Calefacció amb hidrogen.

L'hidrogen, si prové de dividir l'aigua amb electricitat renovable, esdevé com a font d'energia respectuosa amb el medi ambient i podria ajudar a descarbonitzar sectors  com la indústria, el transport marítim i l'aviació.

Segons determines diversos estudis internacuonals, l'hidrogen no té sentit per escalfar habitatges i edificis ja que és massa car i ineficient per a aquest propòsit.

La calefacció de la llar depèn de la crema de gas natural o altres combustibles fòssils. La indústria del gas i la calefacció promouen l'hidrogen com a combustible substitut net dels combustibles fòssils. L'ús de l'hidrogen aprofitant les infraestructures actuals, seria molt més fàcil que canviar-ho  a bombes de calor elèctriques, que és actualment el major competidor. Diversos països estan considerant estratègies d'escalfament amb hidrogen.

La calefacció a la llar amb hidrogen és atractiva per a les empreses que tenen xarxes de gas perquè els permet continuar utilitzant els seus actius. La indústria de la calefacció està a favor perquè fabriquen sistemes que actualment utilitzen gas i es disposa de productes que poden funcionar amb hidrogen.

Mentrestant, els responsables polítics els agrada la idea perquè sembla fàcil i no cal substituir el gas de les canonades ni tampoc  hi ha cap tall de servei per al consumidor.

No obstant això, els números sobre costos i eficiència no són atractius. S'han analitzant diferents estudis independents del Brasil, Califòrnia, la UE i el Regne Unit el quals, inclouen models de sistemes energètics, modelització de costos de clients i estudis d'impacte ambiental, fets a escales que van des de l'àmbit d'una ciutat fins a a nivell internacional. 

Els estudis mostren que utilitzar electricitat renovable per fer primer hidrogen amb electròlisi i després utilitzar l'hidrogen per escalfar espais, és menys eficient que utilitzar l'electricitat per alimentar directament una bomba de calor. Els electrolitzadors tenen el 80 % d'eficiència i les calderes tenen una eficiència mitjana del 85 %, el que resulta en una eficiència global de l'escalfament d'hidrogen del 70 %. Mentrestant, una bomba de calor produeix de tres a quatre unitats de calor per cada unitat d'electricitat. És a dir, calen de cinc a sis vegades més electricitat per generar la mateixa quantitat de calor amb hidrogen que amb una bomba eficient de calor.

A més de ser menys eficient, l'hidrogen també és significativament més car per unitat de calor lliurada en comparació amb les bombes de calor. Canviar a l'hidrogen no és tan fàcil com sembla. Caldrà canviar les canonades de distribució, les canonades als edificis i els forns, tot això augmentarà el cost de calefacció dels consumidors.

En una recent cimera de l'hidrogen del Financial Times a Londres, un representant de serveis públics del Regne Unit va comparar la calefacció domèstica amb hidrogen amb la crema d'efectiu. Un informe de la firma d'anàlisi energètica Cornwall Insight va explicar que utilitzar hidrogen per escalfar una casa costaria el doble que utilitzar gas natural.

Però el lobby de l'hidrogen, recolzat per grans actors de la indústria del gas, és fort. El govern del Regne Unit està duent a terme una sèrie de petites proves privades per a l'escalfament amb hidrogen, i s'espera que pugi ajudar a decidir el paper que jugarà l'hidrogen sobre el futur estratègic  de la xarxa de gas en el 2026. El 2030, hi podria haver ciutats senceres que s'escalfin amb hidrogen al Regne Unit. Assajos similars d'escalfament d'hidrogen estan en curs a Espanya i als Països Baixos. Als Estats Units, on l' economia de l'hidrogen també està agafant velocitat gràcies a la Llei de reducció de la inflació, els monopolis del gas també comencen a impulsar el canvi a l'hidrogen.

Hi ha moltes aplicacions on l'hidrogen podria ser essencial. Però per als edificis, les bombes de calor són una tecnologia clarament que van per davant. Descarbonitzar la calefacció serà prou difícil.

Font: Prachi Patel és un periodista independent amb seu a Pittsburgh. Escriu sobre energia, biotecnologia, ciència dels materials, nanotecnologia i informàtica.

Automatizació de l'aviació.

