tecnologia per la qual s'ha optat per produir l'hidrogen ha estat la del reformat de gas natural, per tractar-se d'un procés més econòmic i fiable a mitjà termini. La planta consta de 1100 metres quadrats de superfície en els quals se situen la planta de producció de H2, un sistema d'emmagatzematge i un sortidor d'omplert ràpid, que permet a cada autobús repostar en uns quinze minuts.

L'EMT ha aportat el 29 per cent del finançament de la planta, el 64 per cent procedeix del consorci esH2, i el 7 per cent restant ho finança la Unió Europea.

L'estació de servei de Madrid ha estat una de les primeres a operar a Europa, després de la construïda a l'aeroport de Munic i la que opera a Hamburg. A més, és la tercera en tot el món que genera l'hidrogen en un reformador de petita capacitat instal·lat a la pròpia estació.

Tant el projecte Cute com el Citycell pretenen ser un mitjà d'avaluació de les piles d'hidrogen i una plataforma des de la de millorar la seguretat de la tecnologia i donar a conèixer la seva feina a la societat. Un cop finalitzats, ambdós projectes serviran per establir recomanacions als governs sobre la introducció d'aquesta tecnologia en el sector dels transports, així com per aconseguir que la tecnologia sigui totalment acceptada per la societat mitjançant la divulgació dels resultats.

Des de la Unió Europea es considera necessari que Europa mantingui el lideratge en l'hidrogen i en altres mètodes de propulsió destinats a disminuir la dependència del petroli. En concret, la Direcció General de Transport i Energia, mitjançant el Llibre verd sobre seguretat en l'abastament energètic i el Llibre blanc del transport, ha mostrat un gran interès en el desenvolupament de tecnologies alternatives a l'ús dels combustibles fòssils en el transport i ha establert per als països de la UE l'objectiu que els combustibles alternatius a la gasolina i el gasoil (entre els quals s'inclouen el gas natural, els biocarburants i l'hidrogen) representin un 20 per cent de l'energia emprada en el transport en l'any 2020.

La consecució dels ambiciosos objectius marcats per a l'hidrogen està indubtablement subjecta a la reducció de costos de la tecnologia-avui en dia molt més cara que els sistemes convencionals, però amb una marcada tendència a la baixa-i al desenvolupament d'una xarxa d'infraestructures associades.