El hidrógeno, una alternativa viable a partir de 2020
En este dossier dedicado a las energías alternativas al diésel en el transporte por carretera, presentamos las ventajas y los límites de la pila de combustible, seguidos de un resumen de camiones y de proyectos de combustibles que funcionan con hidrógeno.
Una pila de combustible utiliza un combustible, como el hidrógeno (H2), y un oxidante, como el oxígeno (O2), para generar electricidad y calor, emitiendo solamente el vapor de agua (H2O): Se trata entonces de una energía limpia. Su principio es el inverso de la electrólisis. Descubierta en 1839, la pila de combustible no fue objeto de un primer prototipo industrial hasta 1953. A continuación fue explotada por la NASA en los años 1960 para sus misiones espaciales Apollo. Desde entonces, numerosas aplicaciones han sido desarrolladas, en ámbitos tan variados como el de la telefonía movil, la construcción o el transporte.
Diferentes combustibles pueden ser utilizados: El hidrógeno, el metanol, el gas natural, el amoniaco.
Los industriales buscan hoy mejorar el rendimiento energético, la resistencia y la compacticidad de estas pilas, y sobre todo reducir su coste de producción, hoy en día muy elevado. La fabricación de estas pilas necesita en efecto de una cantidad importante de platino, un metal excaso, o sino de membranas intercambiables de iones, estas también muy costosas.
Las 3 soluciones desarrolladas por los fabricantes de vehículos
Desde hace una decena de años, los fabricantes de vehículos presentan diversos prototipos que integran esta tecnología, como Michelin (F-City H2), Renault (Scénic ZEV H2), Toyota (Mirai), Hyundai (ix35 Fuel Cell), Honda (FCX Clarity) o incluso Mercedes (NECAR, F-Cell y clase B F-Cell Hydrogenado anunciado para 2017). Tres soluciones diferentes han sido desarrolladas:
• Los modelos todo hidrógeno o “full power”: la pila de hidrógeno alimenta directamente el motor eléctrico de propulsión.
• Los modelos híbridos o “mid range”: la pila de hidrógeno alimentada de electricidad es utilizada por el motor, o para recargar una batería de capacidad limitada.
•Los modelos con prolongador de autonomía o “range extender”: la pila de hidrógeno recarga la batería de un vehículo eléctrico, y asegura eventualmente el calentamiento de la cabina.
Los proyectos de autobús de hidrógeno
En Europa, los constructores de vehículos pesados, en particular los alemanes, han comenzado a interesarse sobre esta nueva energía a mediados de los años 1990. De 1996 a 1998, MAN fue el primer constructor de vehículos pesados a poner en marcha en Alemania un autobús Neoplan híbrido con motor térmico de 12L y 6 cilindros, alimentado con hidrógeno líquido o con gasóleo.
En 2006, varios ejemplares de este prototipo, con los depósitos de hidrógeno alamacenados a 350 bares sobre el techo, fueron igualmente puestos en servicio en Berlín, y después en Franckfort.
El autobús híbrido hidrógeno-electricidad Mercedes Citaro
El constructor Daimler experimenta también desde hace una decena de años, en Europa pero también en Australia y en China, una flota de prototipos de autobúses híbridos con pila de combustible, desarrollados a partir del Mercedes Citaro (proyectos CUTE, ECTOS, STEP, HyFLEET: CUTE y CHIC, actualmente en curso hasta 2016).
Estos últimos modelos de autobuses híbridos Citaro están equipados con pilas de combustible de la empresa canadiense Ballard de 120 kW, emparejadas a una batería Li-ion pudiendo suministrar 180 kW.
Su consumo es de entre 10 y 14 kg de hidrógeno a los 100 km, contra los 20 a 25 kg a los 100 km para los autobuses MAN con motores térmicos alimentados directamente con hidrógeno. Con hasta 33 Citaro Fuel Cell Hybrid Bus-es en circulación, que han recorrido millones de km y transportado millones de pasajeros, Daimler es a día de hoy el constructor de vehículos pesados con mayor experiencia en esta nueva tecnología.
Un consorcio europeo dirigido por Van Hool
Por su parte, Scania ha participado en el programa europeo Joule III en 2001, para probar en España un autobús híbrido equipado con una pila de combustible De Nora de 60 kWe alimentada por un depósito de hidrógeno a 200 bares y emparejada con las baterías. Iveco, via su filial Irisbus, ha igualmente entregado en noviembre de 2004 tres autobuses CityClass Fuel Cell en Italia, en España y en Alemania.
Por último, el constructor belga Van Hool, gracias a su experiencia adquirida desde hace una decena de años con una flota de 49 autobuses de hidrógeno en circulación en Europa y en Estados Unidos, va a dirigir entre 2015 y 2019 el proyecto 3Emotion. Este consorcio europeo, que ha reunido 14 socios, prevé entregar 21 autobuses de hidrógeno equipados con pilas Ballard en el Reino-Unido, en los Paises-Bajos, en Italia, en Francia y en Belgica, así como 2 nuevas estaciones de recarga.
El camión Renault Maxity H2 probado en Francia
A nivel de camiones funcionando con hidrógeno, no hay por el momento modelos en circulación.
En Europa, Renault Trucks es el pionero: desde febrero de 2015, la Poste prueba en Dole, en la región del Jura, el prototipo de Renault Maxity H2. Este camión eléctrico está equipado de un prolongador de autonomía, con dos depósitos de hidrógeno de 75 litros. Producido por la empresa Symbio FCell, la pila de combustible permite doblar la autonomía del Renault Maxity, que pasa de 100 a 200 km. El calor desprendido por la pila es igualmente reutilizado para calentar el habitáculo.
Una alternativa viable a partir de 2020
El hidrógeno no es una alternativa a corto plazo pero podría resultar viable a partir de 2020. Su coste de producción es en efecto hoy en día aún elevado, pero comporta un descenso regular. Las pilas de combustible al hidrógeno presentan sin lugar a dudas una rentabilidad razonable para los transportes pesados, pero no existe actualmente ningún método que permita transportar cantidades suficientes de hidrógeno gaseoso, en cantidades suficientes para efectuar trayectos de largas distancias.
Desarrollado, probado y explotado desde hace una veintena de años en una quincena de países, el autobús con pila de combustible parece al contrario haber llegado a su punto de maduración. Hoy en día, los principales constructores estiman que entre 500 y 1000 nuevos autobuses de hidrógeno deberían ponerse en servicio en Europa en el periodo 2017-2020. Fuente. Europa Camiones
