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4° Jueves de Hidrógeno

El ciclo que semanalmente organiza la Provincia de Río Negro en el marco de su Plan Estratégico Hidrógeno Verde tuvo su cuarta edición. Las celdas de combustible y sus cualidades como “el combustible del futuro” fueron los grandes temas del día.

POR LIC. DANIELA BENTIVOGLIO

El Secretario provincial de Ceremonial y Protocolo, Sebastián Carrasco, ofició de moderador, dándole la bienvenida a los espectadores que siguieron el evento por YouTube y presentando a los dos expositores invitados: la Dra. Laura Baqué y el Dr. Arnaldo Visintin.

“Celdas de combustible: de la ciencia ficción a la realidad cotidiana”

La primera ponencia estuvo en manos de Laura Baqué, doctora en Ciencias de la Ingeniería por el Instituto Balseiro, Investigadora Adjunta del CONICET en el Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (INN) y miembro del Dpto. de Caracterización de Materiales del Centro Atómico Bariloche, entre otros cargos que se suman a su experiencia de más de 15 años en el campo del desarrollo de materiales para celdas de combustible de óxido sólido.

“Las celdas de combustible son los dispositivos que se usan para generar energía eléctrica a partir del Hidrógeno”, explicó Baqué, al tiempo que advirtió: “La gente ve su aplicación como algo lejano. La referencia más cercana está dada por películas de ciencia ficción, como Terminator 3 por ejemplo, donde siempre se las representa como si fueran dispositivos muy inestables que en algún momento de la trama explotan”. Más allá de las licencias creativas de los escritores, lo cierto es que “si se siguen los cuidados adecuados, normas, y se cuenta con instalaciones con personal capacitado, las celdas de combustible se pueden utilizar como muchos otros dispositivos de uso cotidiano que también emplean combustible, como estufas, cocinas, automóviles, etc.”.

El segundo punto de la ponencia de Baqué se centró en el funcionamiento de las celdas de combustible de óxido sólido y un breve repaso por los distintos tipos de celdas que actualmente existen, las cuales fundamentalmente se diferencian por el tipo de reacción que en ellas ocurre.

Posteriormente, la experta precisó que el concepto no es nuevo, sino que en el año 1838 Christian Friedrich Schönbein descubrió el principio por el cual funcionan las celdas de combustible, al igual que William Robert Grove, que en 1842 construyó el primer prototipo. “Esa tecnología fue dejada de lado un tiempo después, cuando surgió el primer motor de combustión interna, hasta que en 1965 la NASA quiso extender la duración de las misiones espaciales del proyecto Gemini reemplazando las baterías de las naves por celdas de combustible. A partir de ese momento, se le dio mucho impulso”.

“Hoy -agregó Baqué- las celdas de combustible están lo suficientemente maduras como para ingresar al mercado. Las celdas PEM son las que lo lideran, tanto por unidades disponibles como por potencia, aunque las que más crecieron en el último tiempo son las celdas SOFC, por el gran desarrollo de materiales que permitió mejorar su rendimiento y durabilidad, entre otras características”.

“¿Pero por qué hay tanto interés en que estas celdas funcionen a partir de combustible fósil?”, reflexionó la especialista. “Porque mientras preparamos toda la infraestructura para poder pasar a la Economía del Hidrógeno Verde -respondió-, hoy ya podemos avanzar al menos en usar los combustibles fósiles de una manera más eficiente”.

¿Qué sucede en otros países?

La Dra. Baqué explicó que en Estados Unidos la empresa Bloomenergy ya se encuentra vendiendo generadores basados en celdas SOFC con una potencia de 200 kW que se pueden combinar formando mini plantas: “Estos generadores trabajan con gas natural y biogás. Google, Yahoo y Wallmart son algunos de sus clientes, quienes valoran la disponibilidad de estas celdas. ¡Imagínense las pérdidas millonarias que podría tener Google si se le cortara la luz!”.

Otro nicho interesante es el de las aplicaciones remotas, para las cuales en Estados Unidos y Alemania se emplean generadores con una potencia de entre 500 y 1.000 W que funcionan con gas natural o propano, muy útiles por ejemplo en estaciones meteorológicas, antenas para telecomunicaciones, y otros. “Esto resultaría interesante para la Argentina debido a la gran extensión de su territorio y la existencia de zonas aisladas de la red eléctrica. Es por eso que algunos becarios e investigadores del Dpto. de Caracterización de Materiales del CAB y de la Universidad de Río Negro, decidimos en el 2017 preparar un plan de negocios para evaluar la factibilidad de la aplicación de estos generadores en locaciones remotas de nuestro país. Este plan ganó el Segundo Premio del Concurso IB50K y el galardón especial al Mejor Proyecto en Tecnología Energética de Y-TEC”, destacó Baqué.

Otra aplicación que se encuentra en nivel de demostración refiere al uso de celdas de combustible para generar electricidad a partir de desechos. En Italia se está trabajando en esta línea produciendo electricidad a partir del biogás que se genera en una planta de tratamiento de líquidos cloacales cerca de Torino: “En este caso se dispone de tres generadores que suman una potencia de 174 kW. También es interesante para Argentina porque ya hay algunas plantas de tratamiento de efluentes que generan biogás pero lo queman en un generador de combustión interna que, como vimos, no es muy eficiente. Su reemplazo por celdas SOFC permitiría una mayor eficiencia y una menor huella de carbono”.