En els darrers 20 anys he estat pilot i he vist com els avions han evolucionat i pot ser menys del que podríem imaginar. 

Per exemple, els pilots automàtics d’avui dia, són una mica més sofisticats al igual que els sistemes de navegació però, fonamentalment durant els darrers 30 anys l'estat de la tecnologia no ha canviat gaire.

És trist que encara es produeixin accidents a l'aviació i la causa més habitual sigui el que en l’argot aeronàutic es coneix com factor humà, bàsicament per males interpretacions o lentitud en combatre la incidència del que està passant a l'avió.

La combinació d'enginyer i pilot em fa entreveure que la indústria de l'aviació continua essent el mitjà de transport més segur, però arreu del mon l’aviació civil privada pateix masses accidents tot i així,  aquests es podrien prevenir amb l'automatització.

Penso que encara hi ha una mala percepció en el públic sobre els avions estan molt automatitzats però, en realitat no és exactament així. Els pilots automàtics d’avui dia que hi ha en una aeronau no tenen els nivells de redundància necessaris per gestionar realment l'avió a través de totes les fases del vol. Si be és cert que s’està treballant per construir aquestes tecnologies de navegació i automatització que  permetin tenir realment un avió totalment automatitzat i això, pot ser vindrà dir que els pilots estiguem tota l’estona supervisant.

Si s’aconsegueix que un avió estigui al 100% automatitzat, es millorarà en la seguretat i també s’obrirà un debat sobre les noves qualificacions dels pilots. No es descabellat pensar que s’aconseguirà volar de forma  més flexibles i també, serà més fàcils operar vols a més aeroports gràcies als nous tipus d'avions a més que, els avions més petits seran més pràctics i econòmics.

Respecte a les noves tecnologies, penso que la combinació de l'avió elèctric híbrid i el pilotatge remot és el que serà una gran revolució transformadora durant els propers deu-vint anys de manera que serà llavors quan realment aquest tipus de mobilitat canviarà.

Ramon Gallart

Convertir les central de carbó en nuclears.

En un planeta que aspira a ser neutre en carboni, les centrals elèctriques de carbó que abans erens incondicionalment necessàries, actualment són un anacronisme.

És cert que, en bona part del món en desenvolupament, continua creixent la capacitat de les centrals de carbó. Però a tot el món, augmenten les pressions polítiques i financeres  per prescindir per complert d'aquesta tecnología. Als Estats Units, la quota del carbó en la generació d'electricitat ha caigut en picat des del seu màxim de principis dels anys 2000. Es preveu que el 28 % de les plantes de carbó dels EUA es tanquin pel 2035.

A mesura que es tanquen les centrals de carbó, queden els seus edificis buits amb impacte sobre la pèrdua dels llocs de treball. Alguns analistes han proposat una solució que passa per convertir les velles centrals de carbó en centrals nuclears.

El 13 de setembre del 2022, el Departament d'Energia dels Estats Units (DOE) va publicar un informe que suggeria que, en teoria, més de 300 centrals elèctriques de carbó,  es podrien convertir a nuclears.

Els defensors d'aquesta conversió,  diuen que el procés té beneficis per a tots els implicats. Els operadors de les plantes podrien estalviar costos, amb línies de transport, les torres de refrigeració, els edificis d'oficines i les carreteres fetes. Les comunitats que abans depenien dels llocs de treball de les centrals de  carbó, ara podrien mantenir llocs de treball i una qualitat de l'aire molt millor.

Els analistes del DOE van examinar 349 instal·lacions de centrals de carbó que estan fora de servei i 273 les quals, encara estan en funcionament als Estats Units que podrien, albergar reactors nuclears.

Tanmateix, no totes aquestes plantes de carbó  són perfectes. La majoria de les centrals nuclears d'avui són grans reactors d'aigua lleugera, amb capacitats molt superiors a 1 GW, una mica més que les centrals de carbó. Els grans reactors necessiten fonts d'aigua consistents per refredar, cosa que no totes les antigues centrals de carbó poden disposar. Els analistes del DOE van reduir a només 35 emplaçaments de centrals de carbó tancades i a 96  centrals que estan en funcionament les quals, podrien albergar un gran reactor nuclear.

