Las pilas de combustible

Desarrollo sostenible: investigación de energía limpia para el enlace a largo plazo

de Yves Martin, L'Argus de l'Automobile, 6.2.2003

¿Qué sucederá al petróleo en el corazón de nuestros coches? Si varios sistemas están en línea, ninguno puede ganar, el desafío es muy difícil de cumplir.

El problema del transporte

Convertido en una herramienta indispensable, el transporte está siendo perseguido por su enemigo n ° 1, la contaminación. De hecho, la producción cada vez mayor de dióxido de carbono (C02), responsable del efecto invernadero que provoca el calentamiento global, se ha convertido en un importante problema medioambiental. Es por esto que un gran número de países industrializados -con excepción de Estados Unidos- firmaron el acuerdo de Kioto en 1997, en el que se comprometían a reducir su producción de C02.

Después de esta convención, las autoridades europeas introdujeron normas draconianas contra la contaminación para el automóvil.

Sin embargo, limitar las emisiones contaminantes de los automóviles no es un fin en sí mismo. Además, como apunta Pierre Zerlauth, coordinador técnico durante el Desafío Michelin, "los contaminantes locales (Nota del editor: a nivel del propio coche) están mejor controlados". También hay que tener en cuenta la contaminación generada por la cadena de producción, desde el almacenamiento hasta la distribución de la energía utilizada en el automóvil. Hablamos entonces de balance energético global, es decir contaminación "del pozo a la rueda".

"Del pozo a la rueda"

Se han realizado estudios sobre diferentes fuentes de energía con el fin de determinar cuál es la más ventajosa en términos de reducción de emisiones de C02.

Entre estos se encuentran GLP (gas licuado de petróleo), GNV (gas natural para vehículos), electricidad, hidrógeno (ya sea utilizado como combustible o en una pila de combustible).

Sin embargo, como subraya Philippe Pinchon, director del centro de resultados de energía de motores del IFP (Instituto Francés del Petróleo): “Cuando hablamos de balance energético, debemos tener en cuenta cuatro factores: el efecto invernadero , eficiencia energética, costo y disponibilidad de energía. "

¡Aquí es donde se complica! Tomemos como ejemplo el motor eléctrico: el más ecológico que existe. Dependiendo del método adoptado para la producción de electricidad, el equilibrio ecológico puede ser desastroso. Por ejemplo, el producido en Alemania, a partir de centrales térmicas que funcionan con carbón, muestra un saldo negativo con una producción de C02 de 460 gramos por kilovatio por hora, que corresponde aproximadamente a la media europea. Por el contrario, la electricidad producida por las centrales nucleares francesas emite solo 100 g / kWh. El resultado más desastroso es el de Grecia, donde la producción de electricidad genera alrededor de 900 g / kWh de C02.

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Siguiendo este razonamiento, nos damos cuenta de que el uso de una pila de combustible no es tan ecológico como eso.

De hecho, existen dos métodos para producir hidrógeno, el combustible base para una celda de combustible: o se genera a bordo del vehículo, a través de un reformador (dispositivo que extrae hidrógeno de los hidrocarburos), o proviene de centrales eléctricas y luego se distribuye como combustible convencional (en forma gaseosa o líquida). Si la primera solución reduce la producción de C02, emite muchos otros contaminantes nocivos para el medio ambiente debido al control incompleto del reformado. Por eso es preferible producir hidrógeno en una central donde el proceso está mejor controlado, pero en este caso surge el (¿insolvente?) Problema de la distribución y almacenamiento del hidrógeno.

En referencia a la tabla de emisiones C02 a continuación, observamos que el uso de hidrógeno líquido no tiene interés.

De hecho, la energía necesaria para licuar el gas es significativa y aumenta en un 50% la producción de CO2 de este sector. Por tanto, la ventaja vuelve al uso de hidrógeno comprimido. Nuevamente, dependiendo del país y la fuente de extracción, el peaje varía de un extremo a otro. Entonces,el mejor resultado se obtiene cuando el hidrógeno se produce a partir de gas natural utilizando electricidad de centrales nucleares francesas. Sin embargo, esta solución tiene el inconveniente de un precio de coste exorbitante, de 24 a 29 EUR por gigaJoule (frente a 7 EUR / GJ para la producción y distribución de super 95 y 98 sin plomo, y 6 EUR / GJ para combustible diesel). y 13 EUR / GJ para GLP).

