Vehículos Eléctricos o de Hidrógeno: ¿Quién ganará la carrera? - World Energy Trade

Vehículos Eléctricos o de Hidrógeno: ¿Quién ganará la carrera?

Perfilando el futuro del mercado y las tendencias tecnológicas

Perfilando el futuro del mercado y las tendencias tecnológicas

Energías Alternativas
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Definitivamente, al igual que ha sucedido con la batalla entre las diferentes energías alternativas, la de los vehículos eléctricos, no es diferente, ya que no se trata del cuál es mejor o superior, sino que ambas suman, y están destinadas en el corto - mediano plazo (2030-2040) a sustituir todo el parque de vehículos de origen fósil (a gasolina, gas ó diésel).

En el futuro existirán vehículos de hidrógeno y de batería, al igual que hoy día existen de gasolina, gas y diésel. Por eso preguntarse ¿quién dominará la competencia? no es la pregunta clave, ya que la elección de uno u otro dependerá de la infraestructura disponible en cada región ó país, y sobre todo del precio, y eficiencia ó autonomía para cada caso.

Retrospectiva y tendencias para Vehículos emergentes ó eléctricos

Hasta hace poco, cuando acudíamos a un concesionario para comprar un coche teníamos sólo tres opciones: gasolina, diésel o gas. Esa circunstancia comenzó a cambiar hace unos años con la incorporación de los vehículos híbridos primero, y los de batería eléctrica después. Estos últimos han adquirido gran relevancia de la mano de una mayor eficiencia energética y de la ausencia de emisiones contaminantes locales.

Los vehículos de batería se postulan como el gran futuro de la automoción pese a los altos costos, ubicándolos en un sector privilegiado, ó estimulado por su compromiso con el ambiente. El auto eléctrico llega como una evolución inmediata al de los híbridos; sin embargo, esas ventajas no pueden esconder dos de sus mayores inconvenientes:

  • Una autonomía muy justa, y
  • Un tiempo de recarga que, en general, supera la media hora. Ya que el recorrido máximo que puede realizar un vehículo de batería eléctrica sin repostar es, de media, de 300-400 km.

Tendencias

 Las actuales circunstancias han hecho que otras tecnologías participen en el juego ó pugna por el futuro de los vehículos de transporte auto-motor, así encontramos estas dos:

En el caso de combustible de hidrógeno se utiliza el mencionado gas (H2) para generar la electricidad que impulsa al vehículo mismo, al combinarlo con el oxígeno del aire. Es también, por lo tanto, un vehículo eléctrico, pero con la diferencia de que esa energía se genera por el propio automóvil. Esto es crucial para solventar las dos grandes desventajas de los coches de batería, ya que la recarga de hidrógeno se puede realizar en algo más de cinco minutos, y la autonomía de este tipo de vehículos es mayor gracias a que genera la electricidad a partir del gas, y no se alimenta de una batería.

La electrificación o sustitución de la dependencia fósil, se ha convertido en la meta principal, para llegar hacia un transporte más ecológico, o verde, y libre de emisiones.

Los avances tecnológicos de los vehículos de hidrógeno con respecto a los de batería es el mismo, existirán vehículos de batería y de hidrógeno en el futuro, al igual que ahora hay de “diésel, gas y gasolina". Lo que está claro es que (el hidrógeno) va a ser una de las tecnologías que va a convivir en el mercado, conjuntamente con los vehículos de baterías.

Los grandes fabricantes y países industrializados a nivel mundial han comenzado a hacer planes concretos, para pasarse al coche eléctrico: desde los más radicales cómo son los casos en Europa de Holanda, y en Asia de Japón y China, quienes apuntan al 2030, y quizás un poco más(2040). Países cómo Estados Unidos y Canadá, entre otros. Estos últimos casos debido a que sus fuentes de energías tradicionales, cubren sus necesidades por muchos años.

La carga rápida y disponibilidad de infraestructura a bajo costo y de fácil acceso para los usuarios finales, se ha convertido en el paradigma a romper de los coches eléctricos.

