Hacia la la economía economía del del Hidrógeno Hidrógeno ?? ¿¿ Hacia Antonio González García-Conde Director Departamento Aerodinámica y Propulsión - INTA Presidente de la Asociación Española del Hidrógeno

FORO IBERDROLA DE PENSAMIENTO ACTUAL

Desarrollo Sostenible y Energía (Madrid, 15 de ABRIL de 2004)

Hacia la la economía economía del del Hidrógeno Hidrógeno ?? ¿¿ Hacia Contenido • La Economía del Hidrógeno. • Producción de Hidrógeno. • Almacenamiento de Hidrógeno. • La Transición hacia el Hidrógeno: ¾ IPHE. ¾ EU H2/FC Technology Platform. • La situación en España.

La Economía Economía del del Hidrógeno Hidrógeno La

La Economía Economía del del Hidrógeno Hidrógeno La

La La visión visión de de la la economía economía del del H H22 se se basa basa en en la la expectativa expectativa de de que que el el hidrógeno hidrógeno pueda pueda producirse producirse aa partir partir de de recursos recursos domésticos, domésticos, de de forma forma económica económica yy medioambientalmente medioambientalmente aceptable aceptable yy en en que que las las tecnologías tecnologías de de uso uso final final del del hidrógeno hidrógeno ganen ganen una una cuota cuota de de mercado mercado significativa. significativa. En En la la medida medida que que se se alcancen alcancen estas estas expectativas, expectativas, una una economía economía del del hidrógeno hidrógeno beneficiará beneficiará al al mundo mundo proporcionando: proporcionando: 9 9 Mayor Mayor seguridad seguridad energética. energética. 9 9 Mayor Mayor calidad calidad medioambiental. medioambiental. ¾ ¾ Alcanzar Alcanzar este este objetivo objetivo requiere requiere superar superar muchos muchos desafíos desafíos técnicos, técnicos, sociales sociales yy políticos. políticos.

La Economía Economía del del Hidrógeno Hidrógeno La

Motivaciones 9 Reducción de las emisiones de CO22. 9 Reducción de la dependencia de fuentes de energía inseguras.

Producción de Hidrógeno.

Producción de de Hidrógeno Hidrógeno Producción El Hidrógeno es un portador de energía, no es un recurso

El H2 tiene que producirse a partir de unos recursos (agua, fósiles, biomasa) y consumiendo una energía primaria.

Procesos • Nuclear:

Electrólisis Termólisis

• Renovable:

Electrólisis Gasificación Fotólisis

• Fósil:

Steam reforming Oxidación Parcial Gasificación

Producción de de Hidrógeno Hidrógeno Producción

FOSILES

Petróleo

Refino

H-C Pesados

Oxidación

H-C Ligeros

Parcial

Gases Refinería Coke de Petróleo

Gas Natural

Purificación Reforming

NH3 Cracking CH3OH

Carbón

Fermentación

Reforming H I D R O G E N O

Gasificación

Nuclear Biomasa

Gas de Sintesis

Biogas

Metabolismo

RENOVABLES

Residuos Ciclos TermoGeotérmica

Eléctricos

Solar

Fotovoltaica

Hidráulica

Turbinas

Eólica

Aerogeneradores

Fuentes Primarias de Energía

Procesos

Electricidad

Fuentes Secundarias de Energía

Electrólisis de Agua

Procesos

Portadores Químicos de Energía

El Hidrógeno Hidrógeno en en la la Actualidad Actualidad El

Prácticamente el 95% del hidrógeno que se usa en la actualidad se produce a partir de combustibles fósiles Química Metanol

8

41

Espacio

50

Refinerías

Uso actual del Hidrógeno

Amoníaco

37

Está emergiendo el uso del hidrógeno como componente principal en un sistema de energía sostenible y limpio.

El Hidrógeno Hidrógeno en en la la Actualidad Actualidad El

Tecnologías de Producción del Hidrógeno • Reformado de Vapor de Gas Natural:

> 75%

• Oxidación Parcial de Nafta y Carbón:

20%

• Electrólisis de Agua:

< 5%

Costes de de Producción Producción del del Hidrógeno Hidrógeno Costes

Almacenamiento de Hidrógeno.

