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 (75% a 90%). 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).
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.
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, Carburos metálicos tiene una estación de repostaje de hidrógeno en Zaragoza: un kilo de hidrógeno cuesta 12 euros.
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.
Los vehículos eléctricos de pila de combustible de hidrógeno son tan caros como los eléctricos (o incluso un poco más) y más caros que los híbridos o los híbridos enchufables. Y además el coste por kilómetro por el consumo es altísimo. 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
Comentarios
el f-cell es un producto fial pero en pruebas de laboratorio la eficiencia ya alcanza el 80% incluyendo el proceso de extraccion de hidrogeno... ya sea por disociacion de gases, reformado del gas natural o la electrolisis de agua... yo apostaria mi dinero a que supondra la tercera revolucion industrial...
Pues eso, ¡a investigar, a investigar!
Cuanta más eficiencia mejor, cuanto más limpio el método para obtener el hidrógeno, mejor, y cuanto más barato el kilo de hidrógeno, pues mejor todavía.
Las pilas de fuel son básicamente de dos tipos:
De membrana ácida, las más baratas y eficientes, hasta un 99%, pero a cambio exigen hidrógeno y oxígeno puros.
De membrana básica, más caras e ineficientes, 70-85%, pero pueden usar hidrógeno con impurezas sacado de gas natural u otras fuentes y aire en lugar de oxígeno puro.
En la carrera espacial se usan las primeras, proporcionando energía y agua potable desde las Gemini hasta las Lanzaderas actuales (que no modernas)
En los coches se usan las segundas, porque no llevamos tanques criogénicos de hidrógeno y oxígeno en el maletero...
El hidrógeno es caro y complicado de producir, caro y complicado de transportar, caro y complicado de almacenar.
Para que funcione la pila de fuel con aire hay que comprimirlo, ya que el 80% no es oxígeno, y eso añade gasto y ruido al coche.
La pila de fuel se calienta al no ser tan eficiente y encima no puede responder instantáneamente a las demandas de energía como se requiere en un automóvil, lo que obliga a tener baterías para el uso normal.
A todos los efectos el coche de pila de fuel es un híbrido pero usando un combustible más complicado y caro de usar que la gasolina, aunque en teoría puede ser renovable cuando se obtenga de fuentes distintas a las actuales. Además añade elementos nuevos como el compresor, repito: ruidoso y consumidor de energía.
De media un coche de pila de fuel tiene un consumo de 1kg de hidrógeno a los 100, que equivale a 30kwh, el doble que un coche eléctrico.
Los problemas que hay que resolver en estos coches son más de los que hay que resolver en un eléctrico y seguramente antes de que sean viables, los eléctricos habrán ganado la partida...
Veremos
Este, para mi, es el verdadero futuro y no solo de la automoción, sino que servirá para cubrir todas las necesidades energéticas del planeta. Recomiendo que vean los documentales titulados, la era del hidrógeno y la revolución del hidrógeno, estan en youtube.
Por que solo hablais de Mercedes y BMW de Hidrogeno cuando todo el mundo sabe que el vehiculo mas avanzado de Hodrogeno lo tiene Honda? Sospechoso como sospechoso es sacar siempre a relucir el Prius a la minima ocasión. De todos modos nadie se cree el "precio" de 12€/kg que está puesto a propio intento para decir que no es rentable y quitar al gente la idea del Hidrogeno de la cabeza. Muy sutil la maniobra.....
Hola Soichiro.
Dime, ¿si respondo a tus sospechas te parecerá sospechoso?
Mira, si no hablé de Honda es porque para poner un ejemplo me vale cualquiera. Al menos yo (no puedo hablar por los otros editores) no tengo preferencia por una u otra marca (aunque al conocer o probar uno u otro producto, sí me puede gustar uno más que otro, como te puede pasar a ti mismo).
Del Honda FCX Clarity hablaremos con total seguridad en Motorpasión Futuro en cuanto podamos (yo por ejemplo tengo pendiente un artículo sobre el Honda Jazz Hybrid, y lo escribiré en cuanto pueda).
Sobre el Prius, si lo sacamos a relucir (yo desde luego lo saco a relucir habitualmente) es porque se trata del híbrido más extendido en España (pero no te preocupes, que también hablamos del Honda CR-Z, o del Honda Insight, pero si yo elijo al Prius como ejemplo es porque consume menos que esos otros dos).
Sobre el precio del kilo de hidrógeno, me parece muy bien que no te lo creas (hay gente que tampoco cree en Dios, y yo convivo con ellos tan felizmente). Pero ten en cuenta que una cosa es "creo que" y otra el dato objetivo tal cual (si te interesa saberlo, el hidrógeno en Alemania está más barato que en España, allí el kilo cuesta unos ocho euros).
