Debido a que es muy derrochador de energía y costoso convertir agua en hidrógeno mediante electrólisis y luego convertirla nuevamente en electrólisis agregando oxígeno en una celda de combustible. También es mucho más intensivo en carbono en redes de carbono aún más bajas, con una cuadrícula al 50% del promedio actual de EE. UU. Que sigue produciendo más del doble de emisiones de CO2 de la siguiente peor opción, que es el hidrógeno de la reforma del vapor de gas natural.
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El hidrógeno es más un medio de almacenamiento de energía que una fuente de energía. Debe crearse a partir de insumos sin procesar, como agua o gas natural.
Gas natural
El hidrógeno normalmente se procesa a partir del gas natural. El proceso de reforma de vapor requiere una energía significativa y el hidrógeno es una molécula notablemente resbaladiza con muy baja densidad en forma gaseosa. Según una evaluación del ciclo de vida completo NREL de 2001, las emisiones totales de CO2 por kilogramo de hidrógeno producido a partir de gas natural son de 11.9 kg, con un 25% de las emisiones totales provenientes del proceso, almacenamiento y transporte. Otras fuentes fijan la generación primaria de CO2 como hasta 10.1 kg de CO2e / kg H2, por lo que esto podría variar hasta 13.3 kg de CO2e / kg H2 suponiendo que la relación se mantenga. El número NREL se usará independientemente, pero es importante tener en cuenta que podría ser aún peor.
El equivalente de galón de gasolina para el diesel es 0.88, y un kilogramo de hidrógeno tiene el equivalente energético de un galón de gasolina. Como señala esta fuente , las eficiencias del motor de pila de combustible de hidrógeno son más o menos las mismas y, en muchos casos, más pobres que las eficiencias del motor diesel, por lo que se considerarán a la par.
Comenzando con los 39 litros de diesel, entonces, se necesitarían 10.3 kg de hidrógeno para recorrer los 100 km, por lo que esto tendría una carga de 139 kg de emisiones de CO2.
El proceso para producir hidrógeno es contaminante, pero menos que quemar carbón o diesel independientemente.
¿Puede escalar la generación de hidrógeno del gas natural? Bueno, la capacidad actual de producción de hidrógeno de la refinería de los EE. UU. Es de aproximadamente 7 millones de kg diarios, lo que es suficiente para aproximadamente 70 millones de millas de autobús por día. Los autobuses viajan alrededor de 9 millones de millas diarias en los Estados Unidos. La ampliación de la producción de hidrógeno para el uso del autobús parece ser una expansión viable de la capacidad del 13% más o menos. Parece que al menos es factible considerar la opción de gas natural para crear hidrógeno para las flotas de autobuses.
Electrólisis
Hay una declaración obvia sobre la electrólisis: convertir la electricidad en hidrógeno y luego volver a convertir el hidrógeno en electricidad es menos eficiente que usar la electricidad directamente. La siguiente cita se basa únicamente en la electrólisis.
En un estudio reciente, el experto en celdas de combustible Ulf Bossel explica que una economía de hidrógeno es una economía derrochadora. La gran cantidad de energía requerida para aislar el hidrógeno de los compuestos naturales (agua, gas natural, biomasa), empacar el gas ligero por compresión o licuefacción, transferir el portador de energía al usuario, más la energía perdida cuando se convierte en electricidad útil con pilas de combustible, deja alrededor del 25% para uso práctico, un valor inaceptable para operar una economía en un futuro sostenible. Solo aplicaciones de nicho como submarinos y naves espaciales podrían usar hidrógeno.
Suponiendo que esta relación sea correcta, el autobús utilizará efectivamente cuatro veces más electricidad para recorrer 100 km y, como resultado, producirá cuatro veces el CO2 de la red que el autobús eléctrico directo. Eso significa que producirá aproximadamente 600 kg de CO2 durante 100 km. Y en una red de carbón, eso se convierte en 1.105 kg de CO2, así como en partículas y contaminantes químicos significativamente más altos.
¿Tendría sentido el hidrógeno de la electrólisis en una red baja en carbono? Teniendo en cuenta Idaho con sus 0.055 kg CO2e / KWH, de repente el hidrógeno de la electrólisis pondría una carga de solo 60 KG de CO2e en la atmósfera debido a que un autobús que viaja 100 km lo hace mucho mejor que el diesel. Sin embargo, el mismo autobús que funciona directamente con electricidad solo pondría 15 kg de CO2 en el aire. Existe un argumento para usar energía eólica o nuclear de bajo costo para generar hidrógeno usando la electrólisis, pero es más económico que un argumento ambiental directo.
El precio del hidrógeno se estima en $ 7 como el promedio futuro esperado para la reforma del vapor y un modelo de distribución similar a la gasolina, que como se ha demostrado parece ser el modelo de CO2 más bajo y más probable. Recorrer 100 km, 10.3 kg de hidrógeno costaría $ 72.10 USD. La electrólisis es más costosa a un promedio estimado de $ 9 USD por kg, o $ 92.70 para un viaje de 100 km, por lo que es, con mucho, el mayor emisor de CO2 y, con mucho, la opción más costosa.
Autobuses eléctricos en general mejor para CO2, salud y precio; El peor hidrógeno
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