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Menos contaminación, menos ruido, conducción dinámica: los vehículos de propulsión eléctrica ofrecen numerosas ventajas para los clientes y el medio ambiente. Cuando hablamos de movilidad eléctrica (➜ Leer más: Mitos sobre los coches eléctricos), la mayoría de la gente piensa en vehículos que se enchufan a una toma de corriente y tienen una enorme batería. Sin embargo, existe otra tecnología de propulsión muy interesante de la que los expertos en transporte esperan mucho: una alternativa sin emisiones y sin largos tiempos de recarga. Nos referimos a la propulsión eléctrica por hidrógeno, también conocida como propulsión por pila de combustible.
7 preguntas y respuestas sobre los vehículos de hidrógeno
1. ¿Cómo funciona la propulsión por hidrógeno?
2. Ventajas y potencial de los vehículos de hidrógeno
3. ¿Cuánto cuesta un vehículo de hidrógeno y por qué?
4. ¿Hasta qué punto es sostenible y respetuosa con el medio ambiente la propulsión por hidrógeno?
5. ¿La propulsión por hidrógeno entraña algún riesgo?
6. ¿Qué papel desempeñará la propulsión por hidrógeno en el futuro?
¿Cómo funciona la propulsión por hidrógeno?
Los vehículos de hidrógeno funcionan con un motor eléctrico. Por este motivo también pertenecen a la familia de los vehículos eléctricos. Normalmente se designan con las siglas «FCEV», del inglés «Fuel Cell Electric Vehicle» (vehículo eléctrico de pila de combustible); mientras que para los vehículos eléctricos de batería se utilizan las siglas BEV (Battery Electric Vehicles, vehículos eléctricos de batería).
Una diferencia decisiva con respecto a los demás vehículos eléctricos es que los vehículos de hidrógeno generan la electricidad por sí mismos. Esto significa que no toman la energía de una batería integrada, como es el caso de los eléctricos puros o los híbridos enchufables, que pueden recargarse a través de una fuente de alimentación externa (➜ Leer más: Todos los tipos de coches eléctricos). Los vehículos de hidrógeno llevan a bordo, por así decirlo, su propia central eléctrica eficiente, que convierte el hidrógeno repostado en electricidad. Y esta central eléctrica es la pila de combustible.
En la pila de combustible tiene lugar un proceso denominado «electrólisis inversa». Durante este proceso, el hidrógeno reacciona con el oxígeno. El hidrógeno proviene de uno o varios depósitos del vehículo, y el oxígeno se toma del aire ambiente. Lo único que se obtiene de esta reacción es energía eléctrica, calor y agua, que sale por el tubo de escape en forma de vapor de agua; con cero emisiones.
Dependiendo de las necesidades que haya en cada situación de conducción concreta, la electricidad generada en la pila de combustible tiene dos alternativas: o bien se dirige al motor eléctrico y propulsa directamente el vehículo, o bien carga una batería que hace las veces de depósito intermedio hasta que la energía se necesita para la propulsión. Esta batería, denominada «batería de tracción», es mucho más pequeña y ligera que las baterías de los vehículos totalmente eléctricos ya que se recarga constantemente desde la pila de combustible.
Al igual que los demás vehículos eléctricos (➜ Leer más: Todo sobre la recarga del coche eléctrico), los vehículos de hidrógeno también pueden recuperar energía de frenado (freno regenerativo). Durante este proceso, el motor eléctrico transforma de nuevo la energía cinética del vehículo en energía eléctrica y la envía a la batería de respaldo, donde se almacena.
Ventajas y potencial de los vehículos de hidrógeno
- Los vehículos de hidrógeno tienen una propulsión puramente eléctrica y circulan sin emisiones locales. Por lo tanto, la sensación al volante se asemeja a la de los vehículos eléctricos. En otras palabras: la aceleración es dinámica y prácticamente silenciosa ya que los motores eléctricos entregan todo el par (➜ Leer más: Todo sobre el par motor) incluso a un régimen de revoluciones bajo.
