Hidrogeno solar, energía para el futuro /
Eduard W. Justi.
- Barcelona - México: Marcombo, 1985
- 374 p.
CONTENIDO Capítulo 1. Análisis de una estructura de consumo energético que está enferma; diagnóstico y cura a medio plazo 1 El bajo rendimiento de las transformaciones energéticas es la causa principal del derroche energético 1 La escasez de agua de refrigeración no permitirá la construcción de nuevas centrales termoeléctricas cerca de las concentraciones de población 8 El aumento del C02 de la atmósfera es una amenaza de cambios de clima trágicos 10 El transporte de energía a largas distancias por gasoductos a presión, es hasta ocho veces más barato que por conducciones eléctricas 16 El sistema económico del hidrógeno ofrece un gran número de posibilidades técnicas y económicas nuevas 20 Descripción de la estructura concreta del sistema económico del H2 22 Transición a medio plazo desde un sistema económico del H2 a un sistema económico del H2 solar 24 Conclusiones 28 Capítulo 2. El sistema económico del hidrógeno 31 Las causas de la crisis energética y de materias primas 31 Las fuentes de energía futuras 34 El vector energético futuro 35 El sistema económico del hidrógeno 37 Concepto y origen del sistema económico del hidrógeno 40 Capítulo 3. Plazos requeridos para la construcción de una tecnología del hidrógeno 49 Existencias energéticas y consumo de energía 49 El consumo de energía en la República Federal Alemana 53 Agotamiento de los materiales energéticos primarios 56 La fusión nuclear controlada 61 El reactor reproductor rápido 67 La tecnología del hidrógeno 71 Plazos para la introducción de la tecnología del hidrógeno 72 Capítulo 4. Transformación de la energía 77 Transformación en lugar de producción de energía 77 Transformaciones de energía directas e indirectas. Matriz TDE. Segundo principio de la termodinámica 78 Algunos ejemplos de fenómenos físicos que producen transformaciones directas de energía 85 Transformación (manipulación) de la fuerza del viento 85 Obtención fotovoltaica de corriente eléctrica a partir de la luz solar mediante pilas de capa cerrada 91 Producción de corriente eléctrica mediante el efecto termoeléctrico Seebeck 92 Producción de hidrógeno en los organismos vegetales por descomposición fotoquímica 99 Principios básicos para la producción de hidrógeno por descomposición fotoquímica del agua (fotolisis) mediante asociaciones delgadas monomoleculares 109 Capítulo 5. Energía solar: consideraciones previas 119 Potencia y estructura de la radiación solar que incide sobre la Tierra 119 Población y nivel de vida; sólo es posible un incremento mediante la energía solar 126 Utilización de la energía solar a pequeña escala 127 Absorción solar del agua y desalinización solar 131 Maneras posibles de captación y transformación de la energía solar 132 Fundamentos en la utilización de los gradientes de temperatura de los océanos producidos por la energía solar 141 Características fundamentales de las pilas de silicio de Capa de barrera 145 Fundamentos de la energía eólica 154 Resumen esquemático de las transformaciones de la energía solar 154 Capítulo 6. Desarrollo desde el punto de vista tecnológico de la energía solar 159 Problemas tecnológicos en la reducción de costos de las pilas solares utilizables en la superficie terrestre 159 Pilas solares de silicio no monocristalino. Consideraciones básicas 160 Descripción de un proceso de obtención de Si por fusión 165 Pilas solares de larga vida, de capas delgadas de CdS-Cu2_xS en heterounión 170 Tiempo de vida de las pilas de CdS 171 Procedimiento de preparación de las pilas solares de capas delgadas de CdS-Cu2_xS 172 Centrales térmicas solares con concentradores ópticos 177 La Comunidad Económica Europea (CEE) tiene en proyecto una central termoeléctrica solar de torre central, con 1 MW eléctr. de potencia 179 La instalación de pruebas de altas temperaturas y 400 kW de potencia (Georgia Tech., Atlanta, EE.UU.) 184 Centrales térmicas solares de los EE.UU. 186 Centrales térmicas solares de potencias elevadas 188 La posibilidad de captar energía solar en plataformas montadas sobre satélites (SSPS) 191 Capítulo 7. Métodos para el transporte de energía a grandes distancias 199 Transporte mediante radiación dirigida de microondas 202 Transporte mediante hidrógeno 202 Diferencias entre las redes de distribución de H2 y de gas natural 205 Redes de gasoductos de H2 que actualmente están en funcionamiento 209 Costes de inversión y costes de funcionamiento, del transporte y almacenamiento de H2 mediante gasoductos 212 ¿Se pueden utilizar para el H2 los actuales gasoductos de CH4? 