¿Son las pilas de combustible de hidrógeno el futuro?
Las pilas de combustible de hidrógeno han sido anunciadas como una alternativa prometedora a los combustibles fósiles tradicionales para los automóviles de pasajeros, pero ese futuro parece estar a una distancia perpetua de 10 a 15 años. La visión de un futuro impulsado por hidrógeno se basó en las ventajas que posicionaron al hidrógeno como una solución limpia, eficiente y práctica para el transporte sostenible. Sin embargo, a pesar del entusiasmo inicial, los vehículos de pila de combustible de hidrógeno (FCV) no han cumplido estas promesas.
Para entender mejor por qué hidrógeno no ha reemplazado a la gasolina y, al mismo tiempo, ha sido superado por los vehículos eléctricos, tenemos que echar un vistazo hacia atrás. En este artículo, analizaremos las primeras promesas que alimentaron el optimismo original en torno al hidrógeno, y las importantes realidades que resultaron ser demasiado grandes como para superarlas.
Pilas de combustible de hidrógeno: la promesa
La razón principal por la que se consideró al hidrógeno como una nueva fuente de combustible fue la esperanza de que fuera un sustituto fácil y limpio de los combustibles tradicionales basados en carbono. Las pilas de combustible de hidrógeno producen solo vapor de agua y calor como subproductos y ofrecen una alternativa mucho más limpia a los motores de combustión interna que emiten gases de efecto invernadero y otros contaminantes.
Al ser esencialmente cero emisiones, el hidrógeno parece una opción atractiva para abordar el cambio climático y reducir la contaminación del aire en las áreas urbanas. También había un camino difícil, pero claro, para que las empresas productoras de petróleo tradicionales optaran también por el hidrógeno. Esto ayudó a que los grupos de presión energéticos tradicionales se unieran a la visión de un futuro impulsado por el hidrógeno y a las grandes inversiones necesarias para hacer realidad ese futuro.
Desde el punto de vista de la ingeniería, los fabricantes de automóviles también estaban entusiasmados con las pilas de combustible de hidrógeno porque son más eficientes en comparación con los motores de gasolina tradicionales. Pueden convertir hasta el 60 por ciento de la energía del hidrógeno en energía utilizable, mientras que los motores de combustión interna suelen lograr solo alrededor del 30 por ciento de eficiencia. Esto significa que los vehículos de hidrógeno pueden ofrecer una mejor economía de combustible y menores costos operativos a lo largo de la vida útil del vehículo.
El hidrógeno tiene una alta densidad energética en peso, lo que permite una mayor duración rango de conducción en comparación con los BEV, o incluso con la mayoría de los automóviles de gasolina, por el mismo peso de combustible. En un principio, los fabricantes de automóviles vieron esto como otra ventaja de ingeniería para los vehículos de hidrógeno en comparación con los vehículos eléctricos, lo que aumentó su creencia de que el hidrógeno impulsaría los «coches del futuro».
Producción renovable de hidrógeno
La producción renovable fue otro punto de venta clave para el hidrógeno. Se puede producir a partir de una variedad de fuentes renovables, incluida la electrólisis del agua mediante energía solar o eólica. Esta capacidad presenta una ventaja significativa para reducir la dependencia de los combustibles fósiles y aprovechar la energía renovable para crear un suministro de combustible sostenible. Se consideró una gran victoria que potenciaría la creciente industria de la energía renovable y sería una forma de que los automóviles funcionaran con energía limpia, incluso si esto requería unos pocos pasos.
A diferencia de los vehículos eléctricos con batería (BEV), que requerían una extensión prolongada tiempos de carga — especialmente a principios de la década de 2000, antes de que estuviera disponible la carga rápida de corriente continua, los vehículos con pila de combustible de hidrógeno también se pueden repostar en cuestión de minutos, de forma similar a los vehículos de gasolina convencionales. El repostaje rápido no solo supuso una ventaja sobre los vehículos eléctricos, sino que también hizo que la experiencia general fuera muy similar a la que estaban acostumbrados los compradores de automóviles que venían de gasolina. Seguirían usando un surtidor en su estación local como antes; simplemente se trataría de un combustible diferente. Casi como elegir diésel en lugar de sin plomo.
Repostaje de hidrógeno: una comprobación de la realidad
Si has estado leyendo sobre coches eléctricos Durante un tiempo, sabes que la infraestructura de carga sigue siendo una preocupación para muchos compradores. Los desafíos para la infraestructura de hidrógeno son mucho mayores incluso que para los coches eléctricos, ya que el acceso es muy limitado solo en ciertas partes del país.
¿Por qué es eso? El hidrógeno es el elemento más pequeño, lo que le confiere excelentes propiedades, pero también hace que sea increíblemente difícil de contener. De hecho, este problema con el hidrógeno se descubrió antes de que el hidrógeno se aplicara en los automóviles de pasajeros. El propulsor principal del transbordador espacial utilizaba hidrógeno, que en un principio también era prometedor para los vuelos espaciales debido a su densidad energética en función del peso. El transbordador sufrió muchos retrasos en su lanzamiento debido al depósito de hidrógeno, y sigue siendo un desafío para la industria.
Si bien nuestro debate es mucho más fundamentado, persisten los mismos desafíos para el hidrógeno: producción, almacenamiento y repostaje. Los tres siguen siendo muy limitados. Si bien cada una de ellas podría superarse de manera constante a largo plazo, desarrollar la infraestructura será muy caro, y el hidrógeno ya lleva años de retraso en la recarga de vehículos eléctricos.
