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Categorías: Tecnología

La pila de hidrógeno es el futuro, nos guste o no



No hace muchos meses que te traíamos un extenso artículo técnico analizando la problemática, ventajas e inconvenientes sobre la aplicación masiva del hidrógeno como solución al problema de la movilidad sostenible (puedes leerlo aquí). A modo de resumen te diremos que, comparado con un sistema de baterías, alimentar al coche de energía eléctrica creada "en el propio coche" a través de una pila de combustible alimentada por hidrógeno resultaba claramente menos eficiente.

¿Quieres cifras? La eficiencia energética total del ciclo para el hidrógeno, desde que se obtiene la energía (los julios otorgados en la central eléctrica), hasta que esta llega a las ruedas de nuestro coche, es de alrededor del 50%. En cambio, un sistema completamente eléctrico supera el 70%. Es decir, estamos hablando de que un coche a baterías resulta un 20% 20 puntos porcentuales más eficiente que uno alimentado por hidrógeno.

¿Por qué? Pues porque el coche a baterías se carga directamente de la red eléctrica, cuyo transporte energético es relativamente muy eficiente, lo que permite que los julios que nacen en la central eléctrica lleguen, casi sin pérdida, a nuestro enchufe. En cambio, un coche con pila de combustible emplea hidrógeno comprimido. Como este no lo encontramos "suelto" por la naturaleza, lo que tenemos que hacer es usar la energía eléctrica para disociar los átomos de hidrógeno de los del oxígeno del agua. Luego usar más energía para comprimirlos y convertirlos al estado líquido. Luego usar todavía más energía para transportar ese hidrógeno hasta las gasolineras (hidrogeneras), y reconvertir ese hidrógeno en vapor de agua para generar electricidad, otro proceso que no es completamente eficiente.

Pero claro, los coches a baterías tampoco son la panacea. Existen problemas con los tiempos de recarga, con el coste de las baterías, con su vida útil, con la potencia eléctrica instalada en las casas para facilitar las cargas... Todos estos problemas resultan en escollos logísticos que llevarían mucho tiempo, inversión y cultura para salvarlos. ¿Son tecnológicamente solucionables? Sí, sin duda, pero a un ritmo lento y constante, algo que, todos lo sabemos, no funciona en la sociedad humana demócrata, donde las decisiones políticas se toman siempre que tengan un efecto palpable en cuatro o cinco años, o sirvan para salvar "bolas de partido". Además, los enormes intereses creados alrededor de poder mantener una infraestructura y un modelo económico que permita mantener el control energético tal y como está establecido ahora también crean un entorno poco propicio a las baterías.

Por todo ello, aquel artículo de análisis sobre la mejor solución posible a medio plazo para el transporte lo cerrábamos con una afirmación lógica: la solución que triunfará no será, necesariamente, la técnicamente mejor, sino la que logística y empresarialmente tenga mejor soporte.

Y en estas últimas dos semanas hemos visto cómo el hidrógeno se ha convertido en la opción de futuro "de facto". Nos guste o no. ¿Por qué? Vamos a verlo.

Los fabricantes

El primer punto para que una solución energética para la movilidad sostenible funcione está en que haya una masa crítica de automóviles impulsados por este tipo de tecnología, y que, además, sean de fabricantes muy diversos.

La pila de hidrógeno es algo que llevamos viendo casi 20 años ya en la industria del automóvil como "el futuro", pero parecía que ese futuro no llegaba nunca.

Los fabricantes, tras ver el tortazo mayúsculo de la venta de coches a batería (culturalmente el cliente "tipo" sigue sin convencerse de que, de hecho, anda menos de 160 kilómetros al día, y que tiene otro coche en casa para afrontar distancias mayores), han vuelto a centrarse en la pila de combustible.

Grupos como Honda, Toyota y Daimler tenían ya muy avanzados sus proyectos de pila de combustible a base de hidrógeno, y ahora han sellado acuerdos con otros fabricantes para compartir costes de desarrollo. De esta manera Ford, Nissan, Renault y BMW se han unido a estos fabricantes, mediante acuerdos tecnológicos que incluyen la producción de centenares de miles de coches a pila de hidrógeno en cuestión de sólo 10 años.

Pero claro, el éxito de este tipo de vehículos no está sólo en que estén en la oferta de los fabricantes, sino en que haya, además, una infraestructura para el repostaje de hidrógeno. La ACEA, asociación de constructores de automóviles europea, y otros consorcios como el UKH2Mobility británico (integrado por Daimler, Toyota, Hyundai, Nissan, BOC y Morrisons) se han activado y han comenzado a presionar a los gobiernos.

