¿Hidrógeno o solo baterías?

La transición a la electrificación de los distintos modos de transporte no va a ser inmediata, habrá que hacer muchas cuentas para que las poderosas compañías asociadas al antiguo formato energético no desaparezcan, o que lo hagan sin grandes estridencias económicas, como, por ejemplo, le pasó a Kodak que sufrió su particular declive en el tránsito a lo digital.

Estas empresas lucharán, como gato panza arriba, para mantener su posición de control sobre unos de los elementos de primera necesidad humana como es la energía. El control del petróleo ha servido y sirve de excusa para que los gobiernos más poderosos controlen los territorios ricos en este elemento y sus derivados; y las multinacionales mantienen la presión sobre ellos para garantizar su estatus de control energético.

Volvamos a la electrificación. Las empresas del monopolio, ¿cómo mantienen el dominio sobre el vector energético combustible fósil? La única forma de hacerlo es que tú no puedas y ellas sí, con lo que tendrás que comprárselo a ellas sí o sí. Tú no eres ni serás capaz de extraer el petróleo, refinarlo y transportarlo.

Ahora vamos con la energía eléctrica. En la anterior entrada quedó claro que en los vehículos de transporte eléctricos existentes hay dos formas de producción energética para alimentar el motor. Descartando la generación con motores térmicos, que como transición estaría tolerado pero como objetivo final no, están la alimentación directa desde la batería y, por otro lado, la alimentación indirecta desde la pila de hidrógeno.

Los vehículos eléctricos tienen un motor eléctrico y, por tanto, necesitan de electricidad para funcionar. Esta se acumularía en las baterías pero, ¿de dónde sale la electricidad para rellenar las baterías? En este sentido es donde entran en juego las dos opciones: electricidad producida directamente por fuentes renovables y la indirecta producida por la pila de hidrógeno, que a su vez sería producida por fuentes renovables.

La primera opción necesita actualmente de gran cantidad de baterías ya que, si bien el litio fue un gran espaldarazo a la autonomía de los aparatos electrónicos y eléctricos pequeños y medianos (móviles, patinetes, etc.), en cuanto la energía necesaria para su funcionamiento se eleva a kWh, la tecnología actual se queda escasa. Aún así, la investigación no para y en pocos años tendremos baterías con 30 %  más de densidad energética y que necesitarán 5 minutos solo para cargar el 75 % del total, con lo que un vehículo que actualmente ronde los 400 km de autonomía llegará a los 600 km y cargará 450 km en 5 minutos. Además, serán más seguras y fácilmente reciclables. La energía la podremos conseguir o de la compañía eléctrica, o lo que es mejor, de tu propia instalación de producción renovable. Esto conseguirá que el precio de tu electricidad sea solo el correspondiente a la compra e instalación, independiente de la tiranía energética de las grandes corporaciones.

La segunda opción necesita de baterías mucho más pequeñas ya que la acumulación de la energía está en el hidrógeno. Una pila de hidrógeno será la encargada de producir la electricidad transformando el hidrógeno en agua. El funcionamiento es muy simple y complicado a la vez. Una de las formas de conseguir hidrógeno es a través de la electrolisis del agua (H2O) , la cual consiste en aplicar una corriente eléctrica al agua, separando la molécula y produciendo O2 en el ánodo y H2 en el cátodo.

Esto es fácil de hacer, incluso en casa como experimento de física-química, pero difícil de llevar a cabo cuando hablamos de producción industrial. Si invertimos el proceso, es decir, contamos con hidrógeno, cogemos aire y juntamos el oxígeno de este con el hidrógeno que tenemos, nos daría como resultado agua, el resto de los componentes del aire y electricidad.

