Existe una alternativa sostenible igualmente válida a la batería: el uso de un motor de combustión de hidrógeno

La tecnología de motores térmicos de hidrógeno plantea importantes retos para convertirse en el último eslabón de la trayectoria histórica de los motores de combustión. A diferencia de la pila de combustible de hidrógeno , la viabilidad de los propulsores que queman hidrógeno es incierta. Sin embargo, en regiones que prevén el fin de los motores de combustión, este tipo de motor podría representar la última esperanza gracias al uso de combustibles alternativos . Antes de apostar por la madurez de esta tecnología, es importante determinar si vale la pena, dados los desafíos asociados con el almacenamiento y la quema de hidrógeno.

Es necesario aclarar si las ventajas de esta tecnología superan las desventajas. Las leyes de la física no son favorables para capturar, almacenar y quemar hidrógeno para producir un empuje similar al de los motores actuales. En otras palabras, la pregunta es si la apuesta vale la pena. Sin embargo, es importante recordar que las tecnologías que se consideran dominantes en la actualidad han enfrentado desafíos similares en el pasado.

La consolidación de los propulsores que queman hidrógeno se encuentra en una fase prematura y dudosa en términos de viabilidad. Sin embargo, con el uso de combustibles alternativos, este tipo de motor puede representar la última esperanza del motor de combustión en regiones que han pronosticado su extinción. Los pilotos, en particular, están interesados en esta tecnología y los avances podrían ofrecerles una alternativa viable.

En resumen, la tecnología de motores de combustión de hidrógeno se enfrenta a desafíos considerables para convertirse en el último eslabón de la trayectoria histórica de los motores de combustión. La cuestión de si las ventajas superan a las desventajas es crucial. Sin embargo, el uso de combustibles alternativos podría ofrecer una alternativa viable para las regiones que han previsto el fin de los motores de combustión. Los pilotos están particularmente apegados a esta tecnología, y el progreso podría ofrecerles la esperanza de continuar usándola en el futuro.

No hace mucho tiempo, las tecnologías que ahora consideramos imprescindibles fueron descartadas con frecuencia.

Analizaremos los pros y los contras de la tecnología de motores de combustión de hidrógeno para evaluar su estado actual.

¿Qué es el motor de combustión de hidrógeno?

Los motores de combustión de hidrógeno no son muy diferentes de los propulsores convencionales . Comparten sus características y su naturaleza, y su funcionamiento requiere solo modificaciones menores, como ajustes en los sistemas de inyección, suministro y lubricación. En otras palabras, estos motores se basan en una tecnología que existe desde hace más de un siglo y medio.

La historia de los motores de combustión de hidrógeno se remonta a los inicios de la mecánica de combustión. De hecho, desde principios del siglo XIX, el francés François Isaac de Rivaz había intentado (sin éxito) hacer funcionar un motor de combustión interna con una mezcla de oxígeno e hidrógeno como combustible. Desde entonces, la tecnología ha evolucionado, pero todavía se basa en los mismos principios básicos.

A pesar de su larga historia, los motores de combustión de hidrógeno aún no han alcanzado su máximo potencial. Sin embargo, están atrayendo un interés creciente como una alternativa limpia y eficiente a los propulsores tradicionales. Muchas empresas y gobiernos están invirtiendo en investigación y desarrollo de esta tecnología, que podría desempeñar un papel clave en la transición hacia una economía más verde y sostenible.

¿Qué son los vehículos de combustión de hidrógeno?

Durante los últimos veinte años, fabricantes de automóviles de renombre han experimentado e introducido motores de este tipo en automóviles de pasajeros, mientras que en el sector de camiones se han observado experimentos y conversiones exitosas.

Toyota ha sido el más activo en esta área en los últimos años, utilizando la competencia Super Taikyu Series para explorar esta posibilidad de manera lenta pero segura. Sin embargo, como con todas las apuestas tecnológicas, se están logrando avances en algunos frentes, pero también escollos típicos de la experimentación.

Así, Toyota creó tres prototipos utilizando el motor de 1.6 litros del icónico Toyota GR Yaris y añadiéndole inyección de hidrógeno. Luego desarrollaron un modelo más grande, el Toyota Corolla Cross , y parece que vendrán más.

No debe confundirse con pila de combustible

Los coches de pila de combustible de hidrógeno son diferentes a los coches de combustión de hidrógeno , aunque comparten algunos elementos. Los automóviles con celdas de combustible tienen una pila que se encuentra dentro de los límites de los trenes de potencia eléctricos, mientras que los automóviles de combustión de hidrógeno tienen tanques de combustible. En substance, les voitures à pile à combustible utilisent de l'hydrogène pour produire de l'électricité qui alimente le moteur électrique de la voiture, tandis que les voitures à combustion à hydrogène brûlent de l'hydrogène pour produire de l'énergie qui alimente el motor.

