El Departamento de Energía busca impulsar el combustible de hidrógeno para camiones grandes

El Departamento de Energía planea invertir $100 millones durante los próximos cinco años en la investigación de camiones pesados ​​impulsados ​​por hidrógeno.

El resultado podría ser el desarrollo de electrolizadores más grandes, más eficientes y rentables que utilizarán una variedad de tecnologías para separar el hidrógeno del agua.

La idea es formar dos grandes asociaciones que incluyan laboratorios nacionales del DOE, universidades y empresas privadas para ayudar a poner en marcha lo que ha sido un enfoque estadounidense muy lento hacia la «economía del hidrógeno».

Es un concepto centrado en la energía libre de emisiones que comenzó con discusiones en los Estados Unidos ya en 1966. Pero los esfuerzos de comercialización durante la última década han sido liderados por Japón, China, Francia y otras naciones europeas.

En 2003, el presidente George W. Bush trató de despertar a la nación a las posibilidades energéticas del hidrógeno, el elemento más ligero y abundante del mundo. En su discurso sobre el Estado de la Unión en enero de 2003, señaló que una celda de combustible que usa hidrógeno y oxígeno «genera energía, que puede usarse para impulsar un automóvil que produce solo agua, no gases de escape».

Un «nuevo compromiso nacional» para usarlo, predijo Bush, significaría que «el primer automóvil conducido por un niño nacido hoy podría funcionar con hidrógeno y no contaminar».

Eso creó un revuelo de interés pero no un compromiso nacional.

Ese niño, que ahora tendría 17 años, estaría en apuros para encontrar un automóvil impulsado por celdas de combustible, y mucho menos un lugar para reabastecerlo. Se estima que hay 8.000 coches de pila de combustible en los Estados Unidos. La mayoría de ellos se fabricaron en Japón, y la mayoría de las 50 estaciones que venden combustible de hidrógeno están en California.

En cuanto a los camiones impulsados ​​por celdas de combustible, «no hay nada de los EE. UU. en circulación en este momento», explicó Adam Weber, quien dirige el programa de comercialización de camiones con celdas de combustible del DOE en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en Berkeley, California.

Él estima que habrá una «cantidad justa» en las carreteras dentro de los próximos cinco a 10 años porque más estados están tratando de seguir el compromiso de California con los vehículos libres de emisiones. Los camiones pesados, cree Weber, también ayudarán a que los automóviles con celdas de combustible sean comercialmente más viables.

Debido a que el combustible de hidrógeno pesa mucho menos que las baterías eléctricas, podría hacer que los camiones fueran más eficientes porque podrían transportar más carga, repostar más rápido y recorrer distancias más largas.

Las únicas emisiones del tubo de escape son agua; eso podría ayudar a que los camiones de hidrógeno sean atractivos en los estados que prohíben el ralentí de los camiones diésel. Además, dijo Weber en una entrevista, los motores de camiones eléctricos resultantes requerirán menos mantenimiento porque tienen menos piezas móviles que los motores diésel.

El objetivo del programa de investigación de Weber es ayudar a los fabricantes de camiones a fabricar prototipos con tecnologías de celdas de combustible más duraderas que podrían tener una vida útil de un millón de millas en la carretera. Un beneficio adicional, predice, serán más estaciones de combustible de hidrógeno para automóviles y camiones en los Estados Unidos.

El nuevo enfoque del DOE que se enfoca en la aparente tecnología mágica del hidrógeno también puede funcionar para llenar los vacíos que están creando estados como California que exigen objetivos ambiciosos de energía limpia. En el caso de California, eso significa autos y camiones nuevos libres de emisiones para 2036 y energía 100 % limpia para 2045.

Todavía queda un largo camino por recorrer. Según el DOE, el 95% de los 10 millones de toneladas métricas de hidrógeno se producen actualmente en los Estados Unidos. anualmente se hace a partir de la reacción de gas natural con vapor. El hidrógeno resultante se usa comercialmente para fabricar combustible en refinerías de petróleo y para crear amoníaco para usar en fertilizantes.

