Vehículos de hidrógeno

Si eres una persona a la que le gustan los coches seguro que has oído hablar de los coches que funcionan gracias al hidrógeno. Tanto si lo conocías como si no espero que con esta entrada te quede más claro el concepto.

¿ Qué es un vehículo de hidrógeno ?

Un vehículo de hidrógeno es un medio de transporte que se propulsa gracias al hidrógeno. Este hidrógeno puede encontrarse comprimido a distintas presiones o licuado y la energía se obtiene por medio de la combustión del hidrógeno o de una pila de hidrógeno.

El residuo que genera es el agua, por lo que es un medio de transporte limpio y que puede ser utilizado en la transición energética. Para que esto sea así al 100% tenemos que usar hidrógeno verde, es decir, obtenido por energías renovables.

¿ Cómo funciona un vehículo de hidrógeno ?

Normalmente a los vehículos que funcionan con hidrógeno se les suele llamar vehículos de pila de combustible (fuel cell en inglés). El principio de estos vehículos consiste en un depósito de hidrógeno a presión, el cual se hace interaccionar con el oxígeno del aire exterior a través de la membrana de la pila de combustible.

La molécula de hidrógeno se divide en dos protones y quedan dos electrones, el problema es que a través de la membrana solo pueden pasar los protones, que al llegar a la parte del oxígeno reaccionan con él para dar como resultado agua, pero para ello necesita también electrones libres

Por tanto no conseguimos que se den las reacciones hasta que no conectamos un cable entre un punto y otro para que los electrones puedan circular. Si entre ese cable se conecta un motor eléctrico ya tenemos capacidad de mover, por ejemplo, un coche.

Así pues, tenemos varios ámbitos de aplicación del hidrógeno para la movilidad sostenible y va a depender de la aplicación la conveniencia o no de utilizar esta tecnología respecto a otras.

Uso de los vehículos de hidrógeno

Hay varios proyectos desarrollados por empresas importantes para conseguir trenes de hidrógeno y evitar la electrificación de algunas zonas en las que, por la distancia, supondría una inversión muy elevada.

Después tenemos los barcos, los cuales ya se están empezando a mover con biometano y se cree que el siguiente escalón será el hidrógeno. Aunque para ello debe aumentar mucho la infraestructura de generación de hidrógeno.

También hay que destacar los prototipos de Airbus de aviones que funcionen con hidrógeno para el 2035.

Para el transporte por carretera tenemos los vehículos pesados, de los cuales ya tenemos varias compañías con autobuses y camiones de hidrógeno y se están fomentando redes de recarga para trasportes de largo recorrido en zonas como Europa.

Por otro lado tenemos los coches de pila de combustible. Ahora mismo en circulación tenemos el Toyota Mirai como máximo exponente y modelos de otras marcas que están entrando en mercado. Aún así, en este segmento de la movilidad el futuro parece pasar por el coche eléctrico.

Recarga un vehículo de hidrógeno

Los puestos de recarga de estos vehículos va a depender obviamente del tipo que tengmos. El concepto de todas las recargas consiste en depósitos de hidrógeno a presión que se pasa al depósito del vehículo como si de la gasolina se tratase.

Dependiendo del tipo del vehículo la presión de trabajo será una u otra, pues dependerá de la autonomía que se requiera y de la seguridad que se pueda conseguir, ya que a mayor presión mayor cantidad de hidrógeno puedo almacenar pero más complicado será su manejo y mayores las medidas de seguridad.

En cuanto al transporte por carretera los puntos de recarga se les ha denominado coloquialmente «hidrogeneras» por el símil con la palabra gasolinera aplicada al hidrógeno.

El funcionamiento es exactamente igual que el de una gasolinera, quedando el hidrógeno almacenado a presión bajo el punto de recarga y administrándose con un dispensador normal y corriente en el que se mide la cantidad de hidrógeno suministrada.

Actualmente existen bastantes puntos de recarga en zonas como Alemania y el norte de Europa, en Japón, California y Corea del Sur. En todas ellas se viene haciendo una apuesta fuerte por esta tecnología sobre todo para el transporte pesado pero puede estar siendo insuficiente para que la tecnología es extienda a gran escala.

También en países como el resto de la Unión Europea, China y otros puntos de EEUU se está considerando el hidrógeno como una alternativa muy interesante y se están proyectando redes de recarga.

Por ejemplo en la Hoja de Ruta sobre el hidrógeno en España (promovido por la UE) se compromete a tener una red de al menos 100 hidrogeneras y una flota de 5000 vehículos de hidrógeno para el 2030. Estas hidrogeneras normalmente generan el hidrógeno in situ con plantas de energía solar o aerogeneradores.

Ventajas del vehículo de hidrógeno

No emite gases nocivos

Una de las bondades de los vehículos de hidrógeno son los residuos que este deja cuando se hace reaccionar con el aire, y es que solamente se vierte a la atmósfera vapor de agua. Esto a largo plazo no es tampoco deseable, ya que reducir la cantidad de oxígeno del aire y aumentar la cantidad de agua tiene sus efectos adversos.

Pero en un futuro en el que la mayor parte del hidrógeno se haya generado mediante electrólisis (separando el agua), se estará consumiendo la misma cantidad de elementos que los que se vierten, por lo que el problema será mínimo.