Ya hay ejemplos de fabricantes, como es el caso de Tesla y el de Porche Taycan, quienes muestran el camino con su tecnología de carga a 800V. Grandes empresas como es el caso de BMW y Toyota apuestan al vehículo de hidrógeno, como alternativa de solución a estos vehículos emergentes o eléctricos.

Esta referencia es importante, ya que se estima que en Europa para el 2030, el mundo estará divido de acuerdo a:

  • Vehículos de hidrogeno: 25% mercado.
  • Vehículos a batería ion-Li: 25 % mercado.
  • Resto: 50% replantado por vehículos fósiles (gasolina, gas, diésel), dejando una menor porción, quizás un 10-20% para los híbridos.

Los Estados Unidos por su parte estima migrar el 90% del parque automotor actual (fósil) a fuentes alternativas o autos eléctricos para el 2040.

Analizando las características de cada caso (Hidrógeno vs. Batería)

Cuando hablamos de coches eléctricos los dos casos lo son, sin embargo, la diferencia se basa en la sustancia química que produce la electricidad, su almacenamiento y regeneración. El resto del coche es idéntico. Ya hemos comentado que ambas tecnologías son similares, en el caso de hidrógeno la propulsión se logra precisamente con lo que llaman una pila de hidrógeno, por una reacción química con el oxígeno, mientras que el otro logra su propulsión por una batería de Ion-Litio, mediante una carga por fuente eléctrica externa.

En la siguiente figura (fuente Ulf Bossel), se muestra una comparación de la eficiencia de ambas tecnologías, destacando un rendimiento superior mayor (casi el triple) entre una y otras, además que en el caso de hidrógeno existen dos posibilidades, una de ellas menos eficiente que la otra.

 

Diagrama Ulf Bossel 8555

 

Los vehículos de hidrógenose presentan como interesantes alternativas a la tecnología de baterías de ion-litio. Un vehículo de hidrógeno o vehículo impulsado por hidrógeno es “vehículo alternativo” que utiliza hidrógeno diatómico (H2) como su fuente primaria de energía para propulsarse.

Estos autos funcionan (ver figura de abajo) con un motor eléctrico pero que en este caso se diferencian por generar la electricidad a partir de la reacción química que se da entre el hidrógeno y el oxígeno en la pila de combustible.

Su huella en el medio ambiente es casi invisible ya que solo emiten vapor de agua, su repostaje no dura más de cinco minutos y su autonomía es mayor, ya que no se alimenta de una batería.

El principal motivo que se suele argumentar a favor de los coches eléctricos de pila de combustible de hidrógeno, es que en la práctica el cambio o resistencia al mismo desde las perspectivas de los conductores, no seria tan fuerte y quizá no tendríamos que cambiar nuestros hábitos.

 

 

Es decir, utilizaríamos un vehículo casi idéntico al actual, y que para abastecernos lo haríamos cada cierto tiempo e igual a una estación de servicio, con la diferencia que en este caso sería una “hidrogenera”, en lugar de una “estación de servicio de gasolina ó gasolinera”.

Un dato interesante: Las marcas y países que más están apostando por esta tecnología son, en este momento, los países asiáticos. En gran medida por la decidida apuesta de los gobiernos de países como Corea del Sur o Japón por descarbonizar totalmente la automoción en los próximos años.

En el caso particular de Japón, lo está apostando todo al uso de hidrógeno. Los vehículos de hidrógeno se presentan como auténticos oponentes para los coches eléctricos tradicionales en la batalla del futuro de la movilidad.

Sin embargo, su todavía baja presencia en el mercado y la poca información que recibimos de ellos ha promovido la invención de una serie de mitos alrededor de esta tecnología, que Hyundai se ha propuesto desmentir.

Los vehículos de Batería Ion-Litio: básicamente podemos resumir que un vehículo eléctrico por batería, está conformado por tres elementos principales:

  • Motor eléctrico,
  • Controlador y
  • Batería.