- El principal punto a su favor (y la mayor ventaja competitiva) es el corto tiempo de repostaje. A diferencia del tiempo de recarga de los vehículos eléctricos, que depende del modelo y de la infraestructura de recarga, el depósito de hidrógeno de un BMW iX5 Hydrogen (flota piloto) se llena por completo en apenas tres o cuatro minutos. Así pues, estos vehículos ofrecen la misma disponibilidad y flexibilidad que los vehículos convencionales.
- La autonomía de los vehículos de hidrógeno es similar a la de los vehículos eléctricos con baterías enormes. Con el depósito de hidrógeno lleno, el BMW iX5 Hydrogen puede recorrer 504 kilómetros (según WLTP (➜ Leer más: Qué significa WLTP)). La autonomía de los vehículos de hidrógeno es independiente de la temperatura exterior, es decir, no empeora si hace frío.
- Para satisfacer la creciente demanda de estaciones de recarga eléctrica para todos los BEV, los vehículos de hidrógeno pueden contribuir a ampliar la infraestructura. Además, el hidrógeno es una de las alternativas más eficientes a la hora de almacenar y transportar energía renovable, por lo que resulta crucial para el suministro energético de cara al futuro.
- Los FCEV utilizan el mismo grupo motopropulsor eléctrico que los BEV, aunque se diferencian de ellos por la forma de almacenar la energía. Por lo tanto, la comercialización de vehículos de hidrógeno beneficia por igual a las tecnologías de pilas de combustible y de baterías, lo que reduce los costes a largo plazo.
Potencial: El hidrógeno se reposta en unos surtidores especiales llamados «hidrogeneras». La red de hidrogeneras está en constante ampliación (en todo el mundo). Los estudios realizados en Alemania demuestran que una infraestructura con puntos de recarga eléctrica y de hidrógeno es globalmente más barata que una infraestructura de recarga puramente eléctrica. Para fomentar el desarrollo de la infraestructura, BMW y otros fabricantes de automóviles se han aliado con productores de hidrógeno y operadoras de estaciones de servicio en la iniciativa Clean Energy Partnership. En Alemania, la empresa que se encarga de la planificación y explotación de las hidrogeneras es H2 MOBILITY.
¿Cuánto cuesta un vehículo de hidrógeno y por qué?
Los pocos modelos con propulsión por pila de combustible que hay en el mercado cuestan más (por ahora) que cualquier vehículo de combustión o eléctrico de batería equiparable.
El precio de los vehículos de hidrógeno sigue siendo tan alto a fecha de hoy por diversos motivos. Aparte de que todavía queda mucho por hacer respecto a la industrialización de la producción, la necesidad de platino también es un factor importante. Este metal precioso se utiliza como catalizador durante la generación de energía. No obstante, la cantidad de platino necesaria para las pilas de combustible de los automóviles ya se ha reducido mucho; además, el platino se reintroduce cada vez más en el ciclo de materiales a través del reciclaje de los catalizadores. El escaso número de unidades es otro motivo, aunque temporal, porque como el uso de la tecnología de hidrógeno es muy similar en numerosas aplicaciones (por ejemplo, en vehículos comerciales, trenes, aviones o incluso soluciones estáticas) cabe suponer que el volumen de unidades aumentará. También porque la dependencia de materias primas es menor que en el caso de los BEV.
Aparte de los costes de adquisición, los costes operativos también repercuten de forma importante en la rentabilidad y la aceptación de una tecnología de propulsión. En el caso de los vehículos de hidrógeno, estos costes dependen, entre otras cosas, del precio del combustible. Actualmente, un kilogramo de hidrógeno cuesta unos 14 euros. Con un kilogramo de hidrógeno, un vehículo de pila de combustible puede recorrer alrededor de 100 kilómetros. Por lo tanto, ahora mismo, el coste por kilómetro de un vehículo de hidrógeno es más o menos igual que el de un vehículo de combustión. Si la producción de hidrógeno aumenta a escala internacional tal como cabe prever en estos momentos, el precio del kilogramo podría bajar a entre 4 y 6 euros en Alemania de aquí a 2030.
