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Nuevos usos del Hidrógeno: Energía alternativa para la Arquitectura Sustentable

Escrito por: Alejandro Ayala | noviembre 16, 2017

Puedes leer este artículo en: Español | English | 中國

Imagina la generación de electricidad sin perturbar nuestro entorno y al mismo tiempo promoviendo un crecimiento económico con ciencia, tecnología y mano de obra nacional. Con una tecnología conocida como celda de combustible hoy se puede producir electricidad con cero emisiones nocivas, y con agua y calor como subproductos.

“Se aproxima el fin de la era del petróleo, el Hidrógeno es el futuro”, lo dicen los analistas de tendencias, los fabricantes de automóviles y los políticos de todo el mundo. El Hidrógeno es el combustible más limpio que existe. Es versátil y extremadamente eficaz. Un combustible revolucionario que, no sólo en sentido técnico, transformará las relaciones sociales a lo largo y ancho del planeta.

No obstante, surgen varias preguntas: ¿Será el Hidrógeno la “gasolina” del Siglo XXI? Tal como lo asegura el Dr. Mohammed El Ashry, del Fondo para el Medio Ambiente Mundial (GEF): “El Hidrógeno es el combustible del futuro”; David German, del Departamento de Energía de EEUU sustenta que el Hidrógeno: “Se puede obtener de una amplia gama de diferentes combustibles primarios y a través de varios procesos diferentes”, haciendo de este elemento una fuente de fácil obtención.

¿Pero, es seguro? “Algunos de los desafíos son técnicos, aún se están estudiando el coste y el comportamiento de las baterías de combustible”, comenta Jeffrey Serfass de la Asociación Nacional del Hidrógeno en Estados Unidos.

Aún más, ¿podrá ser el átomo más sencillo del universo el combustible del futuro?

Los gobiernos y las principales empresas de automóviles (General Motors, Ford, Ballard) lo creen así y están invirtiendo miles de millones de dólares para desarrollar este nuevo sistema de energía. Algunos dicen que el desarrollo de la energía del Hidrógeno será una revolución tan dramática como la bombilla y el microchip. ¿Estaremos ante el umbral de la era del Hidrógeno?

Prediciendo el futuro: Hace casi 150 años, en 1874, Julio Verne predijo en su novela “La Isla Misteriosa” que el agua sería el carbón del futuro.

…Sí, amigo mío…agua descompuesta sin duda por la electricidad y que llegará a ser entonces una fuerza poderosa y manejable. Todos los grandes descubrimientos, por una ley inexplicable, parece que se encadenan y se completan en el momento oportuno. Sí, amigos míos, creo que el agua se usará un día como combustible, que el hidrógeno y el oxígeno que la constituyen, utilizados aislada y simultáneamente, producirán una fuente de calor y de luz inagotable y de una intensidad mucho mayor que la de la hulla. Un día el pañol de los vapores y el ténder de las locomotoras en vez de carbón se cargarán de esos dos gases comprimidos, que arderán en los hornos con un enorme poder calorífico…Creo que, cuando estén agotados los yacimientos de hulla, se producirá el calor con agua. El agua es el carbón del porvenir.

Por tal razón y conscientes en SMA de la evolución tecnológica, social y ambiental de nuestros tiempos, se genera la propuesta sobre la Producción y uso de Hidrógeno como vector energético alternativo en arquitectura y construcción sustentable.

Hoy en día, la humanidad dispone de avanzadas tecnologías para la generación de energía limpia. En este sentido y en general, el sistema para la producción, almacenamiento y uso de Hidrógeno como vector energético alternativo se compone de los siguientes elementos:

  1. Placas solares fotovoltaicas, concentradores solares y/o aerogeneradores, para el aprovechamiento de fuentes renovables de energía
  2. Electrolizador. Equipo donde se produce hidrógeno mediante la fisión de la molécula del agua (H2O)
  3. Tanques de almacenamiento de hidrógeno (a relativa alta presión)
  4. Celdas de combustible de membrana de intercambio de protones llamadas PEM.

Es un sistema cuya configuración, dimensionamiento y operación está definida por una ingeniería determinada, según las características específicas del Proyecto/demanda energética por atender.

PEM, ¿cómo funciona?

