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MANUAL DE EFICIENCIA ENERGÉTICA

Actualmente, hay más de 6.800 pilas de combustible insta-
ladas en el mundo, lo que supone un incremento
del 300% en los últimos dos años. Dentro de las tecnolo-
gías utilizadas, el 72% de las pilas de combustible insta-
ladas son de tipo PEM, lo que consolida esta tecnología
como la más prometedora para un gran número de aplica-
ciones.

Se habla de la pila de combustible como la solución con más
futuro del vehículo con propulsión eléctrico. De momento
son varias las ciudades, entre ellas Madrid y Barcelona, que
están experimentando con autobuses este tipo propulsión y
su número va incrementándose día a día. Funcionan con
hidrógeno como combustible y toman el oxígeno del aire
produciendo una contaminación cero porque como residuos
se obtiene agua. Sin embargo, se calcula que para que se
pueda garantizar la autonomía de los vehículos de hidrógeno
previstos por los principales fabricantes en la próxima década,
al menos el 5% de las estaciones de servicio convencionales
deberían contar con algún surtidor preparado con hidrógeno.

Las pilas o células de combustible se forman con la asocia-
ción de varias pilas, y configuran un paquete o stack. La
tensión de salida de cada pila es pequeña (del orden de un
voltio), pero la intensidad y el rendimiento son muy altos; de
modo que asociando varias en serie se obtiene una tensión
más elevada. La pila de combustible es un dispositivo elec-
troquímico que permite transformar directamente la energía
química resultante de una reacción de oxidación de un
combustible en energía eléctrica, de forma continua y con
una alta eficiencia. Al contrario que las populares baterías de
acumuladores, que almacenan una cantidad fija de energía
entre sus electrodos, las pilas de combustible siguen funcio-
nando mientras se las alimente con combustible y oxidante.

• Altas eficiencias en la utilización del combustible.
El hecho de la conversión directa del combustible a
energía a través de una reacción electroquímica, hace
que las pilas de combustible puedan producir más
energía con la misma cantidad de combustible si se
compara con una combustión tradicional. El proceso
directo hace que las eficiencias puedan alcanzar entre
un 30% y un 90%, dependiendo del sistema de pila
de combustible y además se puede emplear el calor
adicional producido. La generación de energía basada
en la combustión convierte previamente el combus-
tible en calor, limitándose el proceso a la ley de Carnot
de la Termodinámica y después a energía mecánica,
que produce movimiento o conduce a que las turbinas

produzcan energía. Los pasos adicionales implicados
en la combustión hacen que la energía escape en
forma de calor, fricción y otras pérdidas de conver-
sión, y causan una disminución de la eficiencia del
proceso global. Las pilas de combustible al no ser
máquinas térmicas, no limitan su rendimiento por el
ciclo de Carnot y se puede alcanzar teóricamente el
100%. Únicamente las limitaciones en el aprovecha-
miento de la energía generada y en los materiales
empleados en su construcción impiden alcanzar este
valor.

• Emisión cero de contaminantes. Cuando el combus-
tible es hidrógeno, los productos obtenidos en la
reacción electroquímica catalizada de la pila de
combustible entre el hidrógeno y el oxígeno son agua,
calor y electricidad, en lugar de dióxido de carbono,
óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre y otras partí-
culas inherentes a la combustión de combustibles
fósiles. Para extraer hidrógeno puro, los combustibles
fósiles deben pasar primero por un reformador. En
este proceso las emisiones de dióxido de carbono,
óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre y otros conta-
minantes, son solamente una fracción de aquellos
producidos en la combustión de la misma cantidad de
combustible.

• Funcionamiento silencioso. Al carecer de partes
móviles, se ha calculado que el nivel de ruido a 30 m de
una pila de combustible de tamaño medio es única-
mente de 55 dB. Es por ello por lo que podrían usarse
pilas de combustible en recintos urbanos.

• Admisión de diversos combustibles. Cualquier
combustible si incluye hidrógeno en su composición
puede ser reformado. Pueden emplearse para este
proceso; por ejemplo, gas natural, carbón gasificado,
gasóleo o metanol.

• Flexibilidad de emplazamiento. Las celdas de
combustible, con su inherente operatividad sin ruidos,
emisión cero y requerimientos mínimos, pueden ser
instaladas fácilmente.

• Simplicidad del dispositivo. Las pilas de combustible
carecen de partes móviles. La falta de movimiento
permite un diseño más simple, mayores fiabilidad y
operatividad y un sistema que es menos propenso a
estropearse.

• Alto coste destinado a los sistemas de almacenamiento y
suministro (de hidrógeno, metanol o gas natural).

6.1. Transformación de la energía

6.2. Ventajas de la pila de combustible

6.3. Inconvenientes de la pila de combustible

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• Alto peso de las pilas de combustible para los proto-
tipos actuales.

• La producción de algunos componentes, al no efec-
tuarse a gran escala, implica un coste elevado. Se
calcula que un coche con pila de combustible cuesta
un 30% más que uno de gasolina o diésel con presta-
ciones similares.