La autonomía

Otra de sus ventajas para el transporte por carretera es la autonomía que puede conseguirse, cercana a la que ofrecen los vehículos de combustión. Esto lo consigue sin emitir gases de efecto invernadero a la atmósfera, por lo que ofrece mejores prestaciones en ese aspecto que los vehículos que funcionan con batería, pudiendo alcanzar muchos más kilómetros con su capacidad al completo.

Para otros vehículos como los aviones sostenibles y barcos el hidrógeno sería la opción más sostenible, al menos con la tecnología de hoy en día, ya que son los culpables de una gran mayoría de las emisiones mundiales hoy en día y con baterías y motores eléctricos resulta inviable hoy en día hacer mover este tipo de aparatos.

Aunque en este caso se conseguiría hacerlos mover con motores de combustión de hidrógeno y otras tecnologías por venir porque las pilas de hidrógeno junto con motores eléctricos va a ser difícil de aplicar en este ámbito.

El repostaje

Por último en cuanto a la ventajas tendríamos la rapidez de repostaje. Y es que la velocidad para repostar un depósito de hidrógeno no dista mucho que la de un depósito de combustible convencional y si nos centramos en el rendimiento de esta tecnología podemos observar una mejora respecto a los coches de combustión, por lo que la energía desperdiciada en estos transportes es menor.

No es mucho mayor pero puede decirse que los coches de combustión ya han alcanzado su máximo rendimiento mientras que para las pilas de combustible falta mucha investigación e inversión. También tenemos una entrada sobre el consumo del coche eléctrico, échale un vistazo para poder compararlo con el consumo de los coches de hidrógeno.

Desventajas del vehículo de hidrógeno

Procedencia del hidrógeno

Hoy en día el hidrógeno proviene principalmente del tratamiento de combustibles fósiles, al cual se le ha llamado hidrógeno gris, lo que hace que la procedencia del hidrógeno con el que cargar los vehículos de hidrógeno actuales hace que se estén emitiendo grandes cantidades de gases nocivos, aunque se haya demostrado que estos procesos de obtención contaminan menos que los coches de combustión directa.

Consumo de agua

Si por otro lado optamos por la electrólisis tenemos primero un problema de consumo de agua que, debido a las pérdidas que se dan, no se va a recuperar con la misma medida.

Origen de la electricidad

Además tenemos un problema parecido al de arriba, ya que la electricidad que se utiliza hoy en día para realizar la electrólisis no tiene un origen de contaminación nula, aunque siga siendo aún menor que la del hidrógeno gris y los coches de combustión. Pero el incremento de las renovables hará a largo plazo que esta problemática se erradique.

Precio del hidrógeno

Después tenemos el precio del hidrógeno, el cual hoy en día es mucho más elevado que los combustibles fósiles. Obviamente esto es debido a que la mayoría del hidrógeno se obtiene a partir de éstos, por lo que al precio del combustible hay que sumarle el precio de los varios tratamientos que deben a hacerse para obtener hidrógeno de ellos.

En caso de que el hidrógeno provenga de la electrólisis también es muy caro por los precios altos de los electrolizadores (máquinas necesarias para producir la electrólisis) y el precio de la electricidad necesaria.

Pero estos precios se van a ir reduciendo conforme avance la investigación y la inversión en ellos y con el aumento de las renovables también se reducirán los precios de la electricidad.

Por otro lado están los altos precios de las celdas de combustible y de los vehículos de hidrógeno en general también debido a la ley básica de la oferta y la demanda, pues si no hay a quién vender y no se invierte en mejores técnicas los precios se mantienen siempre elevados y, por el lado contrario, los consumidores no compramos si no se nos ofrecen precios competitivos.

Es por ello que el incentivo de las administraciones es muy importante en estos casos, como ya ha hecho en 2020 fuertemente la Unión Europea.

Baja eficiencia energética

Para finalizar con las limitaciones que tienen los vehículos de hidrógeno vamos a comentar una que muchos expertos consideran crucial a la hora de elegir los vehículos a batería o los de pila de hidrógeno: las pérdidas energéticas.

Mientras que las baterías se recargan y se descargan almacenando la electricidad y teniendo unas pérdidas mínimas, el hidrógeno necesita de una cantidad de electricidad para separar el agua y más electricidad para comprimir el hidrógeno, perdiéndose en la conversión una buena cantidad de energía.

Después dependiendo de la presión, el tipo de almacenamiento y el tiempo que vaya a estar almacenado tendremos unas pérdidas de hidrógeno u otras; a esto súmale si se tiene que comprimir o descomprimir otra vez el hidrógeno y las pérdidas en la pila de hidrógeno para volver a convertirlo en electricidad…parece que las baterías ganan la batalla de largo en esta faceta.

Futuro de los vehículos de hidrógeno

Con todo lo comentado espero que te haya quedado una idea más clara sobre los vehículos de hidrógeno y puedas formarte una opinión sobre su conveniencia o no.

A mi parecer el hidrógeno va a ser un pilar importante en la transición energética para descarbonizar la economía. Permite también no depender tanto de países productores de baterías como China, con prácticamente el monopolio.