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Para el
aprovechamiento de la energía solar de forma directa se utilizan las
conversiones térmica y fotovoltaica. Dado el carácter no permanente de
la radiación solar originado por las noches y otros fenómenos climáticos
no periódicos, se hace indispensable contar con formas eficientes de
almacenamiento y transporte de la energía. En este sentido, el
almacenamiento y uso del hidrógeno como portador energético se atisba
como solución óptima.
La
energía eléctrica obtenida necesita almacenarse para tener
disponibilidad de electricidad durante los períodos de "no sol". Puede
almacenarse en aire comprimido, bombeando agua, en baterías, utilizando
superconductividad o en forma de hidrógeno.
En
general, el almacenamiento en baterías es adecuado para valores de
potencia almacenada relativamente pequeños. Para poder lograr sistemas
autónomos descentralizados, no obstante, se necesita almacenar
cantidades superiores de energía; el almacenamiento en hidrógeno se
tiene en la perspectiva como el más esperanzador por ofrecer muchas
ventajas:
* Se
obtiene por descomposición del agua, que es abundante y asequible.
* No
influye en el medio ambiente y sólo genera de nuevo agua cuando cede la
energía almacenada. O sea, es limpio y renovable.
* Es
adecuado para el uso doméstico e industrial.
* Se
transporta y almacena con pocas pérdidas.
El
llamado ciclo del hidrógeno solar comprende:
* La
obtención de hidrógeno utilizando energía solar (fotovoltaica u otra).
* El
almacenamiento de esta energía (que desde luego también puede utilizarse
directamente).
* La
distribución o transportación del H2 (lo que es de menor peso relativo
donde se tenga abundante sol y se pueda descentralizar el sistema
energético).
* La
reconversión a otro tipo de energía útil (ya sea eléctrica o calor en
distintas formas).
Obtención
de hidrógeno utilizando electricidad:
La
electricidad para la electrólisis puede obtenerse por diversas vías a
partir de la energía solar. Con la conversión térmica, la energía
eólica, la hidroenergía y otras fuentes renovables puede producirse
energía la energía eléctrica necesaria.
Para
convertir la energía eléctrica en hidrógeno se necesitan los
electrolizadores, que son equipos modulares, cuya unidad es la celda
electrolítica (un vaso). El escalado de sistemas modulares, o sea, de
aquellos donde se logra una mayor potencia incorporando un número mayor
de unidades, es más simple y constituye un factor importante. En cada
celda los elementos constituyentes son los electrodos y el electrólito.
Las reacciones que se producen en uno y otro electrodo son:
Reacciones en la electrólisis alcalina:
En el
cátodo: 4H2O + 4 e- 2H2 + 4OH-
En el
ánodo: 4OH- 2H2O + O2 + 4e-
Reacciones en la electrólisis ácida:
En el
cátodo: 4H3O+ + 4 e- 4H2O + 2H2
En el
ánodo: 6H2O 4H3O+ + O2 + 4e-
Como se
puede observar, en una y otra electrólisis el hidrógeno se desprende en
el cátodo y el oxígeno en el ánodo, invirtiéndose la formación de agua
que ocurre en el ánodo en la alcalina y en el cátodo en la ácida.
En ambos
casos ocurre la reacción neta:
2H2O +
electricidad =2H2 + O2 + calor
Para
simular a escala de laboratorio el efecto de la energía solar sobre los
elementos de conversión en energía eléctrica, se emplean las cámaras
climáticas de laboratorio dotadas de soles artificiales.
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