¿Hasta qué punto es sostenible y respetuosa con el medio ambiente la propulsión por hidrógeno?
Un vehículo que funcione únicamente con energías renovables y no genere emisiones nocivas: eso sería lo ideal desde una perspectiva medioambiental. ¿Cuánto se acercan a este objetivo los vehículos de pila de combustible en comparación con otros tipos de propulsión?
- Por ley, los sistemas de propulsión alternativos deben reducir las emisiones de contaminantes, en particular las de CO2, que son perjudiciales para el clima, pero también las de gases nocivos para la salud, como los óxidos de nitrógeno. Los gases de escape de un vehículo de hidrógeno son vapor de agua puro. Por lo tanto, la propulsión por pila de combustible no genera emisiones locales y mantiene limpio el aire en las ciudades. Pero, ¿también protege el clima?
- Eso depende de las condiciones de producción del hidrógeno. Para producir hidrógeno se necesita energía eléctrica. Esa electricidad descompone el agua en hidrógeno y oxígeno en el proceso de electrólisis. Si la electricidad utilizada procede de fuentes de energía renovables, entonces la producción de hidrógeno no deja ninguna huella de carbono. En cambio, si se utilizan combustibles fósiles, el vehículo de hidrógeno sí acabará teniendo un impacto negativo sobre el clima. Ese impacto será mayor o menor en función del «mix energético» empleado. En este sentido, el vehículo de hidrógeno no es distinto a los demás vehículos eléctricos.
- El inconveniente de la producción de hidrógeno son las pérdidas durante la electrólisis. A fecha de hoy, la eficiencia de toda la cadena energética (desde la producción de la electricidad hasta el funcionamiento del vehículo) es solo la mitad de la de un BEV. No obstante, si tenemos en cuenta el ciclo de vida completo de los FCEV y los BEV, las diferencias se reducen mucho.
- Aun así, el hidrógeno se puede producir en momentos en los que hay un exceso de oferta de electricidad procedente de fuentes renovables, aprovechando que la energía eólica o solar que se está generando en ese momento no se está utilizando para ningún otro fin. En este sentido, el potencial es inmenso. El hidrógeno también es un subproducto en muchos procesos industriales (y con demasiada frecuencia se trata como un residuo y se descarta sin más). Aquí es donde la propulsión por pila de combustible brinda una oportunidad para suprarreciclar ese hidrógeno. Además, cuando el hidrógeno se produce a partir de combustibles fósiles cabe la posibilidad de almacenar el CO2 resultante («captura y almacenamiento de carbono») o incluso de utilizarlo («captura y utilización de carbono»); este hidrógeno se denomina hidrógeno «azul».
- El transporte y el almacenamiento del hidrógeno también afectan al balance energético de los vehículos de pila de combustible. En función de la tecnología de transporte utilizada (en estado líquido o gaseoso) hay que hacer frente a distintos requisitos de compresión, refrigeración, transporte y almacenamiento. Aun así, el transporte y el almacenamiento del hidrógeno son mucho más complejos y, por tanto, requieren aún más energía que los de la gasolina o el diésel. No obstante, a diferencia de los combustibles fósiles, el hidrógeno se puede generar en cualquier lugar en el que haya electricidad y agua, incluso directamente en las estaciones de servicio, como demuestran los ejemplos de Amberes (Bélgica) y Fürholzen (Alemania). Así pues, en el futuro, con una infraestructura más desarrollada se podrían acortar notablemente las rutas de transporte.
Conclusión: la propulsión por hidrógeno tiene el potencial de propiciar una movilidad ecológicamente sostenible. Sin embargo, para ello sería imprescindible, sobre todo, utilizar energías renovables para producir el hidrógeno y ampliar la infraestructura técnica para acortar las rutas de transporte.
