¿Cómo funciona un coche de hidrógeno?
Los coches eléctricos con pila de combustible de hidrógeno comienzan a dar sus primeros pasos en firme para adelantar una tecnologÃa que, según los expertos.
¿Qué son los coches de hidrogeno?
Marcará el futuro de la movilidad de cero emisiones.
Y es que a diferencia de los eléctricos actuales, estos modelos tienen una autonomÃa extendida y se repostan en pocos minutos.
Todo parece indicar que la movilidad del futuro será 100% eléctrica, aunque con un modelo de propulsión muy diferente al de los coches eléctricos que podemos encontrar actualmente en el mercado. Aunque en los últimos años hemos visto el despegue de los vehÃculos hÃbridos y los primeros pasos serios para consolidar la movilidad cero emisiones mediante modelos enchufables, los expertos indican que será el hidrógeno la tecnologÃa que se impondrá a largo plazo por sus innumerables ventajas respecto a los eléctricos actuales.
No en vano, el hidrógeno acaba de un plumazo con dos de los principales problemas de estos vehÃculos, como son la escasa autonomÃa y los prolongados tiempos de carga. Y es que un coche de hidrógeno como el Toyota Mirai, de reciente llegada al mercado, puede superar los 500 kilómetros de autonomÃa y llenar el depósito de este combustible en apenas tres minutos. Otra de las grandes ventajas es que no necesita baterÃas pesadas, ya que no es necesario almacenar grandes cantidades de electricidad para asegurar su funcionamiento. Además, sólo emite vapor de agua.
A pesar de estas ventajas, el coche de hidrógeno aún tiene que sortear algunos obstáculos para convertirse en una alternativa real a los modelos tradicionales. El principal inconveniente está relacionado con la red de suministro, ya que actualmente sólo operan en nuestro paÃs cuatro puntos de repostaje de hidrógeno, una cantidad a todas luces insuficiente y que contrasta con las más de 10.000 gasolineras que conforman la red española de estaciones de servicio. Si tenemos en cuenta la lentitud con la que avanza esta tecnologÃa y que montar una hidrogenera cuesta entre 800.000 y un millón de euros, cifra a la que tenemos que sumar otros 80.000 euros anuales en mantenimiento, todo parece indicar que la explosión de este tipo de movilidad no tendrá lugar hasta dentro de varios lustros.
Otro de los grandes obstáculos de estos vehÃculos es su precio de compra, muy superior al de los eléctricos actuales. Siguiendo con el mismo modelo como referencia, el Toyota Mirai supera los 65.000 euros en su versión de acceso, mientras que podemos encontrar eléctricos como el Nissan Leaf o el Renault Zoe por poco más de 20.000 euros.
La clave es una pila
Cuando hablamos de coche de hidrógeno hacemos referencia al coche eléctrico de pila de combustible, ya que también existen vehÃculos con motor de combustión interna alimentados por hidrógeno, una tecnologÃa claramente en desuso. En este último caso, el vehÃculo inyecta este combustible en el interior de la cámara del cilindro en lugar de gasolina para realizar la explosión mediante una chispa y generar el movimiento lineal del pistón, que más tarde se convertirá en rotativo gracias a la acción del cigüeñal.
Esta primera aproximación a la movilidad mediante el uso de hidrógeno está siendo desplazada por otra mucho más eficiente y limpia, en la que todo gira en torno a una pila de combustible. Por este motivo estos vehÃculos son conocidos por las siglas FCEV (‘fuel cell electric vehicle’), acrónimo en inglés de ‘vehÃculo eléctrico de pila de combustible’.
Esta pila, también conocida como celda o célula, es un dispositivo electroquÃmico de un diseño extremadamente complejo, aunque su funcionamiento es muy sencillo. Esta unidad se encarga de recibir un flujo continuo de hidrógeno y oxÃgeno y, mediante una serie de reacciones quÃmicas, lo convierte en energÃa eléctrica para alimentar el circuito externo que se encargará de mover el vehÃculo. Esta energÃa eléctrica puede transmitirse directamente al motor o, en caso contrario, puede almacenarse en una baterÃa para su posterior utilización. Gracias a este componente, los coches de hidrógeno con pila de combustible no necesitan recargar las baterÃas previamente, como sà ocurre en los coches eléctricos actuales, ya que la electricidad necesaria para su funcionamiento se genera sobre la marcha.
Cuatro componentes
Los vehÃculos eléctricos de pila de combustible que empezamos a ver en la industria de la automoción utilizan básicamente cuatro componentes para su funcionamiento. El esquema es muy similar al de un coche eléctrico enchufable (aunque añadiendo los elementos que permiten el uso de este combustible). AsÃ, encontramos un motor eléctrico y una baterÃa, aunque también tenemos que añadir uno o varios tanques de hidrógeno y la trascendental pila de combustible.