Características del del Hidrógeno Hidrógeno Características

Propiedad Poder Calorífico Inferior

H2

Metano

Propano

Gasolina

120

50

46.3

44.5

(MJ/kg)

Densidad (kg/Nm3)

Poder Calorífico Inferior (MJ/m3)

0.0899

0.72

1.87

10.79

35.9

86.58

0.73 (kg/l)

31.67 (MJ/l)

Almacenamiento de de Hidrógeno. Hidrógeno. Almacenamiento Contenidos energéticos por unidad de peso y volumen.

Almacenamiento de de Hidrógeno. Hidrógeno. Almacenamiento • Gas comprimido.

• Líquido.

• Hidruros metálicos.

• Materiales de C.

• Compuestos químicos.

• Nuevos mat nano-estructurados.

El problema del almacenamiento de H2 en el Sector Transporte.

Almacenamiento del del Hidrógeno Hidrógeno Almacenamiento

Comparación del Volumen de Almacenamiento de 4 kg H2 en un vehículo

Schlapbach & Züttel, Nature, 15 Nov. 2001

Almacenamiento del del Hidrógeno Hidrógeno Almacenamiento

General Motors

Gravimetric Energy Density MJ/kg

Gravimetric Energy Density vs. Volumetric Energy Density of Fuel Cell Hydrogen Storage Systems 40 35

Advanced LH2 Tank SysWt% 8.2

30 25 20 15

Gasolina

LH2 SysWt% 4.2

CGH2 SysWt% 3.7 700bar

. DOE-Goal: SysWt%6.0

10 5 0 0

5

HT+ MT- Metal Hydrides SysWt% 3.3 - 3.4

LT- Metal Hydride SysWt% 1.2

15 20 10 Volumetric Energy Density MJ/l

25

= Minimum Performance Goal = Ultimate Technology Goal

30

La transición hacia el Hidrógeno

Programas del del Hidrógeno Hidrógeno en en el el Mundo Mundo Programas

IPHE International International Partnership Partnership for for the the Hydrogen Hydrogen Economy Economy

EU TP H-FC European European Union Union Technology Technology Platform Platform on on Hydrogen Hydrogen and and Fuel Fuel Cells Cells

El Hidrógeno Hidrógeno yy las las Pilas Pilas de de El Combustible en en USA USA Combustible

Why Hydrogen? It’s abundant, clean, efficient, and can be derived from diverse domestic resources. Biomass

HIGH HIGH EFFICIENCY EFFICIENCY & & RELIABILITY RELIABILITY

Hydro Wind

Transportation .

Solar Geothermal

Oil Coal Natural Gas

With Carbon Sequestration

Nuclear

ZERO/NEAR ZERO/NEAR ZERO ZERO EMISSIONS EMISSIONS

Distributed Generation

FreedomCAR and Hydrogen Fuel Initiative Timeline

The President’s Hydrogen Initiative

May ‘01

November ‘01 January ‘02

November ‘02

January ‘03 February ‘03

November ‘03

IPHE Ministerial Hydrogen Vision and Roadmap

President Bush Launches the Hydrogen Fuel Initiative "Tonight I am proposing $1.2 billion in research funding …. "With a new national commitment, our scientists and engineers will overcome obstacles to taking these cars from laboratory to showroom so that the first car driven by a child born today could be powered by hydrogen, and pollutionfree. President President George George W. W. Bush Bush 2003 2003 State State of of the the Union Union Address Address January January 28, 28, 2003 2003

President’s Hydrogen Fuel Initiative Complements FreedomCAR On January 9, 9, 2002, 2002, Energy Energy Secretary Abraham announced the FreedomCAR Partnership Partnership FreedomCAR FreedomCAR (Cooperative (Cooperative Automotive Automotive Research) Research) is is aa partnership partnership between between DOE DOE and and the the U.S. U.S. Council Council for for Automotive Automotive Research, Research, aa cooperative cooperative endeavor endeavor among among DaimlerChrysler DaimlerChrysler,, Ford, Ford, and -competitive, and GM GM to to conduct conduct pre pre-competitive, high -risk, high -payoff research high-risk, high-payoff research into into advanced advanced automotive automotive technologies. technologies. By -fueled By catalyzing catalyzing the the simultaneous simultaneous development development of of both both the the hydrogen hydrogen-fueled vehicles vehicles through through FreedomCAR FreedomCAR,, and and the the necessary necessary hydrogen hydrogen production production and and refueling tive, government refueling infrastructure infrastructure through through the the President’s President’s Hydrogen Hydrogen Initia Initiative, government leadership leadership will will help help advance advance commercialization commercialization of of hydrogen hydrogen fuel fuel cell cell vehicles vehicles and and infrastructure infrastructure by by 15 15 years, years, from from approximately approximately 2030 2030 to to 2015. 2015.