Pero el hidrógeno también se puede hacer con electrolizadores, dispositivos que pueden usar la electricidad de la energía solar y eólica para separar el hidrógeno del agua.

Uno de los usos comerciales del hidrógeno que el DOE pretende fomentar es la generación y el almacenamiento de energía, que se puede volver a convertir en electricidad a través de la conversión en una celda de combustible o quemarse en lugar de gas natural para producir electricidad.

Este hidrógeno, a veces llamado «hidrógeno verde», se puede almacenar durante meses en depósitos subterráneos, que se utilizan hoy en día para mantener el gas natural, y luego se puede reconvertir en electricidad, un proceso que algunos expertos llaman «power to gas to power».

El proceso de almacenamiento probablemente será crucial para California, que dependerá principalmente de la energía solar y eólica para alcanzar sus objetivos de energía limpia. Nathan Lewis, profesor de química en el Instituto de Tecnología de California, concluyó que la energía renovable puede satisfacer hasta el 80% de las necesidades de energía del estado.

Pero después de eso, la variabilidad de la energía eólica y solar podría crear lo que él llama «sequías de recursos» de energía, lo que podría requerir envíos de electricidad desde fuera del estado.

«Tendrías apagones», explicó Lewis recientemente en un foro organizado por el California Hydrogen Business Council. «Los incendios forestales podrían generar sequías adicionales», agregó.

Él y otros expertos han señalado que la forma más económica de llenar los vacíos sería almacenar hidrógeno verde. Sería mucho más barato y efectivo que comprar grandes baterías de iones de litio o construir granjas solares en todo el estado, dijo.

Keith Wipke, director del nuevo programa de tecnología de hidrógeno y pilas de combustible del DOE, explica que el objetivo es ayudar a las empresas a fabricar electrolizadores que sean más eficientes, económicos y duraderos que las máquinas actuales.

El objetivo es hacer que su hidrógeno «verde» sea más competitivo con el hidrógeno producido a partir del gas natural.

Después de eso, explicó en una entrevista, el siguiente paso se centraría en extender el hidrógeno a otros usos, incluido el combustible para camiones, y ampliar el mercado de almacenamiento de energía.

«Si conseguimos que la electrólisis sea lo suficientemente barata, podemos empezar a competir con el gas natural para producir hidrógeno a gran escala», dijo Wipke, refiriéndose al hidrógeno producido con electricidad renovable.

Él espera que la investigación proporcione tecnologías para electrolizadores más grandes y mejores que puedan abastecer servicios públicos y estaciones de servicio de camiones y automóviles. Habrá otras necesidades de transporte. San Francisco está a punto de recibir su primer transbordador impulsado por celdas de combustible, y China y Alemania han desarrollado recientemente trenes impulsados ​​por celdas de combustible.

Japón, cuyo compromiso con el hidrógeno puede ser el más ambicioso, está planeando unas Olimpiadas para el próximo verano donde los atletas viajarán en autobuses de celdas de combustible y vivirán en una aldea alimentada por celdas de combustible. Parte de la energía puede provenir de Australia, donde las empresas están planeando nuevas exportaciones de hidrógeno verde elaborado a partir de su abundante luz solar para ayudar a impulsar a Japón.

Todo esto aún puede sonar como un sueño para algunos, o como un lavado verde para otros, pero el DOE señala que después de seis décadas de discusión, la «economía del hidrógeno» finalmente puede tener suficiente energía para despegar en los Estados Unidos.

Según el DOE, el precio actual del hidrógeno verde oscila entre $5 y $6 por kilogramo. El objetivo no es inventar nuevas tecnologías exóticas, sino impulsar la tecnología existente con la esperanza de reducir su precio a $2 por kg.

El hidrógeno verde sigue siendo un peso ligero en la industria energética de EE. UU., pero tiene el potencial de convertirse en un motor poderoso. Según el DOE, 1 kg de hidrógeno tiene la cantidad equivalente de energía proporcionada por 1 galón de gasolina.

Reimpreso de Climatewire con permiso de E&E News. E&E brinda cobertura diaria de noticias esenciales sobre energía y medio ambiente en www.eenews.net.