Hace ya muchos años que los científicos nos alertan sobre la trágica situación que está atravesando nuestro planeta como consecuencia de la actividad humana. Nuestra forma de explotar los recursos naturales está provocando una transformación en el medio ambiente que nos está conduciendo hacia una situación de emergencia climática.
A pesar de las evidencias que confirman esta realidad, todavía no hemos sido capaces de actuar con la rapidez y la intensidad que las circunstancias exigen.
Por si esto fuera poco, el conflicto bélico de Ucrania ha puesto en evidencia la insostenible dependencia energética que padece la Unión Europea. La actual crisis diplomática con Rusia está demostrando hasta qué punto podemos ser vulnerables ante una decisión política que podría conducir a Europa a una situación de apagón eléctrico. Esto afectaría dramáticamente a la capacidad de producción de nuestras industrias, así como a nuestra capacidad para calentar los hogares de millones de personas. Y esto podría producirse, tristemente, en inviernos con temperaturas bajo cero.
Ante esta situación, a todos actores del mundo del transporte no nos queda otra que ponernos las pilas a toda velocidad. Pilas que pueden agregarse en forma de batería, a partir de la cual alimentar un motor eléctrico, o también pilas de combustible, que pueden generar electricidad a partir del hidrógeno, produciendo vapor de agua como único gas residual. Llegados a este punto, no sería justo omitir otra potencial fuente de energía alternativa, como son los biocombustibles obtenidos a partir de materiales reciclables.
Emisiones y cambio climático
Hablando de contaminación y cambio climático, es importante diferenciar los dos tipos de emisiones que producen los motores de combustión interna, pues creo que existe una cierta confusión al respecto.
En condiciones perfectas de funcionamiento, un motor de combustión interna solamente debería producir dos tipos de gases - vapor de agua y dióxido de carbono - como resultado de una oxidación completa de los átomos de hidrógeno y carbono contenidos en los hidrocarburos utilizados como combustible. Ninguno de estos dos gases es directamente nocivo para la salud, no son gases tóxicos. El vapor de agua, obviamente, tampoco produce ningún efecto perjudicial para la atmósfera. Por el contrario, el dióxido de carbono es el principal responsable del efecto invernadero que está dando lugar a una aceleración en el incremento de la temperatura media del planeta, el famoso cambio climático.
[sumario]Solamente si el hidrogeno se ha producido a partir de energía renovable, hidráulica, fotovoltaica o eólica, podremos considerarlo 100% hidrógeno verde”[/sumario]
En la práctica, el funcionamiento de un motor de combustión interna nunca consigue ser perfecto y, como consecuencia de esto, genera otros gases que, si bien no contribuyen al cambio climático en la misma medida que el dióxido de carbono, tienen otros efectos muy nocivos para la salud por tratarse de gases tóxicos. Me estoy refiriendo aquí tanto al monóxido de carbono, como a los óxidos de nitrógeno y a los hidrocarburos no quemados o partículas de carbonilla. No es este lugar para entrar en detalles técnicos sobre las reacciones químicas que provocan la formación de estos gases, pero si merece la pena detallar que los motores de ciclo Otto suelen producir monóxido de carbono y óxido de nitrógeno, mientras que los de ciclo diésel suelen emitir hidrocarburos no quemados y también óxido de nitrógeno.
Para mitigar los efectos de estos gases tóxicos y cumplir con las correspondientes normas legales de emisiones, los fabricantes de automóviles llevan más de cuarenta años incorporando, en las líneas de escape de los vehículos, diversos sistemas que permiten eliminarlos. Estos sistemas alcanzan un alto grado de eficiencia, aunque nunca llegan al cien por cien.
Por su parte, el dióxido de carbono va indefectible y proporcionalmente unido al proceso de combustión de los hidrocarburos. Aproximadamente, por cada litro de gasoil quemado se emiten a la atmósfera 2,6 kg de CO2.
[sumario]El impacto de las emisiones tóxicas es mucho más grave en los centros de las ciudades, lo que conducirá en breve a limitar, o incluso prohibir, la circulación de vehículos de combustión interna en el entorno urbano”[/sumario]
Me parece necesaria esta diferenciación entre gases de efecto invernadero y gases tóxicos para comprender mejor la necesidad de terminar con el uso de combustibles fósiles. Y, como alternativas al petróleo, las opciones posibles son los vehículos eléctricos, tanto de bateríacomo de pila de combustible, así como los vehículos con motores de combustión interna alimentados con biocombustibles.
Cualquiera de estas opciones es válida para eliminar las emisiones de gases de efecto invernadero, siempre y cuando la energía que utilizan, bien sea la electricidad de sus baterías, el hidrógeno de sus pilas de combustible o los biocombustibles, sean de origen 100% renovable.De lo contrario, no estaríamos contribuyendo a la solución del problema.
Si comenzamos por la electricidad, de poco sirve sacar de la circulación un vehículo de combustión interna para sustituirlo por uno eléctrico de batería si este último lo alimentamos con electricidad procedente, por ejemplo, de una central de gaso de carbón. Lo mismo ocurre con el hidrógeno.
Solamente si el hidrogeno se ha producido a partir de energía renovable, hidráulica, fotovoltaica o eólica, podremos considerarlo 100% hidrógeno verde. Por último, no solo la materia a partir de la cual se produce un biocombustible debe ser de origen renovable, sino también la energía utilizada para producirlo. Y a esto habría que añadir que el transporte de estas energías, desde el punto de producción hasta el punto de consumo, también debe realizarse con energía 100% renovable.
No obstante, para eliminar completamente la emisión de gases tóxicos tendríamos que descartar los motores de combustión interna,incluso alimentados por biocombustible, pues difícilmente podríamos eliminar al 100% las emisiones tóxicas, nocivas para la salud.
