Vehículos eléctricos de batería versus vehículos eléctricos de pila de combustible: ¿podría el hidrógeno alimentar su próximo automóvil?
No hay debate: los vehículos eléctricos de batería (o BEV) son los reyes actualmente, al menos en lo que respecta a ventas. Hay docenas de modelos de vehículos eléctricos con batería y muchas estaciones de carga, aunque todavía no son suficientes.
Pero si bien los BEV son la opción obvia en este momento, todavía hay mucho debate sobre si eso seguirá siendo cierto o si algún día, eventualmente, los vehículos de hidrógeno (comúnmente conocidos como vehículos eléctricos de celda de combustible o FCEV) tomarán el control. .
Este debate también puede volverse algo acalorado en línea. Los fanáticos de los FCEV ven la tecnología como un camino obvio a seguir, tanto por conveniencia como para ayudar a solucionar algunos problemas relacionados con el clima que surgen de la producción de BEV. Otros, sin embargo, no están muy interesados en la idea de cambiar una vez más de tecnología y preferirían iterar y perfeccionar el modelo de batería que claramente se ha vuelto más popular.
Para los que no están familiarizados, los vehículos de hidrógeno, como su nombre indica, utilizan hidrógeno para generar electricidad. Desde la perspectiva de un conductor, la experiencia es bastante similar a rellenar un tanque de gasolina. Te acercarás a una bomba con una manguera y bombearás líquido al vehículo, pero en lugar de gasolina, es hidrógeno comprimido en estado líquido. Este líquido altamente inflamable se combina luego con oxígeno del aire en la pila de combustible, lo que da como resultado la producción de electricidad. ¿Los únicos subproductos? Calor y agua, así que sí, su automóvil necesitará… ejem… hacer sus necesidades en el camino. Por supuesto, todo esto supone que todo funciona correctamente, pero hablaremos de eso pronto.
La comodidad es el rey
Los defensores de los vehículos de hidrógeno citan la conveniencia como una razón importante para impulsar la tecnología, y tiene sentido. Después de todo, cargar vehículos eléctricos simplemente no es la mejor experiencia. La tecnología de carga de vehículos eléctricos está mejorando, pero cargar en una estación de carga rápida generalmente te llevará al menos 20 minutos, y eso si no tienes que esperar a que se libere un cargador. Eso es bastante diferente a llenar un tanque de gasolina en dos o tres minutos de camino a casa desde el trabajo.
Como se ha mencionado, la experiencia de repostar un vehículo de hidrógeno suele ser muy similar a la de un vehículo con motor de combustión interna. Pero,como han destacado muchos periodistas últimamente , el repostaje de un FCEV muchas veces no sale bien. Las bombas son muy escasas (solo habrá 50 estaciones en total en 2023, según el Departamento de Energía ) y, a menudo, no funcionan. Esto también se aplica a las estaciones de carga de vehículos eléctricos, pero si bien todavía no hay suficientes estaciones de carga de vehículos eléctricos, hay muchas veces más que estaciones de repostaje de hidrógeno.
"Más allá del interés de los consumidores, los BEV tienen una infraestructura de carga mucho más sólida en todo Estados Unidos", dice Kat Garside, editora de Integrity Energy , que ayuda a empresas y propietarios de viviendas a reducir los gastos de energía. “Hay más de 61.000 estaciones públicas de carga rápida de vehículos eléctricos de nivel 2 o CC disponibles en todo el país. Además, el gobierno federal anunció un presupuesto de 50 millones de dólares para ampliar el acceso a las estaciones de carga públicas”.
Supongamos por un minuto que hay tantas estaciones de servicio de FCEV como estaciones de carga de vehículos eléctricos, y que un porcentaje similar de ellas realmente funciona. En ese caso, repostar un FCEV sería mucho más cómodo en una estación pública. Debido a que solo tomaría unos minutos, habría mucha menos congestión en las estaciones e incluso si todas las estaciones estuvieran en uso, probablemente no tendría que esperar mucho para acceder a una. Por supuesto, eso está lejos de la realidad. En este momento solo hay un puñado de estaciones y, nuevamente, hay muchos problemas relacionados con su confiabilidad.
Pero mencioné que repostar un FCEV es más conveniente en una “estación pública” porque hay un componente clave de la recarga de BEV que los hace mucho más convenientes para una gran parte de los conductores: la capacidad de cargar en casa. Esto es incluso más conveniente que alimentar un FCEV para el uso diario. Todo lo que tienes que hacer es enchufarlo cuando llegues a casa y no tendrás que ir a ningún lado para repostar.
En este momento, en promedio, la mayoría de los FCEV tienen un alcance ligeramente mayor que la mayoría de los BEV: hasta aproximadamente 400 millas. Eso no es mucho más que los BEV, que generalmente tienen un alcance de alrededor de 300 millas, pero aún es más.
“Las ventajas de los FCEV son una mayor autonomía, un repostaje rápido (comparable a la gasolina), un mejor rendimiento y durabilidad (las pilas de combustible pueden durar hasta 20 años o más); Además (y esto es clave para trabajos pesados), no soportan el peso de las baterías”, dijo Andrea Landi, fundadora de Landi Technologies , una empresa de tecnología de energía limpia.
