Según se suceden los años, el coche de hidrógeno va ganando adeptos. En una época donde las normativas de emisiones son más duras que nunca –e incrementarán su dureza–, los fabricantes de automóviles se esfuerzan cada vez más para ofrecer productos más limpios con el medio ambiente. Vehículos cuyas emisiones no dañan la atmósfera que nos permite vivir.
Los primeros coches de hidrógeno
Al igual que el coche eléctrico, la propulsión por pila de hidrógeno no es fruto de un tiempo cercano. En 1842, el físico galés William Grove dio con la tecla al revertir el proceso de electrólisis para producir electricidad y agua como resultado final. En 1966, General Motors presentó al mundo la Electrovan, una furgoneta con un tanque de hidrógeno líquido y otro de oxígeno líquido que, en combinación con un motor eléctrico, podía alcanzar los 100 km/h de velocidad punta y rozar los 200 km de autonomía.
En 2002, Toyota comenzó a trabajar en este sistema de propulsión alternativa hasta desembocar el Mirai, presentado en 2014. Sin embargo, Honda se adelantó con el FCX Clarity. Comenzó a comercializarse en Estados Unidos en julio de 2008 y, cinco meses después hizo lo propio en Estados Unidos. Hyundai también fue de las primeras marcas en apostar por el hidrógeno, lanzando el ix35 Fuell Cell en 2013 y, ahora más recientemente, el Nexo. El coche de hidrógeno aún no se ha masificado como el eléctrico o el híbrido, pero tengamos paciencia.
«Es un recurso indispensable para la transición a una sociedad con bajo contenido de carbono porque puede almacenar y transportar energía de fuentes renovables para suministrar electricidad a los medios de locomoción y muchas otras cosas», resumía el presidente de Toyota Motor Corporation, Takeshi Uchiyamada. Y es que el abandono de los combustibles fósiles por parte del sector transporte será determinante para que la temperatura global no aumente en dos grados antes de 2050, según se fijó en la Cumbre del Clima de París de 2015.
¿Cómo funciona un coche de hidrógeno?
El concepto base es sencillo: imprimar energía cinética sobre las ruedas empleando hidrógeno diatómico (H2) como combustible. Para llegar a ese fin, es necesario un proceso intermedio denominado electrólisis: los elementos de un compuesto químico son separados por medio de la electricidad, donde hay momento de reducción (se liberan electrones) y oxidación (se capturan electrones).
Un coche de hidrógeno es un coche eléctrico. ¿Cómo? Si bien es cierto que el coche con pila de combustible no necesita de un enchufe para repostar, el motor –o motores– encargado de impulsar las ruedas motrices es eléctrico. Una batería auxiliar proporciona corriente eléctrica inmediata al propulsor, recuperando energía durante el proceso de frenado. Y en vez de un pesado sistema de múltiples celdas de almacenamiento, sobre el piso se colocan los depósitos de hidrógeno.
Pero, ¿cómo el hidrógeno es capaz de impulsar el coche?
- El hidrógeno se almacena en los depósitos de combustible. Normalmente están alojados bajo los asientos posteriores o bajo el maletero. A pesar de la baja densidad del hidrógeno comprimido, cubre una gran superficie, por lo que los tanques restan un considerable espacio en el diseño final del vehículo.
- El oxígeno es aspirado, filtrado y comprimido desde el exterior para ser inyectado en las celdas que conforman la pila de combustible.
- Dentro de la cámara, el oxígeno (O2) se mezcla con el hidrógeno (H2), siendo el resultado electricidad y agua (H2O). El hidrógeno se oxida durante la electrólisis inversa y los electrones que pierde forman la corriente eléctrica. Las únicas emisiones que saldrán por el escape serán de agua.
- La electricidad es enviada a una o varias baterías para que se almacene, no va directamente al motor. De esta forma, siempre habrá energía a demanda del conductor y se evitarán vibraciones parásitas.
- La electricidad almacenada abastece el motor y, por tanto, el movimiento de las ruedas motrices.
Ventajas de un coche de hidrógeno
La primera es su condición como coche “cero” según el etiquetado de emisiones de la Dirección General de Tráfico. Al ser considerados como coches ecofriendly, disfrutan de los mismos beneficios que ya aprovechas los vehículos eléctricos e híbridos enchufables. Un factor que puede ser determinante en el caso de vivir/trabajar en una gran ciudad.
A diferencia de los coches eléctricos e híbridos enchufables, los vehículos movidos por pila de combustible no necesitan de un enchufe o una toma de corriente para “cargar las baterías”. El procedimiento para llenar el depósito de hidrógeno es similar al repostaje de cualquier otro coche movido con derivados del petróleo: un surtidor y una manguera que se sella a la boca del depósito.
Una acción que, en palabras de los fabricantes, apenas tomará cinco minutos en los centros denominados hidrogeneras. Pero pocas diferencias hay respecto a cualquier gasolinera. Serán sitios con mejores dispositivos de seguridad –porque el hidrógeno comprimido es altamente inflamable–, y a las grandes petroleras no tendrían que modificar en exceso sus habituales surtidores, a pesar de su construcción oscila entre los 500.000 y millón de euros.
