El Hidrógeno: ¿El combustible del futuro para autos? 🤔
¿Podría el hidrógeno ser la solución para la movilidad sostenible en España? 🤔 Este gas, tan común en el universo, está en boca de todos, pero ¿qué tan cerca estamos de verlo en acción en nuestros autos? ¡Descubre todo sobre el hidrógeno y su futuro en la industria automotriz!
🚗💨 ¡Hola, amantes de los autos! Cada vez que hablamos del futuro de la automoción, las conversaciones giran en torno a la electrificación, las normativas anticontaminantes y el famoso 2035, la fecha límite que la Unión Europea ha marcado para la venta de coches de combustión. 🤔
Sin embargo, en muchos de vuestros comentarios aparece el coche de hidrógeno como una posible solución de futuro. ¿Por qué no se desarrolla esta tecnología? ¿Cuál es el estado del hidrógeno en España y si este será realmente el combustible llamado a sustituir al coche eléctrico convencional de batería, que parece ser el que la Unión Europea y los fabricantes quieren imponer en un futuro inmediato?
Hoy, atendiendo a este interés que habéis demostrado, hablaremos del hidrógeno.
¿Qué es el hidrógeno?
El hidrógeno es el elemento químico de número atómico 1 y se presenta en la tabla periódica de los elementos con la letra H. Es el elemento más abundante en el universo y se presenta en forma de gas inodoro, incoloro, insoluble en agua y sí, inflamable. 🔥
Es un gas un poco rarito. Además de ser el más ligero conocido, tiene la mala costumbre de licuar a nada menos que -253 °C y a solidificar 6 °C más allá. De modo que ya nos podemos ir olvidando de usarlo en estado líquido para usos no especializados.
En la Tierra es difícil encontrarlo en estado natural, de modo que hay que producirlo. Bien a partir de agua en un proceso de electrólisis, bien a partir de hidrocarburos.
¿Cómo se usa el hidrógeno en los autos?
El hidrógeno para automoción puede usarse de dos maneras: directamente como combustible en motores de explosión, o como generador de electricidad mediante una pila de combustible en los coches eléctricos denominados Fuel Cell (FCEV).
Autos de hidrógeno como combustible directo:
Coches que usan el hidrógeno directamente como combustible los ha habido desde hace años. Recuerdo que BMW desarrolló en 2005 un Serie 7 V12 de hidrógeno, que fabricó durante dos años en cantidades muy limitadas y que daba apenas la mitad de la potencia: 260 caballos. Aunque Porsche, en investigaciones recientes, ha conseguido ya rendimientos con el hidrógeno como combustible parecidos a los que se consiguen con gasolina.
El uso del hidrógeno como combustible directo tiene ventajas. La primera es que valen los mismos motores que ya existen, con pequeñas adaptaciones: el depósito y el circuito presurizados, un regulador de presión y unos inyectores específicos. La segunda, que no hace falta que el hidrógeno sea muy puro para quemarlo.
Y la tercera es que el principal subproducto de la combustión es vapor de agua. Pero, como en el interior del motor se desarrolla un proceso de combustión a alta temperatura, los motores de hidrógeno directo emiten NOx y CO2, menos que los de gasolina, pero los emiten y por lo tanto no cumplen con las cero emisiones propuestas por la Comisión Europea en 2035.
Además, la eficiencia energética de estos motores es de un 35%, similar a la de un motor de gasolina y lejos del 90% de un coche eléctrico.
Autos de hidrógeno con pila de combustible:
La otra alternativa son los coches de pila de combustible o Fuel Cell. De entrada hay que aclarar que estos coches no son de hidrógeno, sino que se trata de coches con un motor de propulsión eléctrico. La diferencia con los eléctricos llamados de batería, los que tenemos actualmente a la venta, es que en este caso la energía eléctrica que el coche consume la genera el propio coche mediante una pila de combustible de hidrógeno, que al combinarse con el oxígeno del aire provoca una reacción química que permite generar la electricidad para mover el motor eléctrico.
En este caso, las emisiones en uso son cero, ya que el motor eléctrico no contamina y el proceso de generación de electricidad sólo genera vapor de agua. Estos coches, que insisto, no se enchufan para cargarlos, ya están a la venta en España, donde se comercializan el Hyundai Nexo y la berlina Toyota Mirai, de la que ya se vende la segunda generación.
