L’hidrogen, el combustible del futur?

Ets dels que pensen que l’hidrogen serà el combustible del futur i esdevindrà el gran competidor del cotxe elèctric, que ambdós seran els aliats necessaris per fomentar una mobilitat 100% sostenible o que simplement no té futur?

Doncs bé, davant aquesta àmplia varietat d’opinions i el desconeixement dels avantatges que ofereix aquesta tecnologia, intentarem descobrir com podria encaixar amb la mobilitat elèctrica.

Què és l’hidrogen?

L’hidrogen (H) és l’element químic més lleuger de la taula periòdica i el més abundant, amb diferència, a l’univers (al voltant d’un 75%), però malgrat això la seva obtenció de forma pura és quelcom complexa. Es tracta d’un gas incolor, inodor i inflamable.

Inflamable? Boom! Que no saltin les alarmes! Recordeu que la gasolina també és altament inflamable i la majoria dels nostres vehicles van propulsats per aquest tipus de combustible? Bé, seguim.

Aquest tipus de gas es pot produir tant a través d’energies renovables com no renovables, igual que l’electricitat. La clau del seu èxit recaurà en què només es produeixi a través de les renovables, especialment mitjançant processos com l’hidròlisi o l’electròlisi.

D’aquesta forma, permetria reduir les emissions de gasos d’efecte hivernacle i evitaria emetre qualsevol altre tipus de gas contaminant, expulsant únicament vapor d’aigua.

Què pot oferir?

Actualment, l’autonomia dels cotxes elèctrics i la seva corresponent recàrrega segueixen sent barreres per a fomentar l’impuls real cap a la mobilitat elèctrica. Doncs bé, l’hidrogen pretén ser una possible solució a aquest problema. I no només això, sinó que pretén oferir una solució a l’electrificació que està a punt d’arribar.

És a dir, l’hidrogen es presenta com un recurs davant la imminent expansió tant de vehicles elèctrics com de la xarxa de recàrrega i el conseqüent augment de la demanda sobre la xarxa elèctrica.

Perquè ens fem una idea, només al Regne Unit, la futura flota de vehicles elèctrics podria suposar un augment de més de 20GW en el pic de demanda elèctrica. L’hidrogen es presenta com un recurs davant augments que puguin saturar la xarxa. No obstant, actualment ja s’està treballant en desenvolupar recàrregues intel·ligents que gestionin correctament la informació i les dades entre els vehicles i els propis punts de recàrrega per tal d’optimitzar-ne el consum d’energia i així evitar pics de demanda. La clau, per tant, estarà en gestionar de forma intel·ligent aquesta demanda.

Quins avantatges presenta?

Per una banda, l’hidrogen permetria utilitzar els excedents d’energies renovables. Les plantes eòliques, per exemple, es detenen quan no es consumeix l’energia que generen ja que no disposen de bateries o dipòsits d’emmagatzematge (a causa dels seus elevats preus). En canvi, l’hidrogen és un gas que pot emmagatzemar-se de forma indefinida, i si aquesta energia no utilitzada s’invertís en produir hidrogen, les plantes eòliques encara serien molt més eficients.

No obstant això, quan la flota de vehicles sigui principalment elèctrica i les recàrregues siguin intel·ligents, no seria necessari aturar els parcs eòlics ja que sempre hi hauria vehicles connectats a la xarxa per poder treure rendiment d’aquests excedents d’energia.

Per altra banda, podria ser una font d’energia viable en països i ciutats on no tots els propietaris de vehicles elèctrics disposin de garatge i, conseqüentment, d’endoll propi per a la recàrrega. Doncs bé, l’hidrogen permet una sèrie d’avantatges que hauríem de tenir en compte:

• Pot ser generat mitjançant energies renovables.

• Pot ser utilitzat mitjançant piles de combustible (dispositius electroquímics que transformen energia química en elèctrica) per generar electricitat sense emetre partícules ni gasos contaminants.

• Pot emmagatzemar energia renovable mitjançant aquestes piles de combustible.

• Permet autonomies quelcom superiors (al voltant d’uns 600km, xifra molt similar als vehicles de combustió) enfront els vehicles elèctrics actuals, que ronden uns 400km d’autonomia (excepte els models superiors de Tesla, que superen fins i tot els 800km).

• Pot permetre recàrregues de tan sols 4 o 5 minuts, equivalents als repostatges convencionals.

Quin és el seu funcionament?

Omplir dipòsit en un vehicle d’hidrogen és molt similar al de combustió. El dipòsit s’omple mitjançant una mànega que prové d’un tanc d’hidrogen. El procediment és el següent:

1. El tanc d’hidrogen injecta el gas barrejat amb oxigen a la pila de combustible del vehicle.

2. El procés electroquímic resultant genera electricitat i aigua.

3. L’electricitat és emmagatzemada a les bateries del vehicle per tal de propulsar el motor.

4. L’aigua, en forma de vapor, s’expulsa pel tub d’escapament quan el vehicle és propulsat.

Podem dir, doncs, que l’estructura mecànica dels cotxes d’hidrogen resulta una mica més complexa que la dels elèctrics, ja que ha de disposar de propulsor, pila de combustible i bateries. Per tant, el manteniment també variarà en comparació amb un d'elèctric.

