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Cambio Climático

El hidrógeno ha perdido la carrera de los coches ‘cero emisiones’: estos son los motivos

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Las baterías dominan los vehículos de emisiones cero, mientras que el combustible tiene mejores usos en otros lugares

  • por Casey Crownhart | traducido por
  • 05 Marzo, 2024

Imagine un coche que no emita gases que calientan el planeta ni contamina nada. Y que, a diferencia de los vehículos eléctricos que circulan hoy por las carreteras, no necesite una hora o más para cargarse.

Suena demasiado bien para ser verdad, pero así son los vehículos impulsados por pilas de combustible de hidrógeno… y casi nadie quiere uno.

No me malinterprete: los vehículos de hidrógeno se venden a nivel mundial. Pero parece que se tambalean hacia una especie de callejón sin salida, con los precios del combustible subiendo, las ventas de vehículos estancadas y las estaciones de servicio cerrando.

Las pilas de combustible de hidrógeno funcionan combinando hidrógeno y oxígeno en una reacción química que genera electricidad para impulsarlos. Estos coches se promocionan a menudo como una opción de transporte respetuosa con el clima, en un sector en el que se necesitan desesperadamente más opciones. El transporte es uno de los mayores problemas del mundo en lo que se refiere al cambio climático: el sector es responsable de aproximadamente una cuarta parte de las emisiones mundiales. Todavía existen barreras para la adopción de vehículos eléctricos como alternativa a los combustibles fósiles, ya que muchos consumidores están preocupados por la autonomía, el tiempo de carga y la escasez de cargadores.

Aunque los vehículos de pila de hidrógeno ofrecen otra alternativa, esta tecnología tampoco ha logrado convencer a los conductores. He aquí por qué, y qué tendría que ocurrir para que estos coches tuvieran alguna posibilidad de llegar a las carreteras.

1. Se han quedado atrás

Hace una década, la carrera por introducir un vehículo popular de cero emisiones la ganaba cualquiera. "Volvamos a la década de 2010, y se hablaba de las dos tecnologías -eléctrica y pila de combustible- al mismo tiempo", dice Colin McKerracher, jefe del equipo de transporte del think tank BloombergNEF.

Hoy, sin embargo, las baterías son las claras vencedoras. En 2023, las ventas mundiales de vehículos eléctricos de batería superarán los 10 millones, además de unos cuatro millones de híbridos enchufables. En ese mismo periodo, sólo se vendieron unos 14.000 vehículos de pila de combustible en todo el mundo. Eso significa que, por cada vehículo de hidrógeno vendido, salieron a la carretera 1.000 de batería. Y la diferencia es cada vez mayor: las ventas de vehículos eléctricos crecerán alrededor de un tercio en 2023 y las de vehículos de pila de combustible se reducirán aproximadamente en el mismo porcentaje.

Las ventas se concentran en unos pocos mercados donde las estaciones de servicio están muy extendidas. Se encuentran principalmente en China, Corea del Sur y Japón, así como en Alemania y EE UU (casi en su totalidad en California).

A pesar del retraso en las ventas, algunos fabricantes de automóviles han apostado por los vehículos de pila de combustible, sobre todo Toyota. "Llevamos mucho tiempo apostando por el hidrógeno", aseguró Gill Pratt, jefe científico de Toyota, en un acto del Foro Económico Mundial celebrado en 2023. La empresa cree en el hidrógeno tanto para las pilas de combustible como para los motores de combustión (que quemarían el combustible para generar electricidad), según explicó Pratt.

Ambos vehículos requieren una infraestructura de apoyo. En el caso de los VE, se trata de cargadores, mientras que los vehículos de hidrógeno necesitarían estaciones de repostaje. Por tanto, la ventaja de las baterías supone que la atención se ha centrado en la construcción de cargadores y, una vez establecida la infraestructura para una tecnología, resulta más difícil que la opción alternativa se afiance.

2. Son caros

Parte de la razón por la que los consumidores no se decantan por los coches de hidrógeno es su coste, afirma McKerracher. El Toyota Mirai de 2024, uno de los vehículos de hidrógeno más vendidos del mercado, cuesta hoy unos 50.000 dólares, más que los coches de gasolina y eléctricos comparables. En Corea del Sur, el Gobierno nacional y los gobiernos locales ofrecen incentivos que podrían reducir a la mitad el coste de un nuevo vehículo de pila de combustible para los consumidores.

