Diario de un copépodo

Jueves, 22 de diciembre de 2005

El motor de hidrógeno y la crisis energética

Con frecuencia podemos oir comentarios en los medios de comunicación sobre los vehículos propulsados por los motores de hidrógeno, lo limpios y eficientes que son y cómo van a solucionarnos la vida cuando se acabe el petróleo. Sin embargo, con un poco de detalle se puede ver que la cosa no es tan sencilla.

El fundamento de los motores de hidrógeno no tiene mucha complicación en sí mismo. Como combustible gaseoso tiene la ventaja de que se puede almacenar mucha cantidad en poco volumen, aunque sin duda su gran ventaja es la ausencia de residuos contaminantes, porque lo único que sale de un tubo de escape de uno de estos vehículos es ... ¡agua!



Como se puede ver en este gráfico (qué ganas tenía de decir eso), el hidrógeno procedente del depósito se pone en contacto con el oxígeno atmosférico y reaccionan para dar agua, que es expulsada por el tubo de escape en forma de vapor. Ya que la reacción tiene lugar entre dos electrodos, se genera una corriente de electrones que a su vez carga una batería. Es decir, el coche de hidrógeno es, en esencia, un coche eléctrico; el hidrógeno sirve tan sólo para cargar la batería. Hay que decir que la eficacia de este motor supera con creces a la del motor de explosión y es mucho menos ruidoso lo que es un valor añadido. En resumen, todo parecen ventajas.

Este sistema no sólo es posible en la teoría; seguro que muchos ya habéis visto microbuses de este tipo por Madrid, por ejemplo. Yo no dudo de su viabilidad, sino de su rentabiidad económica, y es que nada está a salvo de la crudeza de las leyes de la termodinámica, que nos bajan de nuestra nube.



Esta es la reacción que tiene lugar en el "motor". La entalpía negativa que lleva asociada nos confirma, como es lógico, que la reacción es exotérmica (por cierto, produce menos energía que la combustión de hidrocarburos). Hasta aquí nada que objetar. Ahora bien, ¿de dónde pensamos sacar el hidrógeno?

Cuando, en relación con este tema, se dice que la principal fuente de hidrógeno es el agua y que por tanto tendremos una fuente ilimitada de combustible yo me parto de la risa. Pongamos que, efectivamente, pretendemos obtener hidrógeno del agua mediante una electrolisis:



El proceso es exactamente el inverso al que tiene lugar en el motor de hidrógeno y por tanto la entalpía asociada es la misma, pero de signo positivo (consume energía). Puede dar la sensación de que el ciclo se cierra a la perfección pero no es así. Obtener hidrógeno consume energía. ¿Cuánta? en principio la misma que nos da su reacción con el oxígeno (primer principio de la termodinámica) con lo que ya podemos empezar a sospechar que el negocio, visto así, no tiene buena pinta.

La realidad es más cruel todavía cuando entra el segundo principio de la termodinámica. Hay muchas formas de enunciarlo: El incremento de la entropía en un sistema cerrado siempre es positivo; el desorden tiende a aumentar; la energía (aunque no se destruye) tiene a pasar de formas aprovechables a formas no aprovechables, ... etc.

Mi interpretación favorita de este principio es "Nadie da duros a cuatro pesetas, aunque casi seguro que sí te los van a dar a seis" Es decir, que los milagros no existen. Para obtener hidrógeno del agua SIEMPRE será necesaria más energía que la obtendremos al usar el hidrógeno como combustible. Esto es inevitable. No hay vuelta de hoja.

Las demás fuentes de hidrógeno consisten en extraerlo de moléculas de carbono, tipo hidrocarburos. En este caso el gasto energético de producir el hidrógeno es menor que el beneficio al usarlo como combustible, la producción va "cuesta abajo" termodinámicamente. El problema, sin embargo, es que se necesitan hidrocarburos (combustibles fósiles), que era lo que se quería evitar. En resumen: necesitaremos centrales de petróleo o de gas natural para obtener el hidrógeno necesario para que nuestros coches no consuman petróleo ni gas natural. Brillante.

El trasfondo de todo esto es muy grave porque como sociedad no tenemos asumidos los principios de la termodinámica. Todavía creemos en los milagros y en el maná del desierto (especialmente porque vivimos en el primer mundo y estamos acostumbrados al derroche de recursos y energía sin ver que no son gratuitos ni eternos). La idea del hidrógeno está muy bien; es candidata a sustituir a los combustibles fósiles porque es una molécula con energía acumulada PERO no contamina. Ahora bien, hay que tener claro que alguien ha tenido que hacer el "trabajo sucio" concentrando la energía, si es que queremos evitar hacerlo nosotros (y arruinarnos inevitablemente). Lo único sensato que se me ocurre es obtener el hidrógeno de residuos orgánicos (biomasa), que al menos serían renovables. ¿Es eso económicamente viable y capaz de mantener a todo el parque móvil mundial? sospecho que no.

En fin, que el motor de hidrógeno parece más bien un parche y dudo mucho que nos solucione la vida cuando el petróleo escasee. La crisis energética global habría que afrontarla desde una perspectiva termodinámica y, por desgracia, hasta ahora no he visto esta perspectiva en ningún comentario de los políticos. En vista de la situación creo que urge enseñar física en las facultades de derecho.

Por: Rafa | Ciencia | Comentarios (4) | Referencias (1)