 A esto, se le llama pila de hidrógeno y ya está en un nivel de desarrollo suficiente como para implantarlo a nivel industrial. Hasta hace poco, el hidrógeno tenía dos grandes inconvenientes: su precio de producción y su peligrosidad. El hidrógeno es el elemento más simple y abundante del universo, pero por sus características físico-químicas, se combina fácilmente con otras sustancias, por lo que, por un lado, es cara la vuelta a atrás y, en consecuencia, la producción, y por otro, para acumular suficiente cantidad se necesitan grandes presiones (del orden de 700 bares de presión, más o menos 700 veces la presión atmosférica, o dicho de otra manera, como si estuvieras a 7 km bajo el agua). Estas presiones y la volatilidad hacen del hidrógeno un producto peligroso y caro.

Aun así, los métodos de obtención y envasado se han refinado bastante, obteniendo una eficiencia rentable gracias a la, todavía, mayor densidad energética con respecto a las baterías, suficiente como para competir con la tecnología de acumulación solo en baterías.

Bien, llegamos al centro del problema. Entonces, ¿cómo querrán mantener las grandes compañías el dominio sobre la producción energética -en este caso, electricidad- y seguir poniendo el precio que les de la gana, sobre algo tan básico para todos? La única forma de hacerlo es que tú no puedas hacerlo y ellas sí, que tú no puedas producir hidrógeno y ellas sí, en contraposición a las baterías y producción autosuficiente de la población, sin que ellas puedan meter mano.

Varias son las circunstancias a tener en cuenta, pero la principal es que estamos en un momento crucial en el devenir del mundo, entre ellas, cómo y quién va a producir la electricidad. El transporte es uno de los más grandes consumidores energéticos, las grandes corporaciones van a intentar imponer el hidrógeno como vector energético para su control total, pero debemos intentar impedirlo apostando por el autoabastecimiento a base de placas fotoeléctricas y aerogeneradores en cualquier rincón de las poblaciones. Los vehículos que se deben imponer son los eléctricos con acumulación en baterías para que se siga investigando en baterías y no en hidrógeno, al cual nunca podremos acceder si se impusiera como vector energético.

No se dejen llevar, en estos primeros años se impondrá una hibridación batería-hidrógeno, sobre todo, en los transportes de mayor consumo, pero si conseguimos que la investigación en baterías supere la densidad energética del hidrógeno acumulado habremos ganado la batalla. NO al monopolio de control energético que supondría tener que ir a las "hidrogeneras" a llenar el depósito.

Gasoil, hidrógeno, baterías

Las evidencias científicas nos van marcando el camino a seguir si no queremos terminar como Marte. Europa es una convencida de la necesidad de ir cambiando el modelo económico y energético, bien sea por nuestra salud, bien sea por la independencia estratégica en el ámbito energético.

La normativa EURO 6 que restringía las emisiones de sustancias nocivas para el medioambiente de los vehículos, se alargó en el tiempo con sucesivas reformas, llegando a la EURO 6 D. Hoy ya estamos cerca de la "temida" Norma EURO 7 ya que, reduce mucho más las sustancias emitidas por los tubos de escape. Además, en Europa se obligará a tener una media de emisión de CO2 de los coches matriculados de cada marca, así, un fabricante podrá matricular vehículos de 190 mg/km si matricula otro de 0 mg/km, ya que la media seguirá dando 95 mg/km. Sin embargo, las marcas pagarán de multa 95 € por cada gramo de más de media por vehículo matriculado, o sea, si hubiera matriculado 1.000.000 de vehículos y se hubiera pasado 1 gramo en la media, pagaría 95 € x 1g x 1.000.000 = 95 millones de euros. El Covid-19 y la realidad conservadora de las grandes corporaciones van a hacer que este año esté bastante relajado en la aplicación de las normativas, cosa que se alargará algún año más.

Pero la norma está empujando a las marcas a usar la tecnología de motorización eléctrica en muchos de sus vehículos a la venta en Europa. La tecnología eléctrica es mucho más eficiente, fácil de implementar y limpia que la quema de hidrocarburos, de hecho, los vehículos eléctricos se empezaron a utilizar a finales del siglo XIX, pero la tecnología de sus baterías pronto fue sobrepasada por la capacidad del motor Otto y del Diésel.

