El mundo de la movilidad personal está en plena etapa de transformación. Además de los autos híbridos y los 100% eléctricos, están los híbridos enchufables (tiene motor de combustión y baterías recargables que dan una autonomía eléctrica moderada.
¿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 de 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.
¿Qué es el Hidrógeno Verde y su Importancia?
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.
Así, la producción de hidrógeno verde a gran escala permitiría abastecer tanto al mercado nacional como exportar energía limpia, posicionando a Chile como un líder en la industria del hidrógeno y abriendo el mercado automotor a una nueva generación de automóviles cero emisiones.
Funcionamiento de 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. Básicamente cuando se combina hidrógeno con oxígeno se produce electricidad. Esto se hace mediante una membrana que captura los electrones y los canaliza hacia la batería. Esta electricidad es la que alimenta el motor, que finalmente moverá las ruedas del auto.
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.
Gracias a estas características, los vehículos de hidrógeno son ideales para reducir la contaminación urbana y cumplir con los objetivos medioambientales a los que Chile apunta. Sin embargo, esta innovadora tecnología también presenta algunas desventajas que es importante conocer antes de decidirse por un auto con este tipo de motorización:
- 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 Cargan los Vehículos de Hidrógeno?
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.
Esta facilidad de recarga es un aspecto clave para su adopción en el transporte de carga y otros sectores que requieren tiempos de inactividad mínimos.
¿Hay Estaciones de Carga de Hidrógeno en Chile?
En Chile, el desarrollo de la infraestructura de carga de hidrógeno aún está en sus primeras etapas.
Modelos de Autos de Hidrógeno Disponibles 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. Aquí te dejamos un listado con los pioneros de este nuevo sector vehicular que pronto formará parte de la oferta de los fabricantes en Chile:
1. Toyota Mirai
El Toyota Mirai es uno de los modelos pioneros en la industria de los vehículos de hidrógeno y ha logrado un reconocimiento mundial. 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, y algunos atributos de seguridad que hay que destacar son las siguientes:
- Tanques de combustible: fabricados de polímeros y fibra de carbono, absorben cinco veces más energía de impacto que el acero.
- Sensores de hidrógeno: el sistema del combustible se bloquea cuando se detecta un escape del gas o si hay una colisión.
- Válvula de seguridad: en caso de escape de hidrógeno, este se dispara de forma segura a la atmósfera.
La pila de combustible tiene una vida útil de 10 años.
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.
Mirai cuenta con una nueva batería de iones de litio, de densidad energética superior. Sus cotas llegan a los casi cinco metros, con 4.975 mm de largo; 1.890 mm de ancho y 1.470 mm de alto, mientras que su batalla llega a los 2.920 mm. Todas sus cotas experimentaron incrementos, salvo su altura que se redujo en 65 mm. Puertas adentro nos encontramos frente a un diseño discreto en un habitáculo amplio y espacioso. Los ingenieros de Toyota prestaron la máxima atención a la ergonomía para proporcionar una posición de conducción cómoda.
El hidrógeno (H2) es el elemento más abundante del Universo y la Tierra. Mirai funciona gracias a la reacción del hidrógeno y el oxígeno en su grupo de pila de combustible, donde se genera la electricidad que mueve el motor eléctrico e impulsa el vehículo. 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.
2. 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.
3. Intentos Locales de Motores de Hidrógeno
Entre las iniciativas locales para desarrollar esta tecnología tenemos el trabajo que hace Hyundai con QEV Technologies (de Barcelona, España) y el Centro Mario Molina Chile, quienes lograron adaptar vehículos comerciales para incorporar la pila de hidrógeno en su mecanismo. El resultado es toda una gama de vehículos que incluye una furgoneta de 15 metros cúbicos, un minibús de 19 pasajeros, un camión de 3,5 toneladas, y se espera el pronto lanzamiento de algunos vehículos especiales, como ambulancias, oficinas móviles para servicios públicos y otros.
Asimismo, los esfuerzos de universidades también están aportando a la adopción de esta tecnología. La Universidad Técnica Federico Santa María, presentó la primera camioneta eléctrica impulsada por hidrógeno verde desarrollada en Chile con propósitos heavy duty o para transporte de pasajeros. Este proyecto nació por la necesidad de la industria minera de poder contar con vehículos eléctricos que se puedan usar de forma subterránea, para lo cual se le reemplazó el motor de diésel a una camioneta de marca SsangYong para instalar ahí el sistema de hidrógeno, todo esto en el Laboratorio de Electromovilidad del Departamento de Ingeniería Eléctrica. En paralelo, el proyecto busca desarrollar tecnologías con hidrógeno verde para maquinarias del sector minero y en trenes eléctricos.
