Las pilas de combustible de hidrógeno se consideran un recurso de combustible renovable. También se consideran un combustible alternativo, ya que todavía es una tecnología poco común en el mundo actual. El hidrógeno es uno de los recursos más abundantes que tenemos, por lo que tiene mucho sentido que funcionen las pilas de combustible.
Las desventajas y ventajas de las pilas de combustible de hidrógeno nos muestran que puede ser una opción de combustible versátil para muchas industrias. También es una opción de combustible que viene con su propio conjunto único de riesgos.
Lista de las ventajas de las pilas de combustible de hidrógeno
1. Estas celdas de combustible ofrecen una mejor economía de combustible en general.
Cuando las celdas de combustible de hidrógeno se prueban con automóviles, obtienen más kilometraje por llenado en comparación con la gasolina estándar. Incluso con la mejor economía de combustible, el rendimiento del vehículo sigue siendo el mismo. Para el vehículo promedio, la economía de combustible que se puede lograr es el doble de la economía actual de combustible de gasolina.
2. No libera emisiones cuando se utiliza.
Cuando se utilizan pilas de combustible de hidrógeno para generar energía, las únicas emisiones que producen son vapor de agua. Eso significa que nuestras redes de transporte podrían perder miles de millones de toneladas de carbono del escape de los vehículos si hiciéramos la transición a esta tecnología. En los Estados Unidos, el conductor promedio produce casi 5 toneladas métricas de dióxido de carbono cada año. La realidad de la pila de combustible de hidrógeno es que puede tener un impacto inmediato en las emisiones que todos generamos todos los días.
3. Las pilas de combustible de hidrógeno son mucho más seguras que otros tipos de combustible.
La energía nuclear tiene un riesgo de radiación con ella. La energía de carbón también conlleva un riesgo radiactivo dentro de sus cenizas. El consumo de gasolina y petróleo da como resultado la liberación de múltiples gases a la atmósfera, incluidos el dióxido de carbono y el monóxido de carbono. Muchas formas de combustible liberan partículas que provocan lluvia ácida, problemas respiratorios y otros problemas de salud. Con una pila de combustible de hidrógeno, estos problemas de seguridad desaparecen.
4. Es capaz de funcionar de manera consistente en cualquier tamaño.
Las pilas de combustible de hidrógeno son únicas en el hecho de que ofrecen las mismas relaciones de rendimiento durante el consumo, sin importar el tamaño de las pilas. Eso significa que prácticamente cualquier tecnología que requiera combustible para funcionar podría utilizar estas pilas de combustible como su principal recurso energético. Las pilas de combustible de hidrógeno no solo podrían usarse para vehículos, también podrían usarse para hogares, con fines de calefacción y refrigeración, e incluso para la generación de electricidad.
5. Pueden proporcionar energía continua.
Esta tecnología no requiere que las pilas de combustible se recarguen en ningún momento para que sigan funcionando. El único requisito de las pilas de combustible de hidrógeno es que deben tener acceso al combustible para continuar con sus operaciones. Dado que las celdas de combustible combinan oxígeno e hidrógeno para producir energía, que está disponible en abundancia, tener acceso al combustible necesario para mantener las celdas activas no sería problemático para la mayoría de los consumidores.
6. Requiere menos productos químicos para su funcionamiento en comparación con otros tipos de combustible.
Si llena su vehículo con gasolina, se está exponiendo a ciertos químicos que tienen riesgos de salud únicos asociados con ellos. El xileno, por ejemplo, puede provocar vómitos, mareos y dolores de cabeza. El benceno puede causar síntomas similares, incluso si se inhalan los vapores que contienen la sustancia química. En total, algunos combustibles de gasolina pueden contener más de 150 productos químicos, detergentes y otros ingredientes diferentes. Se sabe que algunos de estos elementos son cancerígenos. Las pilas de combustible de hidrógeno no conllevan este riesgo de exposición con su fuente de combustible.
