Híbridos y Eléctricos

ESTADO DE DESARROLLO ACTUAL

Baterías frente a hidrógeno: dos tecnologías para un mismo fin ¿Cuál es mejor opción?

El avance de la tecnología ha permitido que hoy en día las autonomías de las baterías no sean un problema, pero sí la escasa red de recarga ultrarrápida. Por su parte, la pila de combustible de hidrógeno se postula como una solución alternativa a más largo plazo, pero, ¿tiene sentido?

BEV vs FCEV
¿Son los coches eléctricos de batería un paso intermedio hacia los de pila de combustible de hidrógeno?

La decisión de cambiar del tradicional vehículo de combustión a uno eléctrico es una decisión muy importante para un conductor. El hándicap del precio, el de la autonomía y más aún el de confiar en una red de recarga fiable en la que recuperar una buena parte de la autonomía en un tiempo razonable, todavía hacen complicado dar este paso. Muchos de ellos se preguntan si los vehículos eléctricos alimentados por baterías son simplemente un paso hacia una tecnología superior: la pila de combustible de hidrógeno. ¿Están equivocados?

Dentro de la industria del automóvil están los que esperan que las celdas de combustible de hidrógeno puedan ser una opción mejor para alimentar a los coches eléctricos que las baterías electroquímicas. Aunque ambas tecnologías emplean motores eléctricos para impulsar las ruedas y no emitir ningún tipo de emisiones de manera local, son completamente diferentes en la forma en la que lo consiguen.

La tecnología básica

Un vehículo eléctrico de baterías (conocidos como BEV, Battery Electric Vehicle, por sus siglas en inglés) almacena toda la energía que necesita para moverse en un paquete de baterías generalmente de iones de litio (aunque los investigadores buscan nuevos materiales y estructuras para sustituirlas). La recarga se realiza a través de la red eléctrica y, en función de la ubicación. La electricidad puede proceder en mayor o menor medida de fuentes de energía renovables. En países con un mix energético en el que predominan estas, el impacto medioambiental de la recarga se considera bajo.

Complejidad tecnologica pila combustible hidrogeno

Los coches de pila de combustible de hidrógeno son mecánicamente mucho más complicados que los coches de batería más simples.

En los vehículos pila de combustible de hidrógeno (FCEV - Fuel Cell Electric Vehicle por sus siglas en inglés) la electricidad se produce gracias a la reacción que se produce en el interior de una celda electroquímica entre el hidrógeno contenido en los tanques y el oxígeno del aire. Como residuo produce una pequeña cantidad de agua y calor. Esa electricidad se almacena en una pequeña batería que es la que se encarga de alimentar el motor o los motores eléctricos.

El hidrógeno se almacena en uno o varios tanques presurizados que generalmente se encuentran bajo el piso del vehículo y que deben ser rellenados en una estación de repostaje de la misma manera que se hace con la gasolina y el diésel. De hecho el proceso de llenado es prácticamente el mismo.

Las ventajas y las desventajas del hidrógeno

Para alguien alejado de la evolución de la tecnología, el hidrógeno puede verse como una tecnología superior a las baterías. Al igual que en un vehículo de gasolina o diésel, el repostaje es muy rápido (unos cinco minutos) y ofrecen grandes autonomías (más de 600 kilómetros). Además, como las baterías intermedias que se necesitan son pequeñas, puesto que son un intermediario y no las encargadas de almacenar la energía, requieren menos materias primas no sostenibles como litio y cobalto para su fabricación.

Eficiencia baterias hidrogeno

En la batalla por la eficiencia, las baterías ofrecen una forma mucho más eficaz de utilizar la electricidad.

Sin embargo, aunque la experiencia de usuario de un vehículo eléctrico puede resultar atractiva también tiene una serie de inconvenientes a tener en cuenta. Antes de que el hidrógeno produzca electricidad para impulsar las ruedas de un vehículo debe crearse, transportarse y almacenarse y en este proceso esta tecnología pierde muchas de sus ventajas. El impacto ambiental calculado del pozo a la rueda del proceso de generación de energía a partir de hidrógeno es grande, en términos de emisiones de CO2 comparado con el que genera la electricidad generada en una central, transportada a través de la red y almacenarla en un batería.

De media, en un vehículo alimentado por baterías tan solo el 8% de la energía se pierde durante el proceso hasta que la energía llega a la batería. Cuando esta pasa al motor eléctrico para transformarse en movimiento se pierde un poco más. Dependiendo de cada caso particular la eficiencia de un vehículo eléctrico puede estar entre un 70 y un 90 por ciento.

