Híbridos y Eléctricos

AÑOS DE INVESTIGACIÓN

Ahora o nunca: al hidrógeno le llega una oportunidad histórica

Durante décadas, el hidrógeno ha sido catalogado como un combustible casi milagroso que solo emite agua. El cambio climático, la inestabilidad geopolítica y la evolución tecnológica pueden darle el empujón que necesita para despegar.

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Bosch invertirá 600 millones de euros en tecnologías de producción de hidrógeno hasta finales de esta década.

El hidrógeno tiene un gran potencial para ser utilizado como combustible para mover motores eléctricos y propulsar todo tipo de vehículos. Empleado en una pila de combustible, es capaz de generar energía eléctrica cuando los átomos de hidrógeno se reúnen de nuevo con el oxígeno para crear el agua, el único residuo del proceso. Sus hándicaps -el gasto energético para obtener el hidrógeno, el coste de la infraestructura de recarga y la necesidad de inversión en I+D para hacer avanzar la tecnología-, encuentran ahora una vía de escape. ¿Es este el momento del hidrógeno?

Aclamada como una solución casi mágica e incluso como una fantasía de ciencia ficción, el hidrógeno tiene realmente un alto potencial energético para el transporte. El propio Julio Verne describía en “La Isla Misteriosa“, de 1874, un método por el que un día “el agua se empleará como combustible”. Escribió que el hidrógeno y el oxígeno “proporcionarían una fuente inagotable de calor y luz”.

Hoy, 150 años después, el hidrógeno ya no es ciencia ficción. La química que gobierna su proceso ha sido dominada. Tras décadas de proyectos piloto y algunos prototipos esporádicos, el hidrógeno se alza a la cúspide de su viabilidad económica que permitiría su uso generalizado. El cambio climático, la necesidad de independencia energética, la geopolítica y el avance tecnológico están provocando que muchos gobiernos y grandes empresas privadas inviertan miles de millones para dar paso al comienzo de una nueva era energética.

“Finamente está sucediendo”, afirma Matt Thorington, gerente de Ingeniería de Celdas de Combustible de Bosch. El proveedor alemán invertirá más de 600 millones de euros en tecnologías de producción de hidrógeno hasta finales de esta década. El transporte es responsable del 30% de las emisiones de efecto invernadero: su electrificación es una realidad y las baterías no sirven en todas las aplicaciones.

“Hay cosas que no funcionan bien con baterías", afirma Kristin Ringland, analista de Movilidad Global de Ernst & Young. Aunque no hay un consenso al respecto, un número cada vez mayor de expertos creen que el transporte requerirá vehículos eléctricos de batería y de hidrógeno. Sin esa combinación, será imposible alcanzar los objetivos de emisiones netas de carbono cero en 2050.

Esquema sistema de hidrógeno Freudenberg Sealing Technologies
Un camión de hidrógeno puede transportar 17 toneladas a una distancia de 550 km frente a las 15 toneladas de un modelo eléctrico.

Primer paso: el transporte por carretera

Sistemas de transporte como el ferrocarril o el marítimo encajan perfectamente con las necesidades de las pilas de combustible de hidrógeno. En el transporte por carretera, muchos expertos dudan de como encajaría.

En el caso de los camiones de larga distancia hay un potencial claro. El hidrógeno ofrece una mayor densidad de energía que las baterías, tiene tiempos de repostaje muy rápidos y una penalización en el peso menor. En los grandes camiones, la capacidad de carga se ve muy disminuida por el peso de las baterías. Mientras un camión de hidrógeno puede transportar 17 toneladas a una distancia de 550 kilómetros, un camión alimentado por baterías solo podría llevar 15 toneladas. Es decir, el hidrógeno es comparable al diésel.

Un estudio realizado por el Laboratorio Nacional de Energías Renovables de Estados Unidos respalda la idea de que hay espacio para ambas tecnologías. Cada tren motriz puede tener ventajas en cuanto a costes de propiedad en escenarios comerciales específicos. Además, los precios de los combustibles son una variable muy importante. El informe afirma que ambas tecnologías podrían ser competitivas en costos con los camiones diésel a partir de 2025.

