Hidrógeno o Baterias?

Un vehículo eléctrico de baterías (conocidos como BEV, Battery Electric Vehicle, por sus siglas en inglés) almacena toda la energía que necesita para moverse en un paquete de baterías generalmente de iones de litio (aunque los investigadores buscan nuevos materiales y estructuras para sustituirlas). La recarga se realiza a través de la red eléctrica y, en función de la ubicación. La electricidad puede proceder en mayor o menor medida de fuentes de energía renovables. En países con un mix energético en el que predominan estas, el impacto medioambiental de la recarga se considera bajo.

En los vehículos pila de combustible de hidrógeno (FCEV - Fuel Cell Electric Vehicle por sus siglas en inglés) la electricidad se produce gracias a la reacción que se produce en el interior de una celda electroquímica entre el hidrógeno contenido en los tanques y el oxígeno del aire. Como residuo produce una pequeña cantidad de agua y calor. Esa electricidad se almacena en una pequeña batería que es la que se encarga de alimentar el motor o los motores eléctricos.

El hidrógeno se almacena en uno o varios tanques presurizados que generalmente se encuentran bajo el piso del vehículo y que deben ser rellenados en una estación de repostaje de la misma manera que se hace con la gasolina y el diésel. De hecho el proceso de llenado es prácticamente el mismo.

Ventajas de un coche de hidrógeno

La primera es su condición como coche “cero” según el etiquetado de emisiones de la Dirección General de Tráfico. Al ser considerados como coches ecofriendly, disfrutan de los mismos beneficios que ya aprovechas los vehículos eléctricos e híbridos enchufables. Un factor que puede ser determinante en el caso de vivir/trabajar en una gran ciudad.

A diferencia de los coches eléctricos e híbridos enchufables, los vehículos movidos por pila de combustible no necesitan de un enchufe o una toma de corriente para “cargar las baterías”. El procedimiento para llenar el depósito de hidrógeno es similar al repostaje de cualquier otro coche movido con derivados del petróleo: un surtidor y una manguera que se sella a la boca del depósito.

Una acción que, en palabras de los fabricantes, apenas tomará cinco minutos en los centros denominados hidrogeneras. Pero pocas diferencias hay respecto a cualquier gasolinera. Serán sitios con mejores dispositivos de seguridad –porque el hidrógeno comprimido es altamente inflamable–, y a las grandes petroleras no tendrían que modificar en exceso sus habituales surtidores, a pesar de su construcción oscila entre los 500.000 y millón de euros.

Al disponer de baterías más pequeñas que los coches eléctricos, los vehículos de pila de combustible obtienen mejor rendimiento en modelos más pesados

La autonomía de este tipo de coches es similar a la de cualquier otro vehículo no-alternativo. El primer Hyundai Fuel Cell podía acercarse a los 430 km entre repostajes. Ahora, el Nexo, su sustituto, promete una autonomía cercana a los 600 km. Considerando que el precio del hidrógeno está por debajo de 10 €/kg y el consumo media los 0,9 kg/100 km, el precio por kilómetro es gasto bastante asumible, aunque no llega a los niveles del costo del kW/h.

Desventajas de un coche de hidrógeno

A pesar de los beneficios que suponen para el día a día, los coches de hidrógeno tienen su mal endémico precisamente en aquello en lo que han sido concebidos: funcionar con hidrógeno. Apenas hay 375 hidrogeneras a nivel global, de las cuales tan sólo hay seis en España. En dos años debería haber 1.100, y en 2030 la cifra se debería de quintuplicar. Y aun así, serán menos que gasolineras establecidas en nuestro país.

A corto plazo se esperan cuatro nuevas hidrogeneras en España, y en 2020 se espera que el número total se haya incrementado hasta 20

Debido a los materiales que son necesarios para la construcción de la pila de combustible, los presumibles coches del futuro–según algunos fabricantes– son más caros de desarrollar y producir. La obtención de hidrógeno diatómico tampoco resulta barata, llegando a suponer una inversión muy encima de otras alternativas como el gas natural. Para establecer una economía del hidrógeno, habría que invertir 280.000 millones de dólares hasta 2030 (40% en producción, 25% en el desarrollo de nuevos productos y un 35% en crear nuevas líneas de negocio).