El establecimiento de una red integral de estaciones de repostaje de hidrógeno requiere una importante inversión y coordinación, lo que ha sido un obstáculo importante para la adopción generalizada de vehículos de hidrógeno. Sin una infraestructura suficiente, es poco probable que los consumidores compren automóviles que puedan repostar cómodamente. Además, si bien se han hecho muchas promesas y se ha invertido dinero para tratar de convertir los gasoductos y las instalaciones de gas natural en hidrógeno, esas promesas han fracasado continuamente.
Además, una de las principales ventajas de los coches eléctricos para muchos conductores es que pueden ser cargado en casa — y utilizar la infraestructura ya existente de la red eléctrica. Una red que, casualmente, se vuelve cada día más limpia y eficiente.
El desafío de producir y transportar hidrógeno limpio
Si bien el hidrógeno se puede producir a partir de fuentes renovables, la mayor parte del hidrógeno disponible en la actualidad se deriva del gas natural mediante un proceso llamado reformado de metano con vapor. Este método es más económico, pero implica emisiones de CO2, lo que socava los beneficios ambientales de los vehículos impulsados por hidrógeno. La producción de hidrógeno mediante la electrólisis del agua es más limpia, pero actualmente es más costosa y consume mucha energía, lo que la hace menos viable desde el punto de vista económico en la actualidad. Además, dados los desafíos que existen en algunas partes del mundo en torno al acceso al agua limpia, este proceso genera preocupaciones adicionales en cuanto a la viabilidad a largo plazo de la producción de hidrógeno.
El hidrógeno también es notoriamente difícil de almacenar y transportar debido a su baja densidad de energía por volumen y a la necesidad de tanques de alta presión o temperaturas criogénicas. Estos requisitos añaden complejidad y costes a la cadena de suministro de hidrógeno. El desarrollo de soluciones de almacenamiento y transporte seguras y eficientes sigue siendo un desafío técnico importante que aún no se ha resuelto por completo.
Si bien la tecnología moderna ha hecho que el almacenamiento y el transporte del hidrógeno sean más seguros, sigue siendo altamente inflamable, y la percepción pública y los obstáculos regulatorios siguen planteando desafíos. Garantizar la seguridad de las estaciones y los vehículos de repostaje de hidrógeno es fundamental para ganarse la confianza de los consumidores y obtener la aprobación reglamentaria, lo que puede ser un proceso largo y costoso. El hecho de que se trate de un átomo que ya es difícil de contener, es muy combustible y que ahora hay que someterlo a presión es motivo de grave preocupación para los vehículos que circulan por carretera.
El hidrógeno es más caro y menos eficiente que la electricidad
En el momento de redactar este artículo, la tecnología de pilas de combustible de hidrógeno y el hidrógeno en sí son más caros que los combustibles convencionales y las baterías eléctricas. Tanto los vehículos en sí como el combustible han demostrado ser más caros que los vehículos eléctricos comparables. Tenga en cuenta el costo del combustible y, en comparación con cargarlo en casa, puede resultar 10 veces más caro repostar un vehículo de hidrógeno que cargar un vehículo eléctrico — suponiendo que viva cerca de una de las pocas estaciones de servicio de acceso público del país.
Si bien se espera que los costos disminuyan con los avances tecnológicos y el aumento de la escala de producción, los altos costos iniciales del hidrógeno siguen siendo un obstáculo importante para la adopción generalizada, y es poco probable que se pongan al día, especialmente porque los vehículos eléctricos están bajando rápidamente de costo. Tanto los consumidores como los fabricantes dudan en invertir mucho en una tecnología que aún no es competitiva en cuanto a costos con las alternativas existentes.
El proceso de producción, transporte y conversión del hidrógeno en electricidad en las pilas de combustible implica varios pasos y también es menos eficiente que la electricidad; cada paso conlleva pequeñas pérdidas de energía. El proceso de varios pasos hace que un vehículo de hidrógeno sea menos eficiente, aproximadamente entre un 18 y un 46 por ciento en comparación con un vehículo eléctrico moderno, que normalmente tiene una eficiencia superior al 80 por ciento. Los vehículos eléctricos ofrecen un uso más sencillo y eficiente de la electricidad renovable para el transporte.
¿Cuál es el futuro del hidrógeno para los vehículos de pasajeros?
Las pilas de combustible de hidrógeno alguna vez parecieron ser una solución prometedora para el futuro del transporte de pasajeros, ya que ofrecían ventajas como cero emisiones, alta eficiencia, producción renovable, repostaje rápido y alta densidad de energía. Sin embargo, los importantes desafíos relacionados con la infraestructura, la producción, el almacenamiento, la seguridad, el coste, la eficiencia energética general y el crecimiento de los vehículos eléctricos a batería han impedido que los vehículos con pilas de combustible de hidrógeno se conviertan en una opción habitual para los consumidores.
Si bien es posible que el hidrógeno siga desempeñando un papel en el futuro del transporte sostenible, especialmente en los sectores en los que los vehículos eléctricos tienen limitaciones, como los camiones de larga distancia o la aviación, el sueño de que los automóviles de pasajeros impulsados por hidrógeno dominen las carreteras no se ha materializado como se esperaba inicialmente. El auge de los vehículos eléctricos eléctricos, respaldado por la rápida expansión de la infraestructura de carga y las continuas mejoras en la tecnología de las baterías, ha consolidado aún más a los vehículos eléctricos como el futuro del transporte sostenible.