En el caso del hidrógeno, las pérdidas son mucho mayores. El 45% de la energía se pierde solo en la producción de hidrógeno mediante la electrolisis, la licuación y el transporte. Del 55% restante hay que restar la pérdida por la transformación del hidrógeno en electricidad ya dentro del vehículo de manera que finalmente, y según el modelo, la eficiencia ronda entre un 25 y un 35 por ciento.

Por lo tanto, en términos de eficiencia, un vehículo de hidrógeno consume entre dos y tres veces más electricidad que uno de batería para recorrer la misma distancia.

La red de reabastecimiento de hidrógeno

La gran baza del hidrógeno para ser una tecnología a tener en cuenta para el transporte está en la velocidad de repostaje y el hándicap en la escasa red existente para ello.

A diferencia de las estaciones de carga rápida, que no requieren más que una pequeña obra civil y una conexión eléctrica para operar, las estaciones de combustible de hidrógeno son estructuras mucho más complejas. Necesitan tanques de almacenamiento, compresores de gas, un sistema de preenfriamiento y un dispensador de hidrógeno presurizado a 350 o 700 bares según el tipo de vehículo. 

Complejidad tecnica hidrogenera

La complejidad de las estaciones de carga de hidrógeno choca con la simplicidad de una estación de recarga ultrarrápida.

En consecuencia, el coste de construcción es también mucho más alto. Según la Asociación de Celdas de Combustible de California (California Fuel Cell Partnership), poner en marcha la estación hidrogenera más simple costaría alrededor de alrededor de 1,8 millones de euros. En el caso de las estaciones más avanzadas, que emplean directamente el combustible líquido transportado en camiones, esta cifra aumentaría hasta los 2,3 millones de euros.

En comparación, una estación de recarga no precisa de camiones para el transporte ni de sistemas de almacenamiento (aunque sí es posible, y aconsejable, disponer de ellos en forma de baterías). La electricidad viaja por la red y se introduce en los vehículos en el momento mismo de la demanda. Además, a medida que mejora la tecnología de las baterías, las potencias de carga aumentan y por lo tanto se reduce el tiempo de recarga. Con sistemas de 800 voltios como los que implementan algunos coches eléctricos que ya están en el mercado y probablemente la mayoría que lleguen en un futuro, el tiempo dedicado a la carga disminuye considerablemente. Los nuevos Kia EV6 e IONIQ 5, por ejemplo, podrían añadir 100 kilómetros de autonomía en apenas cinco minutos en una estación de recarga capaz de funcionar a 350 kW de potencia.

Los coches eléctricos, con baterías, los vehículos grandes, con hidrógeno

Actualmente, solo dos fabricantes cuentan en su catálogo con un coche eléctrico movido por pila de combustible de hidrógeno: el Toyota Mirai y el Hyundai Nexo. Esta realidad contrasta con la gran cantidad de marcas (sino todas) que ofrecen coches eléctricos de baterías. Esta visión del futuro de la mayoría de los fabricantes también está respaldada por la industria que trata de atender las necesidades de los nuevos coches eléctricos, como es el caso de los operadores de puntos de carga o las empresas eléctricas.

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El Toyota Mirai dispone de tres tanques de hidrógeno con una autonomía de más de 644 kilómetros.

Para la mayoría de los conductores particulares y empresas de servicios que empleen vehículos ligeros, las baterías siguen siendo la mejor opción en este momento. Esto no significa que la tecnología del hidrógeno sea cosa del pasado. Ni mucho menos. Al contrario, es probable que sea clave en el futuro. Muchos consideran que el hidrógeno es una fuente de combustible extremadamente viable si el impacto ambiental de la producción se mantiene al mínimo. 

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Las pilas de combustible de hidrógeno se adaptan mucho mejor a aplicaciones más grandes, como autobuses, camiones y trenes.

Los camiones y los autobuses son vehículos muy adecuados para funcionar con pilas de combustible de hidrógeno. Su tamaño y peso y las distancias que deben cubrir requerirían de baterías grandes y pesadas que reducirían su capacidad para transportar grandes cargas. A la vez, ese gran tamaño favorece la posibilidad de implementar en ellos los equipos necesarios para alimentarlos por hidrógeno. Muchos de estos vehículos regresan a un aparcamiento central después del servicio (a diferencia de los automóviles de pasajeros, que generalmente regresan a las viviendas particulares), por lo que podrían aprovechar las estaciones de repostaje de hidrógeno situadas en esos lugares. En el caso de los camiones, las rutas que realizan suelen ser fijas, por lo que sería sencillo dimensionar una red ad-hoc para ellos.

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