¿La propulsión por hidrógeno entraña algún riesgo?
¿Qué pasa si el hidrógeno reacciona con el oxígeno de forma incontrolada? Muchos lo saben por las clases de química: se produce una reacción de oxihidrógeno. Por lo tanto, el hidrógeno es inflamable. Para evitar una reacción incontrolada del hidrógeno y el oxígeno durante el funcionamiento de un vehículo de pila de combustible, el hidrógeno del vehículo se almacena en estado gaseoso en depósitos de paredes gruesas que son especialmente seguros. Numerosas pruebas de colisión han confirmado la seguridad de este diseño: ni los depósitos sufrieron daños, ni hubo fugas de hidrógeno.
Además, tampoco hay que olvidar que la tecnología de hidrógeno no es nueva y que ya ha demostrado su eficacia en muchos ámbitos. En las refinerías, por ejemplo, ya se utilizan grandes cantidades de hidrógeno como gas de procesamiento del petróleo crudo. También llevamos décadas utilizando canalizaciones y almacenes de hidrógeno. Como siempre en BMW, la seguridad es lo primero. Los vehículos de hidrógeno cumplen las mismas normas de seguridad (unas normas muy exigentes, dicho sea de paso) que los demás vehículos del grupo.
¿Qué papel desempeñará la propulsión por hidrógeno en el futuro?
En BMW estamos convencidos de que el hidrógeno puede realizar una contribución cada vez más importante a la movilidad sostenible como complemento a los vehículos de batería; siempre que se cuente con la infraestructura adecuada, el precio del hidrógeno sea asequible y el precio de los vehículos baje. Solo entonces, los FCEV podrían ofrecer la tecnología de cero emisiones que permita a los usuarios mantener sus hábitos de conducción flexibles. Lo importante es que BMW ve los FCEV como un complemento a los vehículos eléctricos de batería, no como un rival. Y, para los conductores que viajan mucho y desean un alto grado de flexibilidad, un FCEV será una buena opción. Además, BMW está estudiando el uso de la tecnología de hidrógeno para la producción y la logística.
Lo mismo piensa el Consejo del Hidrógeno, una iniciativa global en la que participan importantes empresas energéticas, industriales y de transporte. El Consejo del Hidrógeno cree que, en el futuro, el hidrógeno no solo será un medio de propulsión sostenible en el ámbito de la automoción, sino también una fuente de energía limpia para sistemas de calefacción, generación de electricidad y procesos industriales.
Según un informe de la Agencia Internacional de la energía (AIE), el hidrógeno tiene un enorme potencial como fuente de energía del futuro en el marco de las actividades globales para la transición energética. Gracias a su idoneidad para el almacenamiento y el transporte, el hidrógeno se puede utilizar en todo tipo de aplicaciones.
Perspectivas: el cliente decide
Cada conductor tiene necesidades y deseos de movilidad distintos. Oliver Zipse, presidente del consejo de administración de BMW AG, lo plantea así: «Para nosotros, todo gira en torno a esta pregunta: ¿qué tecnologías y sistemas de propulsión querrán nuestros clientes en el futuro y qué es lo mejor que podemos hacer para proteger el clima?».
La respuesta de BMW es la apertura tecnológica frente a los distintos sistemas de propulsión, y el hidrógeno será decisivo en la transición energética como fuente de energía versátil. «Deberíamos aprovechar el potencial del hidrógeno para acelerar también la transformación del sector de la movilidad. El hidrógeno es la pieza que falta para la movilidad sin emisiones, porque ninguna tecnología bastará por sí sola para permitir una movilidad climáticamente neutra en todo el mundo», señala Zipse.
Autor: Nils Arnold; Art: Lucas Lemuth; Ilustraciónes: Cyprian Lothringer; Fotos: BMW