Actualmente, la pila de combustible está más madura que el motor de combustión de hidrógeno. La segunda generación del Toyota Mirai ha demostrado que los coches de pila de combustible están preparados para una comercialización constante debido a la importancia y el impulso industrial que están recibiendo. La próxima generación de autos con celdas de combustible también apunta a un aterrizaje comercial consistente utilizando las últimas tecnologías.

El motor de combustión de hidrógeno, por otro lado, se desarrolla en paralelo con la batería y puede aprovechar algunas de las soluciones comunes destinadas a los automóviles de hidrógeno . Sin embargo, utiliza tanques de combustible para generar energía. Aunque el motor de combustión de hidrógeno está en desarrollo, actualmente está menos maduro que el de pila de combustible . Los avances en ambas tecnologías podrían tener un impacto significativo en el futuro de los automóviles de hidrógeno.

Combustión cero emisiones (o casi)

Carretera Hidrógeno Líquido Gaseoso Hielo

Esta tecnología tiene como primera ventaja ser ecológica y contribuir a la descarbonización del transporte, un aspecto crucial en términos de sostenibilidad y movilidad alternativa que no se puede comprometer. Sin embargo, para explotar plenamente su potencial sostenible, los motores de hidrógeno deben cumplir dos requisitos fundamentales.
En primer lugar, al igual que los modelos de pila de combustible, deben estar alimentados por hidrógeno limpio , es decir, hidrógeno verde producido sin emisiones. Este requisito es fundamental para que la tecnología se considere verdaderamente verde y contribuya a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. En efecto, si el hidrógeno que consumen los motores de hidrógeno se produjera a partir de fuentes de energía fósil, como el gas natural, el carbón o el petróleo, no se podría hablar de descarbonización del transporte .
En segundo lugar, contrariamente a la creencia popular, estos motores generan óxidos de nitrógeno (NOx) durante la combustión, un importante contaminante para la salud que está estrechamente relacionado con los motores diesel. Para evitar esto, se debe utilizar un método de tratamiento catalítico (SCR), que puede utilizar hidrógeno como agente reductor. Esto reduciría las emisiones de NOx a niveles muy bajos o incluso nulos, lo que mejoraría significativamente la calidad del aire en las ciudades y reduciría los riesgos para la salud asociados a las emisiones contaminantes.
En definitiva, para que la tecnología de los motores de hidrógeno se considere realmente sostenible y contribuya a la descarbonización del transporte, debe cumplir estos dos requisitos fundamentales. Por lo tanto, es crucial desarrollar fuentes de hidrógeno verde para impulsar estos motores, así como utilizar métodos de tratamiento catalítico para reducir las emisiones de NOx. Si se cumplen estas condiciones, los motores de hidrógeno podrían desempeñar un papel clave en la transición hacia una movilidad más sostenible y respetuosa con el medio ambiente.
 

Eficiencia: el gran caballo de batalla

Los motores de hidrógeno actuales tienen un rango de eficiencia relativamente bajo, que va del 25% al 35%, muy por debajo del 60% que ofrece la pila de combustible. Este último es más eficiente debido a su menor temperatura de funcionamiento. Para mejorar el rendimiento de los vehículos de hidrógeno, Toyota ha desarrollado un plan para eliminar aún más la combustión de hidrógeno en las primeras etapas de desarrollo de esta tecnología. Estas etapas se relacionan con el tamaño y la ubicación de los tanques de hidrógeno y el rango que puede proporcionar el vehículo.

Es difícil obtener cifras precisas sobre el rendimiento de estos vehículos, ya que la tecnología aún se encuentra en fase experimental. Sin embargo, se sabe que los primeros prototipos de motores de combustión de hidrógeno arrojaron resultados mediocres, con un consumo de 50 litros a los 100 kilómetros. Sin embargo, Toyota ha mejorado el rendimiento de estos vehículos con aumentos de rango que rondan el 30% en los prototipos más recientes.

En resumen, aunque los sistemas de propulsión de hidrógeno tienen un rango de rendimiento relativamente bajo en comparación con las pilas de combustible, Toyota está trabajando en un plan para mejorar esta tecnología. Los primeros pasos de este plan apuntan a eliminar aún más la combustión de hidrógeno, que está relacionada con la autonomía del vehículo y el tamaño y ubicación de los tanques de hidrógeno. Aunque aún no se dispone de cifras precisas para esta tecnología experimental, Toyota ha logrado avances significativos en la mejora del rendimiento de sus prototipos.

Dimensiones y repostaje

En el contexto de las hélices tradicionales, el tamaño de la motorización no cambia mucho, pero hay diferencias importantes cuando se trata de hidrógeno. De hecho, el hidrógeno representa un gran desafío en términos de integración, lo que dificulta su uso. Sin embargo, Toyota ha realizado recientemente experimentos sobre el uso de hidrógeno líquido , lo que podría representar una solución a este problema.

