El canvi climàtic és un dels grans reptes que cal resoldre a causa de la necessitat de l'energia que no para de crèixer i encara avui, es basa amb els combustibles fòssils. Tot i que manca molt camí per recórrer perquè els vehicles elèctrics tingui una presència majoritària del mercat global de l'automoció moguts gràces a les bateries d'ions de liti.
El desplegament massiu dels cotxes elèctrics requereix de l'ajuda de les administracions coordinat conjutament amb un desenvolupament de tecnologia d'emmagatzematge d'energia d'alt rendiment i baix cost. Aquest tipus de tecnologia inclou les bateries i altres dispositius electroquímics. Les preocupacions sobre la capacitat de la bateria i l'autonomia esdevenen com un repte tecnològic orientat a millorar l'eficiència energètica. El mateix raonament es pot aplicar als automòbils i autobusos elèctrics. Tanmateix, el mètode d'avaluació es fa més difícil perquè l'eficiència dels motors dels vehicles elèctrics (EV) depèn del perfil de càrrega i dels límits del sistema.
La indústria de l'hidrogen està visquent un moment potser massa optimista que pot acabar amb una possible descepció posterior. Malgrat això, hi ha cada cop més evidències que fan pensar que aquestes tecnologies seran una realitat per a la descarbonització total dels sistemes energètics globals donat que, el desenvolupament en el seu cost i rendiment mostren que tenen el potencial de ser econòmicament viables.
Llavors, quin és el potencial paper que podria tenir l'hidrogen per el subministrament d'electricitat, calor, indústria, transport i emmagatzematge d'energia en un sistema energètic baix en carboni?
Hi han aplicacions consolidades basades en l'hidrogen com per exemple, automòbils que funcionen amb hidrogen els quals, es poden comprar a diversos països. També ha han sistemes de calefacció domèstics amb pila de combustible i comencen a haver prodcutes per fer electricitat a la llar amb l'hidrògen.
Es tracta d'un canvi disruptiu respecte la situació que imperava fa només cinc anys. Tot i així, encara manca camí per reòrrer abans que realment l'hidrogen es pugui considerar competitiu pel que fa al seu cost i rendiment. D'altra banda, aquesta competitivitat a mitjà termini no sembla ser tan improbable com abans, fet que plenament explica el creixent interès per aquestes tecnologies així com el suport legislatiu que estan rebent.
Vehicles elèctrics utilitzen com a font primaria les bateries d'ions de liti. Aquestes bateries, han demostrat ser una font fiable tenint en compte la seva viabilitat econòmica amb el seu cost de producció, pes i densitat d'energia. Aquestes bateries estan contstituides per un ànode, un càtode i un electròlit. Durant la càrrega, els ions de liti són alliberats pel càtode i arriben a l'ànode. Durant la descàrrega, l'electrònica flueix de l'ànode al càtode a través de la càrrega. Normalment, la densitat d'energia varia entre 260 i 270 Wh/kg.
Els VE tenen les pèrdues associades a la conversió d'energia al carregador del propi vehícle o als punts de recarrega (PdR). Per tant, l'eficiència que va des de la generació d'energia fins al vehicle sol ser d'un 70-90%, incloses les pèrdues associades a la generació i transport d'energia. Els VE tenen una autonomia mitjana d'uns 300 km, amb alguns vehicles que arriben fins a 600 km. Un avantatge és la comercialització i fabricació de les bateries d'ions de liti, que fan que les inversions en aquesta tecnologia siguin atractives amb un ritme d'adopció més ràpid que les tecnologies que es troben en les primeres fases de desenvolupament i comercialització.
Alguns inconvenients dels VE són els requisits de la gestió tèrmica. També, els VE encara requereixen un elevat temps de recàrrega en fucnció del tipus de carregador i en bse al que el conductors estan acostumats amb cotxes de gasolina. La infraestructura de càrrega no està completament desplegada per carregar convenientment aquests cotxes. Això, encara és una de les barreres més grans per a l'adopció massiva.
Pel que respecte als vehicles elèctrics d'hidrogen dir que el propi H2, és l'element més abundant al món. El propi H2 està enllaçat amb altres elements perquè l'hidrogen té un electró en el seu nivell d'energia més baix, cosa que el fa tenir una disposició inestable, el que el fa altament reactiu. Per tant, aquests elements combinats han de passar per un procés per separar l'hidrogen que després es pot utilitzar com a font d'energia i aixó consumeix energia. Hi ha diverses maneres de separar l'hidrogen i, depenent de la naturalesa dels processos (si utilitzen combustibles fòssils o energies renovables o una combinació d'ambdós), es classifiquen per diferents indicadors de color com el blau, el verd i el hidrogen verd.
Com que el ressorgiment de l'hidrogen es deu a la revolució de l'energia verda, te sentit centrar-se en l'hidrogen verd, que utilitza energies renovables per separar l'hidrogen mitjançant un procés anomenat electròlisi.
En el cas dels vehicles elèctrics, aquest hidrogen es transporta a una llarga distància i s'introdueix al cotxe, que té una pila de combustible on s'alimenta l'ànode amb hidrògen i oxigen al càtode. En una pila de combustible, un catalitzador a l'ànode separa les molècules d'hidrogen en protons i electrons, que prenen diferents camins fins al càtode. Els electrons passen per un circuit extern, creant un flux d'electricitat, i el protó passa pel separador, com una membrana d'intercanvi de protons. La densitat energètica d'aquest tipus de piles de combustible és d'uns 39 kWh/kg.
L'avantatge de l'hidrogen com a combustible per als vehicles elèctrics és que es pot carregar més ràpid que les bateries, de l'ordre de minuts equivalent als cotxes de gasolina. A més, te una densitat d'energia més alta que les bateries el que significa que es poden obtenir autonomies molt més llargues i emmagetzemanr més energia al mateix espai que les bateries químiques de Ió de liti. Per tant, aquesta és una sol·liució molt més atractiva per a vehicles pesants, com ara els camions. A més, l'hidrogen és molt més segur ja que no hi ha risc de combustió en cas d'impacte o xoc.
Alguns dels inconvenients més importants de l'hidrogen són la baixa eficiència en comparació amb les bateries, que només ronda el 30% (tot i que encara és una mica superior a la dels vehicles de gasolina).
Com que aquesta tecnologia encara està en desenvolupament i en fase de millora, significa que encara està endarrerida en la racionalització de la seva producció. Com a resultat, cal que hi hagi més instal·lacions d'infraestructures per a l'hidrogen, i caldrà passar per la fase de transició que havien de passar els vehicles amb bateria per a la seva infraestructura de càrrega. Així, els costos de producció i transport de l'hidrogen són molt superiors a la generació i distribució d'energia elèctrica per als vehicles amb bateria. Per tant, el cost per km encara és molt superior en el cas de l'hidrogen.
En defintiva i, tenint en compte els objectius de sostenibilitat dels països, així com els clars avantatges que proporcionen les tecnologies de les bateries de Ió-Li i l'hidrogen, és evident que cadascuna de les dues tecnologies és una alternativa molt millor als motors de gasolina. Tenint en compte les compensacions complementàries entre les bateries d'ions de liti i les piles de combustible d'hidrogen, cal una combinació de bateries i tecnologies d'hidrogen per tenir energia sostenible. Les innovacions en aquestes tecnologies ajudaran a impulsar cap al futur sotenible i donar forma a com la humanitat prospera en aquest planeta.
Ramon Gallart
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada