La pila de combustible de hidrógeno, la energía del futuro

La pila de combustible de hidrógeno, la energía del futuro

El hidrógeno se está convirtiendo en la alternativa más viable para la movilidad.

Vehículo con hidrógeno

Un vehículo es alimentado con hidrógeno gaseoso en el Salón del automóvil de Frankfurt IAA.

Foto:

AFP

Por: Redacción Vehículos
20 de febrero 2021 , 07:19 a. m.

En la última década, la industria del automóvil empezó a sentir pasos de animal grande. Noruega tiene en sus planes el fin de la venta de vehículos de combustión interna, gasolina y diésel a partir del 2025, para convertirse en un país libre de emisiones en el 2050. En Reino Unido, la legislación prohibirá la venta en 2030. Canadá y Singapur planean lo mismo para 2040, mientras que Suecia espera dejar de producir vehículos con motor diésel a partir de 2030.

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Y no hay que perder de vista las recomendaciones realizadas a la Comisión Europea por el Grupo Asesor sobre Normas de Emisión de Vehículos (Agves), que en la normativa Euro 7 ya habla de la prohibición de la venta de vehículos de combustión en 2025.

Aunque estas son decisiones políticas que parecen estar a la vuelta de la esquina, habrá que esperar la llegada de esas fechas y ver cómo jugarán sus cartas los fabricantes. Sea cual sea la decisión, lo cierto es que desde ya se está produciendo un cambio global que se hará realidad más pronto que tarde, y fabricantes y conductores tendrán que acomodarse a esa nueva realidad que busca un futuro más sostenible.

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Por eso los fabricantes de vehículos no se han quedado quietos y exploran nuevas tecnologías, y qué tipo de combustible impulsará sus productos. Por ahora, buena parte de ellos, o todos, emprendieron el camino para desarrollar vehículos eléctricos alimentados por baterías, pero existe otra opción que se abre paso, no con tanto despliegue, pero sí con una eficiencia probada y más limpia: las pilas de combustible de hidrógeno.

“La inversión en curso y su claro potencial hacen del hidrógeno un fuerte competidor para el futuro más verde de la industria”, afirma Mats W. Lundberg, director de sostenibilidad de Sandvik Group. Este es un grupo industrial sueco, fundado en 1862 por Göran Fredrik Göransson para el desarrollo de ingeniería de alta tecnología.

Lundberg está seguro de que el hidrógeno será el combustible del futuro, y sostiene que la pila de combustible de hidrógeno es una de las alternativas tecnológicas para dejar atrás los motores de combustión hacia opciones más ecológicas y eficientes, y abrirá definitivamente la posibilidad de que los motores eléctricos sean alimentados por baterías electroquímicas, que reemplazarán a las actuales, más grandes y más pesadas.

Mientras se desarrolla la producción de ‘hidrógeno verde’, que se obtiene a partir de energías renovables, los fabricantes trabajan en la tecnología, las empresas de suministro en la recarga (estaciones) los proveedores en los materiales, y varios países trabajan en función de nuevas normas.

En Europa ya es manifiesto el interés por el desarrollo del hidrógeno como combustible, mientras que China dice estar preparándose para el siguiente cambio con la pila de combustible, con lo cual empieza a dejar atrás el vehículo eléctrico de batería. En julio del 2020, el Gobierno de Alemania anunció ayudas a 20 laboratorios para la investigación del hidrógeno. Alemania tiene el 25 por ciento de las ‘hidrogeneras’ (estaciones de recarga) de Europa.

¿Por qué tanto optimismo con el hidrógeno?
Es inagotable como fuente de energía, cero emisiones, bajo costo de uso o muy similar a lo que cuesta llenar un tanque de gasolina, la ‘tanqueada’ es rápida (de 3 a 5 minutos) y con las ventajas de los vehículos 100 por ciento eléctricos. Estas son las razones por las cuales el hidrógeno se revela como la tecnología que revolucionará por completo la movilidad.

Una diferencia: hay otra aplicación del hidrógeno que sustituye a la gasolina o el diésel para los vehículos térmicos. Pero la infraestructura es sumamente compleja para producirlo, comprimirlo, almacenarlo y pasarlo a los vehículos mediante sistemas de acople muy sofisticados y costosos. Es una posibilidad muy remota aún. Se estudia a largo plazo en la aviación porque los puntos de abastecimiento serían únicos y fijos en los aeropuertos.

Bibliografía
Híbridos y eléctricos.com Ecotecnología del vehículo.
Autopista.es Portal web.
Unión Europea/energía

Lo bueno y lo malo del hidrógeno

El principal problema que enfrenta hoy la masificación es la reducida red de ‘hidrogeneras’, el equivalente a las estaciones de gasolina que conocemos, y en general la infraestructura y los materiales que son costosos.

Para obtener hidrógeno de la misma manera como pasa con los combustibles fósiles y producirlo de forma eficiente y sostenible, la infraestructura de suministro es clave. Esto implica no solo producir el ‘hidrógeno verde’, sino también desplegar las redes para transportarlo y el desarrollo de las pilas de combustible que lo transformen en electricidad.

