5.7: Otras fuentes alternativas de energía renovable

5.7.1: Hidrógeno

El gas hidrógeno puede ser un combustible limpio importante del futuro. El hidrógeno es considerado un portador de energía, como la electricidad y las baterías, transporta energía que se puede convertir para su uso posterior. El gas hidrógeno no tiende a existir libremente, sino que los átomos de hidrógeno se unen a otros átomos y las moléculas se incorporan en todo, desde el agua hasta los compuestos orgánicos. Por lo tanto, para obtener gas hidrógeno como combustible, se necesita energía para obligar a estas sustancias a liberar sus átomos de hidrógeno. Uno de esos procedimientos se conoce como electrólisis en la que se pasa una corriente eléctrica a través del agua para descomponer la molécula de agua en oxígeno e hidrógeno (Figura\(\PageIndex{1}\)). El hidrógeno también se puede producir a partir de hidrocarburos como el gas natural y el carbón, la fermentación del material de desecho vegetal y el uso de algas.

La nación de Islandia intenta convertirse en la primera economía energética basada en hidrógeno utilizando sus abundantes recursos de energía geotérmica. Algunos expertos en energía creen que combinar combustible de hidrógeno y electricidad podría servir como base para un sistema de energía limpio, seguro y energéticamente eficiente. La electricidad generada a partir de fuentes renovables intermitentes como la eólica y la solar se puede utilizar para producir combustible de hidrógeno para celdas de combustible que luego generarían electricidad para alimentar vehículos, computadoras, calentar hogares y muchos otros usos. Un sistema energético basado en hidrógeno aliviaría la dependencia de los combustibles extranjeros y ayudaría a combatir el cambio climático. El hidrógeno es el elemento más abundante del universo y nunca nos quedaremos sin él.

Figura\(\PageIndex{1}\): a) Una corriente eléctrica que pasa a través del agua dando como resultado la separación de átomos de hidrógeno del oxígeno para producir el combustible de hidrógeno. b) Un electrolizador utilizado en la producción de hidrógeno por CambridgeBayWeather. Después de la producción el hidrógeno se utiliza para inflar globos meteorológicos a los que se une una radiosonda. El oxígeno producido es ventilado hacia el exterior.

Pilas de combustible

Las pilas de combustible son plantas de energía altamente eficientes que producen electricidad utilizando combustible de hidrógeno en una reacción química que es un reverso del proceso de electrólisis que produjo el combustible de hidrógeno (Figura\(\PageIndex{2}\)). La energía es liberada por una reacción electroquímica exotérmica que combina iones hidrógeno y oxígeno a través de un material electrolítico para generar electricidad y calor. Se han desarrollado pilas de combustible experimentales que pueden alimentar automóviles (Figura\(\PageIndex{2}\)).

Figura\(\PageIndex{2}\): Los procesos electroquímicos que muestran cómo se combina el combustible de hidrógeno con oxígeno generando energía térmica junto con el agua como producto de desecho. Algunos vehículos que utilizan la pila de combustible incluyen autobuses (la foto es un autobús de combustible de hidrógeno en Tower Bridge London, foto de Slud G.), autos (El auto Toyota Fine N basado en tecnología de pila de combustible, foto de Chris 73, CC BY-SA 3.0) y motocicletas (modelo de corte Suzuki Burgman Fuel Cell que se muestra aquí, Foto de Mario CC BY-SA 3.0) .

Desafíos del hidrógeno

Actualmente, falta la infraestructura para el uso del combustible de hidrógeno y convertir a una nación como Estados Unidos en hidrógeno requeriría el desarrollo masivo y costoso de instalaciones para producir, almacenar, transportar y proporcionar el combustible. El impacto ambiental de la propia producción de hidrógeno depende de la fuente de material utilizado para suministrar el hidrógeno. Por ejemplo, la biomasa y las fuentes de combustibles fósiles generan emisiones basadas en carbono. Algunas investigaciones sugieren que la fuga de hidrógeno de su producción, transporte y uso podría potencialmente agotar el ozono estratosférico. La investigación sobre esto aún está en curso.

5.7.2: Autos eléctricos

Los autos eléctricos son vehículos que dependen únicamente de la electricidad para funcionar. Se cargan utilizando fuentes de energía de combustibles fósiles (Figura\(\PageIndex{3}\) a), pero son muy eficientes. Aunque pueda parecer ciencia ficción el auto eléctrico ya está aquí, y lleva aquí los últimos cien años. El principal problema con el auto eléctrico es que no puede ir muy lejos antes de que sea necesario recargarlo, algo que lleva entre tres y seis horas. Se han explorado diferentes modelos (Figura\(\PageIndex{3}\) b), pero por ahora la mayoría de los automóviles están equipados como un híbrido con un reservorio de respaldo que utiliza combustibles fósiles.

Figura 5.7.3: a) Este RevAI, un auto eléctrico, se recarga en una calle de Londres. (crédito: Frank Hebbert). b) 1985 Mercedes-Benz/Alpha Real “Tour de Sol” Solarmobile; construido para el Rally Centenario del Tour de Sol 1985, carrera de autos solares del Lago de Constanza al Lago de Ginebra.