Però en el futur, no tots els reactors poden ser tan grans. Els diferents dissenys de reactors modulars petits podrien oferir uns quants centenars de MW. Depenent del disseny, es podrien refredar amb menys aigua o fins i tot amb aire natural, cosa que fa que siguin molt més viables. Amb aquesta hipòtesi es van identificar 125 centrals de carbó n funcionament i 190 centrals tancades que podrien albergar aquests reactors tan petits.

No serà fàcil. Als Estats Units, qualsevol nou reactor requereix de l'aprovació de la Comissió Federal de Regulació Nuclear (NRC), un procés que pot trigar fins a cinc anys i això, podria significar augmentar els costos en un sector que s'enfronta a l'augment dels preus. 

Una altre repte que cal abordar són les normatives de la NRC, tant per a la contaminació atmosfèrica com per a la quantitat de material radioactiu que podria alliberar un reactor, estàndards que són molt més estrictes que els de les plantes de carbó.

Font: IEEE Spectrum (Rahul Rao)

Els trens per capturar CO2.

Eliminar el diòxid de carboni directament de l'aire és car i requereix d'infraestructures amb un gran impacte sobre el terreny itambé, amb un elevat consum energètic. 

Per això, es proposa una pràctica solució mòbil que es basa en vagons de tren adaptats que capturen i emmagatzemen diòxid de carboni mentre es mouen fent les seves rutes programades.

Aquest concepte, es va descriure en un article publicat a la revista Joule el qual,  podria capturar diòxid de carboni per menys de 50 US$ la Tm. En comparació, el cost dels sistemes de captura directa d'aire (DAC) què avui varia entre els 250 i els 600 US$, segons la tecnologia utilitzada, l'elecció d'energia i l'escala, segons el World Resources Institute.

Aquesta il·lustració mostra un vagó de ferrocarril de CO2 entre dues locomotores amb captació directa de carboni de l'aire amb frenada regenerativa i sense carboni i entrades d'aire que s'estenen cap amunt fins al corrent del tren en moviment. Font: CO2RAIL CO.

Actualment, hi han uns 20 projectes DAC els quals, estan en funcionament arreu del món. La majoria utilitzen grans ventiladors per fer passar l'aire sobre materials sòlids o líquids que adsorbeixen el diòxid de carboni. Els materials en si són cars, i s'han d'escalfar per alliberar el diòxid de carboni. Inútilment, la calor acostuma a venir de la crema de combustibles fòssils.

La nova idea del DAC que utilitza el ferrocarril, elimina la major part d'aquest cost energètic posant tot el sistema de captura en un vagó de tren. Les grans ventilacions dels vagons de tren moderns permetrien que l'aire bufi sobre un material absorbent, eliminant la necessitat dels sistemes de ventiladors que consumeixen molta energia.

L'energia per al DAC vindria del sistema de frenada del tren. Tots els trens del món tenen un sistema de frenada dinàmica que s'utilitza durant cada parada o desacceleració. Durant les últimes set dècades, l'energia que es genera durant la frenada (trens no elèctrics) s'envia a una xarxa de resistències, es converteix en calor i s'expulsa de la part superior de la locomotora. És una gran quantitat d'energia que es malgasta.

En canvi, els trens podrien estar equipats amb sistemes de frenada regenerativa com els que es troben en els vehicles elèctrics, que converteixen l'energia cinètica de la frenada en energia elèctrica que s'emmagatzema en una bateria. Aleshores, aquesta bateria alimentaria un sistema DAC electro-swing. Aquesta tecnologia, desenvolupada per empreses com Verdox, utilitza una cel·la electroquímica per atrapar el diòxid de carboni en un medi de captura mentre es carrega, i després alliberar-lo quan es descarrega.

Una vegada que el material ha absorbit prou diòxid de carboni, la cambra quedaria segellada i un compressor recolliria i refredaria el gas, convertint-lo en un líquid per a l'emmagatzematge. Un cop al dia, durant el canvi de tripulació o les aturades de subministrament de combustible, el diòxid de carboni liquat es podria transferir a un vagó cisterna, que quan estigui ple, es podia transportar juntament amb altres vagons cisterna plens a un lloc de segrest per a l'emmagatzematge o per a ús industrial.