Un componente clave de la infraestructura son los tubos de acero de alta calidad. También la tecnología de materiales es fundamental para el desarrollo de las pilas de combustible porque deben cumplir estrictos requisitos de seguridad por las altas presiones del gas que deben soportar los tanques que almacenan el hidrógeno en las estaciones y en los vehículos.

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A pesar del optimismo reinante, no hay que perder de vista que el futuro de esta tecnología depende en gran medida de la producción de hidrógeno a través de la electrólisis, y ese proceso requiere una gran cantidad de energía proveniente de otras fuentes de energía renovable, como el gas metano. Según las cuentas de los expertos, hoy el 96 por ciento del hidrógeno se genera a partir de combustibles fósiles.

Con todo y lo que eso significa, el solo hecho de reducir peso en los vehículos, su gran autonomía y la rapidez de recarga, la pila de combustible es vista por las grandes empresas de transporte como la solución más competitiva para impulsar vehículos de gran tamaño, de carga pesada y pasajeros.

Y un último punto a favor es el almacenamiento a largo plazo del hidrógeno, ya que es un gas que se puede depositar fácilmente en tanques y contenedores, mientras que la vida útil de las baterías se puede afectar con el tiempo y las recargas rápidas.

La oferta de hidrógeno en el ‘mercado’ nacional

Con promesas de ‘bajo consumo’, ‘ahorro de combustible’ o ‘aumento de potencia’, pululan los avisos en internet de venta de ‘kits’ de hidrógeno vehicular’ que oscilan entre los 250.000 y 350.000 pesos. “¿Cansado de gastar tanto dinero en combustible? Usted puede ahorrar un 40 por ciento del dinero que gasta. Comience a ahorrar con nuestra tecnología de hidrógeno”.

Con toda esta artillería se busca captar compradores de un dispositivo similar a una botella o termo, ‘reactor’ lo llaman –que no tiene nada que ver con la pila de hidrógeno– que se acopla al motor. Ese ‘reactor’ descompone el agua en sus dos moléculas (hidrógeno y oxígeno), el oxígeno es expulsado al ambiente y el hidrógeno se ingresa a las cámaras de combustión del vehículo, a través del múltiple de admisión donde junto con el aire y la gasolina produce una combustión completa.

El aparato se instala en menos de una hora y solo necesita agua limpia; sin embargo, no hay pruebas del ahorro de combustible ni de que aumente la potencia, y menos de la eliminación del 80 por ciento de los gases contaminantes.

Hay que precisar que estos sistemas de ‘hidrógeno vehicular’ no reemplazan la gasolina, esto es inviable para un vehículo por costos y dificultades de producción y almacenamiento

Lo que sí se sabe es que la cantidad de electricidad que se debe generar a través del alternador para mantener activo el generador de hidrógeno resulta una carga para el motor que hace que se consuma más gasolina para sostenerla y las cuentas no son tan positivas.

Por otra parte, hay que precisar que estos sistemas de ‘hidrógeno vehicular’ no reemplazan la gasolina, esto es inviable para un vehículo por costos y dificultades de producción y almacenamiento.

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¿Cómo funcionan?

Un vehículo de pila de combustible o fuel cell (FCEV, por sus siglas en inglés) es un vehículo eléctrico en el que la energía que mueve el motor no se recarga mediante un enchufe. No necesita grandes baterías para almacenarla. Sí usa unas más pequeñas para recuperar energía porque es capaz de producir esa electricidad a bordo, almacenando su combustible en depósitos de hidrógeno.

Una pila de combustible es un dispositivo que convierte la energía almacenada en las moléculas de hidrógeno en energía eléctrica. Su residuo sale por el tubo de escape, es únicamente vapor de agua, y su producto es electricidad y calor. Solo se necesitan oxígeno e hidrógeno para alimentar estas celdas de combustible; el primero está disponible en la atmósfera y el segundo se genera mediante electrólisis y se almacena en el tanque del vehículo.

Los vehículos dotados con esta tecnología ofrecen la autonomía de cualquier vehículo convencional. Consumen aproximadamente 0,9 kg/100 kilómetros y disponen de depósitos con hasta 7 kilos de hidrógeno, mientras que su ‘tanqueada’ no toma más de cinco 5 minutos, tiempo equivalente al que necesita un vehículo de gasolina.

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En Europa, los automóviles de pila de combustible son una realidad -ya no son experimentales o con montajes artesanales como el sistema que se ofrece por estas tierras- y son modelos de producción, limitada, pero ya se ensamblan en las mismas líneas de montaje que otros modelos convencionales.

Es el caso del Mirai de Toyota, del cual ruedan por el Viejo Continente más de 11.000 unidades. La marca japonesa ha sido una de las pioneras en el desarrollo de esta tecnología y su modelo es hoy referencia mundial cuando se habla de vehículos de hidrógeno. Y su evolución es tan clara que a España llegará a mediados de este año la segunda generación. El Toyota Mirai de segunda generación es una berlina de 5 puertas con 4,97 metros de longitud, tendrá una autonomía de 650 kilómetros, un motor eléctrico de 182 CV, que le permite alcanzar hasta 175 km/h; y tendrá tres depósitos de hidrógeno.

Redacción Vehículos

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