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El hidrógeno se ha promocionado durante mucho tiempo como el futuro de los automóviles de pasajeros. El vehículo eléctrico de celda de combustible de hidrógeno (FCEV), que simplemente funciona con hidrógeno presurizado desde una estación de servicio, produce cero emisiones de carbono de su escape. Se puede llenar tan rápido como un equivalente de combustible fósil y ofrece una distancia de conducción similar a la de la gasolina. Tiene un respaldo de peso pesado, con Toyota, por ejemplo, lanzando el Mirai de segunda generación más adelante en 2020.

La Asociación Canadiense de Hidrógeno y Pilas de Combustible elaboró ??recientemente un informe que exalta los vehículos de hidrógeno. Entre otros puntos, dijo que la huella de carbono es un orden de magnitud mejor que la de los vehículos eléctricos: 2,7 g de dióxido de carbono por kilómetro frente a 20,9 g.

De todos modos, creo que las pilas de combustible de hidrógeno son un concepto defectuoso. Creo que el hidrógeno desempeñará un papel importante en el logro de emisiones netas de carbono cero al reemplazar el gas natural en la calefacción industrial y doméstica. Pero me cuesta ver cómo el hidrógeno puede competir con los vehículos eléctricos, y esta opinión se ha visto reforzada por dos pronunciamientos recientes.

Un informe de BloombergNEF concluyó:

La mayor parte del mercado de automóviles, autobuses y camiones ligeros parece dispuesto a adoptar , que es una solución más económica que las celdas de combustible.

Volkswagen, por su parte, hizo una declaración comparando la eficiencia energética de las tecnologías. “La conclusión es clara”, dijo la empresa. “En el caso del turismo, todo habla a favor de la batería y prácticamente nada habla a favor del hidrógeno”.

El problema de la eficiencia del hidrógeno

La razón por la cual el hidrógeno es ineficiente es porque la energía debe pasar de un cable a otro de gas para poder alimentar un automóvil. Esto a veces se llama la transición del vector de energía.

Tomemos 100 vatios de electricidad producidos por una fuente renovable como una turbina eólica. Para alimentar un FCEV, esa energía debe convertirse en hidrógeno, posiblemente pasándola a través del agua (el proceso de electrólisis). Esto es alrededor del 75% de eficiencia energética, por lo que alrededor de una cuarta parte de la electricidad se pierde automáticamente.

El hidrógeno producido tiene que ser comprimido, enfriado y transportado a la estación de hidrógeno, un proceso que tiene una eficiencia de alrededor del 90%. Una vez dentro del vehículo, el hidrógeno debe convertirse en electricidad, que tiene una eficiencia del 60%. Finalmente, la electricidad utilizada en el motor para mover el vehículo tiene una eficiencia de alrededor del 95%. En conjunto, solo se utiliza el 38% de la electricidad original, 38 vatios de 100.

Con los vehículos eléctricos, la energía corre por cables desde la fuente hasta el automóvil. Los mismos 100 vatios de potencia de la misma turbina pierden alrededor del 5% de la eficiencia en este viaje a través de la red (en el caso del hidrógeno, asumo que la conversión se lleva a cabo en el parque eólico).

Eficiencia energética en vehículos eléctricos.

Se pierde un 10 % adicional de energía al cargar y descargar la batería de iones de litio, más otro 5 % al usar la electricidad para hacer que el vehículo se mueva. Por lo tanto, tiene menos de 80 vatios, como se muestra en la figura opuesta.

En otras palabras, la celda de combustible de hidrógeno requiere el doble de energía. Para citar a BMW: "La eficiencia general en la cadena de energía de potencia a tracción del vehículo es, por lo tanto, solo la mitad del nivel de ".

tiendas de intercambio

Hay alrededor de 5 millones de vehículos eléctricos en las carreteras y las ventas han aumentado considerablemente. Esto es, en el mejor de los casos, solo alrededor del 0,5% del total mundial, aunque todavía en una liga diferente al hidrógeno, que había logrado alrededor de 7500 ventas de automóviles en todo el mundo a fines de 2019.