I com encaixa l’hidrogen amb la mobilitat elèctrica?

Mitjançant piles de combustible, l’hidrogen podria suposar una alternativa real davant els possibles pics de demanda que saturen la xarxa elèctrica. Gràcies al fet que l’hidrogen pot ser emmagatzemat, una estació d’hidrogen (hidrogenera o hidrolinera) no necessitaria estrictament estar connectada a la xarxa elèctrica, facilitant així la recàrrega en zones de difícil o nul accés a aquesta xarxa.

Així doncs, una hidrogenera correctament adaptada podria recarregar tant un vehicle elèctric, ja que la pila de combustible injectaria electricitat a la bateria del cotxe; i un vehicle d’hidrogen, injectant aquest element directament al dipòsit del vehicle.

Quines marques aposten per aquesta tecnologia?

Actualment, al mercat existeixen diverses marques que estan apostant per cotxes d’hidrogen. Toyota amb el seu Mirai , Honda amb el seu Clarity Fuel Cell, Hyundai amb el seu Nexo i Audi amb el seu h-tron quattro, se sumen a companyies energètiques com Repsol, Enagás i Gasunie que recolzen aquesta tecnologia.

Mercedes ha anat més enllà oferint el seu GLC F-Cell, un híbrid endollable basat en dues fonts netes d’energia: l’hidrogen i l’electricitat. Sense dubte, la primera edició mundial d’un vehicle que combina ambdues tecnologies. Marcarà un abans i un després?

Toyota, a més de fabricar en sèrie el primer vehicle a base d’hidrogen, ha decidit apostar fort per aquesta tecnologia. TME (Toyota Motor Europe), juntament amb DIFFER (Institut Holandès d’Investigació Energètica Fonamental), estan duent a terme un projecte innovador i pioner en el mercat en què és possible produir hidrogen de forma directa a través d’aire humit.

Mitjançant un dispositiu fotoelectroquímic en contacte amb l’aire i exposat a la llum solar és possible produir aquest tipus de combustible sense generar residus. El primer prototip va obtenir un sorprenent 70% de rendiment i el següent pas se centra en optimitzar l’estructura i l’eficiència del dispositiu, que encara està en fase experimental.

On podem recarregar un vehicle d'hidrogen?

A Alemanya o Califòrnia ja existeixen mig centenar d’hidrolineres, a Regne Unit unes 20, a França una quinzena i a Espanya mitja dotzena (localitzades a Sevilla, Huesca, Albacete, Zaragoza i Ciudad Real). A més, Japó ha declarat que la seva font principal d’energia serà l’hidrogen. I països com Noruega, Bèlgica, Itàlia i Regne Unit inclouen aquesta tecnologia en els seus plans futurs de mobilitat.

Sense anar més lluny, existeix un projecte europeu de referència, l’Hydrogen Mobility Europe (H2ME), que està destinat a desenvolupar la primera xarxa europea d’hidrolineres, per així ampliar el parc automobilístic propulsat per hidrogen i fomentar les tècniques de producció d’aquest material.

Desavantatges

El principal desavantatge és l’elevada inversió que suposa tant obtenir hidrogen com instal·lar i mantenir una hidrogenera, ja que parlem d’un rang de preus que oscil·la entre els 500.000 i el milió d’euros (un cost similar al d’una gasolinera convencional) enfront als 50.000€ que pot costar una estació de recàrrega.

I un altre dels desavantatges actuals és el preu de l’hidrogen, ja que a Alemanya se situa sobre els 10€ per quilo. Si un dièsel gasta 0’15€/km, un d’hidrogen estaria al voltant d’uns 0’20€/km.

Si a tot això li afegim el fet que els usuaris rarament podran disposar d’hidrogen on aparquin el seu vehicle, de moment sembla que el cotxe de pila de combustible d’hidrogen té les de perdre davant les bateries dels vehicles elèctrics. Malgrat això, podria tenir futur en transport pesat, propulsió de naus i emmagatzematge d’energia. Però queda un llarg camí per recórrer ja que falta molta investigació sobre com obtenir i transportar aquesta tecnologia (per exemple, aprofitant les línies de gas natural ja existents) de forma eficient i segura i inversió en crear una potent xarxa de distribució.

Està clar que l’hidrogen podria ajudar a complir amb els límits estipulats en l’Acord de París de 2015 i en la COP25 de Madrid de 2019 i contribuir a reduir en gran mesura les emissions contaminants del planeta, però estem realment preparats per utilitzar aquesta tecnologia?