A més de tenir uns costos energètics menors, el DAC basat en ferrocarril també té altres despeses mínimes en comparació amb el DAC terrestre.  No te cap manteniment addicional.

A més, no cal una infraestructura nova. La idea  és connectar cotxes de CO2Rail als trens de passatgers o mercaderies existents. Els trens ja van del punt A al punt B per al servei normal i ho farien fins i tot sense el sistema DAC.

Els investigadors estimen que un tren  mitjà de mercaderies podria eliminar unes 6.000 Tm de diòxid de carboni cada any. CO2Rail està ara en converses amb un soci finançador i, si les coses van bé, tenen previst començar a construir el seu vagó de tren DAC a principis del 2023.

La tecnologia i l'economia del DAC basat en ferrocarril són sòlides, de manera què,  la idea està captant l'atenció dels inversors i de la indústria. 

Font: IEEE Spectrum  per Prachi Patel

És correcte carregar el VE per les nits a casa?

La gran majoria dels usuaris de vehicles elèctrics carreguen els seus cotxes al vespre o durant la nit a casa. 

Un  estudi, publicat el 22 de setembre a Nature Energy, va examinar l'estrès que patirà la xarxa elèctrica l'any 2035 donat el creixent nombre de vehicles elèctrics. En una mica més d'una dècada es podria augmentar la demanda màxima d'electricitat fins a un 25 %, suposant la càrrega nocturna residencial.

Per limitar els elevats costos de tota aquesta nova capacitat per generar i emmagatzemar electricitat, els conductors haurien de passar a la càrrega diürna a la feina o a les estacions públiques de recàrrega, la qual cosa també reduiria les emissions de gasos d'efecte hivernacle. Això, té implicacions polítiques i d'inversió a les xarxes de distribució elèctrica.

Per limitar els elevats costos de tota aquesta nova capacitat per generar i emmagatzemar electricitat, els conductors haurien de passar a la càrrega diürna a la feina o a les estacions de recàrrega públiques, la qual cosa també reduiria les emissions de gasos d'efecte hivernacle. Això, té implicacions polítiques i d'inversió per a la regió i els distribuïdors, especialment des que Califòrnia es va traslladar a finals d'agost per prohibir les vendes de cotxes i camions lleugers amb gasolina a partir del 2035.

Cal fomentar tarifes perla càrrega diària i incentivar la inversió en infraestructura de càrrega per fer possible que els conductors deixin de carregar a la llar i ho facin a la feina.

Al febrer, les vendes acumulades de vehicles elèctrics a Califòrnia van arribar al milió, la qual cosa representava al voltant del 6% dels cotxes i camions lleugers. L'estat té com a objectiu que hi hagin 5 milions de vehicles elèctrics a l'any 2030. Quan la penetració arribi entre el 30 i el 40 % dels cotxes a la carretera, la xarxa experimentarà un important estrès si no es fan rellevants inversions i canvis en els hàbits de càrrega. La construcció d'aquesta infraestructura requereix un temps i no es pot fer d'un dia per l'altre.

A tota la regió occidental dels Estats Units es depèn de les importacions d'electricitat dels altres estats occidentals. La càrrega de vehicles elèctrics i tots els altres usos d'electricitat tenen conseqüències per a tota la regió occidental donada la naturalesa interconnectada de la xarxa elèctrica.

Amb menys càrrega domèstica nocturna i més càrrega diürna, l'oest dels EUA necessitaria menys capacitat de generació i emmagatzematge, i no malgastaria tanta energia solar i eòlica.

No es tracta només dels estats de Califòrnia i de l'oest. És possible que tots els estats hagin de repensar les estructures de preus de l'electricitat a mesura que augmenten les seves necessitats de càrrega de vehicles elèctrics i provoca canvis a la xarxa.

Una vegada que el 50 % dels cotxes siguin elèctrics est dels Estats Units  (aproximadament la meitat de la població viu a Califòrnia), es necessitarien més de 5,4 GWh d'emmagatzematge d'energia si es mantenen les tendències i els hàbits de càrrega. Aquesta és l'equivalent de capacitat de 5 grans reactors nuclears. Si es fa la càrrega a la feina en lloc de la casa, es reduiria l'emmagatzematge necessari per als vehicles elèctrics a 4,2 GWh.