7. Las pilas de combustible de hidrógeno se pueden combinar con los activos de infraestructura actuales.
Una forma de incorporar las pilas de combustible de hidrógeno a la red de servicios públicos de una comunidad es mediante el uso de biogás. Muchas plantas de tratamiento de aguas residuales producen altos niveles de biogás que podría convertirse en hidrógeno. Con una celda de combustible de hidrógeno disponible en la planta, el biogás podría convertirse en combustible que podría usarse para operar toda la instalación. Si las celdas de combustible fueran lo suficientemente grandes, la instalación podría complementar la red eléctrica local. La instalación de control de calidad del agua en Riverside, CA ya está experimentando con un sistema de este tipo y genera más del 30% de la energía necesaria a partir de él.
8. El costo de las pilas de combustible de hidrógeno sigue disminuyendo.
A principios del siglo XXI, el costo estimado de una celda de combustible de hidrógeno, por kilovatio hora, era de más de $1,000. Hoy, el costo por kilovatio instalado es aproximadamente el 50% de lo que era hace apenas una década. Eso significa que, en otros 10 años, los costos de instalación de las celdas de combustible de hidrógeno podrían ser lo suficientemente competitivos como para convertirse en un recurso fundamental para numerosas comunidades.
9. Puede orientar la energía hacia donde se necesita.
La fiabilidad de las pilas de combustible de hidrógeno es lo que podría darle una ventaja en comparación con otros recursos de combustible. Cuando estas celdas de combustible están conectadas a la red eléctrica, tienen la capacidad de orientar su energía hacia donde pueda ser necesaria. Eso permite que las empresas de servicios públicos comiencen a descentralizar sus redes, lo que mejoraría su confiabilidad, las haría menos vulnerables a un ataque de piratería y reduciría los riesgos de otros problemas de seguridad que también se enfrentan.
10. Las pilas de combustible de hidrógeno pueden crear “microrredes” para las comunidades.
Muchas comunidades reciben su electricidad de una central eléctrica. Luego, la estación distribuye la electricidad a través de una red instalada, que eventualmente llega a hogares y negocios individuales. ¿Qué sucede si una parte de esa cuadrícula falla? Se apaga la luz. Con las tecnologías de celdas de combustible de hidrógeno, las comunidades podrían crear sus propias microrredes para mantener los niveles de energía de la estación central que no logra entregar por alguna razón.
11. Es más rápido mantener las pilas de combustible de hidrógeno que otras opciones de motores eléctricos.
Si lleva un vehículo propulsado por una pila de combustible de hidrógeno a una estación de servicio con combustible compatible, entrará y saldrá de la estación en 10 minutos o menos. Muchos propietarios pueden llenar su vehículo en 3-5 minutos. En comparación con otras opciones de vehículos eléctricos, no existe una opción más rápida. Incluso el Tesla Supercharger, con 120 kilovatios, requiere 30 minutos para recargar completamente un vehículo y ese es el cargador más rápido disponible a partir de marzo de 2018.
12. Las pilas de combustible de hidrógeno duran más que nunca.
Toyota ha producido un vehículo llamado “Mirai” que ha sido probado más que cualquier otra tecnología de pila de combustible de hidrógeno en la historia. Lo han expuesto a condiciones extremas de Alaska y lo han conducido al calor del Valle de la Muerte en California. Sus pruebas han demostrado que sus tecnologías de pila de combustible actuales pueden durar hasta 3.900 horas en un entorno laboral. Eso significa que el Mirai debería ser el primer vehículo en alcanzar más de 100,000 millas antes de necesitar un reemplazo.
