Automóviles "de hidrógeno" (FCEV) y "eléctricos" (BEV).

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Mi última entrada sobre los automóviles eléctricos (abril 2020) estaba motivada para informar a la gente que quisiera cambiar de coche y estaba pensando en un modelo eléctrico. Por razones de precio, infraestructuras y escasa madurez de la tecnología no tuve en consideración la solución con pila de combustible, usando como tal el hidrógeno. Algunos comentarios recibidos me han movido a exponer la situación actual y evolución probable de este tipo de automóviles.

                    Figura 1.Toyota MIRAI 2021 (pila de combustible)

                    Figura 2. Tesla Y 2021 (batería recargable)

                        Figura 3. Nissan LEAF (batería recargable)

Funcionamiento

Los coches de hidrógeno funcionan con un motor eléctrico, por eso se los considera también vehículos eléctricos. Ese motor es alimentado por una pila de combustible y una batería. (1). Para referirse a ellos se suele usar la abreviatura FCEV, de «Fuel Cell Electric Vehicle».

Una diferencia fundamental con el resto de vehículos eléctricos es que los coches de hidrógeno producen la electricidad por sí mismos. 

El hidrógeno que se usa como combustible, si no queremos emitir CO₂, debe ser producido por electrolisis del agua[2] usando energía eléctrica renovable. Es un proceso cuyo rendimiento es del orden del 80%.

Actualmente el coste por kilómetro de un coche de hidrógeno casi duplica al de un vehículo con batería que se pueda recargar en casa. Los costes dependen mucho de los impuestos y probablemente el costo del hidrógeno se reducirá. En todo caso, hoy por hoy, se necesita un 30 % más de energía para mover el coche de pila de combustible que el de batería, a causa de su mayor peso y del  menor rendimiento de la pila en comparación con la batería[3].

Según los fabricantes y las revistas especializadas la duración de baterías y pilas de combustible es comparable con la duración de un vehículo de combustión interna, unos 10-15 años.

Limitaciones de las comparaciones entre tecnologías

En todos los cálculos de consumo y contaminación he partido de que el combustible está disponible, sin tener en cuenta el Análisis del Ciclo de Vida (ACV). No he podido encontrar datos concretos. En todo caso, según la tecnología y sin pretender ser exhaustivo, queda sin calcular la energía perdida en los procesos de:

BEV (Vehículo Eléctrico a Batería):

·         Construcción de las minas para extracción de las materias primas.

·         Extracción y refinado de las mismas

·         Transporte de las materias primas a las fábricas de baterías

·         Construcción de las baterías

·         Construcción fuentes de energía renovable para la recarga de las baterías y su infraestructura

      Transporte de la energía eléctrica desde las centrales hasta a estación de carga de la batería.

·         Construcción, venta y transporte del vehículo

·         Creación de una red de estaciones de carga de baterías

·         Eliminación o revalorización a fin de vida.

 

FCEV

·         Construcción de las minas para extracción de las materias primas.

·         Extracción y refinado de las mismas

·         Transporte de las materias primas a las fábricas de pilas

·         Construcción de las pilas

·         Construcción fuentes de energía renovable y su infraestructura

·         Obtención del hidrógeno por electrolisis y su refinado

·         Almacenamiento en depósitos a presión y transporte a las fábricas de automóviles

·         Construcción, venta y transporte del vehículo

·         Creación de una red de estaciones de carga de hidrógeno

·         Eliminación o revalorización a fin de vida.

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[1] Entendemos por “baterías” las fuentes recargables y por “pilas” las de flujo contínuo. 

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[2] Hay otros sistemas, pero con emisión de CO_2.

[3] 50 y 80 % respectivamente.

Esta limitación dificulta una comparación completa entre tecnologías.

Tanto el FCEV alimentado con hidrógeno obtenido de energías renovables como el BEV cargado con electricidad obtenida de energías renovables no son fuente de CO₂. Que no sean fuente de CO2 no implica que no contaminen en otras fases del ciclo de vida.

Para compara las tecnologías he elegido un "Nissan Leaf" por ser el más experimentado, el "Tesla Y" como el de más autonomía entre los BVE y el "Toyota MIRAI" como vehículo de hidrógeno.

[4] He obtenido estos datos de distintas fuentes. No los puedo garantizar pero, son de ese orden.

[5] A una fuente de 7,4 kW.

[6] Valores del catálogo de los fabricantes.

[7] World-wide harmonized Light duty Testing Procedure

    Tabla 2. Análisis DAFO de un FCEV comparado con dos BEV     (Ver tabla 1).

Comentarios a las tablas 1 y 2.

·         Como ocurre con la mayoría de temas ligados a las energías renovables, no se conoce el Análisis del Ciclo de Vida (ACV) de ninguna de las dos tecnologías. Ello hace imposible una verdadera comparación.

·         La pila de combustible es más ligera que las baterías equivalentes. Esta ventaja se pierde parcialmente por el peso de los depósitos de combustible que transporta el automóvil. Los depósitos de hidrógeno del Toyota Mirai pesan 100kG. 

·         Cualquiera que sea la tecnología ganadora necesitará un aumento considerable de la potencia eléctrica instalada en el país, de una infraestructura importante de energía eléctrica renovable (aerogeneradores o paneles fotovoltaicos o ambos) y una red de estaciones de recarga (industriales y domésticas) muy importante. En este momento, las estaciones de recarga de baterías, aunque insuficientes, han tomado la delantera.

·         Para aumentar la autonomía de un BEV basta con poner la batería más grande y pagarla.

·         Solo hay una estación de recarga de hidrógeno en toda España, lo que hace la tecnología del FCEV inviable a corto plazo.

·         Serán los gobiernos los que deberán apostar por una u otra tecnología e invertir en la misma. No se puede prohibir la fabricación de coches ICV si no están disponibles las estructuras necesarias.

Conclusiones.

El propósito de mis entradas de blog sobre el tema es ayudar a decidir a la gente que está pensando en comprar un coche nuevo. Recomiendo:

·         Si tiene un coche ICV o un híbrido (HEV)  alargue su uso todo lo que pueda. Las dos tecnologías sustitutorias están todavía en evolución y no parece que el gobierno se esté preparando para implantarlas. Se necesita mucho tiempo y mucho dinero.

·         Aún hay ventana de oportunidad para comprar coches de combustión interna.

·         En caso de que esté interesado en un coche eléctrico, le recomiendo un BEV que no cueste más de 35.000 €. Si el dinero no es un problema se puede comprar un BEV con una gran batería por 70 u 80.000 €. El temor de quedarse en carretera siempre lo tendrá, pero podrá hacer viajes más largos. En todo caso, debe asegurarse de disponer de estaciones de carga en su domicilio y donde las necesite y de que esté  disponible una red nacional de recarga “rápida”.

·         Hasta comprobar de que los gobiernos apuestan por el coche de pila y empiezan a instalar “hidrolineras” no se puede tomar en consideración la tecnología de combustible hidrógeno.

·         Hay que empezar a pensar que los largos viajes en automóvil llegarán a ser serán residuales y solo serán recomendables con el coche de pila de combustible, por su corto tiempo de recarga. El ferrocarril siempre estará ahí porque se puede alimentar directamente con energía eléctrica renovable y será la mejor y más económica alternativa para viajes de medio y largo recorrido. 

·         El precio de los combustibles es incierto.