BMW su impresionante tecnología de carros con hidrogeno, los datos mas claves para entender esta tecnología.
El Grupo BMW investiga desde el siglo pasado esta tecnología y ya la tiene a punto, pero hace falta el desarrollo de la infraestructura de producción y distribución del gas.
¿Conduce un automóvil eléctrico y solo tiene que detenerse unos minutos para repostar? ¿Puede eso ser posible? Por supuesto que sí, con autos de hidrógeno como el BMW iX5 Hydrogen.
Pero ¿cómo funciona un auto de hidrógeno? ¿Qué es un sistema de pila de combustible? ¿Qué ventajas ofrece esta tecnología y qué desafíos enfrenta?
¿Cómo funciona una unidad de hidrógeno?
Los autos de hidrógeno funcionan con un motor eléctrico y, por lo tanto, se clasifican como autos eléctricos. La abreviatura común es FCEV, abreviatura de «Vehículo eléctrico de celda de combustible«, en contraste con los automóviles eléctricos que funcionan con baterías, o los vehículos eléctricos de batería, BEV para abreviar.
Hay una diferencia crucial con respecto a otros vehículos eléctricos: los vehículos de hidrógeno producen la electricidad ellos mismos. Esto significa que su energía no proviene de una batería incorporada, como es el caso de los vehículos puramente eléctricos o los vehículos híbridos enchufables, que pueden cargarse desde una fuente de energía externa. En cambio, los automóviles de hidrógeno tienen su propia planta de energía eficiente a bordo, que convierte el hidrógeno del tanque de combustible en electricidad. Y esta central eléctrica es la pila de combustible.
Un proceso conocido como electrólisis inversa tiene lugar en una celda de combustible. El hidrógeno reacciona con el oxígeno en el proceso. El hidrógeno proviene de uno o más tanques en el automóvil, mientras que el oxígeno proviene del aire ambiente. Lo único que produce esta reacción es energía eléctrica, calor y agua, que sale por los gases de escape como vapor de agua, sin ninguna emisión.
La electricidad generada en la celda de combustible toma dos rutas, dependiendo de lo que exija la situación específica de conducción. Fluye hacia el motor eléctrico y acciona directamente el vehículo, y/o carga una batería que actúa como almacenamiento temporal hasta que se necesita la energía para el accionamiento. Esta batería de «búfer» es significativamente más pequeña que la batería de un automóvil totalmente eléctrico, lo que significa que también es más liviana. También está siendo constantemente recargado por la celda de combustible.
Al igual que otros vehículos eléctricos, los vehículos de hidrógeno también pueden recuperar o “recuperar” la energía de frenado. En este proceso, el motor eléctrico convierte la energía cinética del automóvil nuevamente en energía eléctrica y la alimenta a la batería de respaldo.
Las ventajas y el potencial de los autos de que utilicen la tecnología.
Los autos de hidrógeno funcionan exclusivamente con electricidad y se conducen con cero emisiones locales. Por lo tanto, la experiencia de conducción es similar a la de los autos eléctricos. A saber: aceleración dinámica, prácticamente silenciosa, ya que los motores eléctricos proporcionan todo su par incluso a bajas velocidades.
La principal ventaja, y la mayor ventaja competitiva, es el corto tiempo de reabastecimiento de combustible. A diferencia del tiempo de carga de los autos eléctricos, que dependen tanto del modelo como de la infraestructura, solo se necesitan de tres a cuatro minutos para recargar el tanque de hidrógeno de un BMW iX5 Hydrogen (flota piloto). Esto pone la disponibilidad y flexibilidad del vehículo en línea con las de un automóvil normal.
Los vehículos de hidrógeno tienen una autonomía similar a la de los autos eléctricos con una batería de almacenamiento muy grande. Un solo repostaje de hidrógeno en el BMW iX5 Hydrogen tomará 504 kilómetros. La autonomía de los vehículos de hidrógeno no depende de la temperatura exterior, por lo que no se deteriora con el frío.
Las unidades de hidrógeno pueden ayudar a poner la infraestructura en una base más amplia para satisfacer la creciente demanda de estaciones de carga eléctrica para todos los BEV. El hidrógeno es también una de las formas más eficientes de almacenar y transportar energía renovable, por lo que desempeña un papel importante en el futuro suministro de energía.
Los FCEV utilizan el mismo accionamiento eléctrico que los BEV, pero difieren en la forma en que almacenan energía. Esto significa que comercializar automóviles de hidrógeno beneficia tanto a las tecnologías de celdas de combustible como a las de baterías en igual medida, lo que reducirá los costos para todos a largo plazo.
¿Cuánto cuestan los autos de hidrógeno y por qué?
Los pocos modelos que funcionan con celdas de combustible que ya están disponibles en el mercado aún cuestan más que los autos eléctricos comparables con baterías o motores de combustión interna.
Hay una serie de razones por las que los autos de hidrógeno son actualmente más caros. La industrialización en la producción aún no está completamente desarrollada y la demanda de platino también juega un papel.
