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MOTOR. Hidrógeno: alternativa de movilidad en Europa

Prueba de un vehículo Hyundai impulsado por celda de combustible de hidrógeno en Colorado en 2016 (Foto: National Renewable Energy Lab
En la campaña para descarbonizar el sector del transporte en Europa, los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV) ofrecen beneficios cruciales. Por un lado, su combustible, el hidrógeno, se puede generar a partir de una amplia variedad de fuentes locales de energía renovable, lo que limita la dependencia de las importaciones de energía. Los propios FCEV no producen emisiones de escape dañinas cuando se conducen, lo que tiene un impacto positivo en el medio ambiente y la salud humana. Igualmente importante, un sector de transporte basado en hidrógeno en crecimiento significa nuevas empresas y empleos para Europa.


Es con el objetivo de aumentar la presencia de esta tecnología ecológica en las carreteras europeas que el proyecto H2ME se lanzó en 2015, seguido de H2ME 2 menos de un año después. Apoyados con fondos de la UE, los dos proyectos juntos forman el esfuerzo coordinado más ambicioso de implementación de hidrógeno que se ha intentado en Europa. El objetivo de los proyectos es avanzar en la movilidad del hidrógeno en Dinamarca, Francia, Alemania, Islandia, Países Bajos, Noruega, Suecia y el Reino Unido. Para ello, planea expandir la flota europea de vehículos de hidrógeno y establecer una red de estaciones de llenado de hidrógeno en estos países.

Una red de estaciones en crecimiento
Hasta el momento, se han abierto un centenar de estaciones públicas de llenado de hidrógeno en algunos de los países objetivo. De las estaciones de servicio que ya están en funcionamiento, más de 50 están ubicadas en Alemania y se abrirán otras 100 en 7 áreas metropolitanas alemanas y en autopistas para 2019. A medida que aumenten los números de FCEV, seguirán otras 300 estaciones de llenado de hidrógeno.

“La red de estaciones de servicio de hidrógeno está creciendo rápidamente, según un artículo publicado en el sitio web 'NGV Global News' en relación al proyecto alemán H2 MOBILITY.

Las estaciones de combustible están equipadas con bombas de 700 bares para automóviles, y algunas estaciones también cuentan con dispensadores de 350 bares para repostar autobuses. Los tiempos de repostaje van desde tres a cinco minutos. La red de estaciones de llenado de hidrógeno planificada es un paso esencial en el viaje para aumentar los números de FCEV en las carreteras de Europa. Para este fin, el proyecto apunta a desplegar 500 nuevas FCEV y 900 camionetas con vehículo de celda de combustible (rango extendido eléctrico) para 2022.


Beneficios del hidrógeno
Lo que diferencia a los FCEV de los automóviles convencionales es que producen cero emisiones nocivas de escape cuando se conducen. También son mucho más silenciosos, ya que las celdas de combustible no dependen de la combustión y tienen pocas piezas móviles. Además, los FCEV producen menos emisiones de carbono que los motores diésel, incluso cuando el hidrógeno que utilizan se genera a partir de una fuente no renovable como es el gas natural. Sin embargo, cuando el hidrógeno se produce a partir de fuentes bajas en carbono, las emisiones de carbono se eliminan por completo.

De acuerdo con el sitio web de H2ME, los conductores de FCEV pueden esperar una "experiencia de conducción más suave, silenciosa y con mayor capacidad de respuesta" en comparación con los coches que funcionan con gasolina o diésel. Los FCEV que se preparan en el marco del proyecto pueden conducir normalmente entre 386 y 700 km con un tanque lleno, un rango comparable al de sus homólogos convencionales.

Los logros de H2ME (Hydrogen Mobility Europe) y H2ME 2 (Hydrogen Mobility Europe 2) también beneficiarán a los países observadores Bélgica, Luxemburgo y Austria. Los países utilizarán lo que aprendan de este proyecto para desarrollar sus propias estrategias de movilidad de hidrógeno.

Cómo funciona una celda de combustible
El tipo más común de celda de combustible para aplicaciones de vehículos es la celda de combustible de membrana de electrolito de polímero (PEM). En una celda de combustible PEM, una membrana de electrolito se intercala entre un electrodo positivo (cátodo) y un electrodo negativo (ánodo). El hidrógeno se introduce en el ánodo y el oxígeno (del aire) en el cátodo. Las moléculas de hidrógeno se dividen en protones y electrones debido a una reacción electroquímica en el catalizador de la celda de combustible. 

Los protones viajan a través de la membrana hasta el cátodo. Los electrones se ven obligados a viajar a través de un circuito externo para realizar un trabajo (que proporciona energía al automóvil eléctrico) y luego se recombinan con los protones en el lado del cátodo, donde los protones, los electrones y las moléculas de oxígeno se combinan para formar agua.

Los FCEV utilizan un sistema de propulsión similar al de los vehículos eléctricos, donde la energía almacenada como hidrógeno se convierte en electricidad mediante la celda de combustible. A diferencia de los vehículos convencionales con motor de combustión interna, no producen emisiones dañinas a través del tubo de escape.


- Batería (auxiliar): en un vehículo eléctrico, la batería auxiliar proporciona electricidad para arrancar el automóvil antes de que se active la batería de tracción y también alimenta los accesorios del vehículo.
Batería de Tracción: esta batería almacena la energía generada por el frenado regenerativo y proporciona energía adicional al motor eléctrico de tracción.
Convertidor de CC / CC: este dispositivo convierte la potencia de  mayor voltaje de la batería de tracción a la de menor voltaje necesaria para hacer funcionar los accesorios del vehículo y recargar la batería auxiliar.
Motor eléctrico de tracción (FCEV): utilizando la energía de la celda de combustible y el paquete de baterías de tracción, este motor impulsa las ruedas del vehículo. Algunos vehículos utilizan generadores de motor que realizan las funciones de manejo y regeneración.
Pila de combustible: un conjunto de electrodos de membrana individuales que utilizan hidrógeno y oxígeno para producir electricidad.
Llenado de combustible: Esta es la "boquilla" que se usa para agregar combustible al tanque.
Tanque de combustible (hidrógeno): Almacena gas hidrógeno a bordo del vehículo hasta que la celda de combustible lo necesita.
Controlador electrónico de potencia (FCEV): esta unidad administra el flujo de energía eléctrica suministrada por la celda de combustible y la batería de tracción, controlando la velocidad del motor eléctrico de tracción y el par que produce.
Sistema térmico (refrigeración) - (FCEV): este sistema mantiene un rango de temperatura de funcionamiento adecuado de la celda de combustible, el motor eléctrico, la electrónica de potencia y otros componentes.
Transmisión (eléctrica): la transmisión transfiere la potencia mecánica del motor eléctrico de tracción para impulsar las ruedas.




Fuentes: https://h2me.eu/ ; https://h2.live/en/h2mobility ; https://afdc.energy.gov/vehicles/fuel_cell.html ; https://afdc.energy.gov/vehicles/how-do-fuel-cell-electric-cars-work

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