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24-Oct-2007

Requerimientos de agua de una economía basada en el hidrógeno

Pensando que el agua es un bien escaso, con la tecnología actual ¿cuanta agua necesitaría una economía basada en el hidrógeno?

Por Lisa Zyga

Este gráfico muestra el consumo de agua como materia prima y refrigerante para generar 60 000 millones de kilos de hidrógeno, influeciado tanto por la fracción de hidrógeno que se produce por electrolisis alimentada termoeléctricamente y por las eficiencias del electrolizador. Credito de la Imágen: Michael E. Webber.

Uno de los más proclamados beneficios de la futurista economía basada en hidrógeno de los EEUU es que el suministro de hidrógeno - en forma de agua - es virtualmente ilimitada. Esta asunción se da por probada a pesar de que ningún estudio importante ha considerado completamente cuanta agua necesitaría un economía de hidrógeno sostenible.

Michael Webber, director asociado en el Centro para Energía Internacional y Política Ambiental en la Universidad de Texas en Austin, recientemente ha rellenado este hueco proporcionando el primer análisis de los requerimientos de agua totales con datos recientes para un economía de hidrógeno "transicional". Dado que se espera que la economia de hidrógeno esté totalmente implantada alrededor del 2050 (según un informe de 2004 del Consejo Nacional de Investigación (National Research Council, NRC), la economía de transición al hidrógeno ocurrirá en unos 30 años, en 2037.

En este momento, el NRC predice una producción anual de 60 000 millones de kilos de hidrógeno. El análisis de Webber estima que esta cantidad de hidrógeno utilizaría entre 19 y 69 billones de galones de agua (un galón son 4,55 litros) anualmente como materia prima para la producción electrolítica y como refrigerante de la energía termoeléctrica. Esto es entre 52 y 189 miles de millones de galones por día, un incremento de entre el 27 y el 97% de los 195 000 millones de galones (72 billones de galones anuales) usados actualmete por el sector de la energía termoeléctrica para generar alrededor del 90% de la electricidad en EEUU. Durante la pasadas últimas décadas, la retirada de agua ha permanecido estable, lo que sugiere que este incremento en la intensidad del gasto de agua puede tener consecuencias sin precedentes en la pólítica de recursos naturales y públicos.

"La mayor significación de este trabajo es que, al cambiar nuestra producción por hidrocarburos para la red eléctrica, podemos tener un impacto muy dramático sobre los recursos hídricos a no ser que se implementen cambios políticos que requieran grandes cambios en los sistemas hacia métodos de refrigeración de las plantas que sean menos impactantes sobre el agua o hacia fuentes de energía que no requieran refrigeración", dice Webber a PhysOrg.com. "Este análisis no quiere decir que no se debe continuar hacia el hidrógeno, sino que si la producción de hidrógeno se realiza mediante electrolísis alimentada termoeléctricamente, los impactos sobre el agua son potencialmente muy severos".

La estimación de Webber cuenta con ambos usos del agua, el directo y el indirecto, en la economía de hidrógeno. El uso directo es el agua como materia prima para el hidrógeno, donde el agua sufre un proceso de fisión que separa el hidrógeno del oxígeno. La producción se puede llevar a cabo de varias maneras, como reconstitución de vapor de metano, separación termoquímica nuclear, gasificación de carbón o biomasa, y otras. Pero uno de los métodos de producción dominante en la etapa de transición, tal como se predice en un informe de planificación en 2004 del Departamento de Energía (DOE), será con toda probabilidad la electrolisis.

Basado en las propiedades atómicas del agua, 1 kg de hidrógeno gaseoso requiere cerca de 2,4 galones de agua como materia prima. En un año, 60 000 millones de kilogramos de hidrógeno requerirían 143 000 millones de agua pura destilada. Esta cantidad es similar a la cantidad requerida para refinar una cantidad equivalente de petroleo (entre 1 y 2,5 galones de agua por galón de gasolina).

El mayor incremento en el uso del agua vendría de los requerimientos indirectos, específicamente como fluido refrigerante para la electricidad necesitada para proporcionar la energía que la electrolisis requiere. Puesto que la electrolisis utilizaría infraestructuras existentes, estas tirarían de la red y dependerían en el fondo de procesos termoeléctricos.

Al 100% de eficiencia, la electrolisis requeriría cerca de 40 kWh por kilogramo - una cantidad derivada del altísimo valor de calentamiento del hidrógeno, una propiedad física. Sin embargo, los sistemas actuales tienen una eficiencia del 60-70%, con el objetivo futuro del DOE del 75%.