En el marco del proyecto Europeo CUTE -en español sus
siglas significan Transporte Urbano Limpio para Europa-,
se habilitaron tres autobuses con pila de combustible
alimentados por hidrógeno en la Comunidad de Madrid. El
grupo H2 formado por Repsol YPF, Gas Natural SDG y Air
Liquide puso en marcha la primera hidrogenera (estación
de servicio de hidrógeno) de España, con producción in
situ, situada en las dependencias de la EMT de Madrid. El
hidrógeno se produce a partir de gas natural (proceso de
reformado) y posteriormente se comprime a 200 bar, para
su almacenamiento, pudiendo abastecer a los autobuses
para sus rutas diarias en menos de ocho minutos.

Ambos proyectos han tenido como objetivo el poner en
funcionamiento autobuses de línea de la empresa muni-
cipal de transporte (EMT) que funcionan con pila de
combustible e hidrógeno y han sido parcialmente finan-
ciados por la Comisión Europea. El proyecto CUTE ha
puesto en marcha tres autobuses que actualmente prestan
servicio por las calles de Madrid. El proyecto europeo
CITYCELL construyó el primer autobús híbrido que
combina baterías convencionales con una pila de combus-
tible. Los autobuses repostan el hidrógeno a diario en la
estación de servicio anteriormente mencionada.

Con la participación de la Organización Nacional de Ciegos
Españoles (ONCE), el centro de innovación y tecnología
CARTIF, y las empresas ENERMAN, MEYRA y liderado por la
empresa BESEL, se ha diseñado y fabricado la primera silla
de minusválidos en España propulsada con pila de combus-
tible tipo PEM, siglas inglesas de Proton Exchange Menbrane.
El sistema tiene una autonomía mucho mayor que los

sistemas basados en baterías, además de reducir peso y
volumen. La principal ventaja del prototipo es la posibilidad
de poder recargar rápidamente el tanque de hidrógeno que
alimenta la pila de combustible, en lugar de tener que cargar
durante varias horas las baterías convencionales.

En el marco del proyecto europeo Fuel cell Innovative Remote
System for Telecom, FIRST, un consorcio formado por
CIEMAT, el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA)
y el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del Consejo
Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), junto con
otras entidades europeas, han diseñado y construido una
instalación de demostración para suministro energético de
un sistema aislado. El sistema aprovecha el exceso de radia-
ción solar para producir hidrógeno que, a través de una pila
de combustible polimérica (PEMFC), proporciona energía
eléctrica a un equipo de telecomunicaciones.

Es un proyecto financiado por la Comisión Europea cuyo
objetivo es estudiar el potencial del biogás como combus-
tible utilizando una pila de combustible de carbonatos
fundidos (MCFC). Los estudios se han llevado a cabo en
Alemania, Austria, Eslovaquia y España. El demostrador
español se ha instalado en la planta de biometanización, para
tratamiento de residuos sólidos urbanos, que la Comunidad
de Madrid tiene en Pinto. La planta es operada por la empresa
Urbaser, uno de los socios del proyecto europeo.

6.4. Algunas experiencias prácticas

6.4.1. Estación de servicio de hidrógeno

6.4.2. Cofinanciación DG TREN-CE
Autobuses-proyectos CUTE y CITYCELL

6.4.3. Cofinanciación DG TREN-CE
Proyecto Ciclopila

6.4.5. Cofinanciación DG Investigación - CE
Proyecto EFECTIVE

6.4.4. Cofinanciación ADE y PROFIT
Proyecto FIRST

FIGURA 15

Primera silla de ruedas propulsada con pila
de combustible tipo PEM.

Fuente: BESEL S.A.

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09 Energías Renovables: Solar

isiDoro lillo bravo
manuel silva pérez
valeriano ruíz hernánDez

E.S. de Ingenieros UniversIdad de Sevilla
Profesores de EOI
Escuela de Negocios

13 Innovación Tecnológica

Guillermo escobar lópez

Ingeniero de Minas
Profesor de EOI
Escuela de Negocios

10 Energías Renovables: Cogeneración,
Biomasa

Javier GranDe martín
Guillermo escobar lópez

Besel, SA. Empresa Colaboradora de EOI
Escuela de Negocios

11 Energías Renovables: Geotérmica
y Minihidráulica

roberto sánchez
violeta paniello
ester Güiza
iGnacio Jiménez
José maría sánchez

Besel, SA. Empresa Colaboradora de EOI
Escuela de Negocios

12 Generación de Energía Eléctrica

vicente soler crespo

Ingeniero de Minas
Profesor de EOI
Escuela de Negocios

© EOI Escuela de Negocios

© Centro de Eficiencia Energética de Gas Natural Fenosa

RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS

Edita: Gas Natural Fenosa

Diseæo y Maquetación: Global Diseæa

Impresión: División de Impresión

Depósito Legal: M-51519-2008

Impreso en papel ecológico y libre de cloro.

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