HIDRÓGENO: UN PANORAMA DE LA SITUACIÓN MUNDIAL y Comisión Nacional de Energía Atómica HIDRÓGENO: UN PANORAMA DE LA SITUACIÓN MUNDIAL y EL PROYECTO GNC-H EN ARGENTINA Dr. Daniel M. Pasquevich, Director del INSTITUTO DE ENERGÍA Y DESARROLLO SUSTENTABLE 3º Jornada de Intercambio ESCENARIO ENERGÉTICO ARGENTINO UCA - 29 de setiembre de 2010 Diseño: Lic. Stella Spurio 1

Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable ¿QUÉ ES EL IEDS? Es uno de los Institutos de la CNEA creado en el 2002 para dotar al Estado Nacional de un centro de referencia en ENERGÍA y AMBIENTE 2

CNEA CNEA En 1994 ARN NA-SA Autoridad Regulatoria Nuclear Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable Autoridad Regulatoria Nuclear ARN CNEA CNEA En 1994 Operador de las Centrales Nucleares NA-SA 3

NA-SA ARN CNEA PRESIDENCIA de la Nación Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable PRESIDENCIA de la Nación MINISTERIO de Planificación, Inversión Pública y Servicios SECRETARÍA de Energía SECRETARÍA General NA-SA ARN CNEA 4 4

Desde 1950 a la fecha nacieron Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable Desde 1950 a la fecha nacieron EMPRESAS FUNDACIONES INSTITUTOS 5

INSTITUTOS DE LA CNEA ACADÉMICOS Univ. Nac. de Cuyo Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable INSTITUTOS DE LA CNEA ACADÉMICOS INSTITUTO BALSEIRO (CAB) INSTITUTO D. BENINSON (CAE - CAC) INSTITUTO SABATO (CAC) Univ. Nac. de Cuyo Univ. Nac. de San Martín INSTITUTO DE ENERGÍA Y DESARROLLO SUSTENTABLE Secretaría de Energía de la Nación 6

Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable FUNCIÓN Promover, gestar y ejecutar proyectos científico-tecnológicos en el marco de una definida política ambiental 7

Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable MISIÓN Promover el uso de energía en forma sustentable, poniendo en marcha proyectos científico-tecnológicos que contribuyen al desarrollo económico y social del país 8

Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable El IEDS cuenta con la experiencia de los científicos y tecnólogos de la CNEA en energía y ambiente Suma a sus capacidades operativas el aporte de universidades, institutos y empresas públicas y privadas 9

OBJETIVOS Promover el uso racional de los recursos energéticos Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable OBJETIVOS Promover el uso racional de los recursos energéticos Desarrollar opciones energéticas limpias tendientes a minimizar las emisiones Promover la sustentabilidad de la energía nuclear optimizando su ciclo de vida Identificar y llevar a cabo proyectos que promuevan el desarrollo sustentable 10

ACTIVIDADES INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE PROYECTOS INGENIERÍA Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable ACTIVIDADES INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE PROYECTOS INGENIERÍA CAPACITACIÓN SERVICIOS 11

PROYECTO: Combustible Híbrido GNC-H Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable PROYECTO: Combustible Híbrido GNC-H OBJETIVO Reemplazo parcial de GNC por Hidrógeno sin modificar la tecnología actual de motores, la distribución y el abastecimiento al cliente 12

PROYECTO: Combustible Híbrido GNC-H Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable PROYECTO: Combustible Híbrido GNC-H Contexto del proyecto Se sustenta en el gran desarrollo alcanzado en el país en el uso del GNC para vehículos de transporte (experiencia en la conversión de motores, establecimiento de una amplia red de distribución y expendio) 13

HIDRÓGENO: RECURSO ENERGÉTICO SALTO TECNOLÓGICO ¿Cuándo? ¿2015? ¿2020? ¿2030? 14

H: COMBUSTIBLE DEL FUTURO Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable H: COMBUSTIBLE DEL FUTURO “….es improbable utilizar al hidrógeno como insumo para la generación masiva de energía eléctrica. Se podrá utilizar en aplicaciones asociadas a la generación distribuida o en sitios estratégicos, como la base Marambio en la Antártida”. 15

Combustible Hidrógeno en el MUNDO Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable Combustible Hidrógeno en el MUNDO Proyecto CUTE “Clean Urban Transport for Europe” 9 ciudades europeas Vehículos eléctricos, Tecnología de celdas de combustible BMW, 200000 Km Con un automóvil a Hidrógeno puro. FORD, en un motor Zetec 2L, modificó Pistones, cabeza de cilindros, sistema de Ignición, etc al usar hidrógeno puro Vehículos a H2 puro por combustión interna, Tecnología de nuevos motores 16

