En este artículo, exploremos si el hidrógeno es una mejor solución en comparación con los vehículos eléctricos de cero emisiones en el futuro.
Ventajas y desventajas
Hasta el momento, las afirmaciones más contundentes sobre el papel del combustible de hidrógeno en el futuro de la industria automotriz global provienen de ejecutivos de grandes fabricantes de automóviles. La empresa japonesa Toyota es una de las entidades más firmes en apoyar el uso de hidrógeno como combustible para automóviles, y su presidente declaró en diciembre de 2022 que prevé que los vehículos eléctricos representen solo alrededor del 30% de las ventas totales de automóviles en el mundo, mientras que el resto será de vehículos de hidrógeno y motores de combustión interna tradicionales. El modelo Toyota Mirai es uno de los pocos vehículos de hidrógeno que se venden ampliamente hoy en día, junto con el SUV Hyundai Nexo de Corea del Sur.
El Sr. Oliver Zipse, CEO de la fabricante de automóviles alemana BMW, afirmó en 2011 que "el hidrógeno es la pieza que falta para completar el panorama de la movilidad sin emisiones en el futuro". Aunque BMW está invirtiendo fuertemente en tecnología de baterías de litio para automóviles eléctricos, también está desarrollando el modelo de vehículo de hidrógeno BMW ix5 hydrogen, que utiliza tecnología de pilas de combustible desarrollada por Toyota. El Sr. Zipse enfatizó que depender de una sola tecnología no será suficiente para alcanzar el objetivo de emisiones de gases de efecto invernadero cero a nivel global.
Desde el punto de vista científico, aunque el hidrógeno es el elemento más abundante en el universo, no es fácil encontrarlo en su forma pura en la Tierra. La mayor parte del hidrógeno puro que se produce hoy en día se obtiene mediante el proceso de reformado de vapor a partir de gas natural, principalmente metano, para separar el carbono, pero este proceso genera grandes cantidades de emisiones de CO2. El hidrógeno sin emisiones se produce a partir de la electrólisis del agua utilizando energía renovable para separar el agua en hidrógeno y oxígeno a través de una reacción química. Para usar el hidrógeno como combustible para automóviles, puede ser quemado directamente o utilizado en pilas de combustible. En las pilas de combustible, el hidrógeno reacciona con el oxígeno del aire en presencia de un catalizador, que generalmente está hecho de costoso platino, generando electrones que pueden fluir a través de un circuito eléctrico para cargar la batería. La batería recargable alimenta el motor eléctrico del vehículo.
Según el Sr. Jean-Michel Billig, director de tecnología de desarrollo de vehículos de hidrógeno en el grupo automotriz Stellantis, la ventaja del hidrógeno sobre las baterías eléctricas es el tiempo de recarga rápido, que solo toma unos minutos, una mayor capacidad de carga y un rango de operación más amplio. El Toyota Mirai puede recorrer 400 millas con un solo tanque lleno. Stellantis ha comenzado a producir camiones de hidrógeno en Francia y Polonia, apuntando al mercado empresarial que necesita vehículos que operen continuamente sin interrupciones debido al tiempo de carga de las baterías, como los automóviles eléctricos. El Sr. Billig explica que estas empresas necesitan vehículos que siempre puedan moverse; por ejemplo, un taxi que no opera significa perder dinero, por lo que el hidrógeno tiene una ventaja sobre las baterías eléctricas en términos de capacidad de operación continua.
Stellantis cree que puede reducir el costo de los vehículos de hidrógeno a un nivel más asequible. El Sr. Billig predice que para finales de esta década, el costo de propiedad y operación de los vehículos de hidrógeno o eléctricos será equivalente, aunque la empresa seguirá produciendo ambas tecnologías. Sin embargo, muchos expertos en energía no comparten el optimismo de los fabricantes de automóviles sobre las perspectivas del combustible de hidrógeno. El Sr. Elon Musk, CEO de Tesla, describe la tecnología del hidrógeno como un engaño, ya que producir hidrógeno verde requiere una gran cantidad de energía eléctrica, mientras que esa electricidad podría alimentar directamente a los vehículos eléctricos de manera más eficiente.
Cada proceso de conversión de energía conlleva ciertas pérdidas térmicas, lo que significa que el combustible de hidrógeno definitivamente proporciona menos energía para los vehículos en comparación con la fuente de electricidad original, y las pérdidas serán aún mayores si el hidrógeno se quema directamente o se convierte en combustibles sintéticos para su uso en motores de combustión interna tradicionales. El profesor David Sebon de la Universidad de Cambridge afirma que "si se utiliza hidrógeno verde, la cantidad de electricidad consumida para producir el hidrógeno que alimenta el automóvil será tres veces mayor que simplemente cargar la batería del automóvil". Algunas mejoras tecnológicas pueden reducir esta brecha en cierta medida, pero aún no son suficientes para desafiar la superioridad de la tecnología de baterías de litio.