Toyota Motor Corporation (TMC) desarrolló un generador de pila de combustible fijo que utiliza el mismo sistema del vehículo eléctrico de pila de combustible -FCEV, Fuel Cell Electric Vehicle- Toyota Mirai. El generador de pila de combustible (generador FC) desarrollado por Toyota utiliza los mismos componentes que el sistema montado en el Mirai, incluidos Toyota FC Stack, la unidad de control de energía -PCU, Power Control Unit- y la batería secundaria. Toyota ha empleado los componentes del sistema de pila de combustible de Mirai con la intención de producir un generador de alto rendimiento a un precio razonable. Para las pruebas de verificación, la electricidad producida por el generador FC se utilizará en el interior de la planta de Honsha. El generador funcionará de forma continua 24 horas al día y con una potencia nominal de 100 kilovatios. A partir de los resultados de las pruebas de verificación, Toyota quiere utilizar generadores de pila de combustible como generadores de energía privados para sus fábricas. Los generadores se alimentarán del hidrógeno emitido durante el proceso de producción de los componentes del sistema FC, así como durante los procesos de evaluación y pruebas.
El Prototipo Corolla Cross H2
La estrategia de Toyota hacia la carbono neutralidad incluye el desarrollo de múltiples tecnologías, que avancen hacia los viajes cero emisiones. Para lograr este objetivo, la marca japonesa acaba de mostrar el prototipo del Corolla Cross H2 Concept, un vehículo con motor a hidrógeno que sigue la línea del Mirai.
El diseño incluye un motor a combustión interna que en vez de gasolina, usa gas de hidrógeno, cuya ventaja es que se recarga en apenas 10 minutos. Además, no genera emisiones contaminantes y por el tubo de escape, solo libera vapor de agua.
El prototipo está construido y en fase de pruebas de conducción y funcionamiento, en pistas reales del norte de Japón. El objetivo de la compañía es seguir avanzando en el desarrollo de esta tecnología, mejorando los procesos de la combustión a hidrógeno, lo que daría lugar a una reducción de carbono más accesible, generalizada y rápida. En un futuro próximo se espera comercializar el Corolla Cross H2 en el mercado y, aunque es pronto para decir que la tecnología está madura, Toyota tiene al menos el 40% del camino avanzado para lograr que este objetivo se haga realidad y que los motores a hidrógeno se incorporen masivamente en los vehículos de carretera.
Toyota Abre Planta de Hidrógeno Verde en Chile
Buenas noticias para Toyota Chile, en medio de la celebración del evento de Hyvolution adelantaron que abrirá su propia planta de producción de hidrógeno verde acá en el país, específicamente en Pudahuel. El principal objetivo de la compañía nipona es “potenciar el desarrollo de la tecnología que se requiere para la producción de este recurso”, según declaró Felipe Silva, gerente de Desarrollo Futuros Negocios de Toyota Chile. La gran sorpresa está en que esta planta estaría en funcionamiento antes de fin de año y tendrá capacidad de generar energía de recarga para las tres unidad de Toyota Mirai que se encuentran en nuestro país.
“Toyota tomó la posta en avanzar hacia la electromovilidad con el lanzamiento de los vehículos híbridos, el 2007 y ahora, con el lanzamiento de la tecnología de motores eléctricos propulsados por hidrógeno, con el lanzamiento de Mirai, cuyas principales ventajas son que se carga en menos de 10 minutos, tiene 650 kilómetros de autonomía y su única emisión es de agua al medio ambiente, por lo que es completamente libre de emisiones contaminantes”, contó Silva. El Toyota Mirai fue presentado en nuestro país a finales del 2022 y lo hizo con la intención de que conozcan el producto y el funcionamiento de este combustible. “El año pasado lo homologamos para Chile, con el objetivo de que la gente conozca la tecnología mientras se genera la infraestructura de carga y crezca el desarrollo de esta energía”, señaló Silva.
Por otro lado, en Chile esperan replicar experiencia como las que vive en diferentes partes del mundo, tal como lo hace París “en la que en dos aeropuertos, 600 taxis son a hidrógeno y en Madrid, 10 Cabify hacen recorridos con Toyota Mirai. En Canadá, en tanto, el modelo se puede arrendar mediante nuestra aplicación de autos compartidos Kinto Share”, detalló.
Los proyectos de Toyota son ambiciosos, de hecho el propio ejecutivo afirmó que la marca espera que nuestro país se transforme en una potencia de hidrógeno verde a mediano plazo y que se pueda encontrar usos y avanzar en diferentes innovaciones que permitan que este recurso se pueda explotar en Chile.
Definitivamente, los vehículos de hidrógeno en Chile representan una gran oportunidad en la transición hacia un transporte sostenible. Aunque el mercado todavía es pequeño y la infraestructura insuficiente, el potencial del hidrógeno verde está sentando las bases para un futuro en el que los autos de hidrógeno sean una opción accesible y popular.
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