Rudi Esquivel Bolaños
La investigación y el desarrollo de medidas alternativas a los combustibles convencionales ha rendido frutos en los últimos años.
Los autos eléctricos son muy eficientes y suficientemente autónomos para los trayectos que una persona requiere, sin embargo, el costo de las baterías –en su mayoría de ion de litio son muy costosas–, su mantenimiento implica un buen gasto y en la parte ecológica tampoco se puede imponer, ya que una de estas baterías puede contaminar más de un millón de litros de agua.
Aun así, muchos vehículos de combustión interna son mucho más amigables con el medioambiente.
Pero el avance tecnológico no se queda allí, en años recientes, el movimiento que comenzó en 1966 con la Electrovan de General Motors, ha tomado fuerza y conforme avanza la tecnología, las pilas de hidrógeno se han perfeccionado al ser más poderosas.
Cabe recordar que en aquel entonces, la Electrovan contaba con una pila de hidrógeno como sistema de propulsión y alcanzaba una velocidad de 100 km/h, además de tener una autonomía aproximada de 200 kilómetros, pero sacrificaba su espacio de carga y solo tenía espacio para dos pasajeros en cabina.
Aun para nuestros tiempos este sacrificio de espacio parece bastante razonable, pero ¿por qué necesitaba tanto espacio? Porque el mecanismo de esta visionaria furgoneta albergaba en su interior dos tanques de gas (uno de hidrógeno líquido y otro de oxígeno líquido) que se combinaban para generar la electricidad que alimentaba las baterías de un motor eléctrico que propiciaba el movimiento. Esta unidad fue considerada como el primer vehículo de hidrógeno eficiente por su alta autonomía; si buscáramos la definición del adjetivo “visionario” este invento sin dudas estaría en la lista de ejemplos.
Posteriormente, GM barajó la posibilidad de fabricar un Chevrolet Corvair dirigido a la población en general, propulsado por un sistema similar a la Electrovan, pero el costo de fabricación era exorbitado y la inexistencia de una red de abastecimiento de los gases fueron factores para detenerse. Lamentablemente, no era un proyecto sostenible.
Funcionamiento
El sueño de los vehículos de hidrógeno comenzó a ver la luz con la Electrovan y GM, no obstante, el inicio de todo esto fue gracias al físico galés, William Grove, quien en 1842 inventó la primera pila de hidrógeno (”H” su símbolo en la Tabla Periódica) al revertir el proceso de electrolisis para producir electricidad y agua como único residuo, cabe resaltar que el hidrógeno es el elemento más abundante del universo, lo teníamos que aprovechar al máximo.
Ahora bien, los vehículos de hidrógeno en realidad son eléctricos, sólo que en lugar de utilizar energía almacenada en baterías lo hacen generando corriente al pasar oxígeno e hidrógeno por una sofisticada y costosa unidad denominada: Celda de Combustible.
El proceso de generación de la energía no es simple, pero se puede reducir en tres pasos:
- Se hace pasar por un electrodo de la celda, el hidrógeno almacenado a 5,000 PSI (el estándar de la industria es de 10,000 PSI) y por el otro oxígeno.
- Ambos elementos pasan por una membrana compuesta por metales preciosos como el paladio que separa los electrones del hidrógeno, mismos que son utilizados para surtir el motor eléctrico. Los protones atraviesan la membrana y se unen al oxígeno.
- Al terminar el paso de los elementos por la celda, se obtiene electricidad para el motor por un lado y vapor de agua por el otro, es decir, ¡Cero emisiones de contaminantes! Eso en teoría, ya que el proceso produce CO y CO2 en mínima cantidad si se compara con la gasolina.
Los modelos más recientes de autos funcionan bajo el mismo principio, obviamente, evolucionó desde la creación de la pila y el desarrollo de las primeras celdas de combustible, pero sigue vigente el principio químico.
La autonomía que se logra actualmente con este método no es nada despreciable, 300 km es la media y en el caso Mercedes Benz con su GLC F-Cell, su híbrido enchufable de hidrógeno ofrece una autonomía de 478 km con una entrega de 211 caballos, aunque solamente puede adquirirse bajo un contrato de alquiler, en el que el mantenimiento estará incluido.
Como mencionamos, el avance en esta tecnología no se ha detenido, prueba de ello son las noticias que vienen de otros países donde empresas e ingenieros independientes centran su trabajo en el hidrógeno para propulsar vehículos.