Hasta ahora, los prototipos de Toyota usaban gas hidrógeno a alta presión, lo que requería tanques cilíndricos que eran difíciles de colocar en los vehículos. Por otro lado, cuando el hidrógeno es líquido, es posible diseñar tanques más adecuados para vehículos. Esto significa que el uso de hidrógeno líquido podría ofrecer una solución viable para integrar pilas de combustible de hidrógeno en los vehículos.

En última instancia, aunque el tamaño del motor varía poco de las hélices tradicionales , el hidrógeno líquido ofrece nuevas perspectivas para los vehículos de pila de combustible. Los recientes experimentos de Toyota en el uso de hidrógeno líquido podrían ofrecer una solución a los problemas de integración asociados al uso de hidrógeno gaseoso a alta presión , allanando el camino para vehículos más eficientes y respetuosos con el medio ambiente.

Toyota ha conseguido reducir los tiempos de llenado del depósito de hidrógeno a un minuto y medio gracias a sus avances en conceptos deportivos de hidrógeno. Esto podría tener un impacto significativo en el tiempo de repostaje, lo que haría que el uso del hidrógeno fuera más conveniente para los automovilistas. A diferencia de las baterías, el hidrógeno en estado líquido no requiere el cumplimiento de estándares de presión. Sin embargo, durante las pruebas oficiales del Corolla , Toyota experimentó dificultades para mantener el hidrógeno a la temperatura requerida, lo que resultó en pérdidas debido a la evaporación del gas una vez que aumentó la temperatura del tanque.

Para poder utilizar el hidrógeno en estado líquido, es necesario establecer un sistema para mantener el gas a baja temperatura y minimizar las pérdidas una vez que esté listo para ser quemado. Si bien este enfoque presenta desafíos técnicos, también ofrece beneficios significativos, como tiempos de reabastecimiento de combustible más rápidos y una mayor comodidad para los conductores de automóviles de hidrógeno.

En resumen, Toyota ha logrado un progreso significativo en la reducción de los tiempos de llenado de los tanques de hidrógeno. Aunque existen problemas de mantenimiento de la temperatura, el uso de hidrógeno líquido ofrece ventajas prácticas que podrían acelerar la adopción de esta tecnología en la industria automotriz.

Una gran experiencia

Toyota optó por hacer del circuito su campo de pruebas para su motor térmico de hidrógeno . Los conductores, más que los ingenieros, están en la mejor posición para dar su opinión sobre su experiencia con este tipo de motor. A los profesionales de la automoción les cuesta percibir las diferencias entre el funcionamiento de los motores de combustión de hidrógeno y los convencionales. No obstante, coinciden en que el rendimiento y la acústica de estos motores son un auténtico placer.

Aunque los pilotos aprecian el rendimiento y la acústica de los motores térmicos de hidrógeno, queda por confirmar su potencial en el mercado de vehículos alternativos de cero emisiones. Toyota afirma haber recorrido ya el 40% del camino para llevar al mercado automóviles con motores de combustión de hidrógeno, pero persisten los desafíos técnicos. Sin embargo, Toyota es conocida por su pasión por la industria automotriz y su compromiso con la investigación.

Aunque a los profesionales de la automoción les cuesta percibir las diferencias entre los motores térmicos de hidrógeno y los motores convencionales, los conductores de Toyota han elogiado el rendimiento y la acústica de estos motores. Sin embargo, aún no se ha confirmado su potencial como vehículos alternativos de cero emisiones. A pesar de esto, Toyota continúa comprometida con la investigación y afirma haber recorrido el 40% del camino para llevar al mercado automóviles con motores de combustión de hidrógeno. Su pasión por la industria automotriz y su compromiso con la innovación los convierten en una empresa para observar de cerca.

Toyota utiliza el circuito como campo de pruebas para su motor de combustión de hidrógeno, que es apreciado por los conductores por su rendimiento y acústica. Sin embargo, es necesario confirmar su potencial como vehículo alternativo de cero emisiones. Toyota afirma haber recorrido el 40 % del camino para llevar al mercado automóviles con motores de combustión de hidrógeno, pero persisten los desafíos técnicos. A pesar de ello, Toyota es conocida por su pasión por la automoción y su apuesta por la innovación, lo que la convierte en una empresa a seguir de cerca en el campo de los vehículos alternativos.

Toyota ha elegido hacer del circuito su campo de pruebas para su motor térmico de hidrógeno, que es apreciado por los conductores por su rendimiento y acústica. Sin embargo, es necesario confirmar su potencial como vehículo alternativo de cero emisiones. Toyota afirma haber recorrido el 40% del camino para llevar al mercado automóviles con motores de combustión de hidrógeno, aunque persisten los desafíos técnicos. A pesar de ello, Toyota es conocida por su pasión por la automoción y su apuesta por la investigación, lo que la convierte en una empresa a seguir de cerca en el campo de los vehículos alternativos.