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Www.h2training.eu Capítulo 1: Las Antecedentes de la Economía del Hidrógeno Este capítulo consiste en una visión general de: 1. El suministro y la demanda.

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1 Capítulo 1: Las Antecedentes de la Economía del Hidrógeno Este capítulo consiste en una visión general de: 1. El suministro y la demanda de la Energía Mundial 2. Las Reservas de la Energía Mundial, 3. El Desarrollo de las Energías Renovables en Europa, 4. Los Problemas Medioambientales como el Reto Global del CO 2, el Efecto Invernadero y la Polución del Aire en Zonas Locales. También presenta unas propuestas con posibles soluciones: 5. Una Reducción de la Demanda antes que el Suministro y 6.La Economía del Hidrógeno: Visiones, Elementos del Sistema, Beneficios y Retos

2 © Graz Energy Agency - For requests: Resumen 1.El suministro y la demanda de la energía mundial por parte de los usuarios finales, regiones y combustibles. 2.Las reservas de las energías mundiales. 3.El desarrollo de las energías renovables en Europa. 4.Los problemas medioambientales: El reto global del CO 2 : Los riesgos, las emisiones, el efecto invernadero. La contaminación del aire en zonas locales. 5.La Primera Solución: Una reducción de la demanda antes que el suministro. 6.La Economía del Hidrógeno: Visiones, Elementos del Sistema, Beneficios y Retos: Aspectos socio-económicos. Aspectos medioambientales. Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6

3 © Graz Energy Agency - For requests: # 1: El Suministro y la Demanda de la Energía Mundial por parte de los Usuarios Finales, las Regiones y los Combustibles Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6

4 © Graz Energy Agency - For requests: La Energía Primaria Global 1850 – 2000 y las Tecnologías Claves Source: Nakicenovic 2006 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 B

5 © Graz Energy Agency - For requests: El suministro total de la energía primaria mundial según la región Fuente: IEA 2006 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 I

6 © Graz Energy Agency - For requests: El consumo de la energía mundial utilizada por el sector del usuario final, Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 Fuente: EIA (US) 2006 I

7 © Graz Energy Agency - For requests: El uso de la comercialización de la energía primaria mundial de combustible, Fuente: EIA (US) 2006 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 I

8 © Graz Energy Agency - For requests: El consumo mundial de energía para la producción de electricidad según el tipo de combustible, 2003, 2015, y 2030 Fuente: EIA (US) 2006 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 I

9 © Graz Energy Agency - For requests: # 2: Las Reservas de Energía Mundiales Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6

10 © Graz Energy Agency - For requests: Las Categorías de las Reservas de Energía Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 I

11 © Graz Energy Agency - For requests: EL USO Y LAS RESERVAS DE LA ENERGÍA PRIMARIA MUNDIAL (2001) Fuente: Acualizada de WEA 2000 A

12 © Graz Energy Agency - For requests: La Evolución del Consumo de la Energía Primaria Global Fuente: Nakicenovic 2006 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 I

13 © Graz Energy Agency - For requests: La Radiación Solar y las Reservas de Fósiles en Comparación con la Demanda Anual de Energía Mundial Fuente: Greenpeace Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 B

14 © Graz Energy Agency - For requests: # 3: El Desarrollo de las Energías Renovables en Europa. Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6

15 © Graz Energy Agency - For requests: El desarrollo de la Producción de la Energía Renovable Primaria en Europa (en %) Fuente: ESTADO DE ENERGÍAS RENOVABLES EN EUROPA – 2006 EurObserv'ER Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 B

16 © Graz Energy Agency - For requests: El Desarrollo de la Producción de la Electricidad Renovable en Europa (en %) Fuente: ESTADO DE ENERGÍAS RENOVABLES EN EUROPA – 2006 EurObserv'ER Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 B

17 © Graz Energy Agency - For requests: # 4: Los Problemas Medioambientales: - El Reto Global del CO 2 : Riesgos, Emisiones, el Efecto Invernadero. - La Contaminación del aire local. Part 1 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6

18 © Graz Energy Agency - For requests: Los Cambios Climáticos Observados: Temperatura de la superficie, Nivel del Mar y Cantidad de Nieve Fuente: IPCC 2007 Part 1 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 I