Las autoridades y la infraestructura



Tal y como te contamos, el futuro será de aquella tecnología que tenga el soporte de los gobiernos y las multinacionales para crear una infraestructura que le de soporte.

Los coches a baterías pueden tener muchas ventajas, pero la realidad es que la instalación eléctrica de nuestras ciudades no está pensada para soportar la carga simultanea, todas las noches, de decenas o centenas de coches en cada garaje. Simplemente los cables no son "lo suficientemente gordos". Y aunque haya suficiente electricidad para recargar los coches de una ciudad, lo que hay que hacer es hacer llegar esa electricidad a cada enchufe con la potencia necesaria.

Aunque se nos enseñen puntos de recarga de todo tipo, hasta inductivos (habría que hablar de los efectos sobre la salud de este tipo de cargadores cuando estamos hablando de trasferencias energéticas tan elevadas), mientras no se "cablee" de nuevo el corazón de las ciudades, la realidad eléctrica todavía estará lejana.

¿Y las baterías líquidas? Sí, son una solución, ya que permiten la "recarga" en un modo similar a rellenar un depósito de combustible. Pero esto es una carrera tecnológica, y aunque puedan ser la solución perfecta, la realidad es que la solución se necesita hoy, ahora, y las baterías líquidas no están en un estado de evolución como para convertirse en una realidad del día a día en 10 o 15 años.

Por todo ello, los gobiernos, presionados por los fabricantes de automóviles y los gigantes industriales y energéticos, han decidido durante estas semanas comenzar a dar enormes pasos hacia el futuro del hidrógeno.

¿Cómo? Una buena muestra es el compromiso del gobierno británico de poner sobre la mesa más de 650 millones de euros en forma de inversiones que se dividirán en dos campos: la investigación tecnológica de las pilas de combustible, y la creación de una infraestructura de "hidrogeneras".

El estado de la técnica


Esquema básico de la pila de combustible

Pero ¿están las pilas de combustible listas ya para su comercialización masiva? Sin duda es la técnica de reducción de emisiones que está más cerca de ser una realidad comercial viable, teniendo en cuenta también el aspecto logístico (los coches a batería se venden, pero intenta cruzar España de punta a punta en un Leaf y verás cuántos días te cuesta).

Actualmente la técnica y el funcionamiento de los coches a pila de combustible se conoce de sobras. El problema es que hay que industrializar este tipo de pilas de combustible para reducir los costes. Las pilas de combustible utilizan materiales nobles en sus "entrañas" y por eso son dispositivos caros. Tecnológicamente no son demasiado complejos. Progresivamente, a medida que se invierta en su desarrollo, iremos viendo nuevas generaciones que generarán más energía y serán más eficientes, y sobre todo, más económicas.

En todo caso, hemos pasado de pilas de combustible que costaban centenares de miles de euros a unas que ya se quedan en las seis cifras en euros, y la cosa seguirá bajando, a ritmo vertiginoso, lo que las convierte en una realidad tangible a corto plazo.

El estado de la técnica en otro aspecto, el de la logística y el repostaje, es otro cantar. Hoy por hoy, repostar hidrógeno es casi imposible (porque no hay estaciones), no hay un estándar todavía de las mangueras, las presiones, o las especificaciones de los depósitos a alta presión, que además tienen cierta peligrosidad intrínseca asociada (hidrógeno a alta presión es una bomba en potencia, si se maneja de manera incorrecta).

Los esfuerzos de inversión en investigación y desarrollo para los próximos 10 años tendrán que centrarse en crear una normativa clara para toda Europa en cuanto a exigencias técnicas del repostaje, de los depósitos, y reducir volúmenes de los mismos y su peligrosidad. En todo caso, desde el punto de vista de la ingeniería estamos hablando de un problema tecnológico que se soluciona a base de inversión, ya que no estamos intentando convertir arena en diamantes, sino que estamos hablando de cosas que son completamente factibles, y sólo requieren dinero para trasformarlas en realidades.

Dicen desde Reino Unido que para 2025 esperan tener 1,6 millones de coches eléctricos con pila de combustible rodando por el país, lo que puede sonar a salvajada (aún nos podemos reír de los fallos en las predicciones de coches eléctricos para esta década), pero la realidad es que con tanto fabricante implicado y tantos intereses generados, esta vez "parece la buena".

Según los proveedores como Air Liquide, el coste por kilómetro de alimentar un coche con hidrógeno será equivalente al de un coche diésel actual allá por 2020, una vez la infraestructura esté en condiciones. El precio se podrá mantener estable a largo plazo. Obviamente, esto elimina las ventajas conocidas de los coches eléctricos actuales, cuyo "repostaje energético" resulta mucho más económico que uno alimentado por combustible fósil. Pero es que una de las claves de que este sistema de economía de hidrógeno funcione es que a nivel económico pueda seguir siendo "estructuralmente similar" al de las gasolinas, dejando márgenes a las hidrogeneras, a los emporios energéticos y también dando control a los gobiernos para grabar al "combustible".

