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viernes, febrero 23, 2024

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El hidrógeno, cada vez más cerca: nuevos camiones y experimentos con hidrógeno líquido en competición

El uso del hidrógeno como fuente de energía en la automoción cada vez está más cerca. A los modelos de esta tecnología ya disponibles en el mercado en los distintos segmentos, se unen ahora interesantes experiencias con motores de pila de combustible impulsados por hidrógeno líquido en la competición y nuevos camiones de gran tonelaje.

Las flotas son el camino que la gran mayoría de las empresas que vienen desarrollando la nueva tecnología de pila de combustible está utilizando no sólo para experimentar el desarrollo de estos nuevos vehículos, sino también para introducirlos en el mercado. De sobra son conocidos modelos como el Mirai de Toyota o las distintas series X que BMW ha utilizado para experimentar este tipo de movilidad. También el Grupo Hyundai trabaja muy seriamente en el desarrollo de esta tecnología, la cual muchos consideran que está llamada a dominar el mercado del automóvil a partir de la próxima década.

Pero antes ya se están produciendo interesantes desarrollos y experimentos que han convertido a distintos modelos impulsados por hidrógeno en protagonistas de la información en los últimos tiempos.

Así, este pasado fin de semana, Toyota alineaba en las carreras de las Series Super Taikyu celebradas en el circuito de Fuji (Japón) el primer modelo impulsado por hidrógeno líquido que participa en una competición oficial. Se trata del nuevo GR Corolla Concept H2.

Pioneros en la competición

La segunda cita de la Eneos Super Taikyu Series 2023 que se celebraba este pasado fin de semana coincidiendo con las 24 horas NAPAC Fuji Super TEC, puso ante los ojos de los aficionados japoneses que acudieron al circuito el innovador ORC Rookie GR Corolla H2 Concept, el vehículo con el dorsal número 32, que montaba por primera vez en una competición oficial un motor con hidrógeno líquido como principal fuente de energía para impulsarse.

El fabricante japonés ya venía utilizando desde mayo de 2021 el hidrógeno en sus coches de carreras. Concretamente, lo hacía con un GR Corolla H2 Concept de similar configuración salvo que, hasta este pasado domingo, el hidrógeno que se utilizaba durante la carrera se incluía a bordo del coche en estado completamente gaseoso. La gran diferencia reside en que en esta ocasión el hidrógeno estaba en estado completamente líquido.

Gracias al empleo del gas en estado líquido, las paradas efectuadas en boxes han sido más rápidas y eficientes que las que se efectuaban en anteriores pruebas con la unidad GR Corolla que empleaba el gas en estado gaseoso. Además, no sólo ha ganado en cuanto a tiempos se refiere, también le permite ser al coche más ligero y competitivo.  

Toyota trabaja actualmente en colaboración con las universidades japonesas de Kyoto, Tokio y Waseda en distintas investigaciones conjuntas con las que busca poder reducir tanto el tamaño como el peso de los motores de pila de combustible y de sus diferentes componentes, a fin de alcanzar sistemas de hidrógeno líquido que permitan hacer vehículos cada vez mejores.

El uso del hidrógeno líquido aporta más ventajas

La posibilidad de utilizar el hidrógeno en su forma líquida en lugar de la gaseosa que se venía empleando hasta la fecha permite multiplicar la densidad energética que proporciona el hidrógeno como combustible, al tiempo que incrementa la autonomía del vehículo.

Este primer prototipo ya fue utilizado por Toyota el pasado mes de febrero con ocasión de la disputa en el mismo circuito de una sesión de pruebas de esta nueva categoría Super Taikyu, lo que lo convirtió en el primer fabricante mundial en utilizar un vehículo impulsado por hidrógeno líquido en una competición de circuito. El coche participó en tres sesiones de las entonces llevadas a cabo, simulando condiciones reales de competición y compartiendo pista con otros vehículos, teniendo al igual que estos que parar a repostar combustible en los momentos indicados por la organización.

«Aunque aún nos quedan varios obstáculos que poder superar, tal y como sucedía con el hidrógeno gaseoso durante su proceso de experimentación, esperamos que la agilidad que hemos alcanzado en el desarrollo de esta tecnología gracias a la experimentación en los circuitos acabe reflejándose pronto en los automóviles de uso cotidiano», comentaba Masahiro Sasaki, piloto oficial del Toyota en la categoría de los Super Taikyu.