Los defensores de los vehículos de pila de combustible argumentan que sólo necesitan escalar: cuando las ventas se pongan en marcha, los costes bajarán.

Hay algunos precedentes en este sentido. Las baterías de iones de litio han bajado de precio a medida que aumentaba su producción. La diferencia es que, en el caso de las baterías, ya se estaban fabricando y utilizando para una tecnología comercial: las celdas que se ensartaban y empaquetaban en los vehículos eran del mismo tipo que las que alimentaban dispositivos personales como las cámaras. Sin embargo, no ocurre nada parecido con las pilas de combustible, afirma McKerracher.

Mientras tanto, la oferta de baterías de iones de litio no ha dejado de dispararse, y los precios de los paquetes de baterías de iones de litio (conjuntos de celdas que alimentan los vehículos eléctricos) han caído más de un 80% sólo en la última década.

Y no se trata sólo del coste del vehículo. Para el mismo trayecto, el cuesta costaría más que la electricidad o incluso que la gasolina.

Un análisis reciente de la publicación especializada Hydrogen Insight reveló que, tras las subidas de precios del hidrógeno en California, el coste de conducir un Toyota Mirai era casi 14 veces superior al de conducir un Tesla Model 3 (un VE comparable). La diferencia no es tan marcada en todas partes, pero la tendencia se mantiene en general a nivel mundial: el hidrógeno es la opción más cara.

3. No hay infraestructura

Uno de los principales atractivos de los vehículos de pila de combustible es la rapidez y facilidad para repostar en las estaciones. Sin embargo, la construcción de esas estaciones ha resultado ser todo un reto.

Pratt, de Toyota, se refirió a este reto en el FEM, calificando la infraestructura del hidrógeno de "problema del huevo y la gallina". Básicamente, hoy hay poca demanda de vehículos de hidrógeno porque no hay suficientes estaciones de servicio, y no hay mucha demanda de estaciones de servicio porque hay muy pocos vehículos de pila de combustible en las carreteras.

"Confiamos en que esa infraestructura llegue", afirma Pratt, citando el creciente apoyo de los gobiernos y la necesidad de hidrógeno en la industria.

En general, la infraestructura de abastecimiento de hidrógeno está experimentando un crecimiento modesto en todo el mundo, pero las cosas han ido en la dirección contraria en algunos mercados clave, incluido el enclave del hidrógeno que es California. Allí, Shell cerró todas sus estaciones de hidrógeno para turismos en el estado a principios de este mes, aunque la empresa seguirá operando algunas para vehículos pesados. A finales de 2023 se producirán cierres similares en todo el estado.

Los vehículos de batería también se han visto frenados por la infraestructura. La gran diferencia, sin embargo, es que es posible cargar los vehículos prácticamente en cualquier lugar donde haya una conexión eléctrica, y la electricidad alimenta casi todos nuestros edificios. Así que los primeros en adoptarlos tenían una opción incluso sin cargadores rápidos públicos, mientras que los vehículos de hidrógeno dependen totalmente de las estaciones de servicio, con toda la logística que ello implica.

4. La tecnología es ineficiente

Otro problema de las pilas de combustible es que son menos eficientes que las baterías.

Al convertir la energía de una forma a otra, siempre hay pérdidas. En el caso de las baterías de iones de litio, esto significa convertir la electricidad en energía química durante la carga y viceversa durante la descarga. Aproximadamente el 10% de la electricidad utilizada para cargar la pila se pierde en el proceso, por lo que la eficiencia ronda el 90%.

Las pilas de combustible de hidrógeno pierden mucha más energía: el proceso de electrólisis de la electricidad al hidrógeno (más adelante, nos extenderemos sobre este proceso) supone una pérdida del 30%, según Geert de Cock, responsable de electricidad y energía de la Federación Europea de Transporte y Medio Ambiente.

Otro 20% de la electricidad original se pierde en la conversión inversa, con lo que la eficiencia del proceso es del 50%.