Les tarifes actuals basades en el temps d'ús, fomenten el consum nocturn que sigui possible, com ara fer funcionar el rentavaixelles i carregar els vehicles elèctrics. Aquesta estructura tarifaria es prèvia  a la implantació de fonts renovables com són la solar i la eòlica que era, quan la demanda amenaçava de superar l'oferta durant el dia.

Avui dia, Califòrnia té un excés d'electricitat durant el matí i la tarda, principalment gràcies a la seva capacitat solar. Si la majoria dels vehicles elèctrics es carreguessin durant aquests temps, s'utilitzaria l'energia barata en lloc de malgastar-se. Alternativament, si la majoria dels vehicles elèctrics continuen carregant-se a la nit, s'hauran de construir més generadors. Tot procés d'emmagatzematge electroquímic incrementa pèrdues, per tant, no te sentit acumular els excedents de les renovables en grans bateries per tornar-les a emmagatzemar en el VE. 

A nivell local, si un terç dels habitatges d'un barri tenen vehicles elèctrics i la majoria dels propietaris segueixen fixant la càrrega per que comenci a les 23:00 o sempre que baixin les tarifes de l'electricitat. Això, podria fer que la xarxa local es torni inestable.

Com a conclusió, hi han dues implicacions:

1.- Els senyals de preus no estan alineats amb el que seria millor per a la xarxa i per als contribuents.

2.- Cal considerar inversions en una infraestructura als llocs de treball.

S'ha d'avançar ràpidament cap a la descarbonització del sector del transport, que representa la major part de les emissions a Califòrnia

Un altre problema amb el disseny de preus de l'electricitat és cobrar grans tarifes als clients comercials i industrials en funció del seu consum màxim d'electricitat. Això pot desincentivar els empresaris d'instal·lar carregadors, sobretot quan la meitat o més dels seus empleats tinguin vehicles elèctrics.

Si es comparen diversos escenaris de disponibilitat d'infraestructures de càrrega, juntament amb diferents tarifes residencials de temps d'ús i càrrecs de demanda comercial, porta a que alguns canvis de tarifes poden empitjorar la situació a nivell de xarxa, mentre que altres la podrien millorar. No obstant això, un escenari de tenir una infraestructura de càrrega que fomenta més càrrega diürna i menys càrrega domèstica nocturna, va proporcionar els majors beneficis.

Font: Siobhan Powell, Accés a la infraestructura de càrrega i funcionament per reduir els impactes de la xarxa de l'adopció profunda de vehicles elèctrics, Nature Energy (2022). DOI: 10.1038/s41560-022-01105-7 . www.nature.com/articles/s41560-022-01105-7

Beneficis de les petites comunitats energètiques.

El sector elèctric està passant des de crear infraestructures de grans xarxes centralitzades a noves arquitectures de xarxes locals amb fonts renovables distribuïdes  més petites i intel·ligents.

Per fer-ho possible cal treballar un arbitratge energètic que permeti als usuaris comprar i emmagatzemar electricitat quan és més barata i vendre-la o el que és el mateix, utilitzar-la quan el cost és alt o també usar-la quan està disponible i estalviar-la quan no n'hi ha prou.

Les tecnologies i les infraestructures d'una petita xarxa elèctrica, encara estan en una fase experimental, s'està provant la seva eficàcia i la conveniència de diferents configuracions, models de propietat i acords comercials. Els sistemes intel·ligents de gestió de l'energia que poden proporcionar una previsió de la dinàmica del mercat encara no estan prou implantats.

Un arbitratge energètic requereix emmagatzematge gràcies al ús de les bateries electroquímiques i un control intel·ligent per aprofitar al màxim la generació d'un sistema local d'energia renovable.

Això, es pot aconseguir fent una previsió del consum elèctric a curt termini i vinculant-ho al preu de l'energia del mercat. Els sistemes de gestió i control en temps real hauran de decidir si el sistema local ha d'emmagatzemar o vendre al mercat.

Els sistemes d'emmagatzematge fonamentats en bateries químiques, poden tenir diferents amidaments, des de bateries a una escala comunitària que subministri un barri fins a bateries d'un conjunt de vehicles elèctrics (VE). Els processos fonamentals de control que són necessaris per aconseguir un resultat òptim són generalment els mateixos, excepte que les bateries comunitàries són  fixes i les bateries dels vehicles elèctrics es mouen.