El hidrógeno todavía tiene muy pocas estaciones de servicio y construirlas difícilmente será una prioridad durante la pandemia de coronavirus, sin embargo, los entusiastas a largo plazo señalan varios beneficios sobre los vehículos eléctricos: los conductores pueden repostar mucho más rápido y conducir mucho más lejos por "tanque". . Al igual que yo, muchas personas se muestran reacias a comprar un coche eléctrico por estos motivos.

China, con ventas de vehículos eléctricos de más de un millón al año, está demostrando cómo se pueden abordar estos problemas. La infraestructura se está construyendo para que los propietarios puedan conducir hasta las explanadas y cambiar las baterías rápidamente. NIO, el fabricante de automóviles con sede en Shanghai, reclama un tiempo de intercambio de tres minutos en estas estaciones.

China planea construir un gran número de ellos. BJEV, la subsidiaria de automóviles eléctricos del fabricante de motores BAIC, está invirtiendo 1300 millones de euros (1200 millones de libras esterlinas) para construir 3000 estaciones de carga de baterías en todo el país en los próximos dos años.

Esta no solo es una respuesta a la "ansiedad por el alcance" de los posibles propietarios de automóviles eléctricos, sino que también aborda su alto costo. Las baterías representan alrededor del 25% del precio de venta promedio de los vehículos eléctricos, que sigue siendo algo más alto que los equivalentes de gasolina o diésel.

Al usar el concepto de intercambio, la batería podría alquilarse, siendo parte del costo del intercambio una tarifa de alquiler. Eso reduciría el costo de compra e incentivaría la aceptación del público. Las baterías intercambiables también podrían cargarse con el excedente de electricidad renovable, un gran beneficio ambiental.

Es cierto que este concepto requeriría un grado de estandarización en la tecnología de baterías que puede no ser del agrado de los fabricantes de automóviles europeos. El hecho de que la tecnología de las baterías pronto haga posible que los automóviles recorran un millón de millas podría hacer que el modelo comercial sea más atractivo.

Es posible que no funcione con vehículos más pesados, como furgonetas o camiones, ya que necesitan baterías muy grandes. Aquí, el hidrógeno puede, de hecho, llegar a la cima, como predijo BloombergNEF en su informe reciente.

Finalmente, una palabra sobre las afirmaciones sobre las emisiones de carbono del informe de la Asociación Canadiense de Hidrógeno y Pilas de Combustible que mencioné anteriormente. Verifiqué la fuente de las estadísticas, que revelaron que estaban comparando hidrógeno hecho de electricidad puramente renovable con vehículos eléctricos que funcionan con electricidad de combustibles fósiles.

Si ambos se cargaran con electricidad renovable, la huella de carbono sería similar. El informe original fue financiado por el consorcio industrial H2 Mobility, por lo que es un buen ejemplo de la necesidad de tener cuidado con la información en esta área.

¿Por qué todavía no tenemos coches de hidrógeno?

Debido a que el hidrógeno no se produce naturalmente, debe extraerse y luego comprimirse en tanques de combustible. Luego tiene que mezclarse con oxígeno en una pila de celdas de combustible para crear electricidad para impulsar los motores del automóvil.

¿Por qué los fabricantes de automóviles ignoran los motores de hidrógeno?

Pero 15 años después, el fabricante dejó de comercializar su berlina impulsada por hidrógeno debido a las bajas ventas. Ahora solo hay dos automóviles con celdas de combustible de hidrógeno en el mercado, con solo 14 estaciones de servicio de hidrógeno en el Reino Unido. Entonces, ¿por qué los fabricantes de automóviles no presionan por esta tecnología? La respuesta simple es costo y energía.

¿Por qué el hidrógeno no se usa para propulsar automóviles?

El problema de la eficiencia del hidrógeno

La razón por la cual el hidrógeno es ineficiente es porque la energía debe pasar de un cable a otro de gas para poder hacer funcionar un automóvil. Esto a veces se llama la transición del vector de energía.

Por qué el hidrógeno no es el futuro

Claro, el hidrógeno es el elemento más abundante en el universo, y solo se usa como portador de energía, por lo que no se agota en una celda de combustible. Sin embargo, tampoco crece exactamente en los árboles, y no hay "bolsillos de hidrógeno" subterráneos de los que podamos simplemente bombearlo.

Video: why hasn’t hydrogen cars taken off