19 Los Impactos Futuros del Cambio Climático Fuente: Stern 2006 Part 1 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 I

20 © Graz Energy Agency - For requests: El Calentamiento Global – millones de personas en riesgo en 2080 Part 1 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 I

21 Las Fuentes Actuales de Emisiones del Gas Invernadero Fuente: IEA 2004 B

22 © Graz Energy Agency - For requests: ¿Qué es un gas invernadero? Gases atmosféricos que causan el calentamiento global y el cambio climatológico Más importante: dióxido de carbono (CO 2 ), metano (CH 4 ) y óxido nitroso (N 2 0) Menos prevalente –sin embargo poderosos -- hidrofluorocarburos (HFCs), perfluorocarburos (PFCs) y hexafluoro oride de azufre (SF 6 ) Fuente: UNFCC Part 1 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 B

23 © Graz Energy Agency - For requests: ¿Qué es el Efecto del Gas Invernadero? Source: UNFCC 2006 B Part 1 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6

24 © Graz Energy Agency - For requests: Fuente: Ciclos de vida de GHG atmosférico y las fuentes humanas Part 1 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 I

25 © Graz Energy Agency - For requests: Opciones de la tecnología para la reducción de CO 2 Una visión de la dimensión de la tarea Fuente: ExxonMobil el 22 de ocubre 2004 Part 1 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 I

26 © Graz Energy Agency - For requests: Los Problemas de Contaminación del Aire en Zonas Locales Relacionados con el Uso de Combustibles Fósiles 1.Acidificación. 2.Polución fotoquímica. 3.Materia Particulada. (PM10)(Particulate Matter) Part 1 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 B

27 © Graz Energy Agency - For requests: Acidificación La acidificación es un proceso en el cual la polución del aire (principalmente el amoniaco, el dióxido de azufre y el óxido de nitrógeno) se convierte en sustancias ácidas. Esta lluvia ácida provoca daños en los bosques y en los lagos, y contribuye a la liberación de metales pesados en el agua subterránea. Fuente: Scottish Environment Protection Agency (www.sepa.org.uk)www.sepa.org.uk Part 1 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 B

28 © Graz Energy Agency - For requests: La Polución Fotoquímica Es un tipo de polución del aire que se produce cuando la luz solar actúa sobre los gases de los tubos de escape de los vehículos para formar sustancias nocivas como el ozono (O 3 ), aldehídos y nitrato de peroxiacetilo (PAN). Fuente: Part 1 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 B

29 © Graz Energy Agency - For requests: La Materia Particulada (PM10) La materia particulada es la suma de todas las partículas suspendidas en el aire, muchas de ellas nocivas. Dichas partículas varían enormemente en tamaño y composición, e influyen en la salud humana. Se diseñó del estándar PM10 (partículas que miden 10µm o menos) para identificar aquellas partículas que podrían ser inhalados con más probabilidad por el ser humano, y el PM10 se ha convertido en la forma de medida de materia particulada de más aceptación en Europa. Las fuentes principales de PM10 primaria son: el transporte por carretera (el transporte por carretera emite PM10, pero los vehículos de diésel emiten una masa mayor de materia particulada por vehículo y kilómetro), la combustión estacionaria (tradicionalmente la combustión doméstica con carbón ha sido una fuente importante de emisiones de partículas) y los procesos industriales (incluyendo el manejo de grandes volúmenes, la construcción, la minería y las canteras). Source: NAEI (www.naei.org.uk) Part 1 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 B

30 © Graz Energy Agency - For requests: Las tecnologías para controlar los problemas de aire locales relacionadas con hidrocarburos 1.Los sistemas de correción industrial en centrales de energía y vehículos. 2.Un incremento en la eficiencia de los centrales de energía y los vehículos. 3.Sustitución de los hidrocarburos por una energía y un sistema de transporte con combustibles más límpios, con la posibilidad de que sean libres de carbonos y renovables. Part 1 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 B

31 © Graz Energy Agency - For requests: # 5: La Primera Solución: La Reducción de la Demanda antes que el Suministro. Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6