La especialista también citó el caso de Japón y Europa, donde está muy desarrollada la generación distribuida en los domicilios a partir de gas natural. Hay varios proyectos de demostración, como Ene-farm en Japón que ya lleva más de 50.000 unidades instaladas. “Se usan generadores que tienen entre 700 y 2.500 W de potencia, al tiempo que también se aprovecha el calor del generador para calefacción y aguas sanitarias. Son generadores del tamaño de un lavarropas, por lo que son fácilmente adaptados a la comodidad del hogar. Esta tecnología está logrando un alto grado de aceptación”, sostuvo la investigadora.

La última aplicación que mostró la Dra. Baqué fue un automóvil que desarrolló la marca Nissan, también en etapa de demostración, en Japón y Brasil, en el que la celda de combustible alimenta una batería, y esa batería al motor. Con un tanque de 30 litros de etanol y un generador de 5 kW se alcanza una autonomía mayor a 600 kilómetros.

“Este proyecto de celdas que funcionan con etanol, surgido en 2016, va a continuar este año para optimizar la tecnología, que ha despertado el interés de la provincia argentina de Santa Fe”, adelantó. En esa línea, la experta contó que el Dpto. Caracterización de Materiales del CAB junto con el INTI y otras instituciones se encuentran asesorando al Gobierno de Santa Fe y participando en el prototipo que está haciendo la empresa AVL, “que esperemos en unos meses esté disponible en Argentina”: “No solo está prevista la compra del prototipo sino también la transferencia de tecnología para que estos generadores se puedan desarrollar en el país. Como AVL no fabrica las celdas de combustible sino que las compra a un tercero vimos que había una vacancia, por lo que se generó un proyecto para desarrollar un prototipo de celda de combustible de óxido sólido para la generación eléctrica con alta eficiencia y bajo impacto ambiental. Hay más de 30 investigadores y becarios participando”, finalizó la Dra. Baqué.

El combustible del futuro

Completando la cuarta jornada del Ciclo Jueves de Hidrógeno, Arnaldo Visitin expuso sobre las “Estrategias para Desarrollar una Industria Nacional para Baterías de Litio y su complementación con el Hidrógeno”, a continuarse la próxima semana.

Visitin es Doctor en Ciencias Químicas, Investigador Superior del CONICET y profesor titular en la Universidad Nacional de La Plata, con una amplia trayectoria en áreas como: almacenamiento de energía, ciencia y tecnología de materiales y baterías de litio.

El Dr. Visintin inició su presentación subrayando que “Río Negro tomó una política energética muy, pero muy acertada”. Luego, retomando algunas ideas de la Dra. Baqué, enfatizó que la Argentina está en condiciones de desarrollar dispositivos de cara a esta transición energética en la que nos encontramos en la actualidad.

“Voy a tratar de convencerlos a nivel técnico de que en nuestro país estamos en condiciones de producir nuestra propia tecnología, y no solo para el uso local sino también para su exportación a Latinoamérica y el mundo”, adelantó.

Esta primera parte de su exposición se centró en las nociones básicas del Hidrógeno. En esa línea, repasó:

  • Como combustible sintético es fácilmente transportable por cañerías y permite un uso directo en quemadores o motores produciendo calor por combustión limpia, o conversión directa de su energía química en electricidad en celdas de combustible.
  • No se lo encuentra libre en la Naturaleza sino que se debe gastar energía para producirlo.
  • No es una fuente energética, sino un intermediario entre la fuente primaria y el dispositivo de conversión de energía donde se lo utilice. Es un almacenador y transportador de energía.
  • Intermediación del Hidrógeno: se requiere su producción a bajo costo.

¿Por qué? ¿Cómo y Dónde?

“¿Por qué se considera al Hidrógeno como el combustible del futuro?”, preguntó Visitin. Al respecto, precisó: “Es un portador de energía tal como lo es la nafta, el carbón o cualquier otro combustible a los que estamos acostumbrados. Su ventaja radica en que es un combustible limpio, no contaminante, renovable y abundante (se lo puede obtener por electrólisis del agua) y a nivel del peso es el mejor de los combustibles”.

“¿Cómo es que se llega a él?”, volvió a interrogar el experto. “A partir del agua -explicó-, con lo cual al ser usado como combustible se recorre un ciclo cerrado que comienza y termina con el agua. Es previsible que en algún momento, teniendo en cuenta los actuales esfuerzos puestos en el desarrollo de los electrolizadores y la futura declinación del petróleo (aumento del precio), ha de tener lugar la producción masiva de Hidrógeno por métodos electrolíticos. Hay otros métodos de producción, como Reformado a partir de metano, de etanol, etc.: y Métodos Fotobiológicos, pero en ambos casos se emite carbono. No así en la electrólisis del agua”.

Tras detallar las distintas opciones de producción de Hidrógeno y comparar la electrólisis a baja y alta temperatura, el Dr. Visintin se refirió al último interrogante de su presentación: ¿Dónde se lo puede acondicionar, ya sea para su almacenamiento o transporte en forma segura, práctica y eficiente? “La densidad del Hidrógeno es muy baja”, detalló el investigador, y agregó que “con relación al volumen, almacena menor cantidad de energía comparado con los demás portadores de energía, como por ejemplo el gas natural o la nafta, por eso es importante resolver dónde transportarlo”.

“La manera que aparenta ser la más avanzada es la del Hidrógeno comprimido. En efecto, ya hay automóviles con tanques preparados para eso. Pero hay otras formas de transportarlo como Hidrógeno líquido e Hidrógeno atómico, con mucho potencial en estudio”, apuntó Visintin.

Finalmente, el experto se refirió a las celdas de combustible complementando la primera ponencia y concluyendo que “sin dudas en Argentina podemos desarrollar esta tecnología”.  La temática del “litio, la otra oportunidad para Argentina” y su posible alianza con el Hidrógeno quedó pendiente para el próximo Jueves de Hidrógeno, donde volveremos a encontrarnos.

 

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