Ventajas de la pila de combustible

Habrá quien diga que los coches de pila de combustible trasladan la pelota de las emisiones contaminantes y el uso de combustibles fósiles a otra industria: desde la del automóvil a la de la generación eléctrica. Pero la realidad es que es un paso de gigante en reducción de emisiones de CO2.

Aunque el hidrógeno, idealmente, se tendría que obtener de fuentes energéticas renovables para estar hablando de un "combustible limpio", la realidad es que estamos a décadas de que se obtenga de esa manera. La realidad es que el hidrógeno seguirá procediendo en parte de hidrocarburos, y en otra parte de procesos de electrólisis de agua, alimentados por energía eléctrica creada a partir de combustibles fósiles.

Pero más allá de eso, quemar gasolina o gasóleo (o GLP) en nuestro coche es un proceso energéticamente muy poco eficiente (25% o menos). Las centrales energéticas que alimentarán los procesos industriales para obtener hidrógeno nos proporcionarán eficiencias muy superiores, que a la postre supondrán recortes en emisión de CO2 por kilómetro recorrido espectaculares (pasaremos de unos 140 gramos de CO2 por kilómetro de media actual a unos 40 según UKH2Mobility). Al mismo tiempo pondremos la base para llegar a los 0 gramos, si es que los gobiernos son capaces de cambiar el modelo energético a uno que sea completamente renovable.

Los coches



Un coche eléctrico actual y uno a pila de combustible apenas se diferencian en nada. Ambos emplean motores eléctricos para moverse, y la única diferencia es que donde los eléctricos actuales, como el Leaf, llevan baterías para el suministro eléctrico, los de pila de combustible emplean una... pila de combustible para generar su propia electricidad.

El futuro a medio plazo nos invita a pensar en coches sin pila de combustible, o con una muy pequeña, como generador eléctrico auxiliar, y con baterías en paralelo, para los coches más pequeños y urbanos, esos que pueden enchufarse en casa para cargarse, una vez la infraestructura lo soporte.

Las grandes berlinas, los compactos, y todo coche pensado para salir de la urbe con garantías emplearán pila de combustible y supercondensadores o baterías para poder aprovecharse del hidrógeno como generador eléctrico integrado y reaprovechar la energía cinética durante las frenadas.

Tecnológicamente hablando, los fabricantes que ya han creado coches eléctricos, como Renault y Nissan, tienen la ventaja de tener parte del desarrollo hecho. Daimler puede aportarles a ellos la alternativa a las baterías.

¿Estarán entonces los coches de combustión condenados? Si nos fiamos de las tendencias, y asumimos que, a medio plazo, toda gasolinera será al mismo tiempo hidrogenera, lo más seguro es que seguirá ofreciéndose gasolina para los coches "viejos".

La reducción de la dependencia energética directa de la gasolina debería ablandar sus precios a medio plazo, lo que debería permitir que los más apasionados puedan seguir empleando sus coches a combustión, gravados, eso sí, por enormes impuestos de circulación por parte de los gobiernos, apoyados en el hecho de que son "nocivos" para el entorno.

Una buena alternativa para los apasionados es que, de existir una red real de abastecimiento de hidrógeno en todo el planeta, se podría volver a retomar la idea del motor de combustión interna alimentado por hidrógeno para coches prestacionales y pasionales. Esta idea ya la intentó emplear BMW décadas atrás, pero sin éxito. Los motores funcionan casi como con gasolina, y aunque energéticamente derrochan mucho más al lado de un coche con pila de combustible (mucho más eficiente), sería una alternativa para los apasionados de la combustión.

Por qué esta vez va enserio

Sí, esta historia de "en el futuro usaremos esto o aquello para movernos" ya la has vivido, una y mil veces. Pero la diferencia es que esta vez va en serio. Llevamos décadas cubriendo informaciones sobre el futuro del automóvil, y nunca habíamos visto una serie de movimientos estratégicos de tanto calado apostando por una tecnología.

Es la primera vez que vemos a enormes grupos automovilísticos asociándose a favor de la pila de combustible. La ACEA ha tomado cartas en el asunto, y gobiernos como el de Gran Bretaña ya han puesto su firma en inversiones de cientos de millones de euros.

Con tantos enormes grupos industriales involucrados, y con su poder de convicción sobre los organismos europeos, esta vez sí, es la "buena". Nos guste o no.

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