Combustible Hidrógeno en el MUNDO Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable El proyecto GNC-H implementa el uso del Hidrógeno en motores de combustión interna con mínimas modificaciones del parque automotor y de la red de distribución. Combustible Hidrógeno en el MUNDO Proyecto CUTE “Clean Urban Transport for Europe” 9 ciudades europeas Vehículos eléctricos, Tecnología de celdas de combustible BMW, 200000 Km Con un automóvil a Hidrógeno puro. FORD, en un motor Zetec 2L, modificó Pistones, cabeza de cilindros, sistema de Ignición, etc al usar hidrógeno puro Vehículos a H2 puro por combustión interna, Tecnología de nuevos motores 17

combustibles alternativos Salto tecnológico Celdas de combustible ¿Vehículos eléctricos? Progresivo uso de combustibles alternativos Baterías Solares H Hidrógeno puro Fósiles 2050 GNC-H COMBUSTIBLES 2010 Línea del tiempo 18

INGENIERÍA DEL H Uso convencional Uso energético Producción a partir Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable INGENIERÍA DEL H Uso convencional Uso energético Producción a partir de metano Producción a partir de agua Transporte Almacenamiento Distribución Uso cautivo Uso estacionario Uso móvil Nueva tecnología 19

PROYECTO GNC-H: OBJETIVO Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable PROYECTO GNC-H: OBJETIVO Introducir la máxima cantidad de hidrógeno al GNC sin alterar la tecnología actual de los motores de combustión interna 20

PROYECTO GNC-H: ÁREAS DE ESTUDIO Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable PROYECTO GNC-H: ÁREAS DE ESTUDIO Producción de H Transporte Almacenamiento Producción de mezclas Combustión Emisiones 21

PROYECTO DEMOSTRATIVO Abierto a la participación de empresas. Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable PROYECTO DEMOSTRATIVO Abierto a la participación de empresas. El objetivo final es contribuir a generar y sustentar la industria y el mercado asociado al uso del H2 como combustible. 22

PARTICIPANTES Empresas Universidades CNEA a través del IEDS UNLP Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable PARTICIPANTES Empresas Universidades CNEA a través del IEDS UNLP UTN UBA Air Liquid Enarsa Villa Motores 23

Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable VENTAJAS ESPERADAS Disminuir emisiones y avanzar en el desarrollo de un nuevo combustible, más limpio y más eficiente Extender el uso de un recurso no renovable por otro renovable Contribuir a afianzar el liderazgo en combustibles gaseosos 4. Mejor uso de las energías primarias Menos CO2 CO, HC ¿NOx? Por km Reemplazo de metano por agua que se recupera Mayor parque automotor a GNC Producción de H a partir de energías a pérdida 24

PROYECTO: Combustible Híbrido GNC-H Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable PROYECTO: Combustible Híbrido GNC-H Se volcará a esta actividad la experiencia desarrollada en el campo nuclear Áreas de trabajo: Materiales Procesos Electrónica Físico-química de reacciones de combustión Metalurgia Seguridad en el uso del Hidrógeno Otras Este proyecto utiliza la experiencia de las Instituciones participantes en el campo del Hidrógeno y motores 25

PROYECTO: Combustible Híbrido GNC-H Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable PROYECTO: Combustible Híbrido GNC-H Algunos puntos de estudio específicos: Ensayos en dinamómetro del motor con inyección de mezclas híbridas. Modelización de la combustión Determinación del rendimiento Condiciones de seguridad Gases de emisión Materiales Vida útil del motor 26

Transporte Público a Hidrógeno Ciudades Europeas que participan: Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable Clean Urban Transport for Europe 56 Transporte Público a Hidrógeno Ciudades Europeas que participan: Amsterdam Londres Oporto Estocolmo Luxemburgo Barcelona Hamburgo Madrid Stuttgart 27

Technical Drawing of Fuel cell Citaro bus 28

Characteristics of the CUTE filling stations Refuelling Station Technology Characteristics of the CUTE filling stations PAGINA DEL PDF: 17 29

Hydrogen Storage Banks at the Hamburg Station 30

Electrolyser Unit in Reykjavik (ECTOS Project) 31

Design values for the cities using electrolysers for on-site hydrogen production 32

Design values for the cities using steam reformers for on-site hydrogen production 33

Skid with the Stuttgart Steam Reformer Unit 34

Trailer for Liquid Hydrogen Supply External Hydrogen Supply Trailer for Liquid Hydrogen Supply 35

