Toyota comenzó a trabajar en el desarrollo de vehículos eléctricos de pila de combustible en 1992, lanzando el primer modelo fabricado en serie en el mundo, el Toyota Mirai, en 2014. Ese logro sin precedentes fue posible gracias a la experiencia acumulada por Toyota como líder en la electrificación del mercado de la mano de su tecnología híbrida con el Prius en 1997, que fue la base para ampliarla a más modelos. El primer Toyota híbrido comercializado en Chile data de 2008.
¿Qué es un Auto de Hidrógeno?
Los autos de hidrógeno ya son una realidad en Chile y un nuevo avance en el desarrollo de la electromovilidad. También conocidos como Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV), este tipo motores permiten reducir la huella de carbono en el transporte, gracias a una innovadora tecnología que utiliza el hidrógeno como fuente de energía. Estos motores de cero emisiones son esencialmente eléctricos, pues son impulsados por electricidad generada por el gas.
¿Cómo Funcionan los Autos de Hidrógeno?
A diferencia de los autos eléctricos, que utilizan una batería eléctrica para funcionar, los autos de hidrógeno funcionan con una pila de combustible, de ahí su nombre en inglés (Fuel Cell Electric Vehicle). En esta pila de combustible es donde se produce una reacción química que genera la electricidad que alimenta el motor eléctrico del vehículo.
Para que esto suceda, el hidrógeno gaseoso primero se almacena en los tanques del vehículo, que generalmente se encuentran debajo de los asientos traseros o del maletero. Desde ahí, el gas se transporta a la célula de combustible, donde el sistema lo convierte en electricidad a través de la reacción con el oxígeno que ingresa desde el exterior.
En términos técnicos, el hidrógeno se combina con el oxígeno en una célula de combustible para generar una corriente eléctrica mediante un proceso llamado electrolito de membrana de intercambio de protones. Esta electricidad es la que alimenta el motor, que finalmente moverá las ruedas del auto.
El hidrógeno, almacenado en unos depósitos a alta presión, se canaliza hacia la pila de combustible, donde se combina con el oxígeno del aire para generar electricidad. Esta electricidad se almacena en una batería que reparte la energía al motor en función de la demanda. Cabe señalar que la batería también es capaz de acumular energía procedente de la frenada regenerativa, lo que ayudará a reducir el consumo de hidrógeno.
Componentes Clave del Toyota Mirai
- Convertidor de voltaje de la pila de combustible: El compacto convertidor de alta eficiencia y gran capacidad alimentado por corriente trifásica aumenta la diferencia de potencial generada por el sistema de pila de combustible hasta los 650 voltios.
- Grupo de pila de combustible: El corazón del sistema, el componente en el que la energía química procedente de la aportación de hidrógeno de los depósitos y oxígeno del aire se transforma en energía eléctrica.
- Batería: La batería es la encargada de almacenar la energía generada por la pila de combustible y la recuperada de la deceleración, así como de reforzar la potencia de la pila de combustible durante la aceleración en casos de alta demanda. En el nuevo Mirai es de iones de litio, lo que permite una mayor densidad energética, un ahorro de peso y espacio, y una mayor potencia. Tiene 84 celdas, una capacidad de 1,24 kWh y un voltaje nominal de 310,8 V.
- Depósitos a alta presión: El nuevo Mirai cuenta con tres depósitos de hidrógeno cilíndricos que tienen capacidad para 65, 52 y 25 litros, respectivamente. Para garantizar una mayor seguridad, equipan válvulas de sobrepresión, aviso en caso de fuga del hidrógeno y una estructura de tres capas: una de polímero reforzado con fibra de vidrio, una intermedia de polímero y la tercera de plástico reforzado con fibra de carbono.
Ventajas y Desventajas de los Autos con Pila de Hidrógeno
El funcionamiento de los vehículos de pila de hidrógeno ofrece una serie de ventajas:
- Eficiencia energética: La célula de combustible convierte directamente la energía química en electricidad, lo que minimiza la pérdida de energía y aumenta la eficiencia.
- Emisiones cero: A diferencia de los motores de combustión, los autos de hidrógeno no emiten gases contaminantes. Su única emisión es vapor de agua, por lo que reduce los niveles de contaminación ambiental.
- Silencioso y suave: Al igual que los vehículos eléctricos, los autos de hidrógeno son silenciosos y proporcionan una conducción suave, permitiendo una reducción de la contaminación acústica.