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Por lo tanto, la solución consiste en combinar varias soluciones para obtener el máximo beneficio de estos sectores.

Así, el coche que ofrezca la mejor relación entre coste, contaminación y eficiencia debería adoptar un motor diésel híbrido y un motor eléctrico con batería de gran capacidad (capaz de almacenar mucha energía) y equipado con batería. combustible alimentado por hidrógeno comprimido. El único automóvil híbrido comercializado en Francia (Nota del editor: a un precio aún muy alto), el Toyota Prius aún está muy lejos de este refinamiento.

Tabla comparativa de tecnologías de transporte (haga clic para ampliar)


Diésel; Diesel FT Diesel Fischer-Tropsch (diesel sintético); DME dimetiléter (combustible sintético); Ésteres metílicos EMVH de aceites vegetales: gasolina; ETBE etil-terc-butil-éter (obtenido por fermentación de azúcar de remolacha o maíz y petróleo); etanol EtTOH; gas natural ; GLP; Combustible H2; H2 comprimido; H2 líquido; metanol MeOH; gasolina

El preocupante aumento de C02

Durante un siglo, el efecto invernadero ha tendido a desvanecerse provocando un aumento generalizado de las temperaturas, a través del aumento del dióxido de carbono (C02) contenido en la atmósfera. Este gas solo es responsable de la mitad de este fenómeno.

La concentración de CO02 es ahora un cuarto más alta que en el siglo pasado. Un nivel de contaminación nunca alcanzado en los últimos 600 años.

Este dióxido de carbono procede principalmente del uso de combustibles fósiles (carbón, fuel oil, gas natural) en diversos sectores de actividad: industria, energía y transporte. Estos representan más de una cuarta parte de las emisiones de C02 en los países industrializados, y esta proporción sigue aumentando. Las múltiples perspectivas esbozadas por la Agencia Internacional de Energía (AIE) predicen un fuerte aumento en las emisiones totales de C02 en la próxima década: entre 31% y 42% ...

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De Río a Kioto, una evolución lenta

En junio de 1992, en Río de Janeiro, 178 países y 50 empresas internacionales se comprometieron con el desarrollo sostenible y firmaron un acuerdo destinado a estabilizar las concentraciones de gases de efecto invernadero, todas las fuentes de producción combinadas (plan de acción internacional llamada Agenda 21). Esta convención marco luego recomendó que los países desarrollados reduzcan su nivel de emisiones al de 1990.

Tres años más tarde, en Berlín, los Estados se embarcaron en un nuevo proceso que debería conducir a la reducción de las emisiones de C02. En diciembre de 1997 se adoptó un protocolo al final de la conferencia de Kioto. Solo Estados Unidos no lo ha firmado.

La Unión Europea, por su parte, se ha comprometido a reducir su producción de CO8 en un 2% para 2010. Esta reducción se distribuirá de acuerdo con los niveles de emisión registrados en 1990 en los distintos países miembros, su necesidad de desarrollo y demografía. Así, el objetivo para Alemania es una disminución del 21%, el de Grecia, un aumento limitado al 25%, y el de Francia, la igualdad.

La flota de automóviles representa alrededor del 12% de la producción total de CO2 artificial del continente y el 2% a nivel mundial. En 1995, un nuevo automóvil europeo emitía 165 g / km, frente a 191 g / km de un japonés y 260 g / km de un estadounidense.

En julio de 1998, la Asociación de Fabricantes Europeos de Automóviles (ACEA) se comprometió con la Comisión Europea. Esto incluye un doble objetivo. Inicialmente, la Asociación se compromete a producir coches destinados al mercado europeo cuyas emisiones de CO2 no superarán los 120 g / km en 2012 (es decir, un consumo medio de 4,9 l cada 100 km). A continuación, se comprometió a respetar un nivel intermedio para los coches vendidos en 2008, con un nivel medio de emisiones de CO2 de 140 g / km, o un consumo medio de 5.7 l cada 100 km.

Aprenda más sobre las celdas de combustible

, Artículo comparativo de Sciences et Avenir
, Estudio de cogeneración con una pila de combustible.

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