El hidrógeno consume mucha más energía que la tecnología de baterías moderna, lo que contribuye a una mayor autonomía. Pero hasta ahora eso no se ha traducido en un alcance mucho más largo para los consumidores. Esto se debe en gran medida al hecho de que los equipos utilizados para almacenar hidrógeno comprimido, como los tanques de alta presión, pesan mucho. Entonces, si bien el hidrógeno es técnicamente mucho más denso en energía por sí solo, los FCEV realmente no pueden aprovecharlo en este momento para un rango drásticamente diferente.
Hay un área clave más en la que los FCEV son más convenientes: en climas fríos. Los BEV sufren en alcance y velocidad de carga en climas más fríos, mientras que los FCEV pueden funcionar perfectamente bien en temperaturas extremadamente frías, sin ninguna pérdida de eficiencia.
No tiene nada que ver, pero al escribir este artículo me hizo querer un híbrido enchufable, uno que tenga una batería para viajes cortos y un tanque de hidrógeno para los más largos. Estoy divagando.
¿Cuál es realmente más eficiente?
Dejando a un lado la conveniencia, ¿cuál es realmente más eficiente? Esta es una pregunta complicada de responder: hay muchas cosas relacionadas con la eficiencia. Al comparar los vehículos eléctricos y los de combustión interna (ICE), la ciencia es bastante clara. Si bien la producción de baterías hace que la producción de vehículos eléctricos sea menos eficiente que la de los automóviles con motor de combustión interna, los vehículos eléctricos alcanzan y superan a los vehículos con motor de combustión interna en cuestión de sólo unos pocos años.
Pero hay menos datos sobre los vehículos eléctricos y los FCEV, y considerando el hecho de que ninguno de ellos emite gases de efecto invernadero por sí solo, nos queda comparar puntos de datos más complicados. Estos se dividen en dos categorías principales: producción de vehículos y producción de combustible (y transporte).
Generalmente, hay menos emisiones involucradas en la producción de FCEV que en la producción de vehículos eléctricos. Esto se debe a un componente de los vehículos eléctricos: la batería. Las baterías de los vehículos eléctricos no sólo son complicadas de fabricar, sino que también suelen implicar el uso de metales raros, que deben extraerse y transportarse. Algunos FCEV también tienen batería, pero no es tan grande y su producción no implicará tantas emisiones.
Sin embargo, alimentar vehículos eléctricos es más eficiente en este momento. Los vehículos eléctricos pueden estar completamente limpios o relativamente sucios, pero la red eléctrica en EE. UU. se está volviendo más limpia con el tiempo y muchos conductores se cargan con energía solar. En Estados Unidos, el 95% del combustible de hidrógeno se crea a partir de gas natural, lo que empeora su producción para el medio ambiente, ya que este método de producir hidrógeno genera emisiones de CO2.
La producción de hidrógeno probablemente también sería más limpia si los FCEV se generalizaran. Por ejemplo, otro método de producir hidrógeno se llama electrólisis e implica hacer pasar una corriente eléctrica a través del agua, y no produce emisiones en sí. Sin embargo, eso no es perfecto: la producción de electricidad para electrólisis podría implicar emisiones de gases de efecto invernadero, y no necesariamente parece tan eficiente usar electricidad para crear hidrógeno, solo para luego usar hidrógeno para generar electricidad para impulsar un automóvil, en lugar de simplemente usando la electricidad para cargar un coche.
Por último, algunos materiales vegetales pueden producir hidrógeno, al igual que cierta basura, y se han iniciado proyectos piloto para utilizar vertederos y aguas residuales para producir hidrógeno, pero se encuentran en sus primeras etapas.
¿Qué pasa con los costos de propiedad?
Este es otro que es un poco complicado de resolver. El combustible de hidrógeno es extremadamente caro en este momento, pero eso tiene que ver en gran medida con el hecho de que hay muy pocos FCEV en el mercado y, como resultado, la producción de combustible de hidrógeno para los consumidores es muy limitada. Llenar un tanque podría costar unos cientos de dólares, mucho más que cargar un automóvil. Pero, si los FCEV se generalizaran, eso cambiaría.
Los vehículos eléctricos son muy económicos de mantener. Los vehículos eléctricos no tienen motor y las únicas partes móviles son los ejes y las ruedas propulsadas por motores eléctricos. No necesitan cambios de aceite ni mantenimiento del motor, solo una rotación de neumáticos de vez en cuando. En lo más profundo de su ciclo de vida, después de al menos 10 años aproximadamente, es posible que tengas que reemplazar la batería, lo cual es costoso. Pero esa es realmente la única forma importante de mantenimiento que la mayoría de los propietarios de vehículos eléctricos tendrán que realizar, e incluso así, eso será sólo después de muchos años de poseer el vehículo.