Son coches muy complejos técnicamente y por ello bastante caros, ya que necesitan una batería de menor capacidad que la de un coche eléctrico para almacenar la energía eléctrica generada y modularla, el depósito de hidrógeno y, sobre todo, la pila de combustible. Este dispositivo exige el empleo de hidrógeno de gran pureza y tiene un precio muy elevado ya que, por ejemplo, su principal componente, una membrana llamada Nafion que facilita la reacción química entre el oxígeno del aire y el hidrógeno, cuesta unos 900 € el metro cuadrado, ya que lleva platino, un metal de precio elevadísimo. A modo de ejemplo, el Toyota Mirai usa 9 m2 de Nafion en su pila de combustible, de modo que sólo la membrana cuesta unos 8,000 €.
Este modelo vale 71,900 €, un poco menos que el Hyundai Nexo, cuyo coste es de 73,450 €.
Ventajas de los autos de hidrógeno:
Las ventajas de los modelos de hidrógeno, sean de uso directo o con pila de combustible, son:
- El tiempo de repostaje, asimilable al de un coche de gasolina o de GLP, por ejemplo.
- Una autonomía superior a la del coche eléctrico. El Nexo y el Mirai ofrecen entre 600 y 700 km con un único llenado.
- La etiqueta 0, en este caso para los Fuel Cell, los únicos a la venta, ya que no tienen emisiones.
La realidad del hidrógeno en España:
Llegados a este punto, os preguntaréis que si hay coches a la venta, debe haber quien los compre. Y sí, hay empresas que compran modelos Fuel Cell. En España, el parque es de 21 unidades a día de hoy: 16 Toyota y 5 Hyundai. Y se completa con algunos autobuses. Todos son propiedad de empresas que disponen de aprovisionamiento propio de hidrógeno para otras aplicaciones industriales y lo aprovechan. Esta cifra contrasta con los más de 2,500 coches de pila de combustible que ya circulan por Europa, con Alemania, los Países Bajos y Francia en cabeza. Tanto en París como en Ámsterdam existen ya compañías de taxis que utilizan el Mirai.
En estos países existen, además, puntos de recarga abiertos al público. En Alemania hay 83 estaciones de servicio que sirven hidrógeno a vehículos particulares y en Francia, 16. En España hay 11 puntos en los que es posible recargar hidrógeno, pero todos ellos propiedad de empresas y que en algunos casos puntuales permiten repostar a vehículos de pila de combustible concertando previamente una cita, pero no son estaciones de servicio entendidas como tales. De estas, no hay ninguna.
En resumen, que estamos en pañales y de nuevo, como en el caso de los coches eléctricos, a la cola de Europa.
¿Qué planes hay para el hidrógeno en España?
El gobierno español, a través del Ministerio de Transición Ecológica y Reto Demográfico, ha redactado una hoja de ruta del hidrógeno, que prevé que en 2030 existan en España entre 100 y 150 estaciones de servicio, alejadas menos de 250 km unas de otras y establecidas en ciudades de más de 100,000 habitantes y en las principales autopistas.
Y prevé también un parque de entre 5,000 y 7,500 vehículos de hidrógeno funcionando, cuando Europa habla de 60,000 vehículos para ese mismo año y Alemania prevé tener 400 estaciones operativas en 2025, es decir, 5 años antes.
Pero cuidado porque hay un dato importante. Cuando se habla de vehículos, se habla mayoritariamente de camiones y furgonetas grandes, no tanto de automóviles. La Unión Europea tiene en marcha un ambicioso plan para el hidrógeno como sustituto y cito textualmente "de aquellos procesos industriales y de transporte en los que resulte difícil encontrar otras alternativas". Eso implica aplicaciones industriales estacionarias de todo tipo: barcos, incluso aviones, y en el ámbito de la automoción, el transporte por carretera, pero no los turismos, porque la Unión Europea considera que para los turismos, la electrificación por batería es una solución válida, más económica y más fácil de implementar. En otras palabras, que para los coches ya hay otra solución, distinta del hidrógeno.
El futuro del hidrógeno en los camiones y furgonetas:
Los grandes camiones, vehículos de difícil electrificación, podrían convertirse fácilmente en vehículos de pila de combustible. En sus bajos pueden almacenar grandes depósitos de hidrógeno y con una red relativamente simple de grandes estaciones de servicio con surtidores de hidrógeno en las grandes redes de autopistas europeas, bastaría para una reconversión relativamente rápida del sector. En este sentido, Hyundai ya ha desarrollado camiones Fuel Cell que están cedidos a empresas de transporte en Suiza para comprobar su viabilidad, y la empresa vasca Irizar ya trabaja en aplicar el hidrógeno a sus autocares.
