Toyota Prius: Explorando el Funcionamiento del Hidrógeno en Vehículos

La industria automotriz se encuentra en una búsqueda constante de soluciones amigables con el planeta, impulsada por la creciente preocupación por las emisiones de gases de los vehículos que utilizan combustibles fósiles.

Los autos híbridos han ganado popularidad como una alternativa, aunque no son 100% ecológicos, utilizan energías alternativas para cubrir parte de sus necesidades.

En este contexto, Toyota ha sido pionera en el desarrollo de vehículos eléctricos de pila de combustible, comenzando en 1992 y lanzando el primer modelo fabricado en serie, 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 Híbrido?

Los vehículos híbridos son aquellos cuyo motor se alimenta de dos tipos de combustibles: uno ecológico y otro fósil, por lo que no están completamente libres de emisiones, pero sí emiten una cantidad menor de contaminantes.

Este tipo de automóviles tiene más de un motor. Los más comunes son los que incorporan uno o varios motores a propulsión de energías limpias y, otro de combustión interna que se vale de combustibles fósiles como la bencina o el diésel.

El modo de funcionamiento de sus motores es de diferentes tipos, ello según la tecnología incorporada.

Tipos de Vehículos y Motores

Los motores eléctricos son los más comunes en este tipo de autos, aunque también existen motores que se valen de energía solar o hidrógeno.

En el mercado también nos encontramos con vehículos eléctricos que funcionan al 100% con energías limpias, pero por ahora son más comunes los autos híbridos, los cuales se comercializan en Chile.

Si bien los vehículos híbridos utilizan dos tipos de combustible, su tecnología busca una mayor eficiencia energética, ya sea ajustando el consumo o, absorbiendo y reutilizando energías que se liberan a medida que el auto se desplaza, por lo que ese segundo motor contaminante pasa a ser auxiliar.

Entre los medios de transporte híbridos destacan automóviles, motocicletas, bicicletas, scooters, buses, camiones, trenes, buques y aviones entre otros, aunque estos últimos no son de uso masivo y aún están en etapas de desarrollo y ajustes.

El Toyota Mirai y la Tecnología de Hidrógeno

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.

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.

Componentes Clave del Sistema de Pila de Combustible del Mirai

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.

El Mercado de Autos Híbridos en Chile

El mercado automotor chileno no es ajeno a los vehículos híbridos y, en las diferentes concesionarias se ofrecen alternativas del tipo ecológico, aunque no son demasiado variadas y sus precios son altos.

En Chile, los autos híbridos más populares son:

• Toyota Corolla hatchback
• Hyundai Ioniq Híbrido
• Toyota Prius
• Kia Niro
• BMW 330e
• Honda Civic 1.3 I-VTEC HYBRID
• Volvo Xc90 2.0
• Lexus Ct 200H híbrido
• Mercedes-Benz C 350e y GLC 350e
• Porsche Cayenne E-Hybrid

Estos son solo algunos de los modelos, los que no son compatibles con todos los bolsillos.

Hace no muchos años, los autos híbridos parecían más sacados de una película de ciencia ficción, dado que se veía muy lejano que dejaran de depender exclusivamente de la bencina.

Sin embargo, y quizás tímidamente, el mercado de autos eléctricos e híbridos, algunos enchufables, ha ido ganando espacio dentro de la demanda de los chilenos.

Al principio, eran bien pocas las marcas que se atrevían a ingresar a nuestro mercado con estas costosas y exclusivas tecnologías.

Si uno hace memoria, podríamos recordar quizás el Toyota Prius o el Honda Civic como algunos de los pioneros en intentar entrar en el estacionamiento de los chilenos.

Los vehículos híbridos han estado bajando sus precios y hoy son más accesibles para varios bolsillos.

Según la Asociación Nacional Automotriz de Chile, ANAC, por ejemplo, entre enero y octubre de 2019 se habían comercializado 719 autos híbridos en todas sus versiones, enchufables o no.

Ya en 2023 las cifras aumentaron considerablemente, pues según los reportes de la ANAC, se vendieron 3.766 unidades de vehículos híbridos (HEV); además de 506 vehículos híbridos enchufables (PHEV) y otros 3.197 microhíbridos (MHEV).

En 2024, las cifras de ANAC dan cuenta de la venta de 13.447 híbridos convencionales (HEV), 970 híbridos enchufables (PHEV) y 6.940 microhíbridos (MHEV).

El segento cero y bajas emisiones está subiendo como la espuma.

Un auto híbrido es aquel que combina un motor a combustión interna convencional con otro eléctrico, normalmente acoplado al eje de tracción, que suele ser el delantero.