Entonces, actualmente, convivimos con un conflicto donde, por un lado, necesitamos la transformación a lo eléctrico para frenar el cambio climático y, por otro lado, el poco desarrollo que la electrificación tiene, debido, entre otros, al gran lobby formado durante la hegemonía de los hidrocarburos.

Las marcas de vehículos, empujadas por la política europea, están forzando la máquina para implementar las distintas normativas anticontaminación y anti cambio climático, electrificando parte de su oferta. En la transición al vehículo eléctrico, los fabricantes intentan dar soluciones para suplir la tecnología térmica. Las tecnologías híbridas son un claro ejemplo, aunque, ¿por qué no se pasan directamente a lo eléctrico? La tecnología eléctrica es fácil de implantar, pero el gasto dedicado al desarrollo de tecnología térmica hecho por las marcas hasta hace poco deben amortizarlo, con lo que todavía quedan algunos años para ello. Por otro lado, están las compañías de hidrocarburos y países que han invertido mucho dinero en desarrollar y dominar, respectivamente, el mundo de la energía fósil, con lo que no va a ser fácil el camino.

Sin embargo, una vez empujada políticamente toda la maquinaria al traspaso a lo eléctrico, nadie debe dudar de sus bondades y nadie debe dudar de las zancadillas que le irán poniendo.

Para que cualquier objeto pueda adquirir una cierta energía cinética (energía asociada al movimiento), necesita un aparato que transforme otro tipo de energía en cinética para que se mueva el objeto. En el caso que nos trae, tenemos, por un lado, los vehículos térmicos, que transforman la energía química del combustible en mecánica y posteriormente en cinética, llegando a tener eficiencias en torno al 30%; y, por otro, los vehículos eléctricos que transforman la energía eléctrica en cinética con una eficiencia aproximadamente del 80%. Visto así, está claro hacia dónde nos deberíamos decantar, pero hay un pequeño problema, los vehículos se mueven, con lo que no pueden estar conectados a una fuente energética fija, es decir, que la fuente energética la tiene que llevar encima.

1 l de gasóleo tiene aproximadamente 39 megajulios de energía. En la actualidad, el depósito de un coche mediano suele estar debajo del asiento trasero y su capacidad ronda los 70 l, con lo que en un térmico utilizaremos 70 l x 39 Mj x 30% = 819 Mj de la energía disponible debajo del asiento. Las baterías que podrían caber bajo del asiento trasero en un coche eléctrico (70 l) nos darían aproximadamente, como mucho 32,2 Kwh y 1 Kwh = 3,6Mj, por lo que  32,2 Kwh x 3,6 x 80% = 92,736 Mj, (esto podría cambiar fácilmente ya que la industria está enfrascada en la investigación para la mejora), o sea, que en el mismo volumen que hay debajo del asiento hay 8,83 veces, aproximadamente, más energía disponible en un térmico que en un eléctrico, con lo que aquí tenemos el por qué de la transición larga en el tiempo y no corta como podría parecer, sin contar el precio de las baterías (precio que baja con rapidez).

Sin embargo, sin salir de la motorización eléctrica, hay una tecnología intermedia que nos proporcionará una densidad energética intermedia entre la fósil y las baterías, se trata de la pila de combustible o pila de hidrógeno, la cual une el hidrógeno con el oxígeno que hay en el aire para producir, por un lado, agua y, por otro, electricidad, siendo su eficiencia de aproximadamente un 60%. 1 l de gasóleo tiene 850 g de masa aproximadamente, 850 g de hidrógeno tienen 102 Mj, si en 70 l de hidrógeno caben 4,32 Kg de masa a unos 700 bares de presión, (4,32 kg / 0,85 kg) x 102 Mj x 60% = 311 Mj o sea, 3.35 veces, aproximadamente, más energía disponible que con baterías actuales, lo que significa que si con 32,2 Kwh un vehículo eléctrico alimentado con baterías, puede hacer 200 km, con 4,32 kg de hidrógeno podría hacer unos 670km.

Las consecuencias de esto será objetivo de la siguiente entrada.