Toyota prevé competir con este GT Corolla H2 en esta categoría durante toda la temporada 2023 de los Super Taikyu.

Tras la presentación del modelo en la ronda inaugural de la temporada, celebrada en el Circuito de Suzuka en marzo de 2022, Toyota expuso apenas tres meses después el nuevo sistema impulsor basado en el uso del hidrógeno líquido, así como la estación móvil necesaria para suministrarlo durante la competición en la segunda prueba de la pasada temporada celebrada en el circuito de Fuji el pasado mes de enero. Tras la presentación, se inició un proceso de pruebas y homologación del coche, de sus depósitos de hidrógeno y de otra serie de componentes, hasta que a partir del pasado mes de noviembre el equipo celebró distintas sesiones sobre la pista para comprobar el correcto funcionamiento del coche y dar la aprobación a su uso durante el presente campeonato 2023.

Necesidad de formar al personal para su uso

Tras formar al personal del equipo en el uso de la nueva tecnología y perfeccionar esta, y pese a los problemas surgidos con el vehículo en la prueba inicial de la temporada (el coche se quemó), finalmente el coche ha tomado parte en las carreras de la segunda cita del campeonato.

Mientras que en el caso de las unidades que utilizan el hidrógeno en su estado gaseoso es preciso llenar los depósitos a alta presión —lo que obliga a que estos tengan forma cilíndrica—, cuando se utiliza hidrógeno líquido no es preciso que los depósitos del gas estén presurizados. Esto allana el camino a que en el futuro las formas de los depósitos de hidrógeno que se monten en vehículos convencionales para su uso en calle puedan disponer de la forma más conveniente para montarlos bajo el piso del coche, lo que permitirá mejorar las condiciones estructurales del diseño de los vehículos.

De igual modo, al pasar del uso del hidrógeno en estado gaseoso al líquido, se facilita la utilización de estaciones de hidrógeno móviles de tamaño más compacto. La licuación del gas reduce igualmente el tamaño de los camiones de transporte del gas licuado al tiempo que elimina la necesidad de disponer de instalaciones con presiones de hasta 70 MPa que exige el uso del hidrógeno en estado gaseoso.

Una red de infraestructura más asequible

Estos factores también allanan el camino a las futuras hidrolineras, dado que facilitarán y reducirán considerablemente los riesgos de almacenamiento del gas y su posible impacto sobre el entorno, hasta dejarlo en apenas una cuarta parte del que tienen las de hidrógeno en estado gaseoso. En el caso de las microestaciones que se utilizan para rellenar los depósitos de los coches durante las carreras, habilitaría a los equipos a disponer de pequeñas estaciones de servicio en sus propios boxes y a poder efectuar múltiples servicios de repostaje, uno tras otro, sin problemas de ningún tipo.

De todas formas, el reto aún no se ha alcanzado. El trabajo ahora se centra en conseguir mantener una bajísima temperatura (-253°C) durante el proceso de repostaje y almacenamiento del gas licuado, así como afrontar las posibles pérdidas por evaporación natural que se producen cuando los depósitos se calientan (el hidrógeno es un gas muy volátil). Y todo ello mientras se busca acelerar el ritmo del desarrollo tecnológico que se precisa para llevar su utilización lo antes posible a los vehículos de uso convencional más allá de los circuitos de competición.

Toyota está tratando de llevar el uso del hidrógeno como combustible (tanto en estado gaseoso como líquido) a los vehículos convencionales. De entrada, está forzando para introducirlo en las grandes flotas de transporte, tanto en camiones de gran tonelaje como en turismos de tamaño medio. Así, por ejemplo, la empresa holandesa VDL Groep dispone ya de camiones que emplean la tecnología de pila de combustible alimentada por hidrógeno a presión de Toyota en su flota de vehículos en Europa.

La compañía holandesa ve esta nueva tecnología como un gran potencial tanto para descarbonizar sus flotas logísticas como para desplazar cargas más pesadas a bordo gracias al menor peso y mayor ligereza de los componentes de la tecnología de hidrógeno. Estos vehículos, además, se benefician de importantes ventajas frente a las nuevas tecnologías eléctricas de descarbonización, dado que la rapidez del repostaje de los mismos es muy superior a la de modelos dotados con motores eléctricos convencionales. Mientras que estos últimos deben parar durante varias horas para reponer la energía de sus baterías, los impulsados por hidrógeno se pueden repostar con la misma rapidez que consiguen los camiones impulsados por motores diésel.