The President’s Hydrogen Initiative

The International Partnership for the Hydrogen Economy (IPHE)

U.S. Department of Energy

IPHE Vision “The vision of the International Partnership for the Hydrogen Economy is that a participating country’s consumers will have the practical option of purchasing a competitively priced hydrogen powered vehicle, and be able to refuel it near their homes and places of work, by 2020.” Secretary of Energy Spencer Abraham, April 28, 2003

Partnership Goal Efficiently organize, evaluate and coordinate multinational research, development and deployment programs that advance the transition to a global hydrogen economy.

IPHE IPHE

InternationalPartnership Partnershipfor forthe theHydrogen HydrogenEconomy Economy International

Conferencia Ministerial (Washington, 20-21 noviembre 2003) Países participantes Alemania

Francia

Australia

Islandia

Brasil

India

Canadá

Italia

China

Japón

Comisión Europea

Noruega

Estados Unidos

Reino Unido

DOE Hydrogen Hydrogen RD&D RD&D Plan Plan DOE Líneas principales (1/3) 1. Desarrollo de vehículos a pila de combustible: I+D para facilitar los avances en reducción de costes de pilas, durabilidad de materiales y sistemas de almacenamiento a bordo. 2. Generación distribuida de hidrógeno hidrógeno:: I+D en reformadores de GN a pequeña escala, electrólisis y nuevos conceptos de sistemas de producción de hidrógeno.

DOE Hydrogen Hydrogen RD&D RD&D Plan Plan DOE Líneas principales (2/3) 3. Análisis de infraestructuras infraestructuras:: Acelerar e incrementar los esfuerzos en análisis y modelizado de sistemas de suministro de hidrógeno para desarrollar opciones y guiar la I+D en el desarrollo de infraestructuras a gran escala. 4. T ecnologías energéticas libres de CO22: Tecnologías •

Hidrógeno con energía eólica para transición y posiblemente largo plazo.

fase

•

Investigación fundamental en producción hidrógeno foto -biológica, foto -electroquímica foto-biológica, foto-electroquímica procesos nucleares térmicos.

de de y

DOE Hydrogen Hydrogen RD&D RD&D Plan Plan DOE

Líneas principales (3/3) 5. ““Carbon Carbon sequestration ”: sequestration”: •

Acelerar el desarrollo y la evaluación temprana de la captura y confinamiento de CO22.

•

Continuar el proyecto FutureGen actividad de alta prioridad.

como

una

El Hidrógeno y las Pilas de Combustible en Europa

Libro Verde Verde Libro Dependencia exterior exterior de de la la Unión Unión Dependencia

Libro Verde Verde Libro “Los malqueridos”: malqueridos”: La La energía energía nuclear nuclear “Los

“La energía nuclear, una energía en entredicho.”

Libro Verde Verde Libro “Los malqueridos”: malqueridos”: Los Los combustibles combustibles sólidos sólidos “Los

“El carbón, un pasado glorioso.”... ¿ y el futuro ?

Libro Verde Verde Libro “Siempre mimado”: mimado”: El El petróleo petróleo “Siempre

“La dependencia y geopolítica petrolera y el efecto de los precios.”

Libro Verde Verde Libro “Los cortejados”: cortejados”: El El gas gas natural natural “Los

“Hacia una nueva dependencia”

Libro Verde Verde Libro “Los cortejados”: cortejados”: Energías Energías nuevas nuevas yy renovables renovables “Los

“Una prioridad política.”

Política Europea Europea en en Energía. Energía. Acciones Acciones Política • Plan de acción en Eficiencia Energética. ¾ Incrementar la eficiencia energética un 18% en 2010. ¾ Incrementar cuota participación de la Cogeneración: 12% en 2010.