Les bateries comunitàries poden emmagatzemar l'electricitat comprada a la xarxa durant els períodes de baix consum i després, descarregar-la durant els períodes punta. Els barris amb energia solar poden carregar les bateries de la comunitat quan hi ha la màxima capacitat de generar i el consum es baix i descarregar-la durant el pic de consum que acostuma a ser per les tardes-nit.

Les bateries dels vehicles elèctrics es poden utilitzar de manera similar, utilitzant tarifes nocturnes més econòmiques per carregar-se. L'energia emmagatzemada a les bateries dels vehicles elèctrics es pot descarregar a les càrregues locals o tornar-se a vendre a la xarxa quan el preu sigui més alt, creant un flux d'ingressos addicional.

Les principals raons per les quals la gent invertirà en tecnologies d'energia neta són la sostenibilitat, la independència energètica i la resiliència. L'arbitratge energètic podria ser un facilitador per a les microxarxes intensives en capital, a diferència d'una inversió feta sobre una base purament comercial.

Es poden donar dos models per obtenir ingressos:

1.- Els ingressos obtinguts explícitament de l'arbitratge energètic els quals, podrien reduir el cost total del sistema i,

2.- El temps en que les bateries van poder atendre consums crítics durant les interrupcions no planificades de la xarxa, milloraria la qualitat de servei.

En definitiva, l'arbitratge energètic és una bona eina per donar suport a les decisions d'inversió en energies renovables i ajudar a consolidar els ingressos.

Ramon Gallart

La inversió en PV supera les del petroli.

Segons un infomre de l'Agencia Internacional de l'Energia, (AIE) per primera vegada, es preveu  que aquest 2023 la inversió en energia solar superi a la del petroli.

L'agència Internacional de l'Energia va advertir que la inversió en combustibles fòssils està augmentant quan hauria de fer el contrari, baixar, per aconseguir el net zero emissions el 2050.

Tot i que pot semblar el contrari, segons l'AIE l'energia neta està creixent molt i això, queda palès en les tendències d'inversió, on les tecnologies netes estan agafan més presencia respecte dels combustibles fòssils.

L'AIE espera que la inversió anual en energia neta hagi augmentat un 24 % des del 2021, el que vol dir que són més d'1,7 billion US$ per aquest any 2023. No obstant, l'incrment dels combustibles fòssils va ser del 15 % durant el mateix període.

Fa cinc anys, la inversió en energia neta i combustibles fòssils era la mateixa, però una combinació de factors, en particular els alts preus del petroli i el gas a més de la preocupació per la seguratat del subministrament, per primerera vegada va fer possible augmentar la despesa en energies renovables. Un clar exemple d'això ha estat la inversió en solar, que es preveu que superarà la quantitat d'inversió destinada a la producció de petroli.

L'AIE espera que la inversió en energia solar, essencialment la que es basa en panells fotovoltaics, arribi als 380 billion US$ dòlars aquest 2023, mentre que la inversió en exploració i extracció de petroli hauria de ser lleugerament per sota, uns 370 billions de dòlars. Aquesta situació fa encapçalar l'energia solar.

El baix preu de la generació d'energia solar, ajudarà a impulsar la descarbonització a mesura que el vehicle electric vagi guanyant espai. Però certatament, el repunt de la inversió en petroli i gas allunya la trajectòria que cal pel net zero el 2050.

L'AIE diu que s'espera que la inversió global en combustibles fòssils el 2023 sigui més del doble del que caldria pel sector el 2030. També assenyala que la inversió en energia neta es concentrava als països avançats i a la Xina, mentre que els augments més importants de la inversió en combustibles fòssils es produeixen als països de l'Orient Mitjà.

Encara sorpren que alguns dels llocs amb més sol del món, tenen els nivells més baixos d'inversió solar.

L'IEA també va trobar que les principals empreses energètiques, en la seva majoria, no estan invertint prous diners en la transició a l'energia verda.

L'any passat (2022) només el 5% de les seves inversions es van destinar a energies baixes en carboni i renovables o a projectes de captura de carboni el que es el mateix que només una quarta part de l'import dels dineers que es van repartir  als accionistes.