- Recarga rápida: Una carga completa del tanque de hidrógeno tarda entre 3 y 5 minutos, similar a los vehículos de motor de combustión interna. Esta es una de las ventajas más importantes en comparación con los autos eléctricos, pues estos tardan horas en recargar la batería completamente, y más de 10 o incluso 30 minutos para una carga rápida.
- Autonomía: La alta eficiencia de las celdas de combustible ha permitido tener una autonomía mucho mayor, lo que permite recorrer trayectos más largos sin riesgo de quedar tirado en medio de la carretera. Así, los modelos de autos de hidrógeno que circulan en Chile ofrecen más de 600 kilómetros de autonomía.
Sin embargo, esta innovadora tecnología también presenta algunas desventajas:
- Alto precio de adquisición: Al ser una tecnología tan nueva, todavía no existe una oferta masiva en el mercado y los precios son más altos que en vehículos eléctricos. Además, toda la infraestructura necesaria para el funcionamiento de estos vehículos es cara, por lo que se hace difícil su masificación.
- Poca variedad: Como la oferta es escasa, todavía hay poca diversidad de modelos de autos de hidrógeno en el mercado nacional e internacional.
- Escasa infraestructura de recarga: En Chile existen escasos puntos de carga de hidrógeno verde para el uso de estos vehículos. Por eso, la movilidad impulsada por motores de pila de combustible todavía está limitada a áreas donde existen estas estaciones.
Cabe destacar que ya fueron homologados dos modelos de estos vehículos en Chile, sin embargo, debido a la falta de infraestructura de carga, todavía no se ha abierto su venta al público general, así que esta tecnología seguirá en “marcha blanca” por tiempo indefinido.
¿Cómo se Carga un Toyota Mirai?
La recarga de los autos de hidrógeno se realiza en estaciones de hidrógeno, también llamadas “hidrogeneras” o “hidrolineras”, en los países donde son más comunes. En estas estaciones, el hidrógeno se almacena en forma gaseosa y a alta presión, similar a las estaciones de gasolina convencionales. El proceso de carga es rápido, tomando entre 3 y 5 minutos, lo que ofrece una ventaja en comparación con los tiempos de carga de los autos eléctricos, que pueden varias horas para tener una carga completa, y más de 10 minutos para una carga rápida, de duración más limitada.
Para cargar un vehículo de hidrógeno:
- Conecta la boquilla de la estación al tanque del auto.
- El hidrógeno es inyectado en el tanque a alta presión.
- En pocos minutos, el tanque estará lleno y el vehículo listo para recorrer hasta 700 kilómetros, dependiendo del modelo.
Modelos de Autos de Hidrógeno en Chile
Algunas marcas y modelos están comenzando a establecerse en el mercado chileno, principalmente como proyectos piloto y en colaboración con empresas del sector energético.
- Toyota Mirai: Ofrece una autonomía de hasta 650 km con una sola carga y es uno de los autos más eficientes en su categoría. Este modelo de la marca japonesa fue el primero de su categoría en llegar al mercado local, con 3 unidades. Está equipado con una célula de combustible de alta eficiencia, tiene un diseño aerodinámico, se carga de combustible en un máximo de 3 minutos y tiene una velocidad máxima de 178 km/h. En cuanto sus características técnicas, el Toyota Mirai, tiene una potencia de 182 CV y 300 Nm de par motor. Además, se sabe que es capaz de pasar de 0 a 100 km/h en 9 segundos.
- Hyundai Nexo: En 2018 se lanzó el Hyundai Nexo, el primero de la marca coreana en utilizar un motor de hidrógeno. Tiene una velocidad máxima de 179 km/h y alcanza los 100 km/h en 9,2 segundos.
El Hidrógeno Verde y su Importancia en Chile
El hidrógeno verde es un tipo de hidrógeno producido mediante energía renovable, a través de la electrólisis del agua. Este proceso separa el hidrógeno del oxígeno sin generar emisiones de carbono, en contraste con otros métodos de producción que dependen de combustibles fósiles.
La abundancia de recursos naturales y energías limpias que hay en Chile nos ponen en ventaja en la producción de hidrógeno verde en la región. De hecho, el país se ha fijado una ambiciosa ruta de desarrollo para el hidrógeno verde, que tiene como objetivo aumentar la capacidad de generación energética que tenemos hoy y reducir la dependencia de combustibles fósiles.
El Plan de Acción Hidrógeno Verde (2023 - 2030) plantea una serie de esfuerzos público-privado que incluye financiamientos e incentivos para proyectos de hidrógeno verde, con el fin de aprovechar la abundancia de recursos renovables, como la radiación solar en el norte y la eólica en el sur.
Conclusión
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