Lista de las desventajas de las pilas de combustible de hidrógeno
1. Las pilas de combustible de hidrógeno todavía pueden presentar riesgos para la salud.
Aunque las pilas de combustible de hidrógeno no liberan las mismas emisiones nocivas que ofrecen otros tipos de combustible cuando se consumen, todavía existen algunos riesgos de seguridad que deben tenerse en cuenta con esta tecnología. Como cualquier combustible, siempre existirá el riesgo de inflamabilidad con hidrógeno. El hidrógeno líquido, que a menudo se usa para crear las celdas de combustible en primer lugar, se mantiene a temperaturas extremadamente frías que pueden causar quemaduras por congelación que también son potencialmente peligrosas para los consumidores.
2. No es una tecnología asequible para la persona promedio.
El costo promedio de un vehículo que utiliza pilas de combustible de hidrógeno es de alrededor de 50.000 dólares. Si desea recargar su vehículo para seguir conduciéndolo, entonces la Asociación de Celdas de Combustible de California informa que el precio promedio es de aproximadamente$ 14 por kilogramo. Eso es el equivalente a pagar alrededor de $5.60 por galón de gasolina. Debido a que estos vehículos tienen el doble de rango, eso reduce el precio equivalente a $2.80 por galón en comparación con otro vehículo. Eso significa que un vehículo puede costar el doble y luego costar tanto para operar.
3. Las pilas de combustible de hidrógeno están disponibles en cantidades limitadas.
Aunque las pilas de combustible de hidrógeno se han utilizado como recurso energético para proyectos a gran escala desde la década de 1970, esta tecnología ha tenido una disponibilidad limitada. Incluso con un aumento en su popularidad, la persona promedio lucha por tener en sus manos una celda de combustible de hidrógeno. Los fabricantes de vehículos solo producen unos pocos miles de vehículos para sus modelos impulsados por hidrógeno cada año. Aunque el objetivo es hacer que esta tecnología sea comparable en costo a los sistemas eléctricos para 2025, se ha avanzado poco al hacerlo.
4. Requiere una gran inversión de capital para incorporarlo a nuestra infraestructura.
El costo promedio de instalar solo una milla de un sistema de transporte de energía de celda de combustible de hidrógeno es de más de $200,000. En ubicaciones geográficas desafiantes, el costo puede ser tan alto como$ 2 millones por milla. Sin la capacidad de transportar combustible para los propietarios de celdas de combustible de hidrógeno, la tecnología es esencialmente inútil. Para aprovechar la naturaleza de bajas emisiones de estas celdas de combustible, sería necesaria una inversión en infraestructura de más de $1 billón en los Estados Unidos para que su disponibilidad sea lo suficientemente amplia como para ser utilizada por la persona promedio.
5. Los costos de transporte de hidrógeno son extremadamente altos.
En este momento, el costo de transportar hidrógeno es aproximadamente 4 veces más alto que cualquier otro recurso energético comparable que usemos. La razón de estos altos costos es que el hidrógeno experimenta altos niveles de pérdida de energía cuando se transporta en cualquier forma. Incluso con las tecnologías modernas que evitan la pérdida de energía, la industria espera una pérdida por evaporación de hasta un 20% cada vez que se transporta hidrógeno. Durante los transportes de larga distancia, se puede perder hasta el 50% del producto. Sin innovación en esta categoría, puede ser imposible para algunos hogares rurales aprovechar esta tecnología.
6. Actualmente, las pilas de combustible de hidrógeno no funcionan con todas las tecnologías que tenemos.
La mayoría de nuestras tecnologías están diseñadas para funcionar con combustibles fósiles o ciertos recursos de energía renovable. Para aprovechar el consumo de combustible libre de emisiones que ofrece esta tecnología, necesitaríamos innovaciones en numerosos sectores para que sea compatible con muchas tecnologías existentes. Apple ha presentado una patente que usaría pilas de combustible de hidrógeno en computadoras y teléfonos inteligentes, excepto que fue en 2011 y nunca se ha materializado. Los mismos desafíos a los que se enfrentó Apple serían en todas las industrias.