El metal precioso actúa como catalizador en la generación de electricidad. Sin embargo, la cantidad de platino necesaria para las pilas de combustible de los automóviles ya se ha reducido considerablemente. Además, el platino recuperado a través del reciclaje de convertidores catalíticos también está regresando cada vez más al ciclo de materiales.
Los bajos volúmenes de producción también son un factor, aunque temporal. La tecnología del hidrógeno es muy similar en la forma en que se utiliza para muchas aplicaciones, por ejemplo, vehículos comerciales, trenes, aeronaves o incluso soluciones de ubicación fija, por lo que se puede suponer que el aumento de los volúmenes de producción producirá beneficios. También es significativo que haya menos dependencia de la materia prima que con los BEV.
Trabajando en mejorar costos de producción
Además de los costes de adquisición, los costes operativos juegan un papel importante en la rentabilidad y la aceptación de una tecnología de accionamiento. En el caso de un automóvil de hidrógeno, estos dependen sobre todo del precio del combustible. Un kilogramo de hidrógeno cuesta actualmente alrededor de 14 euros.
Un auto de pila de combustible puede viajar unos 100 kilómetros con un kilogramo de hidrógeno. Esto hace que el coste por kilómetro de un automóvil de hidrógeno actualmente sea casi el mismo que el de los vehículos de combustión. Si la producción de hidrógeno aumenta en todo el mundo, como se prevé actualmente, el precio por kilogramo en Alemania podría descender a alrededor de 4 a 6 EUR para 2030.
¿Cuán sostenibles y ecológicas son las unidades?
Un automóvil que utilice únicamente energías regenerativas y no genere emisiones nocivas sería ideal desde el punto de vista ecológico. ¿Qué tan cerca está el automóvil de celda de combustible de lograr este ideal en comparación con otros tipos de propulsión?
Por ley, los accionamientos alternativos deben diseñarse para reducir la emisión de contaminantes, en particular CO2 dañino para el clima, pero también otros gases nocivos para la salud, como los óxidos de nitrógeno. El aire de escape de un automóvil de hidrógeno consiste en vapor de agua pura. Por lo tanto, la unidad de pila de combustible está libre de emisiones localmente. Esto significa que mantiene limpio el aire de las ciudades. Pero ¿protege el clima al mismo tiempo?
Eso depende de cómo se produjo el hidrógeno. La producción de hidrógeno requiere energía eléctrica. En el proceso de electrólisis, la energía eléctrica descompone el agua en sus componentes separados de hidrógeno y oxígeno. Si la electricidad utilizada proviene de energías renovables, la producción de hidrógeno tiene una huella de carbono neutra.
Si, por otro lado, se utilizan combustibles fósiles, esto finalmente tiene un impacto adverso en la huella climática de un automóvil de hidrógeno. La fuerza de este impacto depende de la combinación energética utilizada. En este sentido, el automóvil de hidrógeno no se diferencia de otros vehículos eléctricos.
La desventaja de la producción de hidrógeno es cuánto se pierde durante la electrólisis. La eficiencia de toda la cadena energética, desde la producción de electricidad hasta el funcionamiento del vehículo, actualmente es solo la mitad de la de un BEV. Aunque si observa el ciclo de vida completo de los FCEV y los BEV, no están muy separados.
Sin embargo, el hidrógeno se puede producir en momentos en que hay un exceso de suministro de electricidad a partir de fuentes de energía renovables porque la energía eólica o solar que se produce actualmente no se utiliza en otros lugares.
Utilizar lo que para otras industrias es desecho
El potencial para esto es enorme. El hidrógeno también es un subproducto en numerosos procesos industriales, y con demasiada frecuencia se trata como un desecho, es decir, no se le da ningún otro uso. Las unidades de celda de combustible ofrecen una forma de reciclar hidrógeno aquí. En el caso de la producción de hidrógeno a partir de combustibles fósiles, también existe la oportunidad de almacenar el CO2 resultante («captura y almacenamiento de carbono») o incluso utilizarlo («captura y utilización de carbono»); este hidrógeno se denomina hidrógeno «azul».
El balance energético de los autos de pila de combustible también incluye el transporte y almacenamiento del hidrógeno. Surgen diferentes costes de compresión, refrigeración, transporte y almacenamiento en función de la tecnología de transporte utilizada (líquido o gaseoso).
Sin embargo, el transporte y almacenamiento de hidrógeno sigue siendo mucho más complejo y consume más energía que la gasolina o el diésel. Sin embargo, a diferencia de los combustibles fósiles, el hidrógeno se puede producir en cualquier lugar donde haya acceso a electricidad y agua, incluso directamente en las propias estaciones de servicio, como muestran los ejemplos de Amberes (Bélgica) y Fürholzen (Alemania).
Las distancias de transporte podrían acortarse significativamente en el futuro a medida que la infraestructura se expanda aún más.
En conclusión, los motores de hidrógeno tienen el potencial de hacer posible una movilidad ecológicamente sostenible. Sin embargo, esto depende en particular del uso de energías renovables en la producción de hidrógeno y la expansión de la infraestructura técnica para lograr rutas de transporte más cortas.