Tampoco se ha demostrado que la pila de combustible aporte grandes ventajas en términos de eficiencia térmica respecto a los vehículos eléctricos. Observando las dos primeras leyes de la termodinámica, dividir el agua en hidrógeno y oxígeno consume mucho más energía de la que se puede aprovechar. La eficiencia térmica del motor es de apenas un 30%, y la de un buen proceso de electrólisis rara vez alcanza más del 50%.

El resto de la energía se dispersa en forma de calor, rozamientos mecánicos y en la energía empleada para invertir el proceso de electrólisis. Por tanto, se necesita más energía para hacer que el vehículo se mueva repostando hidrógeno que el propia en sí que se puede extraer de la mezcla resultante entre el hidrógeno y el oxígeno. Para recorrer 100 kilómetros, un coche de hidrógeno siempre consumirá más kWh que su homólogo completamente eléctrico.

También se ha de tener en cuenta que, por normativa, la vida útil del tanque de combustible está limitada a 15 años. La potencia del conjunto también se ve afectada, hasta un 15% tras 225.000 kilómetros tomando las declaraciones de Hyundai. Además, los valores absolutos de potencia también son más modestos que los ofrecidos por los eléctricos. Todavía no se ha hecho ningún coche con pila de combustible que se acerque peligrosamente a los 200 CV.

Por último, partiendo de la base de que el hidrógeno se utiliza como combustible alternativo para evitar dañar la atmósfera, su producción sí que genera emisiones. Y los materiales de los componentes que forman el tren motriz de estos coches son extraídos de minas y transportados en grandes buques cargueros alrededor del globo. Cuanto más se masifiquen los vehículos con pila de combustible, más emisiones nocivas serán emitidas a la atmósfera.

Ventajas de las batería de Litio

Esta tecnología es la más utilizada en la actualidad para teléfonia, notebooks, Tablet, PDAs, reproductores MP3/MP4, entre otros aparatos electrónicos. Las baterías basadas en esta tecnología tienen varias ventajas:

Elevada densidad de energía: Acumulan mucha mayor carga por unidad de volumen.

Poco peso: A igualdad de volumen, son menos pesadas que las de tipo Ni-MH o Ni-Cd.

Poco espesor: Se presentan en placas rectangulares, con menos de 5 mm de espesor. Esto las hace especialmente interesantes para integrarlas en dispositivos portátiles que deben tener poco espesor.

Carecen de efecto memoria: El efecto memoria es un fenómeno que reduce la capacidad de las baterías con cargas incompletas. Dicho fenómeno se produce cuando se carga una batería sin haber sido descargada del todo previamente: se crean unos cristales en el interior de estas baterías, a causa de una reacción química al calentarse la batería, bien por uso o por las malas cargas. Para prevenirlo no hace falta esperar a descargar totalmente la batería antes de realizar una carga, basta con que una de cada pocas cargas sea completa.

Descarga lineal: Durante toda la descarga, el voltaje de la batería apenas varía, lo que evita la necesidad de circuitos reguladores. Esto puede ser una desventaja, ya que hace difícil averiguar el estado de carga de la batería.

Baja tasa de auto descarga: Al guardar una batería, ésta se descarga progresivamente aunque no se use. En el caso de las baterías de Ni-MH, esta "auto descarga" puede suponer un 20% mensual. En el caso de Li-Ion es de solo un 6% en el mismo periodo.

Desventajas de las baterias de litio

A pesar de todas sus ventajas, esta tecnología no es el sistema perfecto para el almacenaje de energía, y posee algunas desventajas, como ser:

Duración media escasa: Casi independientemente de su uso, sólo tienen una vida útil de unos 3 años.

Soportan un número limitado de cargas:entre 500 - 1000, menos que una batería de Ni-Cd o Ni-MH.

Son caras: Su fabricación es más costosa que otras soluciones similares, si bien actualmente el precio se aproxima rápidamente al de las otras tecnologías debido a su gran penetración en el mercado, con el consiguiente abaratamiento.

Pueden sobrecalentarse: Están fabricadas con materiales inflamables que las hace propensas a detonaciones o incendios, por lo que es necesario dotarlas de circuitos electrónicos que controlen en todo momento la batería.

Peor capacidad de trabajo en frío: Ofrecen un rendimiento inferior a las baterías de Ni-Cd o Ni-MH a bajas temperaturas, reduciendo su duración hasta en un 25%.