32 © Graz Energy Agency - For requests: !La Conservación/Eficiencia de la Energía Primero! También para la Economía de la Energía H 2 El Principio del diseño básico para todos los sistemas de suministro de energía: 1.Paso: La Reducción de la demanda de la energía. 2.Paso: Un suministro eficiente de la demanda restante. Normalmente: Cualquier diseño debe estar enfocado a todas las posibles formas de reducir la demanda. Después, la demanda restante debe ser suministrada tan eficientemente como sea posible. Sobre todo, si consisten en energías renovables. Enfoque y requisitos: Conseguir fiables conocimientos sobre la verdadera (reducida) demanda. Esto requiere buenas capacidades en ingeniería y una planificación más detallada – menos sobrecargas de seguridad. Un diseño del sistema en vez de un diseño de componentes. Y: La demanda depende de la información y el precio: por Ej.. Medición del consumo y la facturación => Introducir una facturación relacionada con la demanda. Una nueva filosofía de diseño: de cuanto más, mejor a cuanto más eficiente, mejor. Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 B

33 © Graz Energy Agency - For requests: Las Posibilidades para la Reducción de emisiones relacionadas con CO2 según sectores y regiones Source: IEA WEO `04 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6 B

34 © Graz Energy Agency - For requests: Global CO 2 Mitigation Cost Curve 2030 (beyond business as usual) Source: Vattenfall 2007 I

35 © Graz Energy Agency - For requests: # 6: La Economía del Hidrógeno: Perspectivas, Elementos del Sistema, Beneficios y Retos. Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 6 Parte 5

36 © Graz Energy Agency - For requests: Esbozo de un Futuro (H 2 -)La Economía de la Energía Fuente: EC DGRD 2003 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 6 Parte 5 B

37 La Economía del Hidrógeno Renovable – una Visión Tráfico carretera Aeroespacio Ríos Océanos Atmósfera Agua subterráneo Producción de Electricidad Mercado del Calor Petroquímica Química de Hidrógeno Electrolysis Desmineralización Producción de Electricidad de energía solar, eólica Energía hidro Licuefacción Air Fuente: Ludwig Jörisson, H2 Training manual, capítulo 4 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 6 Parte 5 I

38 El Uso del Hidrógeno Hoy El hidrógeno es una materia prima importante en la industria química: Producción de fertilizantes. Petroquímica (Desulfurización, Hidrocracking). La industria alimenticia (endurecimiento de grasas). Procesos metalúrgicos (recocido de metales, endurecimiento, sinterización). semiconductores (elemento de dopaje). La tecnología del hidrógeno es ya un estado presente. Sin embargo, no como una tecnología energética. El almacenaje del hidrógeno y su transporte son bien conocidos: 1900 uso industrial, por Ej. soldadura de gas (Se puede considerar esta etapa como el comienzo de la era del hidrógeno) las primeras aplicaciones en globos licuefacción a LH 2 por James Dewar. Usado en gas urbano, contenido aproximado de H 2 50% - 60%. En una futura economía del hidrógeno solar, se podría emplear el hidrógeno como un combustible limpio, un almacenaje estacional. El transporte transoceánico de energía, materia prima Química (petroquímica regenerativa) Fuente: Ludwig Jörisson, H2 Manual de Formación, capítulo 4 Part 1 Part 2 Part 3 Part 4 Part 6 Part 5 B

39 © Graz Energy Agency - For requests: Hidrógeno: Las Fuentes de la Energía Primaria, Convertidores y Aplicaciones Source: EC DGRD 2003 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 6 Parte 5 I SUMINISTRO DEMANDA

40 © Graz Energy Agency - For requests: Hidrógeno: Pilas de Combustible, Combustibles y aplicaciones. Fuente: EC DGRD 2003 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 6 Parte 5 I

41 © Graz Energy Agency - For requests: Las Tecnologías en la Producción de Hidrógeno Fuente: EC DGRD 2003 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 6 Parte 5 I

42 © Graz Energy Agency - For requests: Las Tecnologías para el almacenamiento del Hidrógeno (Resumen) Fuente: EC DGRD 2003 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Part 4 Parte 6 Parte 5 I