Estas pérdidas repercutirán a largo plazo en el precio y la disponibilidad del hidrógeno. Si hay que elegir entre utilizar la misma cantidad de energía renovable para cargar directamente un vehículo eléctrico o convertirla en hidrógeno para su uso en un vehículo de pila de combustible, hay una gran diferencia en donde nos lleva la misma cantidad de electricidad.

5. El hidrógeno limpio escasea

En la actualidad, el hidrógeno no es una solución para la descarbonización, sino un problema, según explica De Cock. Esto se debe a que casi todo el hidrógeno que se produce hoy en día (sobre todo para productos químicos y fertilizantes) se hace utilizando combustibles fósiles. Por tanto, aunque un vehículo de pila de combustible no emita gases de efecto invernadero, la producción del hidrógeno que utiliza suele ser responsable de cierta contaminación climática.

Hay formas de generar hidrógeno con menos emisiones, algunas de ellas mediante dispositivos llamados electrolizadores que funcionan con electricidad. Si esa electricidad procede de fuentes renovables, el hidrógeno puede ser una forma de almacenar y suministrar energía con bajas emisiones de carbono. Otros proyectos de producción de hidrógeno incorporan la captura de carbono, que también puede reducir las emisiones asociadas al combustible, aunque muchos expertos dudan de la eficacia de estas tecnologías. Pero, en cualquier caso, probablemente no habrá suficiente cantidad de la versión baja en carbono del combustible.

6. Hay mejores formas de utilizarlo

La producción de hidrógeno de bajas emisiones podría alcanzar los 38 millones de toneladas métricas en 2030, si todos los proyectos en fase inicial acaban arrancando como se espera, según la Agencia Internacional de la Energía. Se trata de una parte significativa de la demanda mundial actual, que alcanzó los 95 millones de toneladas métricas en 2022.

Pero el hidrógeno bajo en carbono se presenta como una solución para todos los sectores, desde la aviación y el transporte marítimo hasta la industria pesada. Según de Cock, los vehículos de pasajeros podrían ser uno de los peores usos posibles del hidrógeno limpio.

En términos de prioridad, lo primero de la lista sería sustituir los usos actuales del hidrógeno, como la producción de fertilizantes y otros productos químicos, afirma de Cock. A continuación vienen los usos de la industria pesada, como la producción de acero. Otros retos difíciles de abordar, como los vuelos de larga distancia y las rutas marítimas, también deberían tenerse en cuenta para el suministro de hidrógeno, añade.

Los vehículos de pasajeros ocupan los últimos puestos de la lista porque ya hay otras opciones que funcionan, como los vehículos eléctricos.

Y aún así...

Todo esto no quiere decir que el hidrógeno sea totalmente inviable en las carreteras. Este combustible podría ser útil en un sector tecnológicamente más difícil: el de los camiones pesados de largo recorrido. En el evento del FEM, Pratt dijo que Toyota se centra en estos vehículos en particular: "Donde lo vemos en el futuro es sobre todo para vehículos más grandes, donde el tiempo de recarga o repostaje importa mucho".

Como las baterías son pesadas, limitan la carga útil potencial que pueden transportar estos vehículos, por lo que no son una opción ideal. Los largos tiempos de carga y la escasez de cargadores de alta potencia, necesarios para alimentar las enormes baterías, también son obstáculos.

"El transporte pesado de larga distancia es una aplicación más prometedora para el hidrógeno, pero tampoco es una opción fácil", afirma McKerracher.

Sergey Paltsev, director adjunto del Programa Conjunto sobre Ciencia y Política del Cambio Global del MIT, afirma que, si el hidrógeno despega en el transporte de larga distancia, existe la posibilidad de que sus efectos se extiendan a otros vehículos en circulación. "Pero no ocurrirá de la noche a la mañana", añade Paltsev.

Y mientras tanto, los cargadores de los vehículos eléctricos y la tecnología de las baterías pueden ser difíciles de sustituir cuando empiece a surgir una infraestructura de abastecimiento de hidrógeno para vehículos más grandes.

¿Ha llegado el momento de olvidarse de los coches de hidrógeno? Como dice De Cock: "Creemos que el mercado ya ha decidido".

 

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