Las Pilas de combustible son la respuesta a la necesidad de vehículos de emisiones cero de largo alcance

 Las Pilas de combustible son la solución a la necesidad de vehículos de emisiones cero de largo alcance , según IDTechEx

Todos los grandes actores de la industria del automóvil se apresuran a desarrollar e implantar vehículos de emisiones cero: se está produciendo un cambio tumultuoso en la tecnología de los trenes motrices. El nuevo informe de IDTechEx, "Fuel Cell Electric Vehicles 2022-2042", analiza el papel de las pilas de combustible en los vehículos de carretera. Los sistemas de pila de combustible tienen potencial como tecnología para aplicaciones de transporte en carretera que deben ser de cero emisiones, pero en las que la demanda de conducción diaria no puede satisfacerse de forma viable con un tren motriz sólo de baterías.

 El transporte por carretera es uno de los principales responsables de las emisiones de gases de efecto invernadero de todos los países. Por ejemplo, los coches, los vehículos comerciales ligeros, los camiones y los autobuses son responsables, en conjunto, de alrededor del 93% de las emisiones de gases de efecto invernadero relacionadas con el transporte nacional de la UE. Del mismo modo, en Estados Unidos, los vehículos de carretera generan alrededor del 85% de las emisiones del transporte nacional. Esta elevada proporción sitúa al sector en el punto de mira de los responsables políticos.

Se reconoce que es necesaria una descarbonización casi total del transporte por carretera para que los países cumplan sus objetivos climáticos para 2050, fijados como parte del Acuerdo de París. Asimismo, es igualmente importante el creciente reconocimiento del impacto que las emisiones del tráfico tienen en la calidad del aire local y en la salud de las poblaciones urbanas. Las principales ciudades buscan cada vez más prohibir o gravar la entrada de vehículos con motor de combustión en los centros urbanos, lo que repercute en la elección de la tecnología para el transporte público, los vehículos de reparto y las flotas de taxis, además de los coches privados. Se necesitan soluciones de cero emisiones para todos los segmentos de vehículos de carretera y la tecnología tendrá que ser capaz de cumplir el ciclo de trabajo diario de esas aplicaciones, por arduo que sea.

Aunque las soluciones de baterías eléctricas están liderando la transición hacia las cadenas cinemáticas de emisiones cero, la densidad energética de las baterías de iones de litio de los automóviles actuales significa que la autonomía diaria de los vehículos eléctricos de batería (BEV) está limitada tanto por el peso máximo de las baterías que puede transportar un vehículo como por el espacio disponible para las baterías dentro del vehículo.

Los sistemas de pila de combustible (que incorporan una pila de combustible de hidrógeno en la arquitectura de un vehículo eléctrico) generan energía eléctrica para alimentar el vehículo mediante una reacción química entre el combustible de hidrógeno (almacenado a alta presión en tanques dentro del vehículo) y el aire de admisión purificado. Los sistemas de pila de combustible pueden ofrecer una densidad de energía superior a la de los sistemas de propulsión basados en baterías y, por tanto, ofrecer una mayor autonomía con el mismo peso.

Esta ventaja, combinada con la posibilidad de repostar con hidrógeno mucho más rápido que el tiempo que se tarda en cargar una gran batería de iones de litio, significa que los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV) ofrecen una flexibilidad operativa más cercana a la de los actuales vehículos con motor de combustión que la que pueden ofrecer los BEV. En algunas aplicaciones, los FCEV pueden ser la única solución viable de tren motriz con cero emisiones.

Los principales fabricantes, como Toyota, Ford, Honda, GM, Hyundai, Volkswagen, Daimler y BMW, han invertido grandes sumas en los últimos 30 años en el avance de las tecnologías de pila de combustible, y la tecnología ha estado disponible comercialmente desde 2014, cuando Toyota comenzó la producción en masa de su Mirai FCEV.