Según cada modelo, puede haber un híbrido convencional (HEV), uno enchufable (PHEV) y los microhíbridos (MHEV).

En particular, el motor eléctrico puede asistir al motor convencional en momentos donde se requiere una mejor respuesta en la aceleración o cuando se requiere más potencia.

En varios casos el motor eléctrico también puede mover el auto con cierta autonomía de carga.

En este último caso, las emisiones del tubo de escape son iguales a cero. Así, además de ser ecológico, se ahorra plata en combustible.

Tipos de Híbridos

La diferencia entre los tres tipos de híbrido que existen, radican en cuánto se independizan o no del motor a combustión y también cómo obtienen su autonomía eléctrica.

• Microhíbridos (MHEV): También conocida como hibridación ligera, presta ciertas asistencias al motor a combustión en momentos clave del andar del auto. En este caso, el MHEV ayuda a dar arranque al motor, además de dar un empujoncito en la salida desde el reposo. Eso implica que los MHEV nunca andan por sí solos con el motor eléctrico, pues ese motor no es capaz de mover el vehículo. Sin embargo, representa una disminución en las emisiones. Al igual que el HEV, el MHEV recupera energía con las desaceleraciones y frenadas, no necesitando que se enchufe. Son los modelos híbridos más baratos del mercado en muchos casos como ya veremos.
• Híbridos no enchufables (HEV): Generan su carga rescatándola de la energía cinética del motor y la tracción y frenadas de las ruedas. Gracias a esta tecnología, mediante un propulsor de inducción, el o los motores eléctricos, sí son capaces de mover las ruedas sin necesitar combustible, cuestión que ocurre generalmente a bajas exigencias, como en el taco en la ciudad.
• Vehículos PHEV: Se han desarrollado con autonomías mayores que los híbridos convencionales, dado que son mitad auto eléctrico, mitad combustión.

Vehículos Híbridos Más Populares en Chile

En nuestro país, podrás encontrar los siguientes autos híbridos cero kilómetro:

• Toyota Corolla
• Toyota Corolla Cross
• Toyota RAV4
• Toyota Yaris Cross
• Ford Escape
• Ford Maverick
• Kia Niro
• Suzuki Swift
• Suzuki XL7
• Suzuki Grand Vitara
• Suzuki Fronx
• Subaru Forester
• Peugeot 3008
• Hyundai Tucson
• Hyundai Santa Fe
• Haval H6
• Haval Jolion
• Nissan Xtrail E-Power
• Chery Tiggo 8 Pro PHEV
• Citroen C5 Aircross
• Lexus UX300H Plus
• Mazda CX-60
• BYD Song Pro
• BYD Song Plus DM-I
• DFSK 600
• Jeep Compass 4Xe
• Hyundai Kona
• Peugeot 208
• Peugeot 2008
• Mazda CX-90
• Subaru Crosstrek
• Toyota Corolla

Entre los modelos más destacados se encuentran:

