El hidrógeno verde está emergiendo como una importante solución potencial para descarbonizar el transporte, pero nuevos hallazgos sobre eficiencia energética indican que debería usarse estratégicamente en el transporte pesado por carretera, ferroviario, aéreo y marítimo, según muestra un estudio de la Universidad de Michigan.

El hidrógeno verde se produce por electrólisis conenergía renovabledividir el agua en hidrógeno y oxígeno.Se puede utilizar directamente o encombustibles sintéticos, también conocidos como e-combustibles, para descarbonizar carreteras, ferrocarriles, barcos ytransporte aéreo.El sector del transporte es responsable de aproximadamente el 22% de las emisiones globales de dióxido de carbono y el 37% de las de Estados Unidos provenientes de combustibles fósiles.

Para mitigar el cambio climático, es crucial descarbonizar el transporte, tanto de pasajeros como de carga, según los investigadores, que calcularon la eficiencia energética total del sistema mediante el uso directo o indirecto de hidrógeno verde en combustibles electrónicos para propulsar aviones, trenes y automóviles.y barcos.La eficiencia energética del sistema mide la energía utilizada para impulsar las ruedas en modo terrestre y el empuje de aviones y barcos en relación con la energía eléctrica renovable total invertida.

Los investigadores de la UM consideraron tanto el uso directo de hidrógeno en motores o pilas de combustible como el uso indirecto de hidrógeno en forma de combustibles electrónicos como gasolina electrónica, diésel electrónico, combustible para aviones eléctricos, e-metanol y e-amoníaco.Al comparar estos usos con las opciones eléctricas de batería, descubrieron que las ineficiencias del sistema durante la producción, el almacenamiento, el transporte, la dispensación y el uso de hidrógeno o combustible electrónico conducen a una pérdida de energía de aproximadamente entre el 80% y el 90% de la entrada eléctrica inicial.

Por el contrario, el transporte propulsado por electricidad es entre tres y ocho veces más eficiente que utilizar hidrógeno directamente o en combustibles electrónicos.Suresultadosaparecerá en línea el 7 de agosto y en versión impresa el 21 de agosto en la revistaJoule.

"Tenemos urgencia de descarbonizar el transporte, dados los impactos adversos que estamos viendo del cambio climático, que solo se intensificarán", dijo Greg Keoleian, autor principal del artículo y codirector de la iniciativa MI Hydrogen de la UM."Examinamos dónde puede desempeñar un papel el hidrógeno analizando la energía para ayudar a guiar el despliegue junto con otros factores como el costo, el tiempo de combustible, el alcance y la seguridad".

El estudio se realizó como parte de la iniciativa MI Hydrogen de la UM, que tiene como objetivo fomentar la colaboración entre investigadores, grupos comunitarios, gobiernos y socios industriales de la UM para crear soluciones de hidrógeno que aceleren las transiciones a energías limpias.El equipo de investigación incluyó científicos del Centro de Sistemas Sostenibles, el Departamento de Ingeniería Aeroespacial de Michigan y el Departamento de Arquitectura Naval e Ingeniería Marina.

"Descubrimos que las fuentes de electricidad renovables en los EE. UU. son insuficientes para sustentarproducción de hidrógenopara vehículos ligeros.El hidrógeno verde debe usarse estratégicamente en el transporte pesado por carretera, ferroviario, aéreo y marítimo, donde las alternativas eléctricas están limitadas por la carga y el alcance", dijo Tim Wallington, primer autor del informe y especialista en investigación del Centro de Sistemas Sostenibles delEscuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la UM.

Sin embargo, afirma Wallington, las baterías no funcionarían para vehículos de transporte pesado que necesitan cubrir largas distancias.Las baterías son demasiado pesadas y demasiado grandes para impulsar un vuelo de más de 200 millas, para enviar un carguero a través de un océano o para impulsar un tren a través de un continente.

Según los investigadores, el hidrógeno o los combustibles electrónicos tienen más sentido como fuentes de energía para estas aplicaciones de transporte pesado.Usar hidrógeno como fuente directa de combustible requeriría cambios masivos en el abastecimiento de combustible y la infraestructura.El uso de combustibles electrónicos a base de hidrógeno evitaría estos cambios, pero en la mayoría de los casos son aproximadamente entre un 20% y un 50% menos eficientes energéticamente que los usos directos de hidrógeno verde.

Para caracterizar la eficiencia del sistema y visualizar las entradas y pérdidas de energía para cada ruta del hidrógeno, el equipo de investigación desarrolló un conjunto de 25 diagramas de Sankey.Estos diagramas comienzan con entradas de electricidad renovable y rastrean los flujos de energía a través de la producción y entrega de hidrógeno hasta su uso final en una pila de combustible, un motor de combustión interna o un turbofan en el caso de los aviones.Estas rutas del hidrógeno se compararon con otro conjunto de seis diagramas para todas las opciones eléctricas.

Los investigadores también midieron la intensidad energética de cada ruta del hidrógeno, que es cuánta energía renovable se necesita para mover carga en toneladas-milla o personas en pasajeros-milla para todos los principales modos de transporte.

"Lo que encontramos es que las tendencias aquí siguen las tendencias de intensidad energética del transporte basado en petróleo: con hidrógeno, el ferrocarril y el transporte marítimo son más eficientes, y un avión es menos eficiente porque hay que sostener ese peso en el cielo".dijo Keoleian, también profesor de sistemas sostenibles."Desde una perspectiva de transporte sostenible, querrás utilizar los modos de transporte más eficientes y menos intensivos en energía. La electricidad renovable es un recurso escaso, por lo que debemos utilizarla sabiamente "

Los coautores del estudio incluyen al estudiante de doctorado Maxwell Woody y al especialista en investigación Geoffrey Lewis del Centro de Sistemas Sostenibles, al estudiante de doctorado Eytan Adler y al profesor Joaquim Martins del Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la UM, y a Matthew Collette, profesor de arquitectura naval e ingeniería marina.