Sin embargo, en el caso de los turismos, la culminación de estos esfuerzos es la realidad de que en 2021 solo dos grandes OEM, Toyota y Hyundai, tienen coches FCEV en producción, y menos de 10.000 FCEV se vendieron en 2020. En comparación, los vehículos eléctricos de batería, cuyo desarrollo comenzó en serio en un momento similar al de los FCEV, vendieron más de 3 millones de unidades en 2020. Los turismos FC persiguen un objetivo en movimiento, que será difícil de alcanzar, ya que las tecnologías de los BEV mejoran rápidamente en este segmento. Mientras que las cadenas cinemáticas de los BEV suscitan preocupación por la necesidad de sustituir las baterías durante la vida útil del vehículo y se han producido varias retiradas de vehículos relacionadas con incendios de las baterías, los coches FCEV se enfrentarán probablemente a problemas similares a medida que madure la tecnología de los sistemas de pila de combustible. Hyundai anunció en agosto de este año que está retirando 15.000 NEXO (todos los NEXO vendidos antes de junio de 2021) para solucionar un problema de traqueteo. También ha anunciado un programa de "recompra" para los NEXO que necesiten una sustitución de la pila de combustible antes de los 250.000 km. Los defectos de calidad de Hyundai son un revés para los defensores de los vehículos FCEV, dado que el NEXO ha representado alrededor de la mitad de las ventas mundiales de vehículos FCEV.

La ventaja de la autonomía y el repostaje de los FCEV significa que las aplicaciones de uso pesado, como los camiones de larga distancia o los autobuses de alto kilometraje, que requerirían una batería muy grande con una arquitectura de sólo batería, probablemente ofrezcan mayores oportunidades para la tecnología de pila de combustible a corto plazo. El informe de IDTechEx analiza el despliegue de los vehículos de pila de combustible en estos sectores y examina los progresos realizados. Hyundai, por ejemplo, está realizando pruebas comerciales en Suiza con una flota de 46 camiones FCEV, con planes de aumentar esta cifra a 1.600 camiones para 2025. También ha anunciado próximos proyectos de camiones FCEV en Estados Unidos y pedidos de 4.000 camiones FCEV en China. Los FCEV también están penetrando en el mercado de los autobuses, con más de 150 autobuses de pila de combustible en funcionamiento en Europa, 65 en Estados Unidos y más de 3.000 en China. La creciente cartera de pedidos de autobuses FCEV sugiere que la demanda está aumentando, al menos hasta un nivel de pruebas a escala piloto.

 

Las Pilas de combustible  son la respuesta a la necesidad de vehículos de emisiones cero de largo alcance

Los vehículos eléctricos de pila de combustible pueden desempeñar un papel en la consecución de los objetivos del cambio climático; sin embargo, aún quedan importantes obstáculos por superar antes de que los vehículos de pila de combustible de bajas emisiones sean comercialmente viables. Uno de los más importantes es la necesidad de producir hidrógeno verde renovable a bajo coste, que es esencial para que los FCEV sean económicamente viables y ofrezcan las credenciales de bajas emisiones en las que se basa la tecnología.

El alto coste de la producción de hidrógeno verde y su relativa escasez significa que actualmente no es económicamente viable como combustible para el transporte. El 95% del hidrógeno que se produce hoy en día se genera a partir de combustibles fósiles, que aunque son baratos, no mejoran mucho la huella de carbono de los vehículos de carretera. La necesidad de construir estaciones de recarga de hidrógeno es también una barrera que limitará el despliegue de los FCEV a aquellos países dispuestos a comprometerse con una financiación sustancial de las infraestructuras. También existe una ineficiencia inherente al uso del hidrógeno verde como combustible para el transporte. Debido a las pérdidas de eficiencia en la transformación de la electricidad renovable en combustible de hidrógeno presurizado y luego de nuevo en electricidad para alimentar el vehículo, es probable que la electricidad renovable tenga un mayor impacto en la reducción de emisiones cuando se despliega en los vehículos eléctricos de batería.

El informe de IDTechEx, "Fuel Cell Electric Vehicles 2022-2042", detalla el estado actual del desarrollo de vehículos de pila de combustible para turismos, vehículos comerciales ligeros, camiones y autobuses urbanos. El informe ofrece una visión general de las tecnologías de pila de combustible, la generación de hidrógeno y la captura y almacenamiento de carbono. IDTechEx ofrece su análisis de los retos técnicos y económicos del despliegue de las pilas de combustible en las diferentes aplicaciones de transporte en carretera y presenta sus previsiones independientes a 20 años para el futuro de los vehículos de pila de combustible en carretera, incluyendo previsiones de ventas de unidades, previsiones de demanda de pilas de combustible y previsiones de valor de mercado.

El informe sobre vehículos eléctricos de pila de combustible forma parte de la cartera más amplia de investigación sobre movilidad de IDTechEx, que sigue la adopción de vehículos eléctricos, las tendencias de las baterías, la autonomía y la demanda en tierra, mar y aire. 

 

Más información en www.IDTechEx.com/Research/EV.

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