• Libro Verde de las Energías Renovables: ¾ Doblar la cuota de las renovables del 6 al 12% de la energía final.

• Libro Blanco del Transporte: ¾ Alcanzar una cuota del 20% en combustibles alternativos para 2020.

• Comunicado sobre Combustibles Alternativos: ¾ H2: Alcanzar cuota del 5% en combustibles de transporte para 2020.

AFCG AFCG AlternativeFuels Fuels Alternative ContactGroup Group Contact

HLG HLG HighLevel LevelGroup Group High forHH2and andFuel FuelCells Cells for 2

H22

TES TES Transport TransportEnergy Energy Strategy Strategy

Pilas

European European Thematic Thematic Network Network on on Hydrogen Hydrogen Energy Energy

European European Integrated Integrated Hydrogen Hydrogen Project Project

Fuel Fuel Cell Cell Systems Systems and and Components Components General General Research Research for for Vehicle Vehicle Applications Applications

Soporte de de la la CE CE aa proyectos proyectos de de H H22 yy Pilas Pilas Soporte 300

275

250 200 150

135 M€

100 50 0

8 2º PM (19871990)

32 3º PM (19901994)

58

4º PM (19951998)

5º PM (19992002)

6º PM (20032006)

HLG High Level Group on H2 and Fuel Cells

HLG: HIGH HIGH LEVEL LEVEL GROUP GROUP (( HH2 && Fuel Fuel Cells Cells )) HLG: 2

Los Miembros del HLG

COMPAÑÍA

PERSONA

Air Liquide

Daniel Deloche

Ballard Power Systems

André Martin

CEA

Alain Bugat

CIEMAT

César Dopazo

DaimlerDaimler-Chrysler

Herber Kohler

ENEA

Carlo Rubia

FZ Julich

Gerd Eisenbeiß Eisenbeiß

Iceland

Hjalmar Arnason

Johnson Matthey

N.A.P. Carson

Norsk Hydro

Tore Torvund

Nuvera

Roberto Cordaro

Renault

Pierre Beuzit

RollsRolls-Royce

Charles Coltman

Shell

Jeremy Bentham

Siemens

Thomas Voigt

Solvay

Leopold Demiddeleer

Sydkraft

Lars Sjunnesson

UITP

Wolfgang Meyer

Vandemborre Tech. Tech.

Hugo Vandemborre

HLG: HIGH HIGH LEVEL LEVEL GROUP GROUP (( HH2 && Fuel Fuel Cells Cells )) HLG: 2

http://www.europa.eu.int/comm/research/energy/nn/nn_rt_hlg1_en.html

HLG: HIGH HIGH LEVEL LEVEL GROUP GROUP (( HH2 && Fuel Fuel Cells Cells )) HLG: 2

¿ Por qué Hidrógeno y Pilas de Combustible ?

HLG: HIGH HIGH LEVEL LEVEL GROUP GROUP (( HH2 && Fuel Fuel Cells Cells )) HLG: 2

Hidrógeno Fuentes de energía primaria, Convertidores de energía y Aplicaciones

HLG: HIGH HIGH LEVEL LEVEL GROUP GROUP (( HH2 && Fuel Fuel Cells Cells )) HLG: 2

Pilas de Combustible Combustibles utilizables, Tecnologías de pilas y Aplicaciones

HLG: HIGH HIGH LEVEL LEVEL GROUP GROUP (( HH2 && Fuel Fuel Cells Cells )) HLG: 2

¿ Qué puede hacer Europa ?

HLG: HIGH HIGH LEVEL LEVEL GROUP GROUP (( HH2 && Fuel Fuel Cells Cells )) HLG: 2

5 acciones para un futuro con energía del H2 ¾ Un Marco Político Europeo. ¾ Una Agenda de Investigación Estratégica. ¾ Una Estrategia de “Despliegue”. ¾ Una Hoja de Ruta Europea para H2 y Pilas. ¾ Una Plataforma Tecnológica Europea en H2 y Pilas.

HLG: HIGH HIGH LEVEL LEVEL GROUP GROUP (( HH2 && Fuel Fuel Cells Cells )) HLG: 2

Una Hoja de Ruta Europea para H2 y Pilas.