En este sentido, debe tenerse en cuenta que las sucesivas normas Euro han ido reduciendo drásticamente los niveles máximos admisibles de emisiones tóxicas. Con una perspectiva de 30 años, si comparamos la inicial Euro I, de 1992, con la actual Euro VI, podremos comprobar que los niveles admitidos de monóxido de carbono se han dividido por 3, los de hidrocarburos no quemados, por 10, los óxidos de nitrógeno por 20 y las partículas de carbonilla por 40.
Además, el impacto de las emisiones tóxicas es mucho más grave en los centros de las ciudades, donde tanto la intensidad del tráfico, como la densidad de población, son elevadas. Probablemente esto nos conducirá en breve a la limitación, o incluso prohibición, de la circulación de vehículos de combustión interna en el entorno urbano. De hecho, los inminentes planes de Zonas de Bajas Emisiones con los que tendrán que contar todos los municipios de más de 50.000 habitantes – 20.000 en algunos casos – contendrán medidas restrictivas en este sentido.
[sumario]Hay que crear urgentemente una infraestructura de producción y suministro, tanto de electricidad, como de biocombustibles y de hidrógeno verde”[/sumario]
Por el contrario, en campo abierto, y también en altamar o en cotas altas de la atmósfera, donde los niveles de inmisión puedan mantenerse en valores aceptables, podría seguir siendo admisible el uso de vehículos de combustión interna, siempre que sean impulsados por biocombustibles.
Cambio de modelo
Obviamente, esto implicaría un cambio en el modelo de transporte por carretera, pues un vehículo de combustión interna impulsado por biocombustibles sólo podría transportar la mercancía hasta la periferia de la ciudad, donde la carga tendría que ser trasvasada a un vehículo “cero emisiones” para poder llevarla hasta su punto final de entrega, si éste se encuentra en el centro urbano.
A la vista de esto, queda claro que la mejor opción es la de ponerse las pilas. La pregunta es cuál de las dos alternativas mencionadas es la más adecuada. En mi opinión, la respuesta a esta cuestión es “depende”. Con esto quiero decir que no existe una solución única válida para todos los casos, sino que las características de cada tipo de transporte son las que determinarán si la mejor opción es un vehículo de batería o un vehículo de pila de hidrógeno.
En favor de los primeros podemos argumentar su elevado rendimiento, superior al 90%, su mayor simplicidad técnica y su menor coste de inversión. Por el contrario, tienen como inconveniente el peso de la batería, que afecta a la carga útil del vehículo, su menor autonomía, muy sensible además a la temperatura ambiente, su tiempo de recarga, más prolongado, y la incertidumbre sobre el ciclo de vida de sus baterías, el cual también puede verse afectado ante un uso recurrente de cargadores ultrarrápidos.
Veamos ahora un ejemplo concreto: el de un camión de distribución urbana que recorra unos 250 km al día. Para esta aplicación, la autonomía de las baterías actuales es suficiente – quizá con una breve carga rápida al mediodía para los usos más exigentes – y una carga lenta nocturna permitiría tenerlos plenamente operativos al inicio de la jornada.
En cuanto a las ventajas de los vehículos de hidrógeno, podemos señalar su mayor autonomía, la rapidez de la recarga y el leve peso de sus depósitos, que penaliza menos la carga útil. Como inconvenientes, cabe destacar el mayor coste inicial de inversión, dado que aún apenas existen economías de escala, así como un rendimiento energético, actualmente inferior al 60%, que todavía puede ser bastante mejorable.
Veamos otro ejemplo: un camión de larga distancia que recorra unos 700 km al día.El consumo energético de un vehículo de estas características difícilmente podrá ser inferior a un kilovatio hora por kilómetro. Para esta aplicación, es imposible considerar una carga lenta, pues requeriría prácticamente el día entero para llenar la batería. Incluso mediante un cargador ultra rápido se necesitarían varias horas de recarga, no necesariamente consecutivas, para alimentar el vehículo con la energía necesaria para un día completo de uso.
Por el contrario, los depósitos de hidrógeno de un vehículo de pila de combustible pueden llenarse en unos pocos minutos, permitiendo al vehículo ser utilizado ininterrumpidamente durante todo el día. Y aunque los precios de estos vehículos puedan ser elevados en sus primeros años de existencia, las mayores distancias recorridas permitirán amortizar este sobrecoste con mayor rapidez.
Baterías e hidrógeno
Por lo tanto, parece probable que los vehículos de batería se conviertan en la mejor opción para la distribución urbana, donde, además, la capacidad regenerativa del sistema durante las fases de frenado permitirá optimizar aún más la eficiencia energética.
Por el contrario, parece evidente que tanto los vehículos de combustión interna impulsados por biocombustible como los vehículos alimentados por pila de hidrógeno son una buena opción para el transporte de larga distancia.Y al hablar de transporte de larga distancia no me refiero únicamente al transporte por carretera, sea de mercancías o de personas, sino también al transporte ferroviario, al marítimo e, incluso, al aéreo.
Ahora bien, para que estos nuevos sistemas se conviertan en opciones válidas para el transporte, tenemos que ponernos las pilas y crear urgentemente una infraestructura de producción y suministro, tanto de electricidad, como de biocombustibles y de hidrógeno verde. Sólo así, los operadores de transporte podrán apostar sin miedo por estas tecnologías, tan pronto como los fabricantes de vehículos industriales las pongan en el mercado, cosa que va a ocurrir, seguramente, mucho antes de lo que hoy podemos imaginar.
Fernando Bernabé, Fundador & CEO de Auto Mobility