Actualmente, el profesor Xon considera que es muy difícil mejorar el combustible de hidrógeno para que sea mucho más eficiente que las baterías de litio. El Sr. Michael Liebreich, presidente de Liebreich Associates y fundador de la empresa de análisis de energía Bloomberg New Energy Finance, ha presentado un modelo de escalera de hidrógeno, un ranking de las aplicaciones del combustible de hidrógeno para evaluar si son una opción más barata, más fácil y más viable en comparación con otros combustibles alternativos. Él ha clasificado el hidrógeno para automóviles en la categoría de "muerte", lo que significa que tiene muy pocas oportunidades de competir con éxito en el mercado. ¿Puede el hidrógeno superar la tecnología de baterías de litio para automóviles eléctricos? El Sr. Liebreich responde de manera contundente que no. También señala que los fabricantes de automóviles que apuestan por una gran participación de mercado del hidrógeno están cometiendo un gran error que los llevará a un costoso fracaso.
El mayor problema de los vehículos de hidrógeno no radica en la tecnología de las baterías, sino en la provisión de una fuente de hidrógeno limpio y estable en los lugares donde operan los vehículos. El hidrógeno es inflamable y presenta preocupaciones de seguridad, ya que debe ser comprimido a alta presión y es propenso a fugas. También contiene menos energía por unidad de volumen en comparación con los combustibles fósiles, lo que requiere muchos más barcos de transporte si no hay electrolizadores en el lugar. Se están realizando inversiones en el suministro de hidrógeno con un gran apoyo de los gobiernos de varios países, pero aún existen muchos problemas sobre el desarrollo paralelo de la oferta y la demanda. Los consumidores no compran vehículos de hidrógeno porque no hay estaciones de carga, mientras que las estaciones de carga no se establecen porque no hay vehículos. Según la Agencia de Información de Hidrógeno de Europa, en toda Europa solo hay 178 estaciones de carga de hidrógeno, la mitad de ellas en Alemania, y 9 estaciones de carga de hidrógeno en el Reino Unido en comparación con 8,300 estaciones de gasolina y 31,000 estaciones de carga eléctrica pública, sin contar las de carga en casa.
El mercado es aún demasiado pequeño
Como hemos visto, el potencial de comercialización del combustible de hidrógeno es muy bajo. Entonces, ¿por qué la Agencia Internacional de Energía pronostica que para 2050 el hidrógeno representará el 16% de la cuota de mercado del transporte por carretera en el camino hacia el objetivo de emisiones netas cero? La razón principal radica en los vehículos más grandes, como autobuses y camiones. Según Liebreich, las baterías de litio siguen siendo la fuente de energía dominante para los camiones pesados, hasta el punto de que él cofundó una empresa especializada en la carga de baterías para camiones, y considera que el mercado de camiones puede tener una pequeña cantidad de hidrógeno, pero solo representará una minoría.
Según el ingeniero jefe Hiroki Nakajima de Toyota, incluso Toyota reconoce que los vehículos de hidrógeno hasta ahora no han tenido éxito debido a la falta de infraestructura de suministro de combustible; los camiones y autobuses de larga distancia ofrecen mejores perspectivas para esta tecnología. Aunque también están probando una versión de hidrógeno de su modelo de camioneta Hux. Las perspectivas económicas del hidrógeno cambiarán a medida que el gran apoyo financiero de los gobiernos de varios países disminuya. Otros factores también pueden cambiar la tecnología de refinado y almacenamiento de hidrógeno. Puede haber mejoras dentro de ciertos límites que hagan que el combustible de hidrógeno sea más atractivo, y las empresas de extracción pueden encontrar fuentes de hidrógeno blanco más baratas extraídas del subsuelo.
Sin embargo, en el ámbito automotriz, la tendencia parece haber sido decidida; las baterías de litio se han convertido en la opción sucesora de los combustibles fósiles para la mayoría de los fabricantes. Según la Asociación de Fabricantes y Comerciantes de Automóviles del Reino Unido, en los últimos 20 años en el Reino Unido, se han vendido menos de 300 vehículos de hidrógeno en comparación con 1 millón de automóviles eléctricos. La ventaja de las baterías de litio puede aumentar aún más a medida que continúen fluyendo inversiones en investigación y desarrollo de infraestructura de carga para abordar los problemas de alcance y tiempo de carga de las baterías. En comparación con esa ola de inversión, el hidrógeno solo recibe una parte muy pequeña; en este momento, los defensores del hidrógeno necesitan responder a la pregunta "¿pueden construir un modelo de negocio sostenible con hidrógeno en el sector del transporte de larga distancia?" Necesitan respuestas pronto sobre el suministro que satisfaga la demanda de hidrógeno verde asequible y si el hidrógeno puede ser utilizado de manera más eficiente en otras industrias.