Es evidente que si se establece una red de suministro a nivel europeo, los turismos de pila de combustible o de uso directo de hidrógeno, si pasan el corte de la Unión Europea, dispondrían también de posibilidad de repostar y su desarrollo podría acelerarse al rebufo de los camiones y las furgonetas.
El hidrógeno en Europa:
En este último ámbito, tanto el grupo Renault como Stellantis tienen sendos proyectos para producir furgonetas Fuel Cell. En el caso de Stellantis para venta directa a empresas, y en el de Renault con un paquete que incluirá tanto los servicios para flotas como la instalación de estaciones de generación de hidrógeno en las empresas interesadas.
Pero este atractivo panorama se ve ligeramente empañado por la realidad del hidrógeno en Europa ahora mismo. Es evidente que el uso de hidrógeno para la automoción sólo se justifica si este se produce de forma limpia. Actualmente se describen cuatro tipos de hidrógeno:
- El gris, fabricado a partir de gas natural o hidrocarburos.
- El azul, que incluye técnicas de captura del CO2 generado.
- El turquesa, que elimina las emisiones de gases de efecto invernadero.
- El verde, que es el producido mediante electrólisis de agua y electricidad limpia procedente de energías renovables.
Bien, hoy el 99% del hidrógeno que se produce en España, mayoritariamente para uso industrial, es gris y por lo tanto con generación de CO2 y emisiones contaminantes. Es evidente que no nos vale.
Un futuro verde?
De todas maneras, hay brotes verdes y nunca mejor dicho. La Asociación Nacional de Fabricantes de Automóviles y Camiones (Anfac), ha hecho un llamamiento para que de forma conjunta, empresas y administraciones públicas, se pongan a trabajar y ha publicado un plan más ambicioso que el gubernamental, con 10 medidas que se presentaron hace menos de un año. Entre ellas, y además de incrementar el número de estaciones de servicio propuestas para 2030, se pide que se instauren incentivos para la compra de vehículos de hidrógeno, se impulsen planes de ayudas al desarrollo de la infraestructura, se garantice la producción de hidrógeno verde a precios competitivos, se establezca un marco regulador tanto de vehículos como de estaciones de servicio para que las empresas sepan a qué atenerse, y se cree un organismo interministerial que impulse una infraestructura pública y vele por el cumplimiento de los plazos y de las diferentes etapas de desarrollo.
Parece que el llamamiento de Anfac ya ha dado algunos frutos. En enero de 2022 nació Shine, Spanish Hydrogen Network, o Red Española del Hidrógeno, para fomentar una descarbonización rápida. Se trata del mayor consorcio de hidrógeno renovable en España, integrado por 22 empresas y 11 asociaciones, centros tecnológicos y universidades. Este proyecto está alineado con los objetivos marcados tanto por la Unión Europea como por el gobierno de España, y se encargará de conectar todos los proyectos para la producción de hidrógeno renovable. Entre ellos, el corredor vasco del hidrógeno, el valle del hidrógeno de Cataluña y el valle del hidrógeno de la región de Murcia, entre otros.
Hay que tener muy presente la gran disponibilidad de recursos solares y eólicos que tiene y puede llegar a tener España, lo que le convierten en un país privilegiado para la producción de hidrógeno renovable, del que podría convertirse en el líder europeo. De ahí el interés por desarrollar el gasoducto MidCat a través de Francia, que sería perfecto para exportar ese hidrógeno verde fabricado en España.
Los desafíos del hidrógeno:
Y es que el transporte es otro de los problemas que genera este combustible. Transportar hidrógeno en camiones es energéticamente muy ineficaz, de modo que las soluciones son dos: o producir el hidrógeno en el mismo sitio donde se comercializa, es decir, en la propia estación de servicio, usando energías renovables, o transportarlo a través de gasoductos. Para ello pueden usarse los actuales de gas natural en un porcentaje limitado, o crear nuevos gasoductos que valgan tanto para el gas como para el hidrógeno, ya que los actuales pueden deteriorarse al no estar pensados para el hidrógeno, que tiene características distintas del gas natural.
Uno de los mayores sistemas de producción de hidrógeno mediante electrólisis está en Puertollano, Ciudad Real, en el Centro Nacional del Hidrógeno, la planta más importante de producción de hidrógeno verde en España. Disponen de una placa solar fotovoltaica de 100 MW, un sistema de baterías de ion litio con capacidad de almacenamiento de 20 MWh, y es capaz de producir unos 360 kg de hidrógeno cada hora, de hidrógeno verde. A esta planta se unen otros proyectos en Euskadi y en otras comunidades autónomas.