Plataforma Tecnológica Tecnológica en en H2 H2 yy Pilas Pilas Plataforma Estructura Estructura

Mirror Mirror Group Group SRA SRA

Advisory Advisory Council Council January ‘02

November ‘02 Oct. Oct. 02 02

HLG Hydrogen Vision and Roadmap

January ‘03 February ‘03

November ‘03

Junio Junio 03 03

IPHE Ministerial EU EU H2/FC H2/FC Conference Conference

Feb. Feb. 04 04 Enero Enero 04 04

Mar Marzo zo 04 04

H2/FC H2/FC TP TP Asamblea Asamblea

...bueno... y en España ¿ qué tenemos ?

El HHidrógeno las Pilas Pilas en en España España El idrógeno yy las

El Plan Nacional de I+D+I (2004 -2007) (2004-2007) AREA DE ENERGÍA Prioridades Temáticas Temáticas Prioridades

1. Optimización de las formas y utilizaciones convencionales de la energía, para que sean más limpias y eficientes. 2. Fomento de las energías tecnologías emergentes. 3. Fusión nuclear.

renovables

y

El HHidrógeno las Pilas Pilas en en España España El idrógeno yy las

El Plan Nacional de I+D+I (2004-2007) AREA DE ENERGÍA Prioridad Temática Temática 22: Prioridad : Fomento de de las las energías energías renovables renovables yy tecnologías tecnologías emergentes. emergentes. Fomento 2.1.

Evaluación y predicción de recursos de energías renovables.

2.2.

Energía eólica.

2.3.

Energía solar.

2.4.

Biomasa.

2.5.

Otras energías renovables.

2.6.

Hidrógeno.

2.7.

Pilas de combustible.

El Plan Plan Nacional Nacional de de I+D+I I+D+I (2004 (2004-2007) El -2007) AREA DE DE ENERGÍA ENERGÍA AREA Comparación Presupuestos 6º Programa Marco Concepto

M€

Plan Nacional I+D+I (2001-03) %

Concepto

M€

%

Presupuesto Total

17.500

100

Presupuesto Total

328,6

100

Energía

1.750

10

Energía

3,3

1

Sist. energía sostenibles

810

4,6

PROFIT - Energía

2,7

0,8

Fusión

750

4,3

Fusión

0,6

0,2

Residuos, protección y otros

190

1,1

El Plan Plan Nacional Nacional de de I+D+I I+D+I (2004 (2004-2007) El -2007) AREA DE DE ENERGÍA ENERGÍA AREA Comparación Presupuestos (sin Fusión) 6º Programa Marco Concepto

M€

Presupuesto Total Energía (sin Fusión)

Plan Nacional I+D+I (2001-03) %

Concepto

17.500

100

Presupuesto Total

1.000

5,7

Energía (sin Fusión) PROFIT - Energía

Sist. energía sostenibles

810

4,6

Residuos, protección y otros

190

1,1

M€

2,7

%

328,6

100

2,7

0,8 0,8

Como la problemática energética española es peor que la media europea, se debería aumentar considerablemente los presupuestos dedicados al Area de Energía para aproximarlos en términos relativos.

El Plan Plan Nacional Nacional de de I+D+I I+D+I (2004 (2004-2007) El -2007) AREA DE DE ENERGÍA ENERGÍA AREA Distribución de Presupuestos

Prioridad Temática

%

Optimización de las formas y utilizaciones convencionales de la energía, para que sean más limpias y eficientes

25

Fomento de las energías renovables y tecnologías emergentes

65

Fusión nuclear

10

La Asociación Asociación Española Española del del H H22 La Hidrógeno, Pilas de Combustible e Infraestructura

Miembros (Marzo 2004) 3 32 Empresas Privadas. 3 15 OPIs, Centros tecnológicos, Entidades sin ánimo de lucro.

www.aeh2.org Tel.: 654 80 20 50 Fax: 91 771 08 54

3 68 Socios individuales.

La Asociación Española del H2 Administración Agencia International de la Energía

EUROPEAN COMMISION

Nacional

HCG

HLG

Hydrogen Coordination Group

Platforma Tecnológica en H2 and FC Consejo Asesor para H2 & FC Agenda Estratégica de Investigación

Marco Internacional

Muchas gracias por su atención.