Trailer for Gaseous Supply in Luxembourg 36

Hydrogen Infrastructure Operation: Results and Lessons Learnt Amounts of hydrogen dispensed at each site. Blue bars: Sites with solely external supply. Red bars: Sites with on-site electrolysis (external backup possible in Barcelona and Hamburg). Green bars: Sites with on-site steam reformers (Madrid with complementing regular external supply, Stuttgart with external backup). 37

Generalised schematic of the CUTE hydrogen infrastructure facilities Hydrogen is supplied by truck from external sources or generated on site. It is compressed, stored, and on demand dispensed to the buses. Dispensing can take place by pressure differential only (decanting), by pressure differential followed by filling up the vehicle tank with a booster compressor, or with a booster compressor only. 38

Average availabilities of the station units 39

Causes for downtime of the station unit across all sites. ‘Maintenance’ represents scheduled maintenance; ‘Safety Concerns’ represents periods when the station was technically OK but taken out of service due to safety concerns; all other categories represent failure and repair of the component and its auxiliaries. 40

Specific hydrogen losses relative to the sum of external supply and on-site generation. Losses were determined as the difference between the amounts supplied and dispensed. 41

Nature of Safety Incidents during Operational Phase of CUTE Project 42

The drivers’ opinions on some of the bus characteristics; Comfort, safety and performance: responses answers from the drivers in Hamburg, London, Luxembourg and Stockholm. 43

The availability of the buses in the nine CUTE cities 44

The total amount of kilometres driven in the nine CUTE cities The operating hours in each CUTE city 45

Hamburg Buses ready for action in the new Hy:FLEET CUTE Project 46

HYFUSEN Fue creado por el IEDS en el 2005 bajo el lema: Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable HYFUSEN CONGRESO NACIONAL SOBRE HIDRÓGENO Y FUENTES SUSTENTABLES DE ENERGÍA Fue creado por el IEDS en el 2005 bajo el lema: “Investigación y desarrollo para la transición hacia sistemas energéticos basados en el uso del hidrógeno y energías renovables” 47

HYFUSEN Actividades CONFERENCIAS PLENARIAS / SEMIPLENARIAS Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable HYFUSEN Actividades CONFERENCIAS PLENARIAS / SEMIPLENARIAS POSTERS CIENTÍFICOS TECNOLÓGICOS MESAS REDONDAS POLÍTICO-EMPRESARIALES Se otorgan becas por concurso de méritos a estudiantes avanzados y profesionales recientemente egresados 48

HYFUSEN TEMAS HIDRÓGENO FUENTES RENOVABLES DE ENERGÍA Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable HYFUSEN TEMAS HIDRÓGENO Producción y purificación Almacenaje, transporte y distribución Celdas de combustible Baterías en base Hidrógeno Usos de Hidrógeno como combustible Materiales Seguridad, estándares y regulaciones Reformado, catálisis y procesos   FUENTES RENOVABLES DE ENERGÍA Energía y Ambiente Eólica – Solar – Biomasa - Biocombustibles Geotérmica, mareomotriz y micro-aprovechamientos hidroeléctricos Eficiencia Energética LA ETAPA DE TRANSICIÓN HACIA NUEVAS FUENTES ENERGÉTICAS Análisis Económicos Proyectos, prototipos y plantas demostrativas Proyecciones, estrategias y prospectiva energética Generación distribuida Educación y Energía 49

Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable HYFUSEN 2005 en Bariloche 50

Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable HYFUSEN 2007 en Posadas 51

Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable HYFUSEN 2009 en San Juan 52

CURSOS INTRODUCTORIOS Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable HYFUSEN 2009 CURSOS INTRODUCTORIOS Energía Solar Fotovoltaica Vinculación de generación distribuida a la red Impacto ambiental y las energías alternativas Motores Otto y Diesel con combustibles alternativos Producción y purificación de H usando alcoholes Seguridad en sistemas de H Generadores eólicos Biocombustibles Almacenamiento de H

Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable HYFUSEN 2007 y 2009 Trabajos presentados en el HYFUSEN 2007 y 2009 fueron publicados en la International Journal of Hydrogen Energy.

Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable HYFUSEN 2011 Se organizará en colaboración con la UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL Se llevará a cabo en la ciudad de Mar del Plata (Pcia. de Buenos Aires) del 6 al 10 de junio www .cnea.gov.ar / ieds 55

¡MUCHAS GRACIAS! IEDS INSTITUTO DE ENERGÍA Y DESARROLLO SUSTENTABLE Dra. Cristina Fernández Degiorgi crfernan @cnea.gov.ar Tel: 4704-1485 56