Los retos ¿irresolubles? del hidrógeno como combustible

Honda empezó con el FCX Clarity y anuncia una nueva versión para los próximos meses, Hyundai tiene prototipos rodantes del Tucson movidos por energía eléctrica generada por hidrógeno y que probamos hace un tiempo (tenéis la prueba en este enlace), las marcas alemanas llevan tiempo trabajando en esta tecnología pero no ven claro lanzar modelos con ella en la coyuntura actual de manera que, hasta la fecha, sólo Toyota se ha atrevido a poner a la venta en determinados mercados el Mirai, el primer coche de pila de combustible vendido a particulares. Este es un modelo tan revolucionario como fue en su día el Prius pero está dotado de una tecnología que deberá superar numerosos contratiempos para llegar a imponerse.

El primero de esos contratiempos es el coste. El Mirai, que se venderá en Europa a un precio de 66.000 euros sin impuestos o en forma de leasing por unos 1.200 euros mensuales, no generará ningún beneficio económico a la marca. Se trata, por lo tanto, de una inversión más en tecnología e imagen que un negocio como tal. La marca japonesa asegura que entre el prototipo Mirai de 2008 y el modelo definitivo, ha conseguido reducir en un 95% el precio de la pila de combustible, un éxito sin precedentes pero que no puede esconder que esta es una tecnología que sigue siendo muy cara.

La clave de la pila de combustible es una membrana, llamada nafión que facilita la reacción química entre el oxígeno del aire y el hidrógeno almacenado en el depósito del coche. Un sistema como el del Mirai utiliza 9 metros cuadrados de nafión, un producto cuyo precio es de unos 900 euros por metro cuadrado, entre otras cosas porque en su fabricación se emplea el platino, un material de precio muy elevado. A los más de 8.000 euros que cuesta sólo la membrana hay que añadir el precio del resto del equipo, de los sofisticados sistemas de refrigeración, del motor eléctrico que impulsa el coche, de la batería donde se almacena la electricidad producida y que sirve de modulador y de los depósitos cilíndricos fabricados en fibra de carbono reforzada con sus válvulas de seguridad.

Al ser un gas, el hidrógeno exige depósitos cilindrícos que, además, condicionan el diseño del coche y dada su baja densidad, deben ser depósitos relativamente grandes. Los del Mirai, que lleva dos, cuestan unos 1.000 euros cada uno. Se calcula que el precio de todo el sistema de propulsión de este nuevo Toyota –y del resto de posibles modelos de pila de combustible- es de unos 40.000 euros por los 4.000 que cuesta un motor de gasolina o gasoil equivalente con todos sus periféricos o los 6.000 de un sistema híbrido (12.000 si es enchufable con batería de iones de litio).

Los clientes que alquilen un Mirai con sistema de leasing (difícilmente habrá ventas directas) serán, en cierta medida, conejillos de indias ya que nadie sabe a ciencia cierta cual será la fiabilidad del nuevo sistema en un uso convencional. En este caso, el problema vuelve a ser el nafión. La membrana necesita unas condiciones de temperatura ideales para hacer su trabajo con eficiencia y eso implica que hay que calentarla cuando la temperatura exterior es negativa y exige un sistema de refrigeración muy solvente ya que debe impedirse que supere los 100 grados centígrados.

Además, necesita filtros de aire muy eficaces ya que precisa tanto de hidrógeno como de oxígeno lo más puros posible. Lo primero es relativamente fácil pero lo del oxígeno, en nuestras contaminadas ciudades, no lo es tanto. De momento, Toyota lo fía todo a unos filtros muy densos y no contempla el montaje de un catalizador previo que encarecería todavía más el modelo.

El hidrógeno es un gas muy peculiar que se utiliza actualmente sólo en usos industriales. Es un elemento muy poco denso -el menos denso de los conocidos-, inflamable por encima de los -18 grados y que licúa a muy baja temperatura. Su baja densidad obliga a comprimirlo para su transporte y almacenamiento, lo que supone un problema añadido a su producción. De momento, se fabrica para aplicaciones industriales y, en el caso de que se necesitasen cantidades más elevadas para alimentar un parque de vehículos, debería poderse fabricar mediante procesos limpios.

Actualmente, el hidrógeno se produce a partir de gas natural (Honda instaló en su día máquinas alimentadas por la red de gas ciudad en el jardín de los clientes del FCX Clarity en Estados Unidos) a un precio razonable, de manera que usar un Mirai equivale, a nivel económico para el usuario a conducir un modelo diésel. La ventaja del Mirai es que no contamina pero si no se produce el hidrógeno mediante fórmulas más limpias (electrólisis a partir de agua, por ejemplo pero usando energía eléctrica limpia) la contaminación en origen es muy elevada.

Fabricar un kilo de hidrógeno a partir de gas genera 10 kilos de CO2. Las tecnologías de fabricación alternativas existen pero encarecen drásticamente el precio del kilo de hidrógeno y hay que tener en cuenta que el producto industrial actual no está gravado a nivel impositivo, algo que seguramente sí debería soportar el hidrógeno fabricado como combustible de automoción.

Además, transportar el hidrógeno es otro reto importante a causa de su bajísima densidad. Comprimir el hidrógeno a 200 bar supone consumir un 10% de la energía que es capaz de generar ese hidrógeno y se ha calculado, en función de la capacidad energética del hidrógeno y de la gasolina, que para transportar una cantidad de energía equivalente, harían falta 20 camiones cisterna de hidrógeno para igualar uno de gasolina. Eso sin contar con el consumo de los camiones. Se ha calculado que, en un transporte de 500 km, el camión habrá consumido una energía equivalente a la del hidrógeno que transporta. Licuar el hidrógeno sería una solución interesante si no fuera porque el proceso es muy costoso tanto económica como energéticamente de manera que la única alternativa es transportarlo en tuberías aunque evidentemente hay que construir la red desde cero.

Las peculiaridades del hidrógeno y las numerosas medidas de seguridad a aplicar en su tratamiento (hay que refrigerarlo para repostar) hacen que las futuras “hidrogeneras”, si llegan a construirse, resulten muy caras. Las empresas que han instalado un surtidor de hidrógeno han invertido unos 2 millones de euros en el mismo, diez veces más de lo que vale la instalación de una gasolinera convencional. Por este motivo, no parece que vayan a florecer las instalaciones de este tipo, al menos si no existe una flota de coches a los que abastecer. Y esta flota no se creará sin la red de manera que estamos ante un circulo vicioso con difícil salida.

Con todos estos temas pendientes de resolver, no parece que el hidrógeno vaya a ser el combustible del futuro. Las marcas que trabajan en ello aseguran que podrá reducirse el coste de la tecnología empleada de manera notable en el caso de una fabricación masiva y los gobiernos asiáticos son muy favorables a la implementación de la pila de combustible.

El problema es que, para cuando exista una red de distribución de hidrógeno fabricado mediante tecnologías limpias y a un precio razonable, lo más probable es que los coches eléctricos dispongan ya de una autonomía lo suficientemente amplia para asegurar una movilidad similar a la de los modelos actuales con motor de combustión. Además, si crear una red de recarga para vehículos con algo tan simple como la energía eléctrica disponible en cualquier punto está costando tanto, se hace difícil pensar que la popularización del hidrógeno sea algo posible a corto plazo.