Los FCEV funcionan de manera diferente a los vehículos ICE y BEV. Almacenan combustible de hidrógeno en un tanque especial y luego combinan el hidrógeno con oxígeno para crear una reacción que impulsa el motor eléctrico del automóvil. Esto todavía implica menos piezas móviles y más simplicidad que los vehículos ICE y, como resultado, requieren mucho menos mantenimiento que los automóviles que funcionan con gasolina, pero tienen más piezas móviles que los BEV y, como tales, probablemente conllevan un mayor costo de mantenimiento. .
Generalmente, los FCEV son más caros de poseer. El hidrógeno es mucho más caro que la electricidad y es poco probable que eso cambie pronto. Los FCEV tienen más piezas móviles que requieren atención, aunque los BEV tienen una batería grande que eventualmente podría necesitar ser reemplazada. Pero los BEV lo compensan con creces con menores costos de repostaje.
"El hidrógeno es caro de producir, difícil de almacenar y la infraestructura apenas existe", dijo Troy Fox, cofundador y director ejecutivo de Evergreen Electrical , un proveedor de estaciones de carga domésticas en Australia. "Claro, los FCEV podrían hacerse un hueco en áreas como el transporte por carretera, donde se necesita un reabastecimiento de combustible rápido y de largo alcance, pero para la mayoría de nosotros, los BEV simplemente tienen más sentido".
Predicciones
Puede que Toyota haya invertido mucho en vehículos de hidrógeno, pero todos los demás grandes fabricantes de automóviles hicieron una apuesta diferente: los BEV. ¿El resultado final? Incluso si los FCEV fueran objetivamente mejores, todavía tendrían una dura batalla por delante. De hecho, Toyota es un ejemplo perfecto de por qué. Después de apostar fuerte por el hidrógeno, la compañía se mostró muy reacia a gastar en el desarrollo de vehículos eléctricos, y el resultado es que posiblemente el fabricante de automóviles más innovador a mediados de la década de 2000 todavía está muy rezagado en el desarrollo de vehículos eléctricos hasta el día de hoy.
Los demás no quieren tener que tomar esas decisiones. Dado que ya se han gastado miles de millones en la producción y el desarrollo de vehículos eléctricos, la creación de estaciones de carga para vehículos eléctricos que aún crecen rápidamente y la comercialización del paquete completo, un cambio a los FCEV sería extremadamente complicado. ¿Todas esas estaciones de carga? Serían derribados o convertidos en otra cosa. Sí, Electrify America no querrá hacer eso.
Como tal, no veo que los FCEV se generalicen en el corto plazo. También es la situación del huevo y la gallina: ¿los fabricantes de automóviles construyen nuevos vehículos de hidrógeno o apoyamos la infraestructura necesaria para alimentarlos? Ese también fue un problema para los vehículos eléctricos, pero con el avance de la infraestructura y los nuevos modelos, está en camino de resolverse por completo. E incluso sin estaciones de carga rápida, los clientes al menos podrían cargar en casa. Luego está el hecho de que la carga de los vehículos eléctricos es cada vez más rápida y la autonomía de los vehículos eléctricos es cada vez más larga.
Pero aunque no creo que veamos una adopción generalizada de los FCEV personales en el corto plazo, tal vez haya más espacio para la energía del hidrógeno en otros mercados. La densidad del combustible de hidrógeno lo convierte en una opción atractiva para los semirremolques, por ejemplo.
"Para los vehículos comerciales, especialmente los de servicio mediano y pesado, el peso (y el espacio) de las baterías pueden ser un problema", continuó Landi.
¿Aún más emocionante? La perspectiva de utilizar combustible de hidrógeno para cosas como la aviación, donde empresas como Airbus han anunciado el objetivo de crear un avión propulsado por hidrógeno para 2035, e incluso están preparando el ecosistema para la creación, transporte y entrega de combustible de hidrógeno.
Y el gobierno también está interviniendo, lo que podría ayudar a poner en marcha los FCEV. "Los vehículos de hidrógeno acaban de tener un comienzo más lento en la carrera por la sostenibilidad", continuó Garside. “En 2023, el gobierno federal asignó 7 mil millones de dólares en subvenciones para fomentar la producción y la investigación del hidrógeno. El objetivo de esta iniciativa Invertir en América es crear siete Centros Regionales de Hidrógeno Limpio en todo el país”.
Todo esto podría cambiar. Curiosamente, BMW y Toyota firmaron recientemente una alianza destinada al desarrollo de vehículos de hidrógeno, y BMW dice que su primer FCEV se lanzará en 2028. Sin embargo, queda por ver si ese vehículo realmente llegará a alguna parte. Mi predicción es que los nuevos vehículos personales de hidrógeno realmente no se venderán, y que BMW realmente está trabajando con Toyota por precaución y tal vez en un esfuerzo por trabajar en el desarrollo de vehículos pesados con celdas de combustible.
Si parece que estoy en contra del FCEV, en realidad no lo soy. Pero me considero realista y, después de todos los miles de millones de dólares invertidos en vehículos eléctricos, no creo que tengamos otro cambio importante en el corto plazo.