218 Distribución de H2 a presión en depósitos de acero transportables 218 Transporte de H2 mediante hidruros metálicos 222 Almacenamiento y transporte del H2 líquido y de los lodos de H2 222 Conclusiones finales 223 Capítulo 8. La producción de hidrógeno a escala industrial a partir de agua 227 Termodinámica de la descomposición del agua 228 Construcción a escala técnica de electrolizadores de agua 231 Nuevas mejoras y nuevos procedimientos electrolíticos 236 La cubeta para electrolizar agua, ELOFLUX 241 Procesos cíclicos termoquímicos 248 Conclusiones finales 249 Capítulo 9. El almacenamiento de hidrógeno 253 Almacenamiento de energía térmica 253 Almacenamiento de energía electroquímica 254 Imanes superconductores 256 Acumulación de energía con volantes de inercia 256 Almacenamiento de hidrógeno 257 Almacenamiento de gas hidrógeno 257 Almacenamiento de hidrógeno a bajas temperaturas 259 Hidrógeno fijado por medios físicos o químicos 266 Conclusiones 272 Capítulo 10. Aspectos técnicos sobre las medidas de seguridad en el manejo de hidrógeno 277 Datos físicos y técnicos que están relacionados con la seguridad 277 Peligros físicos 280 Peligros químicos 280 Medidas de seguridad 282 Experiencias en el manejo del hidrógeno desde el punto de vista de la seguridad 282 Conclusiones 283 Capítulo 11. Métodos para transformar y utilizar el hidrógeno 285 Introducción 285 El convertidor químico 286 Otros motores de combustión 288 Turbinas con sistema a vapor de dos sustancias (H2O/NH3) 288 Transformación reversible del H2 en corriente eléctrica, mediante pilas de combustión H2-02 290 Construcción esquemática de una pila de combustión de H2-02 291 Pila de combustión alcalina con catalizadores Raney y de baja temperatura 293 Pilas de combustión a temperaturas medias con ácido fosfórico como electrólito 297 Conclusiones 302 Capítulo 12. Consecuencias de la disponibilidad de grandes cantidades de hidrógeno 305 Introducción 305 Metalurgia 305 Otros procesos metalúrgicos 309 Tecnología química 309 Otros usos industriales 309 Medios de transporte viarios y sobre carriles 311 El hidrógeno como combustible del tráfico aéreo 312 Hidrógeno en usos domésticos 313 Más observaciones sobre el suministro de energía para usos domésticos 314 Producción de energía eléctrica 315 Almacenamiento de energía eléctrica 315 Hidrógeno para producir productos alimenticios 317 Basuras y residuos fecales 318 Precio del hidrógeno 318 Posibles usos del oxígeno: introducción 319 Posibles utilizaciones del 02 319 Tratamiento aeróbico de aguas fecales 320 Inversión de la polución 320 Basuras y desperdicios 320 Otros empleos 321 Capítulo 13. Medios de transporte 325 Tráfico viario con hidrógeno como combustible 326 Historia de los medios de transporte basados en el hidrógeno 328 El automóvil de hidrógeno y los valores máximos de contaminación atmosférica en los EE.UU. 331 El actual motor de hidrógeno para automóviles 333 Seguridad 334 El precio del hidrógeno líquido 336 Conclusiones sobre el funcionamiento con hidrógeno de los vehículos viarios 338 Ventajas del hidrógeno como combustible para aviones 340 Aviones hipersónicos 342 Refrigeración de la carcasa del avión 343 Estimación de los costes 346 Experiencias que existen sobre la utilización como combustible del LH2 en el transporte aéreo 347 Aspectos negativos de un posible cambio de combustible para aviones, al pasar a H2 347 Posibles nuevos diseños para el transporte supersónico e hipersónico 348 Conclusiones sobre la utilización del LH2 como combustible para aviones 350 Capítulo 14. Cálculos cuantitativos para un gasoducto de hidrógeno solar entre Huelva (España) y Karlsruhe (Alemania) 353 Introducción 353 Cálculo de una conducción de distribución, transporte y almacenamiento de H2 de 2150 km de longitud para 10 elevado a la 10 Nm3 H2/a con tres estaciones compresoras para 100, 60 y 40 bar de presión de trabajo 354 Tubería de conducción 354 Inversiones 355 Cantidades a suministrar 358 Materiales de construcción de las tuberías 359 Cálculo del espesor de la pared de los tubos de acero 359 Determinación del diámetro de los tubos. Optimización de los costes de conducción 360 Cálculo y optimización del diámetro de los tubos 361 Discusión de los resultados de los cálculos 365
ENERGIA ALTERNATIVA FUENTE DE ENERGIA NO CONVENCIONAL CENTRAL TERMICA DETERIORO DEL MEDIO AMBIENTE HIDROGENO SOLAR ENERGIA SOLAR