Tres son los principales desafíos que tiene la utilización del hidrógeno en el campo de la electromovilidad: Economías de escala, nueva infraestructura de carga y percepción de seguridad, según sostiene a ELECTRICIDAD Hans Kulenkamppf, presidente de la Asociación Chilena de Hidrógeno (H2Chile), la asociación gremial que busca difundir el desarrollo tecnológico de este elemento en el sector energético.

El ejecutivo aborda la experiencia internacional de las aplicaciones de hidrógeno en la movilidad eléctrica, además de los usos que tiene para vehículos pesados y livianos, donde destaca los proyectos que se realizan en Chile para la incorporación del hidrógeno en camiones mineros.

Experiencia

¿Cuál es la relación que tiene el desarrollo del hidrógeno verde con la electromovilidad?

Existen tres pilares fundamentales en la transición energética, la eficiencia Energética, el uso directo e indirecto de energía renovable. Esto significa que para cumplir las metas de reducción de gases de efecto invernadero, en primer lugar tenemos que aumentar la eficiencia energética, en segundo lugar tenemos que aumentar la penetración de energías renovables en la matriz eléctrica y la electrificación de las aplicaciones finales y en tercer lugar tenemos que transformar la energía eléctrica renovable en otros portadores de energía que permitan la decarbonización de aquellos sectores inviables de electrificar.

Este último concepto se conoce como “Power-to-X” o “Sector Coupling” que hace referencia a la transformación de energía eléctrica renovable en Hidrógeno Verde que luego puede ser utilizado en cualquiera de sus aplicaciones: electromovilidad, en materias primas, en calor residencial o industrial, combustibles sintéticos, almacenamiento de energía, entre otros.

Especialmente el hidrógeno verde se utiliza en vehículos eléctricos a celdas de combustible (FCEV del inglés Fuel Cell Electric Vehicle) y en aquellas aplicaciones que demanden, entre otras características, bajos tiempos de recarga de combustible y altos rangos de autonomía.

¿Existen proyectos o experiencias de desarrollo del hidrógeno con la movilidad eléctrica?

A nivel mundial son muchos, con Japón, Alemania y California liderando su implementación. Le siguen países como China, Gran bretaña, Corea y Francia. A nivel global existen más de 8500 FCEV y más de 1000 FCEB (Fuel Cell Electric Bus) en las calles de Europa, Asia y Norteamérica. Puede parecer menor, pero el nivel de crecimiento de este mercado en poco tiempo es alentador. Una consideración importante será el desarrollo de la electromovilidad a hidrógeno en China. En junio recién pasado, Wan Gang considerado “Padre de la Electromovilidad (con baterías)” en ese país declaró: “Debemos considerar establecer una sociedad basada en hidrógeno”, esto esta desencadenando un conjunto de planes del gigante asiático para apostar por las tecnologías del hidrógeno. Lo anterior podría acelerar el desarrollo del sector de la misma forma que ocurrió con la industria fotovoltaica.

En otros ámbitos, existen otros proyectos emblemáticos, como el Coridia Ilint, el primer tren eléctrico a celdas de hidrógeno fabricado por Alstom se encuentra en operación desde el 2018 en Alemania. Además 27 nuevas unidades fueron adjudicadas por RMV (operador) para entrar en operación al 2022-2023 en el estado de Hesse, Alemania. En transporte logístico, sólo en Estados Unidos existen mas de 20 mil unidades de Grúas Horquillas eléctricas a celdas de combustible utilizadas en centros logísticos de Amazon, IKEA, Coca-Cola, FedEx, entre otros.

¿A qué se debe que el hidrógeno sea más apropiado para camiones pesados en vez de vehículos eléctricos livianos?