7. El uso del hidrógeno no es tan seguro como muchos creen.
Aunque la ventaja de una pila de combustible de hidrógeno es que produce agua cuando se consume, el hidrógeno como gas no es algo que desearíamos en nuestra atmósfera en grandes cantidades. Ya sabemos que el hidrógeno se escapa durante el proceso de fabricación e instalación de las pilas de combustible. Si se liberara suficiente hidrógeno en el aire, podría interferir con el equilibrio actual de ozono que nos protege de la radiación ultravioleta.
8. Requiere una zona de temperatura específica para un funcionamiento constante.
Las celdas de combustible de hidrógeno funcionan mejor cuando se mantienen por debajo de los 212 ° F. Eso hace que estas pilas de combustible sean difíciles de incorporar a determinadas tecnologías, incluidas las tecnologías automotrices actuales. El motor de un vehículo promedio opera en un rango de temperatura que puede ser superior a 220 ° F. Ciertos electrodomésticos, como un horno, también serían incompatibles con esta tecnología. A menos que se desarrollen nuevos métodos para canalizar el calor fuera de las celdas de combustible, puede haber algunas opciones que nunca lleguen a experimentar los beneficios de lo que podría proporcionar el hidrógeno.
9. Todavía se necesitan combustibles fósiles para fabricar las pilas de combustible.
Aunque nuestra huella de emisiones se reduciría con una conversión a pilas de combustible de hidrógeno, no desaparecería por completo. Los productos derivados del petróleo son necesarios en la construcción de una celda de combustible de hidrógeno, lo que significa que hay un costo de emisiones para cada artículo que se produce. Podríamos generar ahorros netos en nuestras emisiones generales a lo largo del tiempo. Sin embargo, para la transición, inicialmente pagaríamos un costo de emisiones más alto hasta que todos comenzaran a usar esta tecnología. Reduciríamos, pero no eliminaríamos, el consumo de combustibles fósiles.
10. La mayor parte del combustible de hidrógeno todavía se crea a partir de combustibles fósiles.
Con la gasolina, el combustible fósil base que se utiliza para crearlo es el petróleo crudo. Ese aceite se refina hasta que produce lo que usamos para nuestros vehículos. Aunque el hidrógeno se puede extraer de recursos ecológicos, la fuente principal de este tipo de energía proviene del gas natural. Incluso en California, donde las estaciones de combustible de hidrógeno son más frecuentes que posiblemente en cualquier otro lugar del mundo, solo un tercio del combustible vendido debe provenir de un recurso renovable. Eso significa que todavía estamos muy lejos de nuestro sueño de tener un verdadero combustible de cero emisiones.
11. Es una tecnología no probada.
Aunque las pilas de combustible de hidrógeno proporcionan un recurso energético inmediato para numerosas industrias, su viabilidad a largo plazo como recurso energético sigue sin demostrarse. Nunca ha habido una producción de 10 años de pilas de combustible de hidrógeno. Ya sabemos que las pilas de celdas de combustible dentro de estas celdas disminuyen en eficiencia con el tiempo a medida que se utilizan. Según el Departamento de Energía de EE. UU., Las pilas de combustible de hidrógeno actuales funcionan durante unas 2.500 horas, posiblemente más. Eso equivale a unas 80.000 millas conducidas antes de necesitar el reemplazo de las celdas de combustible. El Departamento de Energía quiere que los vehículos operen durante 5,000 horas como objetivo y no hay un solo vehículo en el mercado en este momento que pueda alcanzar ese nivel de eficiencia a largo plazo.
Las desventajas y ventajas de las pilas de combustible de hidrógeno nos muestran que la naturaleza libre de emisiones de esta tecnología merece una mirada más cercana. Requeriría altos niveles de inversión en investigación e innovación continua en los sectores existentes para que se convierta en una opción asequible para todos. Hasta entonces, quienes puedan pagar esta tecnología y estén dispuestos a asumir ciertos riesgos serán quienes puedan descubrir estas y otras ventajas que pueden ser posibles.
