¿Cómo funciona un coche de hidrógeno?

3 de enero de 2018

Los coches eléctricos con pila de combustible de hidrógeno comienzan a dar sus primeros pasos en firme para adelantar una tecnología que, según los expertos, marcará el futuro de la movilidad de cero emisiones.

Y es que a diferencia de los eléctricos actuales, estos modelos tienen una autonomía 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 vehículos híbridos y los primeros pasos serios para consolidar la movilidad cero emisiones mediante modelos enchufables, los expertos indican que será el hidrógeno la tecnología 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 vehículos, como son la escasa autonomía 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 autonomía y llenar el depósito de este combustible en apenas tres minutos. Otra de las grandes ventajas es que no necesita baterías 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 país 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 tecnología 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 vehículos 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 vehículos con motor de combustión interna alimentados por hidrógeno, una tecnología claramente en desuso. En este último caso, el vehículo 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 vehículos son conocidos por las siglas FCEV (‘fuel cell electric vehicle’), acrónimo en inglés de ‘vehículo eléctrico de pila de combustible’.

Esta pila, también conocida como celda o célula, es un dispositivo electroquímico de un diseño extremadamente complejo, aunque su funcionamiento es muy sencillo. Esta unidad se encarga de recibir un flujo continuo de hidrógeno y oxígeno y, mediante una serie de reacciones químicas, lo convierte en energía eléctrica para alimentar el circuito externo que se encargará de mover el vehículo. Esta energía eléctrica puede transmitirse directamente al motor o, en caso contrario, puede almacenarse en una batería para su posterior utilización. Gracias a este componente, los coches de hidrógeno con pila de combustible no necesitan recargar las baterías previamente, como sí ocurre en los coches eléctricos actuales, ya que la electricidad necesaria para su funcionamiento se genera sobre la marcha.

 

Cuatro componentes

Los vehículos 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). Así, encontramos un motor eléctrico y una batería, aunque también tenemos que añadir uno o varios tanques de hidrógeno y la trascendental pila de combustible.

**El motor eléctrico obtiene la energía de un acumulador, **normalmente una batería, 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 batería, por su parte, actúa como almacén de electricidad para los momentos en los que el vehículo requiere de un plus de potencia y la pila no es capaz de generar la energía necesaria para conseguirla. También ayuda a que el funcionamiento del sistema sea homogéneo. Al contrario que en los coches eléctricos enchufables, estas baterías no requieren de una gran capacidad. De hecho, el Toyota Mirai opta por una batería de NiMH (níquel-metal hidruro) en lugar de litio.

Otro de los pilares de esta tecnología son los tanques de hidrógeno, normalmente de forma cilíndrica, 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 autonomía se reduciría 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 polímero 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 vehículo 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 energía producida en la pila de combustible, por lo que podemos decir que estos vehículos son autosuficientes energéticamente hablando.

 

Pros y contras del coche de hidrógeno

Por lo general, los vehículos de pila de combustible **tienen una autonomía mayor y un menor tiempo de repostaje que los eléctricos actuales. **Además, las temperaturas externas no afectan a la autonomía, mientras que en los enchufables el kilometraje puede descender de manera drástica si se enfrentan a temperaturas extremas. Otra de las ventajas de esta tecnología es que el conductor no tiene que cambiar sus hábitos, ya que por autonomía y tiempo de repostaje estos vehículos 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 tecnología 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 Tecnologías del Hidrógeno en Aragón, tiene como objetivo establecer un corredor de estaciones de repostaje para vehículos 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.