El hidrógeno se enfrenta a retos para competir con los vehículos eléctricos (BEV)

Mission Hydrogen organizó recientemente un seminario web sobre energía eléctrica de batería (BE) y sus perspectivas, una decisión que David Wenger, fundador y director ejecutivo, comentó que podría parecerles a los asistentes inusual para la organización.

“Gracias a todos los patrocinadores que podrían sorprenderse de que estemos realizando un seminario web sobre baterías”, bromeó en sus palabras de apertura.

Sin embargo, el propósito del seminario web era informar a los “evangelistas del hidrógeno” sobre lo último en tecnología de baterías, que a menudo compite con el hidrógeno en movilidad y electricidad estacionaria.

Maximilian Fichtner, director del Centro de Almacenamiento de Energía Electroquímica de Ulm-Karlsruhe (CELEST) en Alemania, habló sobre el tema. Si bien algunas de sus observaciones se referían a los vehículos BE del sector automotriz, sus comentarios podrían fácilmente extrapolarse a vehículos comerciales y equipos industriales.

En la primera parte de su presentación, Fichtner se centró en la evaluación de sistemas de propulsión y energía alternativos. Explicó que, para equipos móviles y aplicaciones vehiculares, es importante plantearse algunas preguntas clave para determinar qué solución funcionará mejor.

Por ejemplo, ¿cuál es su contribución a la reducción de gases de efecto invernadero (GEI) y, también, al costo de la reducción de gases de efecto invernadero? —preguntó—. ¿Qué tan eficiente es el sistema de propulsión? Entonces, ¿la energía renovable recolectada realmente se destina directamente a las ruedas, más o menos, o se convierte la mayor parte en calor inútil?

Fichtner añadió que también es crucial analizar el suministro de materias primas, ya que puede ayudar a determinar la viabilidad de construir una flota de vehículos o equipos. Otras cuestiones incluyen el costo, la seguridad y la facilidad de uso.

Evaluación de la reducción de GEI

Fichtner dijo que evaluar la contribución de una fuente de energía a la reducción de GEI significa mirar más allá de cualquier aspecto de la fuente de energía.

“Se realiza un análisis del ciclo de vida, que incluye todo, desde la extracción de las materias primas, pasando por el uso del automóvil, hasta el almacenamiento final o el reciclaje”, explicó.

Diez camiones eléctricos de pila de combustible Nikola Tre con la decoración de la empresa de logística californiana Biagi Bros. (Foto: Biagi Bros.)

Este análisis considera la fabricación del chasis del vehículo, su mantenimiento y la producción de combustible o electricidad. En el caso de los vehículos con motor de combustión interna (CI) y los vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV), el consumo de combustible es un factor importante en el análisis. En el caso de los motores de CI alimentados con gas natural o biogás, el potencial de calentamiento global (PCG) del metano a 20 años también es un factor, al igual que en el caso de los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV) alimentados con hidrógeno gris, que se produce a partir de gas natural o metano.

En los vehículos eléctricos de batería (VEB), es necesario contabilizar las emisiones de GEI relacionadas con la fabricación de baterías. En los VEBC, el análisis incluye la fabricación de tanques de hidrógeno.

Al evaluar las emisiones de GEI del ciclo de vida de todos estos tipos de vehículos a través de datos proporcionados por el Consejo Internacional de Transporte Limpio (ICCT), Fichtner dijo que las variedades eléctricas, incluidos los PHEV, ofrecen emisiones reducidas en comparación con sus contrapartes de combustión.

Medidos en gramos de CO2 equivalente por kilómetro (g CO2 eq/km), los vehículos con motor de combustión rondaron los 250. Los PHEV rondaron los 200.

Los vehículos eléctricos de batería (BEV) y los vehículos de pila de combustible (FCEV) se dividieron en dos grupos: aquellos que funcionan con las fuentes de energía o combustible actuales y los vehículos futuros que utilizan fuentes de energía totalmente renovables. Los BEV actuales, por ejemplo, dependen de la red eléctrica generada en parte por combustibles fósiles. Emiten aproximadamente 90 g de CO2 eq/km, en comparación con los BEV que potencialmente funcionarán completamente con energía renovable, que emiten alrededor de 50 g de CO2 eq/km.

Mientras tanto, los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV) actuales suelen suministrarse con hidrógeno gris. Emiten algo más de 200 g de CO2 eq/km, en comparación con los FCEV que podrían funcionar con hidrógeno verde en el futuro, que emiten entre 60 y 70 g de CO2 eq/km.

Fichtner añadió que existe cierto debate sobre si existe una justificación comercial para el hidrógeno verde.

En realidad, no existe hidrógeno verde. En general, más del 99 % de la mezcla proviene de fuentes fósiles, como el metano. En particular, las gasolineras alemanas se abastecen principalmente de una gran planta en Leuna, donde se produce hidrógeno gris. Esto significa que, por el momento, el coche de pila de combustible no contribuye mucho a mejorar la situación climática. Podría mejorar mucho si funcionara con hidrógeno verde, pero primero tenemos que lograrlo.