Dependiendo de la fracción de hidrógeno producida por electrolisis (Webber presenta estimaciones para valores desde el 35 al 85%), la cantidad de electricidad requerida basada en una eficiencia del 75% en la electrolisis estaría entre 1134 y 2754 miles de millones de kWh - y hasta 3351 miles de millones de kWh para una eficiencia en la electrolisis del 60%. Por comparación, la generación actual anual de electricidad en los EEUU en 2005 fue de 4063 miles de millones de kWh.

En el 2000, la generación de energía termoeléctrica requirión como media de 20,6 galones de agua por kWh, conduciendo a Webber a estimar que la producción de hidrógeno mediante electrolisis, con una eficiencia de 75%, requeriría alrededor de 1100 galones de agua como refrigerante por kilogramo de hidrógeno. Esto es 66 billones de galones por año sólo para refrigerar.

En 2050, elinforme de la NRC predice que la demanda de hidrógeno podría exceder de 100 000 millones de kilos - casi dos veces los 60 000 millones de kg en los que se basaban las estimaciones de Webber. Por entonces, los investigadores podrían encontrar mejores formas de producir hidrógeno, con la asistencia de las inversiones a largo plazo del DOE, que excederán de 900 millones de dólares en 2008.

"El hecho de que la mayoría del agua utilizada es para enfriar deja esperanzas de que podamos cambiar la forma en que operan las plantas de energía, lo que podría suavizar significativamente la potencial carga sobre los recursos hídricos, i de que podamos encontrar otras formas de producir energía a gran escala que satisficieran las demandas de la electrolisis", dice Webber.

Si la electrolisis se convierte en un método extendido de producción de hidrógeno, Webber sugiere que los investigadores podrían querer buscar un método de generación de electricidad para la electorlisis diferente de los procesos termoeléctricos. Con esta perspectiva, sugiere caminos hacia el hidógeno como fuentes eólicas o solares, asi como metodos de enfriemiento libres de agua como la refrigeración por aire.

"Cada una de las elecciones energéticas que podemos hacer, en términos de combustibles y tecnologías, tiene sus pros y contras asociados", dice Webber. "El hidrógeno, como el etanol, la eólica, la solar, y otras elecciones alternativas, tienen muchos méritos, pero también tienen algunos impactos importantes a tener en cuenta, tal como este artículo intenta sugerir. Debo animar a la continuación de la investigación en la producción de hidrógeno como una parte de un conjunto comprensivo de aproximaciones a considerar para llevar a cabo la transición hacia la era de la energía verde. Pero, debido a alguno de los inesperados impactos - por ejemplo en los recursos hídricos - parece prematuro determinar si el hidrógeno es la respuesta que debemos perseguir con la exclusión de otras opciones".

Se puede encontrar más información en la Webber Energy Group, una organización que busca servir de puente entre las divisiones que separan a los politicos de los ingenieros y científicos en materias relacionadas con la energía y el medioambinete.

Cita: Webber, Michael E. “The water intensity of the transitional hydrogen economy.” Environmental Research Letters, 2 (2007) 034007 (7pp).

Todos los derechos reservados. Este material no puede ser publicado, distribuido reescrito o redistribuido en parte o la totalidad sin el permiso escrito expreso de Physorg.com. Copyright 2007 PhysOrg.com.

Enlace: http://www.physorg.com/news111926048.html

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Últimos 10 Comentarios

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Enviado por : joaquin quiros
30-Oct-2007 18:32 CET

Seria realmente fascinante que lo que usted propone Sr.antipas,pudiera llevarse a cabo.Eso ya tiene un nombre:Utopia.Un saludo.

Enviado por : EGOPENSATIS
30-Oct-2007 18:29 CET

estoy totalmente de acuerdo con usted sr.antipas.todo llegara´,solo hay que tener paciencia,las personas que estamos concienciadas en estos aspectos,tenemos que transmitir esta cultura a todas las personas que podamos,solo asi creando una lenta cadena del conocimiento,quizas lleguemos a las cupulas de los gobiernos.piense que estamos en plena evolucion(socialmente ablando)quizas logremos romper las barreras materiales y egoistas de algunos ciudadanos y gobernantes.utilizando solo la cultura.