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Toyota Mirai

El hidrógeno como complemento de la batería: Toyota e Hyundai

En el mercado solo hay dos automóviles de pasajeros, uno de Toyota y otro de Hyundai, alimentados por celdas de combustible, y ambos acumulan un número mínimo de ventas. En Japón, donde Toyota lanzó el Mirai en 2014, un informe de 2022 de la consultora Interact Analysis indica que se vendieron aproximadamente 4.200 unidades.

Ese mismo informe indica que en Corea del Sur, a pesar de una estrategia nacional que otorga al hidrógeno un papel central en la descarbonización, las ventas del Hyundai Nexo solo alcanzaron las 8.500 unidades entre 2020 y 2021.

Hyundai Nexo.
Hyundai Nexo.

Sin embargo, estos dos fabricantes no han dejado de invertir en esta tecnología. Hyundai lanzará una segunda generación de su sistema el próximo año con la intención de desarrollar versiones de celdas de combustible de hidrógeno para toda su línea comercial en 2028. Además, prevé su uso en camiones, trenes y embarcaciones.

Más allá del Mirai, Toyota anunció en diciembre de 2021 una inversión de 70.000 millones de dólares tanto en baterías como en tecnología de celdas de combustible de hidrógeno. En agosto se asoció con BMW para diseñar y producir un vehículo de celda de combustible de hidrógeno que prevé vender a partir de 2025. Los japoneses también están trabajando en autobuses de hidrógeno, probando camiones de celda de combustible de Clase 8 desarrollados con Kenworth en Los Ángeles y planea fabricar camiones medianos de celda de combustible para servicios con Isuzu e Hino Motors.

A diferencia de otros fabricantes que se han centrado únicamente en las baterías, Toyota matiza su enfoque para la transición energética. Opina que las diferentes tecnologías servirán mejor a distintos segmentos de vehículos, en aplicaciones diferentes y en función de la evolución de cada mercado. Asegura que es demasiado pronto para saber dónde se encuentran los límites. Por eso también está explorando el empleo del hidrógeno para alimentar motores de combustión interna.

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La infraestructura de reabastecimiento es el gran hándicap del hidrógeno porque supone una inversión económica que tardará años en recuperarse.

El problema de la infraestructura

Incluso en este punto de inflexión en el que todo está por decidir, el hidrógeno todavía lucha con el dilema del huevo y la gallina: la infraestructura es insuficiente para soportar una masa crítica de primeros usuarios. Pero, también es necesaria esa masa crítica de usuarios para que las estaciones de servicio de hidrógeno alcancen la viabilidad económica.

En el caso del transporte comercial, la infraestructura se puede adaptar a ubicaciones específicas. Sin embargo, es mucho más complicado que las celdas de combustible de hidrógeno puedan ser viables en aplicaciones de trabajo ligero. El lapso de tiempo que se necesita para que esta infraestructura crezca le da una ventaja competitiva a las baterías para que los usuarios se adapten a su uso.

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La pila de combustible solo tendrá sentido si se alimenta a partir de hidrógeno verde, el que se obtiene de fuentes de energía renovable.

El hidrógeno verde

A pesar de todo su potencial para emitir únicamente agua como residuo, el hidrógeno todavía tiene un gran obstáculo para ser considerado una economía sin carbono. Al igual que los vehículos eléctricos de batería, según la región, sí pueden depender de la electricidad generada en centrales eléctricas contaminantes, lo que resta las ventajas del hidrógeno.

Según el Foro Económico Mundial, el hidrógeno verde, producido solo a partir de energía renovable, representa el 0,1% del hidrógeno total. Los expertos sugieren que queda un camino de décadas antes de que sea mayoritario. Aun así, ejemplos como el de la Unión Europea que, para reducir su dependencia del mercado ruso, ha duplicado su cartera de proyectos globales de electrolizadores de hidrógeno, sugieren que, independientemente de las emisiones y de los plazos de tiempo, el hidrógeno está llegando

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