Una respuesta concreta es la “Densidad Energética”, es decir la cantidad de energía contenida en el hidrógeno. Para ejemplificar, comparemos la densidad energética de un vehículo convencional a gasolina estándar sedan, un auto eléctrico basado en baterías Tesla M3 y el un FCEV Toyota Mirai.
En el caso del auto convencional, la energía que provee cada kg de combustible es de 11.900 Wh/kg y por cada litro (como volumen) 8.890 Wh/L. En el Tesla los valores son ~250Wh/kg y 710Wh/L y en el Toyota Mirai ~31.000Wh/kg y 1.305Wh/L (H2 comprimido a 700bar, LHV, incluye estanques). Se puede apreciar claramente que el hidrógeno en términos de masa (por kg), tiene 124 veces más energía que la batería eléctrica y 3 veces más que el auto a gasolina.

El hidrógeno es un gas que tiene una alta densidad energética gravimétrica, pero baja densidad energética volumétrica. Por lo tanto en los FCEV se almacena en forma comprimida. Los numeros anteriores permiten inferir que en camiones de alto tonelaje y altos rangos de autonomía, las aplicaciones a batería se hacen inviables por el peso que implica la tecnología.

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¿Es factible aplicar el hidrógeno verde como combustible en vehículos livianos?

Es factible y se hace desde hace décadas. Actualmente existen varias unidades disponibles comercialmente en la categoría de vehículo de pasajeros como el Toyota Mirai, Honda Clarity y el Hyundai Nexo por ejemplo. En carpeta se están preparando FCEV por parte de Daimler (Mercedes), Audi y BMW.

En relación a la infraestructura de carga, en Alemania se inauguró el mes pasado la estación de recarga de hidrógeno número 70.

Además de las ya mencionadas grúas horquillas, existen otras aplicaciones que están empezando a emerger: Drones a hidrógeno de larga autonomía.

¿Cuál es su evaluación del proyecto de hidrógeno verde que se realiza en Chile?

Existen dos proyectos sobre este tema, uno liderado por la UTFSM y otro por Alset. Desde el punto de vista de la necesidad y el objetivo de la llamada de CORFO (reemplazo de Diesel por Hidrógeno en la Minería) me parece positivo y necesario que se realicen este tipo de iniciativas público-privadas. Es la unica forma de acelerar la transición energética y resolver el dilema del huevo o la gallina en los tiempos exigidos por el cambio climático.

Con respecto a la evaluación de dichos proyectos no tenemos el estatus actualizado de los avances, por lo que habrá que esperar la publicación de los resultados oficiales.

¿Cuáles son los principales desafíos que tiene el uso del hidrógeno en la movilidad eléctrica?

La utilización del hidrógeno en movilidad eléctrica tiene 3 principales desafíos que superar, economías de escala, nueva infraestructura de carga y percepción de seguridad.

Las tecnologías claves dentro de la cadena de valor del hidrógeno verde (Electrólisis y Celdas de Combustible) no se encuentran en una madurez comercial suficiente que permita su producción masiva a escala industrial y por lo tanto todavía presentan costos que no son competitivos frente a su alternativa. Para hacer una analogía, estamos en el 2010 de la industria fotovoltaica.

Lo anterior plantea otro desafio, no se invierte en infraestructura de estaciones de recarga de hidrógeno porque no hay demanda, no hay demanda porque no hay infraestructura de carga de hidrógeno. Alguien debe dar el primer paso, o fomentarlo mediante señales políticas públicas.

Finalmente, el tema seguridad y percepción del público es algo con que tenemos que trabajar. El hidrógeno ha sido producido, almacenado, distribuido y utilizado en forma segura por muchos años en la industria. Los sistemas actuales de almacenamiento y conversión del hidrógeno en vehículos tienen altos niveles de seguridad. Los cilindros que almacenan el hidrógeno dentro de los vehículos a alta presión (700 bar) se someten a pruebas de choque, balística, inflamación externa, etc., y los resultados son satisfactorios. Por ejemplo, el Hyundai Nexo obtuvo las 5 estrellas en las pruebas de seguridad realizadas por Euro-NCAP.