Enviado por : antipas
30-Oct-2007 14:12 CET

Cuando yo propongo un Gobierno Global, lo hago aplicando la lógica en el sentido más elemental y siempre mirando el planeta desde una perspectiva cósmica. Por ejemplo, imaginemos que estamos en cualquier otra región de la Galaxia, en el sistema Scorpius, donde existen estrellas parecidas al Sol, y observamos que se rigen bajo una federación de mundos independientes; con un comercio próspero entre ellos; que disponen de unos conocimientos científicos y una tecnología avanzada, que les ha llevado no sólo a cuidar y proteger a sus planetas, sino a explorar regiones cercanas a la suya; y sobre todo con unos preceptos morales que les conducen al respeto, la tolerancia y la comprensión.
En nuestro mundo, actualmente existen varias agrupaciones políticas mancomunadas, como son los Estados Unidos de América, La Unión de Estados Europeos; y se está intentando algo en los países centro americanos, africanos y árabes. Pues bien si la tendencia mundial es a agruparse, porqué no lo hacemos ya, porqué no empezamos en este momento, cuando los efectos del cambio climático ya están aquí, cuando las diferencias entre los pueblos avanzados y los subdesarrollados acarrean guerras, terrorismo e inestabilidad.
Si no dejamos de lado nuestro egoísmo, sucumbiremos, acabaremos con el planeta y todo el caudal de conocimientos que podríamos adquirir junto a un nivel de vida global más satisfactorio, se podría ir al garete.
Como comprenderéis que el planeta Tierra se convierta en una cloaca irreversible, es indiferente para el Universo y sus otras posibilidades de vida; pero para nosotros no, pues no conocemos ni tenemos la tecnología suficiente para poder vivir en otro mundo. Por tanto seamos inteligentes y sobre todo lógicos, y busquemos soluciones una de las cuales podría ser, a mi modo de ver, crear un Gobierno Global que erradicara de una vez por todas: el hambre, la guerra, el terrorismo, el analfabetismo, la contaminación y los efectos sobre cambio climático.

Enviado por : EGOPENSATIS
30-Oct-2007 09:21 CET

¡DURO GOLPE A LA ECONOMIA BASADA EN EL PETROLEO!el sr.roy y su equipo de la universidad de pen state;ha conseguido liberar el hidrogeno del agua salada con radiofrecuencias,que debilitan las uniones del cloruro sodico y el oxigeno.lo descubrio´un ingeniero jubilado(john kancius,que calento´una mezcla de agua y sal morton,con un aparato de radiofrecuencia iventado por el,sorprendiendose al ver que el agua se inflamaba)3 cuartas partes de nuestro planeta es mar.saludos.

Enviado por : EGOPENSATIS
29-Oct-2007 16:33 CET

.en cuanto a que todos deberian colaborar en el gobierno.eso existe en la democracia,eligen presidente hasta los presos de una carcel.el problema es que muchos no se dan cuenta de lo bueno que es la democracia,y votan sin usar el cerebro o simplemente no se dan cuenta del poder que les da el derecho al voto.luchando por la libertad del ciudadano(sin uso de las armas)quizas estemos cerca de esa quimera.hemos avanzado porque escribo esto sin miedo de ser arrestado o fusilado.saludos.

Enviado por : EGOPENSATIS
29-Oct-2007 16:19 CET

de momento se a avanzado en unificaciones importantes como la union europea.que aun tiene muchos detractores porque choca con intereses egoistas.(los de mejor economia tienen que ayudar a los de menos(subida de impuestos)si ayudaramos a los mas desfavorecidos podriamos acabar en un poco mas de una decada con el terrorismo internacional.un señor con nomina,casa y cultura.no se estrella con un camion bomba contra una embajada,rezaria a dios pero no moriria por el.saludos.

Enviado por : EGOPENSATIS
29-Oct-2007 16:03 CET

sr.antipas.lo que usted expone es muy bonito.pero como usted bien dice es una quimera sin solucion.creo que nunca habra´un gobirno mundial.es mas facil dominar la furza de la gravedad,que acabar con los intereses egoistas de todos los gobiernos.una unificaccion politica de este tipo,chocaria con religion,diferencias economicas,etc.a los paises desarollados les interesan los menos desarollados. son una fuente mano de obra barata.y se pueden apropiar de sus recursos naturales.sigue.