Electriq~Global es una startup, mitad australiana, mitad israelí, financiada por el gobierno israelí, que asegura estar preparada para probar en los Países Bajos su solución al gran problema de emisiones en los coches de combustión, un combustible hecho en un 60 % por agua. La compañía dice que puede funcionar en un coche de hidrógeno con pila de combustible, aunque lo presenta como una solución para cualquier tipo de vehículo en el futuro.
Hasta ahora suena como algo maravilloso y parece ser el camino que deberíamos seguir, pero la pregunta que nos surge a la gran mayoría es sí es tan bueno ¿por qué apenas se usa? Como en todo hay claros y obscuros.
Así como dijimos que para los vehículos eléctricos actuales no todo es miel sobre hojuelas, los autos de hidrogeno tienen sus obstáculos, dos de ellos difícilmente salvables.
Producir hidrógeno no es barato ni un método limpio y, por otra parte, no existe una red general de distribución “hidrolineras” para que el hidrogeno se use masivamente. Hay que crear un sistema de producción, transporte y almacenamiento del combustible.
Fabricación
El hidrógeno que necesitan los autos no existe en la naturaleza, a pesar de ser el elemento más abundante de la tierra, las celdas de combustible requieren dihidrógeno (H2), es decir, que hay que crearlo, lo cual no es nada barato.
A diferencia de los combustibles fósiles sólo hay que sacarlos del interior de la tierra, procesarlos y llevarlos donde se quieran usar, por supuesto, con un coste medioambiental muy alto, tanto en la extracción como en la distribución y uso.
Algunas técnicas de obtención del hidrógeno usan carbón o gas natural y generan, inevitablemente, dióxido de carbono (CO2), pero se hace de una forma centralizada que permite separar y gestionar el gas contaminante. De cualquier forma, un buen porcentaje del gas de combustión llega a la atmósfera, lo que es contaminación y contradice uno de los objetivos principales de esta alternativa del hidrógeno.
Otro método es la electrolisis, que consiste en descomponer el agua aplicando corriente eléctrica. Siempre que esta corriente eléctrica sea generada de forma renovable, el hidrógeno se producirá con muy bajas emisiones de gases de efecto invernadero. En este sentido, la descomposición termoquímica del agua aprovechando las elevadas temperaturas de los reactores nucleares o de los concentradores solares producirán hidrógeno a través de uno de los métodos de producción más limpios que existen.
Red de abastecimiento
El otro gran obstáculo que debe superar el sector del hidrógeno para uso en vehículos es su transporte y distribución. Actualmente, los costos de distribución son muchos más altos que los de la gasolina o el gasóleo. En principio, sólo es rentable si el hidrógeno se produce cerca o en el mismo lugar donde se va a utilizar.
Una posible solución a la distribución sería crear una infraestructura global a través de una red general de tuberías, pero eso supone una inversión inicial enorme. ¿Y si se usara lo que ya existe, las redes que permiten el petróleo, los oleoductos? De hecho, ya se está probando usar la infraestructura de distribución del gas natural: se inyecta hidrógeno en los gasoductos y se separa en el punto de destino. Un gaseoducto permite transportar hasta un 20% en volumen de hidrógeno con unos mínimos cambios en la red.
Otra ventaja del hidrógeno es que se puede mezclar con gas natural. De este modo, la falta de esa infraestructura de distribución puede ser compensada mezclando los dos compuestos. En cuanto al transporte y almacenado, el mayor problema es la seguridad.
Podemos apreciar que hay problemas grandes que resolver antes de que el combustible de hidrógeno pueda competir directamente con los eléctricos y los convencionales.
Poco a poco la ciencia avanzará y quien sabe, tal vez se llega a algo incluso mejor como utilizar simple agua.
No son muchos los fabricantes que están produciendo modelos alimentados por hidrógeno, la tendencia reinante es el vehículo eléctrico. Como ocurre con todas las “mecánicas alternativas”, su comercialización está sujeta a la existencia de una infraestructura que permita su viabilidad.
Los pronósticos apuntan al 2030 para el comienzo de la era de estos vehículos en diversos países del mundo. Nos mantendremos informados al respecto para poder ofrecerte más artículos así en próximas ediciones de Alianza Automotriz.
