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En mi anterior artículo sobre vehículos eléctricos os hablé de vehículos eléctricos de baterías y vehículos eléctricos “especiales” (por ejemplo los híbridos enchufables). Quizás alguno de vosotros echó en falta a los vehículos eléctricos de pila de combustible de hidrógeno.

Lo primero que hay que decir es que un vehículo de hidrógeno no tiene porqué ser un vehículo eléctrico. Hay motores de combustión interna de hidrógeno, como los hay de gasolina o de gasóleo. Un motor de hidrógeno no deja de ser un motor de explosión: el hidrógeno se quema y produce el movimiento arriba y abajo de los cilindros, que luego se transmite a las ruedas. Es decir, energía térmica que se transforma en energía mecánica.

Por citar un ejemplo, BMW ha trabajado durante bastantes años en este tipo de motores. Estos vehículos pueden considerarse bifuel, ya que no se prescinde del depósito de gasolina, y si se agota el hidrógeno, el coche puede seguir funcionando quemando gasolina. Aunque el rendimiento de estos motores con hidrógeno es algo superior que con gasolina, se queda en torno a un 25% – 30% y sigue siendo inferior al de un motor eléctrico (80% a 95%). Gastar hidrógeno así no es la forma más eficiente de hacerlo.

De hecho tampoco es la forma más limpia de hacerlo, ya que un motor de combustión interna de hidrógeno, aunque sean cifras muy muy bajas, genera emisiones de CO₂ e hidrocarburos (debidas al aceite lubricante del motor) y óxidos de nitrógeno (debidos a la alta temperatura y presión dentro de la cámara de combustión).

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Pila de combustible

Los vehículos eléctricos de pila de combustible de hidrógeno son una alternativa a los vehículos eléctricos de baterías. En lugar de equipar grandes y pesadas baterías (tanto más cuanta más autonomía se requiera), se recurre a la energía almacenada por el hidrógeno. Este hidrógeno se almacena en un depósito (o tanque) y gracias a la pila de combustible se obtiene energía eléctrica para hacer funcionar el motor eléctrico que moverá las ruedas.

La pila de combustible (también llamada célula o celda de combustible) recibe hidrógeno y aire (para aprovechar el oxígeno de este), y mediante un proceso electroquímico genera energía eléctrica, agua (que se evacúa en forma de vapor) y algo de nitrógeno. Estas emisiones no son contaminantes y por eso se habla de vehículo de cero emisiones locales.

El rendimiento es de entre el 50% y el 60%. La pila de combustible es pesada y muy costosa (se emplea platino o paladio para recubrir las placas de los electrodos). En ocasiones el vehículo puede llevar también una batería (normalmente de iones de litio) para acumulación de electricidad (pero más pequeña que si fuera un vehículo eléctrico “puro”).

Hidrógeno

El hidrógeno no es un recurso natural. Se puede obtener del agua, por electrólisis, consumiendo electricidad (si esta electricidad fuera debida a energías renovables, se podría decir que este hidrógeno es limpio y casi de cero emisiones reales). Incluso uno mismo podría obtener hidrógeno en su casa con agua y un par de paneles solares fotovoltaicos que aportaran la energía eléctrica.

Sin embargo, en la actualidad, la mayor parte del hidrógeno (el 96%) se obtiene a partir de gas natural, carbón o petróleo. Lo más habitual es obtenerlo mediante reformado de gas natural con vapor de agua. En su obtención se consume energía y se emite CO₂ y otros gases contaminantes. Es más, el balance energético es ligeramente negativo, se consume más energía que la que luego nos devuelve el hidrógeno.

El hidrógeno es complicado de almacenar, tiene una densidad muy baja (unas 13 veces inferior a la del aire) y a temperatura ambiente ocupa muchísimo volumen. Para almacenarlo se recurre a comprimirlo a muy altas presiones (de entre 350 a 700 bares). Como es muy volátil tiende a escaparse por las juntas del depósito y tuberías.

También se puede almacernar en estado líquido. Para licuar el hidrógeno hay que enfriarlo hasta -253 ºC, esto consume aproximadamente el 30% – 40% de la energía que nos aportará ese hidrógeno. Además habrá que consumir otro 3% más cada día para mantenerlo frío. Aunque líquido el hidrógeno ocupa menos volumen, los depósitos siguen siendo grandes debido al aislamiento térmico que deben tener.

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En el caso del Mercedes Clase B F-cell de la foto que abre este artículo, el hidrógeno se almacena comprimido a 700 bares de presión. El depósito de hidrógeno son tres bombonas colocadas bajo los asientos traseros y el maletero. Tiene una capacidad de 3,8 kg. Según el fabricante el consumo es de 1 kg/100 km, así que tiene una autonomía de unos 380 km.

Coste del hidrógeno

En España hay muy pocas estaciones de repostaje de hidrógeno, por ejemplo Carburos metálicos tiene una estación de repostaje de hidrógeno en Zaragoza: un kilo de hidrógeno cuesta 12 euros (es cierto que en otros países como Alemania es algo más barato, unos ocho euros el kilo).

Un kilo de hidrógeno energéticamente equivale a unos 2,8 kg de gasolina (1 kg de gasolina son aproximadamente 1,4 litros). Al precio actual de la gasolina (1,35 euros/litro) un kilo serían 1,89 euros. El hidrógeno parece más caro. Comparémoslo con un coche de gasolina actual muy eficiente, por ejemplo un Toyota Prius III, que tiene un consumo mixto de 3,9 l/100 km (en kilos serían 2,81). Es curioso, es la misma cantidad de energía que 1 kg de hidrógeno, por lo que un Prius es tan eficiente como el Clase B de hidrógeno.

Hacer 100 km con gasolina cuesta 5,27 euros, 100 km con hidrógeno cuesta 12 euros. Con electricidad serían 2,38 euros (y solo 1,04 euros por la noche). Lo siento, pero el hidrógeno me parece muy caro.

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Los vehículos eléctricos de pila de combustible de hidrógeno, a día de hoy, tienen como ventaja una mayor autonomía y una “recarga más rápida”, pero son mucho más caros que los vehículos 100% eléctricos y que los híbridos o los híbridos enchufables. Mientras un coche eléctrico de baterías de tamaño medio y unos 140 CV puede costar sin subvenciones unos 36.000 euros, el coche de pila de combustible equiparable cuesta más de 100.000 euros.

Pero además como hemos visto el coste por kilómetro por el consumo es alto. Los depósitos de hidrógeno ocupan mucho espacio, por eso los prototipos más razonables suelen ser monovolúmenes y todoterrenos (con más altura al suelo) o berlinas de 5 metros (sin problemas de maletero) o bien autobuses y tractores agrícolas. Y encima, el hidrógeno que se consume se obtiene de combustibles fósiles.

Es por esto que creo que los vehículos eléctricos de pila de combustible no son todavía una opción a día de hoy dentro de los vehículos eléctricos. Como poco se debe seguir investigando para mejorar su rendimiento, reducir su elevado coste, aumentar su fiabilidad y durabilidad y reducir su peso. Veremos lo que se avanza en unos años.

Más información | BMW | Mercedes-Benz | Carburos metálicos
En Motorpasión | Toyota Prius III

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