El final de los combustibles fósiles es algo que no admite ninguna discusión. El CO2 atmosférico está provocando un claro cambio climático y es indispensable evitar que este problema se agrave. Sin embargo, como ocurre con muchos aspectos de la vida moderna, las opiniones están polarizadas sobre las mejores fuentes de energía para el sector del transporte. La electricidad para cargar baterías y luego descargarlas a través de un motor eléctrico para propulsar un vehículo es la mejor solución cuando la electricidad generada de forma renovable no satisface todas las necesidades.
Pero, ¿qué hacer en un escenario en el que esto no pase? Cuando la generación renovable instantánea supere a la demanda. ¿Cargar enormes baterías conectadas a la red? ¿Producir un combustible que pueda utilizarse para la combustión? Además, la electrólisis del agua para producir hidrógeno verde será posible a una escala mucho mayor.
La respuesta depende en parte de la aplicación final: para el sector de la aviación, tecnológicamente las aeronaves eléctricas están todavía lejos. La propulsión con combustibles sintéticos, primero, y luego con hidrógeno parece una solución más probable a medio plazo.
Muchas empresas han invertido en solución basada en vehículos 100% eléctricos y denuncian el desperdicio eléctrico que supone producir combustibles sintéticos. Sin embargo, hay otros fabricantes están adoptando una actitud más agnóstica, desarrollando varias soluciones: vehículos eléctricos con batería, los híbridos y motores de combustión de hidrógeno.
Noticias relativamente recientes advierten de que compañías tan diversas como Toyota, Renault (y Alpine), Cummins, Yamaha, JCB, Kawasaki, Suzuki y Mazda están considerando la combustión de hidrógeno. Empresas que no pretenden dilapidar una inversión en un proyecto en el que no ven salida. Por lo tanto están buscando alternativas a los vehículos eléctricos de batería porque creen que tales soluciones pueden tener viabilidad técnica.
Los fabricantes de automóviles son empresas pragmáticas. Sus accionistas quieren que ganen dinero. Si fabricar motores ya no genera dinero, dejarán de hacerlo. Ninguno de ellos está irreversiblemente ligado al motor de combustión ni es víctima de una devoción ciega por los pistones y los cigüeñales.
La obtención de hidrógeno es relativamente sencilla mediante la electrólisis del agua, aunque este no es el proceso por el que se obtiene la mayor parte. Dado que el suministro eléctrico puede considerarse relativamente ubicuo geográficamente, también podrían serlo las plantas de electrólisis para la producción de hidrógeno. A menudo, incluso en muchos parques eólicos uno o más aerogeneradores permanecen inmóviles. Actualmente se podría hacer funcionar estas turbinas produciendo hidrógeno.
Más allá de analizar los métodos actuales para producir hidrógeno, si sería mejor usarlo en una celda de combustible o si es viable como combustible para carreteras, lo cierto es que los fabricantes piensan que el hidrógeno tiene futuro y abundan las subvenciones a los programas de I+D para avanzar en este tema.
Hidrógeno en motores de combustión ¿por qué?
El hidrógeno se puede emplear en motores de combustión (ICE) de todo tipo, desde los que tienen pistones hasta las turbinas de gas. Si bien el motor de combustión interna ha logrado grandes avances en eficiencia en los últimos años, sigue siendo ineficiente como dispositivo de conversión de energía en comparación con el motor eléctrico.
Los méritos del motor ICE de hidrógeno son su rentabilidad, su fiabilidad y la facilidad de reciclaje al final de su vida útil, ya que son fáciles de dividir en sus partes y materiales constituyentes.
Hay quienes se oponen a la combustión de hidrógeno debido a un problema con las emisiones NOX, en gran parte resultado de las altas temperaturas. Sin embargo, el hidrógeno se puede quemar con una relación aire-combustible muy pobre, lo que reduce las temperaturas de combustión y, por lo tanto, la producción de NOX.
El uso de hidrógeno en motores de combustión es en gran medida una tecnología incipiente en muchos sentidos y la infraestructura para respaldar su adopción es uno de sus hándicaps. Si se adopta el hidrógeno como una solución alternativa a la batería con cero emisiones netas (como combustible directo o a través de una celda de combustible) es necesario implementar la infraestructura de reabastecimiento de combustible y el propio combustible.
Las palabras 'combustión interna' son, en algunos ámbitos, bastante impopulares. Hay una resistencia a separar los motores ICE de los combustibles fósiles que se han quemado durante más de un siglo. Pero hay que dejar claro que el enemigo es el combustible, no el motor. Quienes están en contra de cualquier forma de combustión, para reducir las emisiones de CO2, ahora protestan contra el NOX.
Que las emisiones de NOX deben recortarse es un punto ampliamente aceptado, incluso tras las reducciones muy significativas que se han logrado en las últimas décadas. Sin embargo, la suposición de que la combustión conduce a emisiones significativas de NOX no debe quedar sin cuestionar.
El NOX es el resultado de la combustión a alta temperatura y la recirculación de gases de escape EGR, un resultado muy eficaz en los motores de los automóviles para diluir la carga no quemada y, por lo tanto, rebajar las emisiones de NOX, que también se reduce drásticamente al disminuir la temperatura de combustión. Los motores de hidrógeno pueden funcionar fácilmente con relaciones de equivalencia de 2 o 3, siendo estas mezclas pobres una forma muy eficaz de controlar las temperaturas de combustión y, por lo tanto, las emisiones de NOX.
La capacidad de controlar la combustión en una amplia gama de relaciones aire-combustible brinda algunas ventajas potenciales sobre los motores de gasolina. En un motor diésel, la capacidad de controlar la carga simplemente cambiando la relación aire-combustible a través de los volúmenes de inyección significa que el motor puede funcionar sin aceleración y, por lo tanto, de manera más eficiente. Si la combustión de hidrógeno se puede controlar en relaciones aire-combustible muy amplias, entonces existe la posibilidad de funcionar en una amplia parte de la gama del motor en condiciones de máxima aceleración.
El futuro del hidrógeno
El camino hacia las cero emisiones netas de carbono en el transporte está siendo ampliamente respaldado por la opinión pública y alentado por la legislación. Algunos gobiernos han optado por prohibir los motores de combustión. Impedir a las empresas suministrar vehículos con motores de combustión es una clara señal que permite la planificación comercial, pero podría no ser la mejor solución a largo plazo.
Actualmente, existe una escasa oferta de energías renovables, por lo que es difícil justificar el uso de esa energía para producir hidrógeno para el transporte cuando se puede usar de manera más eficiente un vehículo eléctrico de batería. Sin embargo, la insuficiencia de energías renovables no lleva al cero neto.
Llegará un punto en el que será necesario almacenar grandes cantidades de energía. El hidrógeno es una forma muy sencilla de hacer esto, con una amplia gama de aplicaciones en el transporte, entre ellas, automóviles de pasajeros, autobuses y vehículos de carga.