• Toyota Corolla Hybrid: Disponible con un motor de 1.8 litros, caja automática, siete airbags y varios aspectos enfocados en seguridad. El motor 1.8 híbrido de este Toyota tiene 122 caballos; consumiendo hasta 21,3 km/l en carretera y más de 25 en ciudad. El Toyota Corolla Hybrid 2025, está disponible en Chile desde $24.745.798
• Toyota Corolla Cross: El SUV compacto híbrido de la marca japonesa, está disponible en 2 versiones híbridas (HEV), con la misma motorización y caja; pero con diferencia en equipamiento. La versión híbrida de serie, en tanto, tiene el control crucero convencional, el cual se desactiva al pisar el freno. El Corolla Cross híbrido consume 21,7 km/l en carretera y 25,6 en ciudad. El Toyota Corolla Cross híbrido 2025, lo encuentras en Chile desde $27.656.683.
• Toyota RAV4: El Toyota RAV4 (HEV) tiene un motor de 2.5 litros asociado a un motor eléctrico. En la versión con tracción simple, el motor eléctrico acoplado al eje delantero hace que el Toyota RAV4 desarrolle una potencia de 215 caballos. Mientras que la versión AWD añade un segundo motor al eje trasero, haciendo que la potencia neta alcance los 219 caballos. Además, el Toyota RAV4 tiene más de 1.000 kilómetros de autonomía de estanque. En el consumo de combustible sí que hay diferencia. Mientras el RAV4 híbrido consume entre 20,7 km/l en ciudad y 20,3 en carretera, el RAV4 convencional se mueve entre los 10,6 y 16,6 km/l, en ciudad y carretera, respectivamente. El Toyota RAV4 híbrido 2025, lo puedes encontrar desde los $34.664.857.
• Toyota Yaris Cross: El último modelo de la marca en estrenarse en versión híbrida es el Yaris Cross XI, el cual tiene un motor de 1.5 litros, con transmisión eCVT y un consumo de combustible en ciudad que alcanza los 32,3 km/l en ciudad y 24,4 en carretera. El Yaris Cross híbrido, cuenta con 90 caballos del motor a combustión y otros 35 provenientes del motor híbrido. Todas las versiones son 4x2. El precio de lista del Toyota Yaris Cross híbrido es de $24.732.191.
• Ford Escape: El Ford Escape Titanium Hybrid, ofrece 7 airbags, control de tracción, estabilidad y control dinámico en curvas, sensor de inflado de neumáticos, frenos ABS, control crucero, alerta de cambio de carril y sensores de estacionamiento entre varias otras características. El nuevo Ford Escape Hybrid 2025 lo puedes encontrar desde los $30.490.000. El Ford Escape tradicional consume 8 km/l en ciudad, mientras que los híbridos más de 24. En carretera, en tanto, el Ford Escape turbo gasta 11,6 km/l, mientras que el Escape Hybrid Atkinson, 17,2.
• Ford Maverick: De la camioneta Ford Maverick se ofrecen tres versiones, con dos motores; dos de ellas tiene un motor turbo 2.0 litros y la otra es híbrida no enchufable, con el motor 2.5 litros que tiene una potencia combinada de 191 caballos y 210 Nm de torque. En tanto, la versión no híbrida tiene 249 caballos y 380 Nm de torque. La versión bencinera tiene una caja automática de 8 velocidades y la híbrida una transmisión automática ECVT Powersplit. Desde Ford sostienen que la Maverick bencinera gasta 22,3 km/l en carretera y 8,5 en ciudad.
• Kia Niro: El Kia Niro trae un motor 1.6 litros con 104 caballos y uno eléctrico con 43 HP. Así, el Kia Niro cuenta con una potencia neta de 139 HP. Tiene una caja automática con seis marchas y un rendimiento promedio del orden de los 25 km/litro. Vale destacar que, el Kia Niro consume lo mismo en ciudad y carretera: 24,8 km/l. El Kia Niro 2025 lo puedes encontrar desde los $26.678.557.
• Suzuki Swift: Tiene un motor de 1.2 litros con 80 caballos. Eso sí, a diferencia de la mayoría de los híbridos, su consumo extraurbano sigue siendo superior al urbano; con 25 km/l, versus los 20 km/l que gasta en ciudad. Esto último se explica, porque los híbridos de Suzuki, entre otros que revisaremos aquí, son Mild Hybrid (MHEV), los que, como te comentamos antes, no inciden siempre en el consumo de combustible y menos en la potencia; sino más bien, en las emisiones. El Swift híbrido, cuenta con frenos de disco ventilado solo adelante, pero con sistema ABS+EBD. Tiene 6 airbags, control de estabilidad, sensor y cámara de retroceso. Las 4 versiones disponibles, 2 tienen caja mecánica con 5 cambios y las otras 2, son automáticas. El Suzuki Swift Hybrid, lo encuentras en Chile con un precio de lista desde $14.690.000
• Suzuki XL7: El Suzuki XL7 tiene un motor 1.5 litros con 103 caballos. Al igual que el resto de la flota Suzuki, su hibridación es Mild Hybrid, por lo que la parte eléctrica del motor, asiste al XL7 en momentos bien particulares de su funcionamiento, como al dar partida o iniciar el avance, saliendo de un semáforo, por ejemplo. Ofrece frenos de discos ventilados adelante y de tambor atrás con ABS+EBD. Está disponible con caja mecánica de 5 velocidades, o automática con 4. También cuenta control de estabilidad, doble airbag y asistente de salida en pendiente, como máximos atributos en seguridad. El consumo de combustible en ciudad, es de aproximadamente 14 km/l, mientras que en carretera, roza los 18. En Chile, el Suzuki XL7 híbrido, tiene un precio de lista de $20.090.000
• Suzuki Grand Vitara Hybrid: Cuenta con el mismo motor del XL7, un motor de 103 caballos y 1.5 litros. Sus frenos de disco están presentes en las 4 ruedas, con tecnología ABS+EBD+BAS. Como era de esperar en algunas de sus versiones, podrás encontrar control de ascenso y descenso; además de sensores de estacionamiento. Respecto al rendimiento, la versión más económica, que son de caja automática, consumen 16,1 km/l en ciudad y 20 en carretera. En Chile, encuentras el Suzuki Grand Vitara Hybrid 2025 desde $19.790.000.
• Suzuki Fronx Hybrid: Comparte la misma motorización que el Gran Vitara o el XL7. En Chile, cualquiera de las cuatro versiones del Suzuki Fronx Hybrid 2025, lo encuentras desde $17.390.000.
• Subaru Forester Hybrid: El motor boxer de Subarú dice presente en esta revisión con 2.0 litros y más de 160 HP de potencia combinada. Una de sus novedades en seguridad que más llama la atención es el sistema Eyesight, el cual se compone de dos cámaras que reconocen objetos en el camino y en caso de peligro advierte al conductor; pero si la cosa se pone más extrema, el Forester Hybrid frena para evitar un accidente. Tiene siete airbags.