Ramon Gallart

Informe AIE:

https://iea.blob.core.windows.net/assets/54a781e5-05ab-4d43-bb7f-752c27495680/WorldEnergyInvestment2023.pdf

Obtenir H2 des de l'aire.

Una manera més sostenible per obtenir hidrogen, és dividir l'aigua amb electricitat provinent de fonts renovable, però això requereix aigua dolça. Recentment, s'ha experimentat d'una manera d'obtenir hidrogen només a partir de la humitat de l'aire.

Aquest electrolitzador extreu la humitat de l'aire i la divideix mitjançant l'electròlisi de l'energia renovable per crear hidrogen. És el primer electrolitzador d'aquest tipus que produeix hidrogen d'alta puresa (99 %) a partir de l'aire que té tan sols un 4 % d'humitat. Això, podria obrir la possibilitat de produir hidrogen a les regions semiàrides, que també tenen un potencial d'energia solar i eòlica dels més alts.

Les proves del prototip d'electrolitzador d'aire directe es van fer durant 12 dies consecutius de manera que van demostrar que podia produir de mitjana gairebé 750 litres d'hidrogen al dia per metre quadrat d'electrolitzador. 

L'hidrogen ofereix la perspectiva d'una energia neta i lliure d'emissions, i l'economia de l'hidrogen s'ha intensificat en els últims anys a causa de l' augment del finançament i les millores tecnològiques. Però la major part de l'hidrogen, avui encara es produeix a partir de gas natural o carbó arreu del món. L'hidrogen verd de l'electròlisi encara és una tecnologia naixent a causa de la necessitat d'electrolitzadors a gran escala.

Molts equips estan treballant en maneres alternatives de produir hidrogen verd. Els dispositius de divisió d'aigua amb energia solar, per exemple, utilitzen fotocatalitzadors, que absorbeixen la llum solar per dividir l'aigua en hidrogen i oxigen, però tenen una baixa eficiència, solar a hidrogen, de només un 1%. Per superar la necessitat d'aigua dolça, hi ha hagut intents de produir hidrogen a partir d'aigües salines i salobres, però els dispositius han de fer front a la contaminació que generen a més del clor, com a subproducte.

A nivell mundial, hi ha prop de 13 bilions de tones d'aigua a l'aire, i fins i tot en entorns secs com l'extensa regió del Sahel a l'Àfrica tenen una humitat relativa mitjana del 20 %.

Per aprofitar aquesta humitat, es va remullar una esponja o escuma amb un líquid d'electròlit que absorbia l'aigua i es va estendre entre dos elèctrodes. L'aigua extreta per l'electròlit es  va transportar espontàniament als elèctrodes per força capil·lar i es va electrolitzar en hidrogen al càtode i oxigen a l'ànode. Tot aquest procés és passiu i no hi intervenen parts mòbils ni mecàniques.

Només va ser necessari l'ús de les dues plaques solars o una petita turbina eòlica per alimentar el mòdul. Aquest prototip va ser provat tant a l'interior com a l'exterior durant un calorós i sec estiu de Melbourne de manera que l'eficiència obtinguda  del dispositiu solar-hidrogen  va superar el 15 %.

Durant les proves a l'aire lliure, es van connectar cinc electrolitzadors en paral·lel, que, alimentats pel sol, produïen 745 litres d'hidrogen per metre quadrat al dia, suficients per escalfar una llar. També van deixar funcionar el prototip durant vuit mesos per mostrar la seva durabilitat.

El prototip només té uns quants centímetres quadrats d'àrea ara mateix. Però es preveu que gràcies  a més finançament, sigui possible fabricar electrolitzadors més grans, amb àrees d'elèctrodes de 10 metres quadrats. També s'està millorant els electròlits per augmentar encara més, l'eficiència i la producció energètica.

Tant l'eficiència s'ha de veure afectades quan s'amplia el dispositiu. Però, el principal repte  és trobar els materials adequats per a l'electrolitzador.

Font: Prachi Patel és un periodista independent amb seu a Pittsburgh. Escriu sobre energia, biotecnologia, ciència dels materials, nanotecnologia i informàtica.