Enviado por : antipas
29-Oct-2007 15:16 CET

GOBIERNO GLOBAL

Existe una solución para el colapso de las sociedades y por ende para el colapso del propio planeta, al que nos vemos abocados, y que expondré al final de este artículo. Según la evolución estelar y atendiendo a un estudio detallado del diagrama Hertzsprung-Russell, a nuestro sol aún le quedan unos 3000 millones de años de secuencia principal estable, quemando hidrógeno para convertirlo en Helio, después se convertirá en una estrella gigante roja, que engullirá a todos los planetas interiores incluida la propia Tierra. Por tanto tenemos tiempo suficiente, si somos inteligentes, para solucionar nuestros problemas, antes de que llegue este fin, y poder dar el salto a otras estrellas.
Por otra parte, nos encontramos en un punto crítico, en el que habiendo alcanzado una tecnología y unos conocimientos suficientes, somos capaces de poder autodestruirnos, en un plazo de aproximadamente 100 años, si no ponemos remedio.
Hemos inventado bombas termonucleares de fisión, y aún más peligrosas de fusión, en una escalada armamentista que lejos de remitir, parece aumentar más cada día.
El discurso de las civilizaciones, a saber: occidental, islámica, oriental y africana, parece abocado al fracaso, toda vez, que los países del primer mundo, sólo se dedican a explotar los recursos del tercer mundo, sin ayudarlos a adquirir educación y formación para que gestionen ellos, sus propios bienes; con el consiguiente aumento de odio, hambre, enfermedades y guerras.
Debido al desarrollo industrial, cada vez estamos contaminando más nuestro propio mundo, por ejemplo: Emisiones de gases de tipo invernadero. Vertidos líquidos a los ríos, no suficientemente tratados, de metales pesados, pesticidas, compuestos orgánicos de muy lenta degradación y otros productos halogenados de alta reactividad química. Derrames de súper petroleros que afectan la fauna y la flora del mar y las costas, durante varias décadas. Explotación exacerbada de los recursos de la tierra, como son: Pesca indiscriminada, que está acabando con muchas especies. Agricultura intensiva que agota los nutrientes de la tierra y el agua de los acuíferos, creando efectos de desertización. Minería que no respeta el entorno ecológico en sus excavaciones y tampoco trata adecuadamente sus residuos.
Degeneración moral, entre los ciudadanos de la civilización occidental, o primer mundo. A pesar de que existen los medios suficientes, para generar personas con una formación integral en todas las ramas del saber; aparece un aumento significativo en: El alejamiento entre las generaciones. La falta de respeto hacia lo ajeno, promocionando el "yo" por encima de todas las cosas. Las drogas y otros vicios, que sumergen a una gran parte de la población, sobre todo a los jóvenes, en un pozo sin fondo. La pérdida de valores fundamentales en el ser humano, como son: la familia, el trabajo, la educación, el esfuerzo sano por un afán de superación, etc.
Por todo lo anterior, debemos mirar nuestro mundo, nuestro planeta, desde una perspectiva cósmica. Somos pequeños e insignificantes, comparados con la gran inmensidad del Universo; pero a la vez somos, únicos y específicos producto de una evolución de 13700 millones de años, desde que nació este Universo que conocemos. Por eso debemos empeñarnos en aprender a erradicar las diferencias que nos separan y elevar todas las potencialidades del ser humano.
Concluyo con la solución a la que me refería al principio. Debemos crear un gobierno único mundial, no en el sentido de acabar con las culturas propias de cada región del planeta, que son muy respetables y que deberían seguir existiendo, sino en el sentido de acabar de una vez por todas, con las miserias que sufre la raza humana, como son: las guerras, el hambre, el analfabetismo, las enfermedades, la contaminación, etc. En este gobierno, deberían estar representados todos los estamentos de la sociedad, a saber: científicos, economistas, religiosos, políticos, artistas, etc.
Ya sé que esta idea puede parecer una utopía, pero también era una utopía ir a la Luna o mandar sondas voyager más allá del sistema solar, y se ha conseguido. Creo firmemente que si no nos reagrupamos en un gobierno global, estamos abocados al fracaso y la degeneración, y toda la evolución de 13700 millones de años, no habrá servido para nada.

Enviado por : VIAJERO22
27-Oct-2007 13:42 CET

Alternativas de las que no escucho hablar. Y que pienso que algún día se podrán desarrollar, claro que a día de hoy podemos encontrar mil pegas.
Aprovechamiento de la energía de los rayos.
Aprovechamiento del calor del subsuelo acercándonos lo máximo al manto superior.

Enviado por : VIAJERO22
27-Oct-2007 13:34 CET

Estoy totalmente de acuerdo con que hay multitud de intereses y muy poderosos, con la finalidad de agotar hasta el final el actual y lucrativo modelo energético. Pero pienso que a día de hoy no hay alternativas viables con capacidad de suplir el modelo que tenemos. La lógica me dice que si así fuera países sometidos a bloqueos y embargos, países lejos de los intereses de las multinacionales y con problemas energéticos ... Ya hubieran adoptado otro modelo.

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