Al disponer de baterías más pequeñas que los coches eléctricos, los vehículos de pila de combustible obtienen mejor rendimiento en modelos más pesados
La autonomía de este tipo de coches es similar a la de cualquier otro vehículo no-alternativo. El primer Hyundai Fuel Cell podía acercarse a los 430 km entre repostajes. Ahora, el Nexo, su sustituto, promete una autonomía cercana a los 600 km. Considerando que el precio del hidrógeno está por debajo de 10 €/kg y el consumo media los 0,9 kg/100 km, el precio por kilómetro es gasto bastante asumible, aunque no llega a los niveles del costo del kW/h.
Desventajas de un coche de hidrógeno
A pesar de los beneficios que suponen para el día a día, los coches de hidrógeno tienen su mal endémico precisamente en aquello en lo que han sido concebidos: funcionar con hidrógeno. Apenas hay 375 hidrogeneras a nivel global, de las cuales tan sólo hay seis en España. En dos años debería haber 1.100, y en 2030 la cifra se debería de quintuplicar. Y aun así, serán menos que gasolineras establecidas en nuestro país.
A corto plazo se esperan cuatro nuevas hidrogeneras en España, y en 2020 se espera que el número total se haya incrementado hasta 20
Debido a los materiales que son necesarios para la construcción de la pila de combustible, los presumibles coches del futuro–según algunos fabricantes– son más caros de desarrollar y producir. La obtención de hidrógeno diatómico tampoco resulta barata, llegando a suponer una inversión muy encima de otras alternativas como el gas natural. Para establecer una economía del hidrógeno, habría que invertir 280.000 millones de dólares hasta 2030 (40% en producción, 25% en el desarrollo de nuevos productos y un 35% en crear nuevas líneas de negocio).
Tampoco se ha demostrado que la pila de combustible aporte grandes ventajas en términos de eficiencia térmica respecto a los vehículos eléctricos. Observando las dos primeras leyes de la termodinámica, dividir el agua en hidrógeno y oxígeno consume mucho más energía de la que se puede aprovechar. La eficiencia térmica del motor es de apenas un 30%, y la de un buen proceso de electrólisis rara vez alcanza más del 50%.
El resto de la energía se dispersa en forma de calor, rozamientos mecánicos y en la energía empleada para invertir el proceso de electrólisis. Por tanto, se necesita más energía para hacer que el vehículo se mueva repostando hidrógeno que el propia en sí que se puede extraer de la mezcla resultante entre el hidrógeno y el oxígeno. Para recorrer 100 kilómetros, un coche de hidrógeno siempre consumirá más kWh que su homólogo completamente eléctrico.
También se ha de tener en cuenta que, por normativa, la vida útil del tanque de combustible está limitada a 15 años. La potencia del conjunto también se ve afectada, hasta un 15% tras 225.000 kilómetros tomando las declaraciones de Hyundai. Además, los valores absolutos de potencia también son más modestos que los ofrecidos por los eléctricos. Todavía no se ha hecho ningún coche con pila de combustible que se acerque peligrosamente a los 200 CV.
Por último, partiendo de la base de que el hidrógeno se utiliza como combustible alternativo para evitar dañar la atmósfera, su producción sí que genera emisiones. Y los materiales de los componentes que forman el tren motriz de estos coches son extraídos de minas y transportados en grandes buques cargueros alrededor del globo. Cuanto más se masifiquen los vehículos con pila de combustible, más emisiones nocivas serán emitidas a la atmósfera.
¿Qué coches movidos por hidrógeno hay a la venta actualmente?
Toyota es la marca que más tiempo lleva desarrollando esta tecnología para sus vehículos, pero no fue hasta 2016 cuando lanzó su primer modelo de producción: el Mirai. Ofrece 154 CV de potencia máxima y una autonomía de 500 km. se comercializa en Japón y en el estado de California, haciendo lo propio en el mercado europeo países como Alemania, Dinamarca, Bélgica o Reino Unido, donde hay mayor infraestructura de hidrogeneras.
Hyundai ha puesto recientemente a la venta la segunda generación de su pila de combustible. El Hyundai Nexo cuenta con una pila de combustible de 95 kW y una batería de 40 kW capaz de entregar a las ruedas 163 CV. Con una concepción crossover, la firma coreana quiere comercializar el Nexo en grandes volúmenes de producción, ofreciendo una autonomía de 600 km.
Honda también dispone entre sus filas de coche movido por hidrógeno, el Clarity. Ofrece 176 CV de potencia máxima y es la única berlina de cinco plazas del segmento. Por su parte, Mercedes ha presentado el GLC F-Cell, con 200 CV y 500 km de autonomía entre recargas. Otras compañías como BMW, Volkswagen o General Motors también se hayan inmersas en el desarrollo de esta tecnología de cara a los próximos años.
Tal vez el hidrógeno no sea la solución definitiva a los combustibles fósiles. Si bien es cierto que la pila de combustible ofrece grandes ventajas, son más apropiados para vehículos de mayor tamaño o que recorran largas distancias. No desplazarán a los eléctricos, sino que se complementarán con ellos, siendo estos últimos más prácticos en distancias cortas y medias.