¿El auto a hidrógeno deja de ser un sueño?

El viernes pasado, en el Jardín Japonés, Toyota presentó su visión sobre el futuro de la movilidad, junto con los avances en tecnología de su automóvil a hidrógeno, el Toyota Mirai. Los ingenieros Jim Pisz y Craig Scott presentaron las características del vehículo y sus bondades ambientales.

Hidrógeno como combustible

Muchos de nosotros hemos vivido en el colegio o en la universidad el proceso de electrólisis. ¿De qué se trata? Cortábamos una botella de agua mineral por la mitad, le hacíamos dos agujeros abajo y colocábamos allí dos palitos de carbono, extraídos de una pila AA desarmada. Una vez sellados los palitos, colocábamos en el recipiente agua con limón y por debajo conectábamos una pila de 9V. Rápidamente empezaban a aparecer burbujas alrededor de los carbonos. En uno hidrógeno y en el otro oxígeno, resultado de la separación de la molécula de agua en sus componentes básicos.

En 1839, Sir William Grove, conocedor del proceso de la electrólisis, tuvo la gran idea de pensar si se podía crear la reacción inversa. Se preguntó si, así como al alimentar de electricidad al sistema se generaba hidrógeno y oxígeno; se podría crear electricidad utilizando hidrógeno y oxígeno. Grove empezó a experimentar y pudo confirmar su hipótesis inventando la primera celda de combustible, nombre que fue utilizado por primera vez 50 años más tarde por los científicos Ludwig Mond y Charles Langer. Generan electricidad de manera silenciosa, eficiente y sin polución. Contrariamente a las fuentes de energía provenientes de combustibles fósiles, el único producto resultante es el agua (precisamente, la combinación de hidrógeno y oxígeno). La celda de combustible es, así, un dispositivo conversor de energía electroquímica: convierte el oxígeno y el hidrógeno en agua generando, al mismo tiempo, electricidad.

La gran ventaja a nivel ambiental es que, al igual que los autos eléctricos, durante su uso estos automóviles no emiten dióxido de carbono (CO2).

En los últimos 20 años, la mayoría de las automotrices han desarrollado algún tipo de vehículo alimentado a hidrógeno con distintos niveles de éxito, pero la lista de desafíos a superar era y sigue siendo intimidante:

• El hidrógeno no se encuentra en estado natural en nuestro planeta, abunda como el H2 en el H2O del agua y en los hidrocarburos, pero no está en ningún lado de forma individual.
• Tiene muy baja densidad energética volumétrica, es decir que para tener una buena cantidad de energía debe ser comprimido a alta presión.
• Comprimirlo y transportarlo requiere energía.
• Es altamente explosivo.
• No existen aún redes de estaciones de servicio que vendan hidrógeno.

El Prius, un híbrido pionero

Hace 22 años, Toyota decidió desarrollar dos nuevas tecnologías. Por un lado, la tecnología de los autos híbridos que funcionan con dos motores, uno a combustión y uno eléctrico que trabajan inteligentemente para ahorrar combustible y emisiones de CO2. El Prius, que usa este motor, fue un éxito rotundo: se vendieron más de 4,5 millones unidades en el mundo hasta fin de 2014 (57% en Japón) representando más del 65% del total de vehículos vendidos por la compañía. En la Argentina, su venta fue anecdótica al no contar con incentivos gubernamentales como ocurre en casi todos los países del mundo.

La otra tecnología en la que viene trabajando el gigante japonés desde hace 20 años es la del auto a hidrógeno, o más precisamente, a celda de combustible de hidrógeno. Y están apostando a que va a ser aún más exitoso que el híbrido.

Toyota Mirai

El Toyota Mirai es un sedán 4 puertas que pesa 1850 kg, tiene una potencia de 153 HP, una velocidad máxima de 178 km/h y una autonomía de 480 km por tanque. La autonomía es similar a la de un auto naftero, pero más del triple que la de los autos eléctricos. Llenar el tanque de hidrógeno tarda entre cuatro y cinco minutos.

Los dos tanques son fabricados a base de fibra de carbono y almacenan cinco kilos de hidrógeno a una presión de 70 Mpa (690 atmósferas). Se realizaron innumerables pruebas de seguridad a fin de asegurar que los tanques no sean dañados en accidentes de manera parecida a las cajas negras de los aviones, que siempre se encuentran ilesas.

El "fuel cell stack" (pila de células de combustible) consta de 370 celdas y es la parte más novedosa y sofisticada del automóvil. Toyota logró que el auto funcione con temperaturas ambientes inferiores a los -20°C y no requiere de un humificador gracias a un sistema de re-circulación de agua interno. El "fuel cell stack" tiene una garantía de ocho años y se estima que una vida útil de aproximadamente 10 años. "La mayoría de sus materiales valiosos -incluyendo el platino- se reciclan", explicó Scott durante su presentación.

El vehículo se lanzará en Estados Unidos en octubre y prevén fabricar solamente 700 unidades durante el 2015. Su precio de venta será de 57.500 dólares. Por ahora están apuntando a California, donde están construyendo varias estaciones de recarga de hidrógeno. Los tres primeros años de recarga de hidrógeno están incluidos en el precio del auto en las zonas donde Toyota los venda (actualmente Japón y California).

El motor es eléctrico y totalmente silencioso. ¿Por qué? Al no levantar temperatura ningún componente del automóvil, el chasis está totalmente sellado como si se tratara de un auto de juguete, logrando un silencio en la cabina fuera de los estándares actuales.

El único opcional que ofrece el auto es un sistema de 9000 dólares que permite conectarlo al hogar en caso de cortes de luz como si fuera un Tesla Powerwall, logrando brindar energía a un hogar de consumo típico durante una semana entera con una carga completa de hidrógeno. Es decir, permite que el hogar utilice al automóvil como una fuente de energía silenciosa.

Beneficio ambiental

Lo único que emite el Mirai es agua destilada. Sin embargo, es clave conocer el impacto total del auto, desde su producción hasta su disposición final, así como la de su combustible.

El impacto en la producción es similar al de otros vehículos de la marca que utiliza procesos eficientes, tanto a nivel energético como de aprovechamiento de materiales.

Donde sin duda hay un impacto es en la obtención del hidrógeno. Si bien el hidrógeno se podrá obtener en el futuro con una huella de carbono nula a través de la electrólisis utilizando fuentes de energía renovable (solar, eólica, hidráulica), la producción actual por empresas como Air Liquide consiste en separar el hidrógeno de hidrocarburos como el gas natural. Este proceso tiene una huella de carbono, así como la tiene también la energía para presurizar el gas a 690 atmósferas y transportarlo hasta las estaciones de servicio.

Según Scott, la reducción de emisiones de CO2 tomando en cuenta todo el proceso actual de punta a punta comparado con un auto naftero, es de entre un 40% y 50%. Una cifra nada despreciable.

Rodrigo Herrera Vegas es co-fundador de Sustentator.com