¿Manejar un coche eléctrico y solo tener que parar unos minutos para recargar? ¿Es eso posible? Claro que sí, con coches a hidrógeno como el BMW iX5 Hydrogen. Pero ¿cómo funciona un coche a hidrógeno? ¿Qué es un sistema de celda de combustible? ¿Qué ventajas ofrece esta tecnología y qué desafíos enfrenta? Vamos a responder las preguntas clave para usted.
Menos contaminantes, menos ruido, el mismo placer de conducir: los vehículos eléctricos ofrecen muchas ventajas para los clientes y el medio ambiente. Al hablar de electromovilidad, la mayoría de las personas piensan automáticamente en vehículos con una gran batería cargada por electricidad de un enchufe de pared. Sin embargo, los expertos en transporte también tienen grandes expectativas para otra tecnología de propulsión emocionante: una alternativa sin emisiones y sin largos tiempos de carga. Específicamente, esto se refiere a motores eléctricos que obtienen su energía a partir de hidrógeno, a través de celdas de combustible.
¿Cómo funciona un vehículo a hidrógeno?
Los coches a hidrógeno con celdas de combustible están impulsados por un motor eléctrico y, por lo tanto, se clasifican como coches eléctricos. La abreviatura común es FCEV, que significa “Fuel Cell Electric Vehicle” (Vehículo Eléctrico de Celda de Combustible), en contraste con los coches eléctricos alimentados por batería, o Battery Electric Vehicles (Vehículos Eléctricos a Batería), BEV por sus siglas en inglés.
Es importante recordar que BMW Group tiene varias décadas de experiencia en la investigación de vehículos que utilizan hidrógeno como fuente de energía, y recientemente, a medida que ha avanzado la tecnología para los BEV, se ha pasado del uso de hidrógeno como combustible para motores de combustión a su utilización para obtener electricidad en celdas de combustible.
Hay una diferencia crucial con otros vehículos eléctricos: los vehículos a hidrógeno producen la electricidad ellos mismos. Esto significa que su energía no proviene de una batería incorporada, como es el caso de los vehículos puramente eléctricos o vehículos híbridos conectables, que pueden cargarse desde una fuente de energía externa. En cambio, los coches a hidrógeno tienen efectivamente su propia planta de energía eficiente a bordo, que convierte el hidrógeno del tanque de combustible en electricidad, y esta planta de energía es la celda de combustible.
Un proceso conocido como electrólisis inversa tiene lugar en una celda de combustible. El hidrógeno reacciona con el oxígeno en el proceso. El hidrógeno proviene de uno o más tanques en el coche, mientras que el oxígeno proviene de la atmosfera. Los únicos productos de esta reacción química son energía eléctrica, calor y agua, que sale por el escape en forma de vapor de agua, sin emisiones contaminantes, o de efecto invernadero de ningún tipo.
La electricidad generada en la celda de combustible toma dos rutas, dependiendo de lo que la situación de conducción específica demande. Fluye hacia el motor eléctrico y mueve directamente al vehículo y/o carga una batería que actúa como almacenamiento temporal hasta que se necesite la energía para la conducción. Esta batería «intermedia» es significativamente más pequeña que la batería de un coche totalmente eléctrico, lo que significa que también es más ligera. Además, está siendo constantemente recargada por la celda de combustible.
Como otros coches eléctricos, los vehículos a hidrógeno también pueden recuperar la energía de frenado. En este proceso, el motor eléctrico se convierte en un generador al desacelerar y convierte la energía cinética del coche de nuevo en energía eléctrica, alimentando a la batería intermedia.
Las ventajas y el potencial de los coches a hidrógeno
Los coches a hidrógeno están impulsados puramente por electricidad y se conducen con cero emisiones locales. Por lo tanto, la experiencia de conducción es similar a la de los coches eléctricos. Es decir, excelente y prácticamente silenciosa aceleración, ya que los motores eléctricos proporcionan su par máximo incluso a bajas velocidades.
La principal ventaja – y la mayor ventaja competitiva – es el corto tiempo de recarga. A diferencia del tiempo de carga de los coches eléctricos, que depende tanto del modelo como de la infraestructura, solo se necesitan de tres a cuatro minutos para rellenar el tanque de hidrógeno de un BMW iX5 Hydrogen (parte de una flotilla de vehículos de prueba). Con esto se iguala la disponibilidad y flexibilidad del vehículo con las de un coche a gasolina o diesel. Los vehículos a hidrógeno con celdas de combustible tienen un alcance similar a los coches eléctricos con baterías muy grandes. Una sola recarga de hidrógeno en el BMW iX5 Hydrogen permite recorrer 504 kilómetros según el ciclo WLTP. La autonomía de los vehículos a hidrógeno no depende de la temperatura exterior, por lo que no se ve afectada por climas extremos.