Si estás al tanto de los precios del hidrógeno en España, en un surtidor de venta al público, y te enteras de alguna actualización a la baja del precio, no dudes en hacérnoslo saber, ya sea "enviándonos la pista", ya sea en un comentario (junto con el enlace o documento donde podamos verficarlo). Yo desde luego te lo agradeceré y actualizaré este artículo o utilizaré el dato en otros posteriores.
Por cierto, si yo no defiendo a día de hoy el hidrógeno, es porque sé que mover un vehículo eléctrico con pila de combustible de hidrógeno viene a ser la mitad de eficiente que mover un vehículo eléctrico puro (de baterías). La marca ya me da igual, es una cuestión de consumo de energía. ¿Descarto el hidrógeno por eso? No, pero creo que tiene bastante que avanzar aún.
Muchas gracias por leernos.
Hombre todos sabemos que los precios de TODAS las energias son artificiales.El Hidrogeno por estar aún en pañales (gracias a las petroleras te recuerdo que fueron ellas las que se empeñaron en fastidiar el proyecto de la Hydrogen Highway en California) no se iba a librar pero si tu mismo me dices que en España (como no podia ser menos)cuesta un 33.3% mas que en Alemania ( por cierto que no tuviste en cuenta la diferencia de poder adquisitivo alli y el precio al que pagan los germanos la gasolina).Además después de publicar articulos como los de la obtención de H2 a partir de la urea y que fabricas como Honda o Toyota incluso GM están orientando TODAS sus investigaciones al Hidrogeno incluso hablando con directivos de esas marcas en USA te reconocen (eso si sin camaras ni micros) que el coche enchufable no será la tecnologia MASIVA ( quedará para coches y motos ciudadanas) no entiendo como aún dudais de la misma pero bueno no pasa nada en 1910 la gran mayoria de la poblacion no veia nada destacable en el automovil y no se les pasaba por la cabeza que destronaría al coche de caballos.....
Hombre todos sabemos que los precios de TODAS las energias son artificiales.El Hidrogeno por estar aún en pañales (gracias a las petroleras te recuerdo que fueron ellas las que se empeñaron en fastidiar el proyecto de la Hydrogen Highway en California) no se iba a librar pero si tu mismo me dices que en España (como no podia ser menos)cuesta un 33.3% mas que en Alemania ( por cierto que no tuviste en cuenta la diferencia de poder adquisitivo alli y el precio al que pagan los germanos la gasolina).Además después de publicar articulos como los de la obtención de H2 a partir de la urea y que fabricas como Honda o Toyota incluso GM están orientando TODAS sus investigaciones al Hidrogeno incluso hablando con directivos de esas marcas en USA te reconocen (eso si sin camaras ni micros) que el coche enchufable no será la tecnologia MASIVA ( quedará para coches y motos ciudadanas) no entiendo como aún dudais de la misma pero bueno no pasa nada en 1910 la gran mayoria de la poblacion no veia nada destacable en el automovil y no se les pasaba por la cabeza que destronaría al coche de caballos.....
Una cosa que creo no se tiene en cuenta es la renovación necesaria de las baterías y el precio que esto conlleva. Habría que compara la amortización de un vehículo en unos 12 años, por ejemplo (vida útil media? o tiempo medio en que un usuario cambia de coche?) siendo eléctrico o siendo de hidrógeno (en el cual supuéstamente no hay que cambiar baterías). Además, creo que habría que enfocar los análisis desde el punto de vista ecológico y para ello pensar que la energía para recargar el eléctrico o para generar el hidrógeno van a provenir de energías limpias, y si es así (imaginemos que tenemos una casa con placas solares y aerogeneradores ) que más da que la eficiencia energética de uno de hidrógeno sea menor. Esto no son afirmaciones sino dudas que me gustaría que los responsables de esta web me ayudaran a resolver. La duda más importante que tengo es: ¿que elementos/componentes contaminan más, los de una batería de iones litio o los de una pila de combustible? Para ser lo más correctos ecológicamente hablando creo que es importante saberlo.
Si no me equivoco, el proceso de la pila de combustible es reversible, por lo que podría no ser necesario estar cargando hidrógeno constantemente, que es mucho más peligroso que la gasolina o el gasoil, porque se inflama al contacto con el oxógeno del aire. Y, por lo tanto, se podría cargar con un enchufe, o con unas placas solares en el techo del coche.
Hola Ibanez! Me parece muy interesante tu artículo, hay mucha información que tomar. Yo solo me pregunto ¿Porqué comparas vehículos de pilas de hidrógeno con híbridos, si el punto es dejar de usar aquellos que solo utilizan la gasolina como combustible? creo que las personas que trabajan en autos con pilas de hidrógeno tienen eso como objetivo ya que nuestro planeta lo necesita. solo toma en cuenta lo que te acabo de decir y tal vez puedas hacer una comparación en el futuro. Gracias por tu publicación y espero que sigas adelante.
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