En resumen, es un tipo normal de pila de combustible que utiliza una membrana de paso de protones colocada entre dos electrodos, donde se inyecta Hidrógeno gaseoso por un lado y Oxígeno por el otro. Los átomos de Hidrógeno se ven atraídos a los de Oxígeno, pero la membrana sólo permite el paso de los protones que llevan carga positiva. Es así que los electrones deben recorrer un camino más largo, haciendo que este flujo de electrones genere una corriente eléctrica.

 

esquema_h2-arq3

Este proceso (inverso al electrolizador) cuenta con la característica de tener alta eficiencia, puesto que la conversión de energía química en eléctrica ocurre electroquímicamente, convirtiéndolo en más eficiente que las tecnologías de combustión interna.

Sin embargo, seguimos necesitando energía para iniciar el proceso, un “chispazo” para dividir la molécula del agua (H2O) en sus dos elementos componentes (hidrógeno + oxígeno). Para ello utilizamos las tecnologías (cada vez más eficientes) desarrolladas para el aprovechamiento de las fuentes renovables de energía (solar y la eólica principalmente).

El resultado deriva en “Hidrógeno Verde”. De esta manera completamos el Sistema con la posibilidad de tener autonomía energética, permitiéndonos incluso pensar que, si reintegramos el agua “residual” a este sistema, podemos generar un ciclo cerrado para tener el “movimiento continuo”. Y produciendo de esta manera: energía infinita.

La clave arquitectónica y constructiva, un ejercicio integral.

Los proyectos arquitectónicos y urbanos sustentables con autonomía energética, en todos los sentidos posibles, es la encomienda. La necesidad de establecer y aplicar métodos que nos conduzcan a la práctica arquitectónica y urbana sustentable con autonomía energética; la mejora y el respeto medioambiental; y, lo que caracteriza al presente trabajo de investigación, es la integración de técnicas de diseño bioclimático en un solo ejercicio.

Para el confort térmico-acústico-lumínico-olfativo se necesita integrar: técnicas y materiales certificados con “etiqueta verde” que contribuyan a una construcción más sustentable; el uso de fuentes renovables; las nuevas alternativas de energía; el ahorro y uso eficiente de la energía generada en proyectos de todo género; así como incorporar tecnologías innocuas (desarrolladas o en evolución) dedicadas a la producción, uso y control de “Hidrógeno Verde”.

Este nuevo vector energético alternativo, dedicado a la generación y suministro de energía eléctrica in situ, dotará autonomía energética para nuestros proyectos y bienestar del usuario final.

El escenario y los actores están preparados, es momento de liderar una nueva era dentro de nuestro quehacer en el Ámbito Arquitectónico, Urbano y Constructivo. Dadas las virtudes de los avances tecnológicos, pero sobre todo teniendo como prioridad el desarrollo de mejores prácticas para satisfacer las necesidades del usuario final y mejora del entorno inmediato y global, la visión sobre el uso de Hidrógeno –como vector energético– es una alternativa audaz que hemos de potenciar ante el umbral de un nuevo paradigma económico y medioambiental.

  • Bibliografía:
    Suplemento Contrasigno. Sección Ciencia y Tecnología: “El ojo biónico. Una mirada a la tecnología de nuestro tiempo” (Alejandro Ayala) pags. 24 – 25; revista Moldeo y Fundición, edición 232 bimestre marzo–abril 2017 / año 39. Publicación de la Sociedad Mexicana de Fundidores, a. c.

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Alejandro Ayala (Ciudad de México, 1972) es Ingeniero Arquitecto por el Instituto Politécnico Nacional. Cursó el Doctorado en Arquitectura en la Universidad Politécnica de Cataluña – UPC Campus Barcelona en España. Actualmente colabora en la Dirección de Ingeniería de SMA. Investigador en temas de sustentabilidad, fuentes renovables y nuevas alternativas de energía (particularmente sobre la producción y uso de hidrógeno como vector energético). Ha recibido reconocimientos como el Global Quality Gold, categoría Elite, de la Global Quality Foundation; y el Trofeo y Cruz de Malta de Honor al Mérito, por parte del Latin American Quality Institute.

 

2 Respuestas a “Nuevos usos del Hidrógeno: Energía alternativa para la Arquitectura Sustentable”

Propuesta de Decreto de Ley para impulsar la Investigación de la Energía generada por Hidrógeno:

https://www.youtube.com/watch?v=xa7NWihWVCo

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