El motor eléctrico obtiene la energÃa de un acumulador,normalmente una baterÃa, aunque también es alimentado directamente desde la pila. Suele equipar un supervisor electrónico, una unidad electrónica de potencia y una transmisión automática de una única relación. La baterÃa, por su parte, actúa como almacén de electricidad para los momentos en los que el vehÃculo requiere de un plus de potencia y la pila no es capaz de generar la energÃa necesaria para conseguirla. También ayuda a que el funcionamiento del sistema sea homogéneo. Al contrario que en los coches eléctricos enchufables, estas baterÃas no requieren de una gran capacidad. De hecho, el Toyota Mirai opta por una baterÃa de NiMH (nÃquel-metal hidruro) en lugar de litio.
Otro de los pilares de esta tecnologÃa son los tanques de hidrógeno, normalmente de forma cilÃndrica, donde el combustible puede almacenarse a una presión de hasta 700 bares, es decir, unas 690 veces la presión atmosférica. Esto es especialmente importante, ya que si el hidrógeno se introduce en los tanques a una presión inferior, por ejemplo a 350 bares, la autonomÃa se reducirÃa a la mitad. En la actualidad, no todas las hidrogeneras son capaces de comprimirlo a 700 bares, por lo que es una variable muy a tener en cuenta antes de llenar el depósito. Estos tanques pueden almacenar unos cinco kilogramos de hidrógeno y, por lo general, están fabricados en polÃmero reforzado con fibra de carbono.
El último de los componentes de este sistema eléctrico es la pila de combustible, que suele ir en el centro del vehÃculo y tiene una forma muy similar a la de una maleta metálica. El funcionamiento de todos estos elementos requiere de un sistema eléctrico de alta tensión que también es alimentado por la energÃa producida en la pila de combustible, por lo que podemos decir que estos vehÃculos son autosuficientes energéticamente hablando.
Pros y contras del coche de hidrógeno
Por lo general, los vehÃculos de pila de combustible tienen una autonomÃa mayor y un menor tiempo de repostaje que los eléctricos actuales.Además, las temperaturas externas no afectan a la autonomÃa, mientras que en los enchufables el kilometraje puede descender de manera drástica si se enfrentan a temperaturas extremas. Otra de las ventajas de esta tecnologÃa es que el conductor no tiene que cambiar sus hábitos, ya que por autonomÃa y tiempo de repostaje estos vehÃculos se asemejan en muchos aspectos a los modelos tradicionales de combustión interna, ya sean de gasolina o diésel.
Por el contrario, los coches de hidrógeno tienen un precio de compra más alto -sobre todo por la pila de combustible y los tanques-, mientras que la eficiencia es menor (la eficiencia de un Toyota Mirai ronda el 50%, mientras que un coche eléctrico enchufable está en torno al 70%). Estos coches de pila de combustible, por lo general, son más grandes y pesados, tienen un coste por kilómetro mayor (entre 8 y 10 euros cada 100 km), un maletero más pequeño y motores menos potentes. Además, la vida útil de los tanques actuales está limitada a 15 años por normativa de seguridad, mientras que las pilas de combustible, con la tecnologÃa actual, comienzan a perder potencia por encima de los 200.000 kilómetros.
Un corredor de hidrogeneras conectará España y Francia
Uno de los principales inconvenientes para el desarrollo del coche de hidrógeno es la escasa red de puntos de repostaje de este combustible (hidrogeneras), un problema que desaparecerá a medio plazo gracias al proyecto H2PiyR. Esta iniciativa, que cuenta con una inversión de 3,9 millones de euros y está siendo coordinada por la Fundación para el Desarrollo de las Nuevas TecnologÃas del Hidrógeno en Aragón, tiene como objetivo establecer un corredor de estaciones de repostaje para vehÃculos de hidrógeno que conectará España, Francia y Andorra con el norte de Europa.
El proyecto arrancó el 12 de septiembre en la sede de la Fundación del Hidrógeno en el Parque Tecnológico Walqa (Huesca), con una reunión entre todos los socios, entre los que se encuentran Electricité de France (EDF), Ondulia (Francia), Fuerzas Eléctricas de Andorra (FEDA) e Idiada Cataluña (España).
Gracias a este proyecto, se prevé que en 2020 se habrán construido un total de seis nuevas hidrogeneras,cuatro en España (Zaragoza, Huesca, Fraga y Tarragona), una en Andorra y otra en Francia (Pamiers). En esa fecha la red contará con 10 estaciones de suministro, ya que a estas seis tenemos que sumar las dos que ya funcionan en Huesca y Zaragoza y las dos que están siendo construidas en Rodez y Albi, al sur de Francia.