¿El hidrógeno es la solución definitiva?
En resumen, que avanzamos, pero que seguimos con numerosos problemas, cuya solución parece más lejana de lo previsto. El éxito de los vehículos de hidrógeno depende de que se desarrolle una producción limpia y de que se creen las infraestructuras necesarias para garantizar el suministro al consumidor, lo que no es precisamente barato.
Una estación puede costar entre 700,000 € y 8,000,000 € en función de su tamaño, y amortizar y rentabilizar esa inversión sin una masa crítica de clientes potenciales frenará muchas iniciativas al respecto. Y, por supuesto, hay que rebajar también el precio del kilo del hidrógeno producido. El gris está por los 3 € más o menos, más ahora con el gas por las nubes, y el verde está entre 2.5 y 5 € el kilo y es muy sensible al precio de la electricidad. A todo ello hay que añadir el elevado precio de los vehículos, que se calcula que no se igualarán con los de combustión hasta 2030. Y no perdamos de vista que hablamos siempre de camiones y furgonetas como primera prioridad.
Una oferta escasa unida a un precio elevado genera una demanda insuficiente para que las estaciones de servicio inviertan en hidrogeneras donde repostar. Y sin una red de repostaje suficiente, ¿quién se anima a comprarse un coche de hidrógeno? Es la pescadilla que se muerde la cola.
El futuro del hidrógeno:
La tecnología de pila de combustible de hidrógeno parece ser que será predominante en un futuro en el ámbito del transporte pesado por carretera. El Consejo del Hidrógeno, una iniciativa mundial liderada por presidentes y directores ejecutivos de empresas líderes en energía, transporte, industria e inversiones, estima que el hidrógeno supondrá el 18% de la demanda energética mundial en 2050, y estaría muy bien que el automóvil entrara a formar parte de este 18%.
Entre otras cosas porque los modelos Fuel Cell son mucho más limpios en su proceso de producción que los eléctricos convencionales, de los que ya se ha dicho que, como solución para alcanzar las emisiones cero en 2035, son la única alternativa actual razonable, pero que con sus enormes baterías no son una solución a largo plazo.
Los Fuel Cell, modelos eléctricos pero con baterías pequeñas, mayor autonomía y que usan el hidrógeno como generador de energía, pueden ser la siguiente fase. Pero una vez más, hay que realizar una apuesta fuerte por ello, y esta debe ser una apuesta de país, teniendo en cuenta las posibilidades de autoabastecimiento de hidrógeno verde que tiene España. ¿Se hará? Tal vez, pero yo, en cualquier caso, creo que esperaré sentado.
¿Qué opinas tú sobre el futuro del hidrógeno en la automoción? ¿Crees que España tiene el potencial para convertirse en un líder en esta tecnología? Déjanos tu opinión en los comentarios. ¡Y no olvides suscribirte a nuestro blog para más contenido sobre el mundo del automóvil!
Preguntas frecuentes:
- ¿Qué es el hidrógeno y cómo se produce?
El hidrógeno es el elemento químico más simple y abundante del universo. Se puede producir mediante la electrólisis del agua, utilizando energía renovable, o mediante la reforma de gas natural o hidrocarburos.
- ¿Cómo funcionan los autos de hidrógeno?
Los autos de hidrógeno pueden funcionar de dos maneras: con motores de combustión interna o con pilas de combustible. Los primeros utilizan hidrógeno como combustible directo, mientras que las pilas de combustible utilizan una reacción química entre hidrógeno y oxígeno para generar electricidad.
- ¿Cuáles son las ventajas de los autos de hidrógeno?
Los autos de hidrógeno ofrecen una autonomía similar a los vehículos de gasolina, un tiempo de llenado rápido y bajas emisiones, ya que su principal subproducto es vapor de agua.
- ¿Cuáles son los desafíos del hidrógeno en la automoción?
El desarrollo de los autos de hidrógeno se enfrenta a desafíos como la falta de infraestructura de repostaje, el alto precio del hidrógeno, la complejidad de la tecnología y la necesidad de producir hidrógeno verde a gran escala.
- ¿Qué está haciendo España para promover el hidrógeno?
El gobierno español está trabajando en un plan para promover el hidrógeno como combustible limpio, con inversiones en infraestructura de repostaje, incentivos para la compra de vehículos de hidrógeno y apoyo a la investigación y desarrollo de la tecnología.