43 © Graz Energy Agency - For requests: Las Principales Ventajas de los Sistemas de Pilas de Combustible. Alta eficiencia. Emisiones cero cuando se utiliza hidrógeno, y emisiones muy bajas (e.g. NOx, CO…) cuando se utiliza otros combustibles. Mecanismos sencillos, baja vibración y ruido, costes de mantenimiento bajos. Un ratio alto de electricidad a calor comparado con las convencionales combinaciones de plantas de calor y energía. Fuente: EC DGRD 2003 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 6 Parte 5 B

44 © Graz Energy Agency - For requests: Los Beneficios del las Pilas de Combustible Estacionarias Eficiencia: Las pilas de combustible son altamente eficientes, sea cual sea el tamaño, y tienen una calidad de energía alta. Emisiones: Emisiones muy bajas o cero y no hay emisiones de contaminantes nocivos al aire, como dióxido de nitrógeno, dióxido de azufre o monóxido de carbono. Medioambiente: Niveles bajos de ruido y emisiones significa que se puede colocar las pilas de combustible en lugares sensibles. Comodidad: Las pilas de combustible pueden proporcionar tanto calor como energía con una gama de combustibles; en contraste con los sistemas de calor y energía combinados que operan con un ratio de energía superior al calor. Source: EC DGRD 2003 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 6 Parte 5 B

45 © Graz Energy Agency - For requests: Los Beneficios de las pilas de combustible para el transporte (1/2) Eficiencia: Coches con pilas de combustible han demostrado una alta eficiencia cuando funcionan con hidrógeno, en comparación con los motores de combustión interna y las pilas de combustible integradas en el reforming a bordo de metano o gasolina. Las emisiones de CO2 y la seguridad de la energía: los vehículos de pilas de combustible que utilizan hidrógeno ofrecen mayores beneficios en comparación con los motores de combustión internas del futuro y los vehículos de pilas de combustible que emplean otros combustibles, sobre todo cuando se mire en el contexto de una transición al hidrógeno renovable a largo plazo. Las emisiones reguladas: Los coches de pilas de combustibles tienen emisiones muy bajas, e incluso emisiones cero cuando se utiliza hidrógeno. Fuente: EC DGRD 2003 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 6 Parte 5 B

46 © Graz Energy Agency - For requests: Los beneficios de las pilas de combustible para el transporte (2/2) Energía: Las pilas combustible pueden suministrar electricidad a bordo con una alta eficiencia. Los coches con pilas de combustible podrían producir energía de apoyo para hogares, oficinas o lugares remotos. Rendimiento y comodidad: Los vehículos de hidrógeno y pilas de combustible podrían ofrecer calidades similares o mejores en cuanto a su rendimiento y comodidad. Congestión: Los vehículos silenciosos podrían repartir las mercancías durante la noche, así quitaría tráfico de las carreteras durante el día. Comodidad: Los vehículos de pilas de combustible ofrecen una conducción suave y emiten poco ruido. Fuente: EC DGRD 2003 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 6 Parte 5 B

47 © Graz Energy Agency - For requests: Clasificación general de las opciones de mitigación del GHG => H 2 es menos eficiente en coste Source: CEPS 2006 Fuente: Center for European Policy Studies (CEPS) 2006 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 6 Parte 5 A

48 © Graz Energy Agency - For requests: Los Retos Futuros para las Pilas de Combustible Coste: Salvo en aplicaciones importantes como la producción de energía de apoyo para importantes instituciones financieras, las pilas de combustible hoy en día son demasiado caras para su lanzamiento comercial. Ciclo de Vida: Algunos sistemas de pilas de combustible han durado miles de horas, pero todavía se está en fase de pruebas en muchos de ellos. Fiabilidad: Se debe comprobar no solo las pilas de combustible, sino también los equipos de apoyo como los procesadores de combustible. Novedad: En la mayoría de los mercados tradicionales, cualquier tecnología nueva necesita mucho apoyo y comprensión por parte del público para competir. Descubrimientos Tecnológicos son necesarios al mismo tiempo para mejorar el funcionamiento de las pilas de combustible, su fiabilidad y coste. Infraestructura: Reabastecimiento, proceso de fabricación a gran escala, infraestructuras de apoyo, como personal formado, que todavía no está disponible para los sistemas de pilas de combustible. Fuente: EC DGRD 2003 Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 6 Parte 5 B


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