Estado del arte de la descarbonización del sector transporte mediante la tecnología del hidrógeno

Abstract

Este trabajo tiene como objetivo fundamental analizar la situación actual de los combustibles fósiles, que si bien aportan el grueso de la energía utilizada para proporcionar iluminación, calefacción, refrigeración, suministro de agua, transporte, industria, etc, su uso desmesurado está produciendo un importante agotamiento de estos. Esta situación se ha visto enormemente agravada debido a la guerra de Ucrania, que ha provocado de manera repentina una subida desmesurada. De otra parte, el uso de los combustibles fósiles está teniendo una especial incidencia en el ámbito medio ambiental con especial repercusión en el cambio climático., lo que está generando una gran preocupación a nivel mundial. La situación descrita, que no deja de ser por menos que dramática, ha puesto de manifiesto, que se tengan que adoptar medidas con carácter de urgencia con el único propósito de eliminar o al menos tratar de reducir en la mayor proporción posible las emisiones de gases efecto invernadero, sustituyendo para ello el sistema de energía actual basado en la utilización de los combustibles fósiles, por un sistema energético basado principalmente en la utilización de fuentes de energía renovables. Un dato importante a tener en cuenta es que, tanto en España como en la Unión Europea, el sector con mayor porcentaje de consumo energético es el transporte. Lo que exige a este sector la adopción de medidas más drásticas a corto y medio plazo para evitar los efectos nocivos que producen esos combustibles. El objetivo que se persigue es propulsar el hidrógeno para los vehículos como alternativa a los vehículos convencionales movidos por combustibles fósiles y ayudar a la descarbonización del sector del transporte. En cuanto al uso del hidrógeno, a lo largo del trabajo, se ha dedicado un extenso apartado a las distintas fuentes de obtención de este elemento químico considerado como el más simple y abundante, así como a sus formas de almacenamiento y a su uso. Merece ser destacado, con relación al uso que se le puede dar al hidrógeno, las pilas de combustible que son un dispositivo que permite generar electricidad a partir de la energía química del hidrógeno y el oxígeno sin que exista combustión, lo que la hace una de las de más alta eficiencia, permitiendo una amplia implementación del uso del hidrógeno en muchos sectores, como el transporte, o en sistemas de cogeneración de electricidad y calor para industrias o edificios. Otro de los apartados de este trabajo ha estado dedicado al estudio y análisis de los vehículos movidos por hidrógeno y el vehículo eléctrico, habida cuenta que la situación actual que estamos viviendo con el agotamiento de los combustibles fósiles, el desorbitado aumento de precios de dichos combustibles y el cambio climático, han postulado a estos vehículos como la mejor alternativa para la sustitución de los vehículos de motores de combustión interna. También el Sector del Transporte ha sido objeto de estudio en este trabajo. Pudiéndose destacar en este breve resumen que el hidrógeno funciona como combustible en los motores de combustión interna o a través de las pilas de combustible. La diferencia más importante es que en los ICE, aunque el hidrógeno sea considerado renovable, al producirse la combustión a elevadas temperaturas se emiten gases contaminantes. Sin embargo, las FC son una técnica neutra en emisiones, la cuál es la que se implementa en los proyectos desarrollados en la actualidad y se han sido analizadas de forma más detenida. Las soluciones basadas en el hidrógeno dependen de la necesidad de cada medio de transporte, pudiendo implementarse mediante distintas soluciones al transporte ligero o pesado, ya sea terrestre, marítimo o incluso aéreo. Para concluir este trabajo, se ha dedicado un apartado a realizar una comparativa de los diferentes tipos de vehículos que se comercializan actualmente en España, analizando cuestiones técnicas, ambientales y económicas para poder llegar a la conclusión de que vehículo resultaría más rentable en todos los aspectos con las condiciones actuales del país.

The main objective of this dissertation is to analyse the current situation of fossil fuels, which although they provide the bulk of the energy used to provide lighting, heating, cooling, water supply, transport, industry, etc., their excessive use is leading to a significant depletion of these fuels. This situation has been greatly aggravated by the war in Ukraine, which has led to a sudden and disproportionate increase. On the other hand, the use of fossil fuels is having a particular impact on the environment, with special repercussions on climate change, which is causing great concern worldwide. The situation described above, which is no less than dramatic, has led to the adoption of urgent measures with the sole purpose of eliminating or at least trying to reduce greenhouse gas emissions as much as possible, replacing the current energy system based on the use of fossil fuels with an energy system based mainly on the use of renewable energy sources. An important fact to bear in mind is that, both in Spain and in the European Union, the sector with the highest percentage of energy consumption is transport. This requires this sector to adopt more drastic measures in the short and medium term to avoid the harmful effects produced by these fuels. The aim is to promote hydrogen for vehicles as an alternative to conventional vehicles powered by fossil fuels and to help decarbonise the transport sector. As regards the use of hydrogen, an extensive section has been dedicated throughout the work to the different sources for obtaining this chemical element, considered to be the simplest and most abundant, as well as to its forms of storage and its use. It is worth highlighting, in relation to the use that can be made of hydrogen, fuel cells, which are a device that allows electricity to be generated from the chemical energy of hydrogen and oxygen without combustion, which makes it one of the most highly efficient, allowing the wide implementation of the use of hydrogen in many sectors, such as transport, or in electricity and heat cogeneration systems for industries or buildings. Another section of this work has been dedicated to the study and analysis of hydrogen-powered vehicles and electric vehicles, given that the current situation we are experiencing with the depletion of fossil fuels, the exorbitant increase in the price of these fuels and climate change, have postulated these vehicles as the best alternative for the replacement of internal combustion engine vehicles. The Transport Sector has also been the subject of study in this work. It can be highlighted in this brief summary that hydrogen works as a fuel in internal combustion engines or through fuel cells. The most important difference is that in ICEs, although hydrogen is considered renewable, combustion at high temperatures emits polluting gases. However, FCs are an emission-neutral technique, which is the one that is implemented in the projects currently being developed and has been analysed in more detail. Hydrogen-based solutions depend on the needs of each means of transport and can be implemented by means of different solutions for light or heavy transport, whether by land, sea or even air. To conclude this work, a section has been dedicated to a comparison of the different types of vehicles currently marketed in Spain, analysing technical, environmental and economic issues in order to reach the conclusion as to which vehicle would be more profitable in all aspects under the current conditions of the country.