Comparaciones de eficiencia de vehículos eléctricos

Al analizar la eficiencia de los vehículos a lo largo de la cadena de suministro y comparar los vehículos eléctricos de batería (BEV) con los de pila de combustible (FCEV), Fichtner afirmó que los BEV son los claros ganadores, con una eficiencia cercana al 75 %. Esto se debe a que, en el caso de los BEV, la cadena de suministro es bastante corta, ya que solo cuenta con una fuente de energía y la transmisión hasta el BEV, donde se almacena dicha energía.

En comparación, todos los pasos de la cadena de suministro necesarios para llevar hidrógeno a un FCEV reducen la eficiencia general del vehículo. Fichtner explicó que estos incluyen la captación de energía, la electrólisis, la limpieza y el almacenamiento del combustible, la presurización y el transporte, el almacenamiento en una gasolinera, la refrigeración y la represurización, el repostaje del vehículo y las pérdidas inherentes a la eficiencia de la propia pila de combustible.

“En general, mi estimación de eficiencia es del 18 al 20 por ciento”, dijo Fichtner sobre los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV). “Si se revisan los estudios, a menudo se encuentra una cifra del 30 o 33 por ciento. Si luego se analiza con atención lo que asumen en sus estudios, en realidad, normalmente parten de un escenario sin presión, donde no hay pérdidas debido a la presión. Y siempre ignoran las pérdidas en las gasolineras por alguna razón, porque quizás no hay cifras disponibles públicamente”.

Desafíos del transporte de H2

Fichtner también abordó las diferencias entre la viabilidad de los vehículos eléctricos de batería (BEV) y los de pila de combustible (FCEV) en el transporte por carretera. Se centró en las necesidades del sector del transporte.

“Lo que realmente importa en su negocio es que el costo es un factor clave”, dijo, “especialmente el costo por kilómetro”.

Teniendo esto en cuenta, Fichtner explicó que, según la consultora P3 Automotive, el hidrógeno verde sólo será competitivo en costes por debajo de los 4-5 euros (4,19 - 5,24 dólares) por kilogramo.

“Actualmente en Alemania pagamos entre 16 y 17,75 euros por kilogramo”, dijo. “Este es hidrógeno gris y está subvencionado; no tiene impuestos”.

La versión de largo alcance del FH Electric de Volvo Trucks saldrá a la venta durante el segundo semestre de 2025. (Foto: Volvo Trucks)

Reiterando sus comentarios anteriores sobre la viabilidad del hidrógeno verde en el futuro próximo, Fichtner expresó su preocupación por alcanzar el precio objetivo. Aseguró que, para alcanzarlo, los costos del electrolizador tendrían que reducirse en aproximadamente un 80 %, los costos de la electricidad para producir el combustible tendrían que disminuir aproximadamente un 25 % y la eficiencia del electrolizador tendría que mejorar en aproximadamente un 6 %. También señaló que la competencia de los vehículos eléctricos (VE) aumentará a medida que disminuyan los costos de las baterías.

Respecto al hidrógeno, Fichtner afirmó: «La principal ventaja que siempre escucho, que permite rellenar los depósitos rápidamente, no importa. No importa, porque quienes operan estos camiones dicen: «Bueno, después de 4,5 horas, nuestro conductor tiene que descansar una hora. En esa hora, estaciono mi camión eléctrico frente a un cargador CCS convencional de 350 kW. Cargo lo suficiente durante esa hora para poder cargar el siguiente punto. Así que no importa si el camión se carga en 15 minutos o en 50».

Fichtner también señaló diferencias en los costos del combustible, en los cuales los vehículos eléctricos parecen superar al hidrógeno.

Utilizando el diésel como punto de partida, Fichtner afirmó que un camión de 40 toneladas consumirá aproximadamente 0,45 euros/km (0,79 dólares/milla). Además, citando datos de Nikola, indicó que un vehículo eléctrico de pila de combustible (FCEV) en Alemania consumirá aproximadamente 1,40 euros/km (2,45 dólares/milla) de hidrógeno gris.

En comparación, un camión eléctrico de batería de 40 toneladas consume, según una prueba reciente del Daimler eActros, 90 kWh cada 100 km —dijo Fichtner—. Por lo tanto, dependiendo de la tarifa, esto supone entre 0,35 y 0,55 euros/km (entre 0,61 y 0,96 dólares/milla).

Según Fichtner, es por esto que se ven cada vez más camiones electrificados en las carreteras.

“También se ven más camiones de pila de combustible, pero la proporción entre ambos es de aproximadamente 80 a 1”, dijo. “Hay 80 veces más camiones BEV (nuevas matriculaciones) que camiones FCEV”.

Se completó la construcción de dos estaciones de producción y reabastecimiento de hidrógeno para ferrocarriles en Alberta Las instalaciones apoyarán a la empresa ferroviaria transnacional Canadian Pacific Kansas City en su modernización de locomotoras para alimentar energía eléctrica con pilas de combustible.

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