Los coches a hidrógeno con celdas de combustible pueden ayudar también a impulsar la infraestructura sobre una base más amplia para satisfacer la creciente demanda de estaciones de carga eléctrica para todos los BEVs. El hidrógeno también es una de las formas más eficientes de almacenar y transportar energía renovable, por lo que juega un papel importante en el futuro suministro de energía. Los FCEVs utilizan el mismo impulso eléctrico que los BEVs, pero difieren en la forma en que almacenan energía. Esto significa que la comercialización de coches a hidrógeno beneficia tanto a las tecnologías de celdas de combustible como a las de baterías por igual, generando economías de escala que reducirán los costos para todos a largo plazo.
¿Qué tan ecológicos y sostenibles son los vehículos a hidrógeno?
Un coche que solo utilice energías regenerativas y no genere emisiones nocivas sería ideal desde un punto de vista ecológico. ¿Qué tan cerca está el coche de celda de combustible de alcanzar este ideal en comparación con otros tipos de propulsión?
Por ley, los vehículos de energías alternativas deben estar diseñados para reducir la emisión de contaminantes, en particular el CO2 perjudicial para el clima, pero también otros gases nocivos para la salud, como los óxidos de nitrógeno. Los gases de escape de un coche a hidrógeno consisten en vapor de agua puro. Por lo tanto, la movilidad basada en celdas de combustible es localmente libre de emisiones. Esto significa que mantiene el aire en las ciudades limpio.
El hidrogeno en automóviles ¿Protege al mismo tiempo el clima?
Eso depende de cómo se produjo el hidrógeno. La producción de hidrógeno requiere energía eléctrica. En el proceso de electrólisis, la energía eléctrica descompone el agua en sus componentes separados de hidrógeno y oxígeno. Si la electricidad utilizada proviene de energías renovables, la producción de hidrógeno tiene una huella de carbono neutra. Si, por otro lado, se utilizan combustibles fósiles, esto finalmente tiene un impacto adverso en la huella climática de un coche de hidrógeno. Qué tan fuerte es este impacto depende de la mezcla de energía utilizada. En este sentido, el coche a hidrógeno no es diferente de otros vehículos eléctricos.
Una desventaja de la producción de hidrógeno es cuánto se pierde durante la electrólisis. La eficiencia de toda la cadena energética, desde la producción de la electricidad hasta la operación del vehículo, es actualmente solo la mitad de la de un BEV. Aunque si se considera todo el ciclo de vida de los FCEV y los BEV, no están muy lejos. Sin embargo, el hidrógeno se puede producir en momentos en que hay un excedente de electricidad de fuentes de energía renovable, cuando la energía eólica o solar que se está produciendo excede la movilidad demanda. El potencial para esto es enorme. El hidrógeno también es un subproducto en numerosos procesos industriales, y con demasiada frecuencia se trata como un desperdicio, es decir, no se le da ningún uso adicional. La movilidad basada en celdas de combustible ofrece una manera de mejorar la utilización del hidrógeno que de otra forma no se aprovecha. En el caso de la producción de hidrógeno a partir de combustibles fósiles, también existe la oportunidad de almacenar el CO2 resultante («captura y almacenamiento de carbono») o incluso utilizarlo («captura y utilización de carbono») – a este hidrógeno se le llama hidrógeno «azul».
¿Existen riesgos asociados con los vehículos a hidrógeno?
¿Qué sucede cuando el hidrógeno reacciona de manera incontrolable con el oxígeno? Como muchos saben por las clases de química: ocurre una reacción química que genera Oxihidrógeno. Esto significa que el hidrógeno es inflamable. Para evitar que el hidrógeno y el oxígeno reaccionen fuera de control durante la operación de un coche de celda de combustible, el hidrógeno en el vehículo se almacena en forma gaseosa en tanques de paredes gruesas, que son particularmente seguros. Numerosas pruebas de choque han validado la seguridad de este diseño: los tanques no sufrieron daños y no se filtró hidrógeno.
La tecnología del hidrógeno no es nueva, está probada y comprobada en una variedad de áreas. Las refinerías, por ejemplo, ya utilizan grandes cantidades de hidrógeno como gas de proceso al procesar petróleo crudo. Los oleoductos y las instalaciones de almacenamiento de hidrógeno también han estado en funcionamiento durante décadas. Como siempre con BMW: la seguridad es nuestra máxima prioridad. Los vehículos a hidrógeno cumplen con los mismos altos estándares de seguridad que todos los vehículos de BMW Group.