La introducción del uso del hidrógeno en camiones de gran tonelaje se considera estratégica de cara a la futura implantación de esta tecnología en el resto de vehículos. Su elevada rentabilidad y facilidad de uso gracias a la mayor autonomía y facilidad de repostaje permitirá igualmente desarrollar rápidamente una red de infraestructura sostenible en todo el espacio europeo, lo que facilitará que otros vehículos impulsados por hidrógeno puedan utilizar las mismas estaciones de servicio para repostar.

Ya hay más de 1.000 Mirai circulando por Europa

En este sentido, cabe recordar que Toyota está igualmente introduciendo el Mirai, su primer vehículo impulsado por un motor de hidrógeno, que ya comercializa con éxito en Japón y que está utilizando de modo experimental en algunas flotas de servicio en distintos países europeos (ya hay más de 1.000 unidades) para dar a conocer su funcionamiento. El Mirai ofrece una conducción cero emisiones —su uso tan sólo produce agua— que además es extremadamente silenciosa. Con tres tanques de hidrógeno instalados a bordo, el Mirai ofrece 650 km de autonomía, lo que también elimina por completo otro de los grandes temores de los usuarios en cuanto a los rangos de utilización posibles se refiere. En Toyota consideran que en un período de apenas cinco a diez años, los coches eléctricos de pila de combustible serán más accesibles y económicos que los eléctricos puros que ahora llegan al mercado.

Toyota no es la única que está desarrollando esta tecnología. La marca coreana Hyundai ha aprovechado la celebración del Advanced Clean Transportation Exposition (ACT Expo) para anunciar el inicio de la producción de su nuevo camión impulsado por pila de combustible de hidrógeno, el XCIENT Fuel Cell, que próximamente comenzará a comercializarse dentro de la clase 8 en el mercado norteamericano de vehículos industriales.

Hidrógeno, una potente y pragmática solución energética

Al enclavarse en esta categoría, la cabeza tractora, del tipo 6×4, será una de las primeras de su clase en disponer de una mecánica de impulsión basada en el uso del hidrógeno. «Creemos firmemente que el uso del hidrógeno como energía de automoción es una de las soluciones más potentes y pragmáticas para alcanzar los objetivos de nuestra visión ‘Progress for Humanity’ mediante el desarrollo de una movilidad libre de emisiones como pilar fundamental para una sociedad sostenible», ha declarado Ken Ramírez, vicepresidente ejecutivo y director de la división de Vehículos Comerciales de Hyundai a nivel global y del Negocio de Pilas de Combustible de Hidrógeno del fabricante coreano.

Dado a conocer en primera instancia durante la pandemia, en 2020, el Hyundai XCIENT Fuel Cell lleva ya acumulados cerca de 6,5 millones de kilómetros de uso durante las distintas fases de pruebas que se han efectuado en países como Alemania, Corea del Sur, Israel, Nueva Zelanda o Suiza.

El modelo que Hyundai ha mostrado con motivo del ACT Expo dispone para impulsarse de dos sistemas de pila de combustible integrados de 90 kW cada uno, acoplados a un motor eléctrico convencional de 350 kW (476 CV). El uso del hidrógeno transportado en los depósitos instalados a bordo del camión le permite desplazarse sin necesidad de recarga durante 724 kilómetros.

El combustible más idóneo para el transporte pesado

«Nuestra tecnología de pila de combustible de hidrógeno —explica Ramírez— es pionera en el sector y cuenta con un amplio historial de eficiencia y durabilidad que ha sido constatado y probado con el uso en el mundo real. En Hyundai estamos aprovechando estas virtudes para seguir transformando el transporte con la incorporación del hidrógeno en una amplia gama de aplicaciones en el mundo de la movilidad, entre las que se incluyen vehículos industriales, embarcaciones e incluso vehículos aéreos».

El fabricante coreano contempla de cara al futuro apostar en firme por el uso del hidrógeno como combustible más idóneo para el desarrollo del transporte pesado. Los técnicos de la marca consideran que el hidrógeno es hoy día la solución ideal para afrontar la descarbonización de los vehículos comerciales, en especial los de mayor tamaño. Gracias a la alta densidad energética que ofrece el hidrógeno, es posible efectuar el transporte de cargas pesadas durante largas distancias con considerables ventajas.

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