2. INDICE
• Tendencias
• Desafíos
• Factores de emisión por tipo de combustible
• Hidrógeno
• Celdas de Combustibles
• Generación eléctrica de Hidrógeno a partir del carbón
• Mapa y Tecnologías para producir Hidrógeno
• Electrolizador producción de Hidrógeno a presión
• Hidrógeno en Generación Termoeléctrica
• Hidrógeno en Turbina
• Visión del Hidrógeno en la Generación Termoeléctrica
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3. TENDENCIAS en el futuro de la energía
El Consumo de Energía creció casi 50% en los últimos 20 años y
probablemente crecerá otro 50% en los siguientes 20 años.
La Generación Eléctrica y la Industria dominan el crecimiento.
La energía utilizada para generar Electricidad es la de mayor crecimiento y
representa el 60% del crecimiento esperado.
El Gas Natural dentro de los combustibles convencionales, es el que más
crecerá en este siglo, llamado “la Era de Oro de los Gases”, donde el
Hidrógeno potencia el ciclo, por su flexibilidad y por satisfacer los
estándares medioambientales y de sustentabilidad.
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4. DESAFIOS en el futuro de la energía
Satisfacer la creciente demanda de energía procurando el bienestar social y
desarrollo económico, de un modo sustentable.
Satisfacer las necesidades medioambientales,
reduciendo las emisiones de Gases de Efecto
Invernadero (GEI), particularmente del dióxido de
carbono (CO2).
Las emisiones antropogénicas de CO2,
constituyen alrededor del 65% de las emisiones
globales de GEI.
Las emisiones de GEI debidas a la Generación
de Energía y actividades Industriales, están
compuestas mayoritariamente por CO2,
representando un 38% del total.
Fuente: : IPCC, United Nations Enviromental Programme, 2007
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5. FACTORES DE EMISIÓN por tipo de combustible
Factores IPCC de Emisión de Carbono y Dióxido de Carbono
Factor de Emisión
Tipo de Combustible Kg de C/GJ Kg de CO2/GJ
H2 (de renovable) -- --
H 20 (de renovable) 12.24 44.96
B 100 (1) 6.5 23.7
B 20 17.46 63.94
Gas Natural 15.3 56.2
Petróleo crudo 20.0 73.4
Gas Oíl 20.2 74.1
Fuel Oíl 21.1 77.4
Coque de Petróleo 27.5 100.9
Coque 29.5 108.3
Pa ne l Inte rgube rna me nta l de
Ca mbios Climá ticos = IPCC
(1) Conside ra ndo su ciclo de vida tie nde a ce ro.
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6. HIDROGENO interés como vector energético
El producto de la utilización del hidrógeno como combustible es agua. No se
liberan emisiones de sustancias contaminantes. Tampoco se generan GEI.
Amplia flexibilidad en la producción y utilización del hidrógeno.
Se puede utilizar como combustible en una amplia variedad de sistemas:
Celdas de Combustible, Motores y Turbinas.
La transformación hidrógeno/electricidad, en una celda de combustible, tiene
lugar en ambas direcciones con una elevada eficiencia.
A diferencia de la energía eléctrica, el hidrógeno se puede acumular y
almacenar en grandes cantidades.
Se puede transportar en largas distancias en fase gaseosa o líquida.
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7. FOMENTO del uso de combustibles alternativos
En el 2020, la UE quiere que el 23 % de la energía de los combustibles para el
transporte por carretera sea de origen alternativo.
Año Biocombustibles (%) GNC (1) (%) Hidrógeno (%) Total (%)
2005 2 --- --- 2
2010 5,75 2 --- 7,75
2015 7 5 2 14
2020 8 10 5 23
(1) Gas Natural Comprimido
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8. PRODUCCIÓN mundial de Hidrógeno
El 96% se produce a partir de Hidrocarburos y carbón.
El 95% de la producción es “cautiva”
(se consume en el lugar de producción).
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9. GENERACIÓN de electricidad con Celdas de Combustibles
Estos sistemas ya son asequibles, e incluso funcionan a escala
comercial en países como Japón, aplicados a generación domiciliaria y
de mediano consumo
No obstante a los continuos avances, las
“Celdas de Combustibles” aún requieren de
mejoras en sus costos de producción, en
relación con los sistemas convencionales de
Generación Eléctrica y así lograr irrumpir en la
Generación a mayor escala.
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10. PRODUCCIÓN eléctrica con H2 a partir de Carbón
Carbón y agua Limpiadores de gas
Hidrógeno para proceso
En las plantas de producción Proceso shift a partir de
eléctrica
1 2 3
o celdas de combustible
carbón, el Hidrógeno es+ H + H O
Oxígeno
CO un elemento clave en 2 2
los procesos de pre-combustión para la captura y
almacenamiento del CO2.