El Hidrógeno Verde y el Futuro de la Energía

El hidrógeno verde es la nueva fuente de energía que Toyota tiene entre manos, ya que no genera ningún tipo de emisiones de carbono y al convertirlo en electricidad, la única emisión es agua.

Es fácil de almacenar y transportar, lo que permite aprovechar al máximo el potencial de las fuentes renovables. Además, el hidrógeno está en todas partes, lo que lo convierte en una fuente de energía inagotable.

Esta aplicación de nueva energía renovable, va más allá. También sirve para impulsar fábricas o plantas industriales, como el generador de pila de combustible ubicado en la planta de Toyota de Honsha, Japón, el cual utiliza hidrógeno para generar la energía necesaria, y así logra el funcionamiento de ésta.

“Toyota tiene por delante un gran desafío. El compromiso de la marca con el medioambiente es máximo, y por ello ha planteado seis retos ambientales para 2050, como por ejemplo; mejorar la calidad del aire.

Una vez que entre en funcionamiento en 2020, la Tri-Gen generará cerca de 2.35 megavatios de electricidad y 1.2 toneladas de hidrógeno por día.

Esta cantidad es suficiente para suministrar energía a 2,350 hogares de dimensiones medias y para que circulen cerca de 1,500 automóviles.

Igualmente, la planta de generación eléctrica será 100% renovable y suministrará energía para las operaciones de Toyota Logistics Services (TLS) en el Port of Long Beach.

Además de servir como prueba de concepto de la generación local de hidrógeno 100% renovable a gran escala, la planta proporcionará energía a todos los vehículos Toyota de pila de combustible que circulen por el puerto, incluidos el Mirai y el camión de gran tonelaje de clase 8 de pila de combustible desarrollado por Toyota y que forman parte del Project Portal.

De cara al futuro, Toyota mantiene su compromiso de apoyar el desarrollo de una infraestructura de hidrógeno para los consumidores con el objetivo de hacer realidad el potencial de los vehículos de pila de combustible.

Consideraciones Adicionales sobre la Electromovilidad

Existen diversas opiniones y consideraciones sobre la electromovilidad y su impacto real en el medio ambiente.

Algunos argumentan que la eficiencia energética y la matriz de generación eléctrica son factores cruciales para determinar si los vehículos eléctricos son realmente ecológicos.

Otros señalan que los costos de carga, la contaminación generada en la producción de vehículos eléctricos y la disponibilidad de infraestructura son desafíos importantes a considerar.

Además, la ruralidad y las distancias geográficas en países como Chile plantean desafíos adicionales para la adopción masiva de vehículos eléctricos.

No lo veo así, lo de la generación eléctrica es claro, los eléctricos emiten menos incluso si la generación eléctrica es 100% carbón.

Hay hartos estudios de LCA (evaluación de ciclo de vida) donde se miden las emisiones desde fabricación, todos los años de operación y hasta desecho, donde se muestra que dependiendo de las condiciones de fabricación y operación los eléctricos emiten menos, pero si que solo hasta fabricación emiten más, no recuerdo cifras exactas acá pero era algo como entre 3 y 8 años de operación para pasar a números verdes dependiendo de los procesos de fabricación y el tipo de energía.

La razón es que de que sea mejor incluso con 100% carbón es que es muchísimo más eficiente (y menos emisión de GEI y contaminantes) producir electricidad que operar un motor de combustión interna que tienen eficiencias bajísimas incluso nuevos y bien mantenidos...pa que hablar de los más viejos.

Híbridos e híbridos enchufarles efectivamente no existe claridad respecto de si aportan o no a reducir emisiones, los estudios varían mucho y posiblemente en la realidad sea un “caso a caso”, yo estoy un poco convencido de que a modo general no son una solución.

Es cierto que la matriz Chilena es hibrida (renovable y no renovable), peero también es cierto que nuestra capacidad de producción de electricidad está casi al límite de lo que se requiere en este momento.

No sólo en generación , también estamos ultra justos o incluso deficitarios en transmisión.

Tabla Comparativa de Modelos Híbridos en Chile

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