Cuando se enciende el automóvil, el flujo de corriente pasa de la bateria, y el controlador toma potencia de la batería, y la pasa al motor eléctrico.

Los vehículos eléctricos ya están siendo muy competitivos en cuanto a autonomía y tiempos de recarga, pero uno de los problemas que tiene este tipo de tecnología, es la duración y recarga de la batería. Entonces la pregunta no es cuanto tiempo tardas en cargar la batería completa en casa, sino “Cuánto tiempo tardas en cargarla al 100% con respecto al tiempo que tardas en descargarla al 100%”.

Empresas cómo Tesla, han invertido en investigación y desarrollo para hacer súper cargadores, y obtener una mejor autonomía. El tiempo de carga de la batería depende de la capacidad de la batería, la potencia máxima y tipo de suministro y admitido por el vehículo, y potencia y tipo de suministro del punto de recarga. La conjunción de estos tres valores es importante para conseguir el tiempo mínimo necesario para cargar tu auto.

En teoría ningún auto necesita de una recarga completa (0-100%). En la siguiente figura, se muestra un resumen los requerimientos de carga para diferentes tipos de vehículos:

 

Requerimientos de cargas 8555

 

Las baterías determinan la potencia que puede usar el motor, la autonomía y el diseño del vehículo. Esto es así porque son grandes y pesadas, tienen poca densidad de energía por unidad de masa. Su rendimiento se ve afectado por la temperatura, empeoran especialmente con el frío. Las baterías tienen impacto ambiental durante el proceso de fabricación, pero al final de su vida útil pueden ser recicladas en casi el 100% de los materiales.

En el caso de la Unión Europea, sus normas exigen que se reciclen todas las baterías, y en lugares específicos. Este componente fija casi todas las limitaciones del vehículo per se. La energía de las baterías solo puede provenir de enchufes de la red eléctrica. Como complemento de anterior, los supercargadores de Tesla han mostrado el camino que ahora otros fabricantes y empresas que ponen en marcha redes de cargadores están implantando, pero la puesta en marcha de cargadores de alta potencia es lenta y costosa.

¿Las Energías Alternativas, cuándo serán la opción?
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Aún así hay noticias prometedoras como las del desarrollo en China de una tecnología derivada del estándar GB/T de carga rápida que permitiría recargar 900 kW, una cifra absolutamente asombrosa que aún así parece aún quedar lejos de su implantación masiva. Las principales empresas del sector avanzan en este caso, y de hecho dan datos interesantes sobre cómo estas tecnologías de carga rápida impactarán en nuestra concepción y uso del coche eléctrico. Lo cierto es que estas tecnologías de carga marcan la diferencia entre distintas generaciones de vehículos eléctricos.

Otro problema que conseguimos es el relacionado con la falta de estándares en cargadores, lo que ha frenando el avance del sector, y disminuyendo posibilidades para los usuarios, y comparado con el mercado a gasolina, gas o diésel, que era lo mismo para todo el planeta.

En la siguiente figura se muestran los diferentes tipos de conectores por país ó región

Diferentes tipos conectores pais region 8555 

 Esta situación debe resolverse en el mediano pazo, porque definitivamente se convertirá en un gran problema de Manufactura, distribución y ventas a otros países.

Similitudes, obstáculos y oportunidades de cada tecnología

Ya hemos dicho que la evolución tecnológica es prácticamente la misma, sin embargo, las fuentes de energía de cada  .......

 

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Referencias 

Toyota, Hyundai, Tesla, Motors Inc.,motor pasión, electro movilidad, legislación autos eléctricos Europa, Electric Drive TransportationAssociation (EDTA)

Autor

Manuel Santos Herrera

Manuel José Santos Herrera. Ingenierio en Electricidad, Ms. Sistemas de Información, Diplomado Inteligencia dfe Negocios, Short MBA Energías Alternativas, Gerencia de Proyectos.. 

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