CO H
Escoria 2 +2 2
TURBINA
GASES
COMPRESOR
DE
ESCAPE
El Hidrógeno y las pilas de combustibles pueden
integrarse en las plantas de GICC para mejorar
Aire
su eficiencia y disminuir las emisiones. AIRE CAMARA DE
COMBUSTION
TURBINA QUE FUNCIONA CON H2
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11. MAPA de tecnologías combustibles líquidos y gaseosos
Fuentes Transformación Portadores energéticos Aplicaciones
Gas GNL Gas Natural
FÓSILES
Reformado Hidrógeno
Productos
Petróleo Refino Gas Oíl Generación
Eléctrica
Fuel Oíl
Petroquímica Materiales
Reducción CO2 Generación
Biomasa Eléctrica
RENOVABLES
Procesos LIMPIA
Nuclear Gasificación / Pirolisis Biocombustibles
Reformado Biogas
Solar Termólisis
Hidrógeno
Fotólisis
Eólica
Hidráulica / Marina Electrólisis
Geotérmica
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12. BIOMASA producción de Hidrógeno
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13. TERMOLISIS producción de Hidrógeno
H2 a partir de Agua con procesos a altas temperaturas
Nuclear Solar
Proyecto
Hydrosol
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14. TERMOLISIS producción de Hidrógeno Cont.
Proceso Térmico Proceso Químico
Descomposición directa de agua Ciclos Termoquímicos
por vía térmica: T > 2500 Cº T < 1000 Cº
El ciclo S-I es el más prometedor:
• T ~ 900 Cº
• Eficiencia ~ 43 %
Los reactores nucleares actuales
no alcanzan este nivel de T
Se requiere de nuevos conceptos
de reactor Ej: “Generación IV”
(VHTR)
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15. FOTOLISIS producción de Hidrógeno
Algunos Semiconductores son
capaces de producir H2 por
fotólisis de agua con luz solar
6- 18 % de eficiencia en laboratorio
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16. ELECTROLISIS producción de Hidrógeno
Eólica
-
Hidráulica
Mareomotriz e
Geotérmica
Electrolizador
Solar
Fotovoltaica Eficiencia 50 - 80%
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17. ELECTROLIZADOR producción de H2 a presión
Ultra high power conversion. 4.0 kWh/H2Nm3
Corrosion resistent electrodes
200 bar electrolysis
Full automatic plants
Intelligent power box
Efficiency: 75%
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18. HIDROGENO en generación Termoeléctrica
Como pensar en la Generación a gran escala:
El H2 como “Pulmón en la Generación”, se produce utilizando la
Energía Eléctrica disponible en los Valles durante su demanda y
luego se introduce como gas combustible en las Centrales
Térmicas, generando electricidad durante los Picos.
El H2 como “Acumulador Energético”, producido a partir de
Energías Renovables, es convenientemente almacenado y
luego utilizado como gas combustible, en Motogeneradores y
Turbinas de Generación Eléctrica, el que luego de ser quemado
genera agua producto de su oxidación.
Estos esquemas permiten resolver un antaño problema de
acumulación de la energía excedente, para luego reutilizarla
cuando surge la demanda
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19. HIDROGENO como “Pulmón en la Generación”
Red Alta Tensión
Generación de Electricidad en Picos
Turbina Termoeléctrica
Producción de H2 en Valles
Electrolizador a presión Cilindros de H2
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20. HIDROGENO como “Acumulador Energético”
Turbinas eólicas
Red Alta Tensión
Generación de Electricidad a Demanda
Turbina Termoeléctrica
Con excedente de viento producción de H2
Electrolizador a presión Cilindros de H2
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21. HIDROGENO ventajas para la Generación Eléctrica
Aumentar la eficiencia y disminuir las emisiones en
generación centralizada y distribuida (Motogeneradores y
Turbinas).
Amortiguar el carácter intermitente de los generadores
Renovables y aumentar su predictibilidad.
Gestión de la carga (variabilidad diurna y estacional).
Reducir la necesidad de reforzar las líneas de transporte y
de distribución.
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22. COMBUSTOR turbina alimentada a gas
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23. TURBINA alimentada a Hidrógeno GE 10 STD
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24. PRIMERA Central Eléctrica del mundo a Hidrógeno
Vista interna de la Turbina GT GE10 STD
ENEL Fusina (Pcia. Venecia) Italia Cámara de combustion
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25. FACTORES de Emisión en Turbina con H2 y con Gas
NOx emissions with steam injection
Con Hidrógeno sin emisión de dióxido de carbono = ahorro de 50 mil Tn. año
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26. ERAS de la energía “la era de oro de los gases”
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27. VISION del Hidrógeno en la Generación Térmica
AÑOS
2010-30 Corto Plazo:
Mezcla con Gas (H 30) en Motogeneradores y Turbinas
Termoeléctricas.
Aplicación de Celdas de Combustibles en sistemas
residenciales y de servicios.
2030-50 Medio Plazo:
H2 100% en Motogeneradores y Turbinas
Termoeléctricas.
Aplicación masiva de Celdas de Combustibles en
Generación Eléctrica.
2050 » Largo Plazo:
H2 en Generación distribuida (Ciclos Combinados,
Celdas de Combustibles, en Energías Renovables).
Redes Eléctricas Inteligentes.
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28. FINAL de presentación
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