En Woven City, la ciudad-laboratorio de Toyota a pie del monte Fuji, se plantea una sociedad basada en el hidrógeno. No sólo para impulsar sus vehículos, sino también para calentar sus hogares y proveer de electricidad a edificios e infraestructuras públicas. Y otras muchas nuevas aplicaciones que surgirán en el futuro a medida que las tecnologías que aprovechan este recurso vayan mejorando.
Para que esto sea posible, es necesario desarrollar una cadena de suministro que permita transportarlo y almacenarlo de manera eficiente y sostenible.
Actualmente la industria en torno al hidrógeno no es precisamente limpia, y urge desarrollar alternativas que nos permitan aprovechar todo su potencial de forma ecológica y sin emisiones contaminantes. La última propuesta de Toyota es tomar de ejemplo una vieja conocida por todos: la bombona.
La cadena de suministro, clave para cualquier fuente de energía
Tenemos claro que el hidrógeno es una excelente alternativa de energía para vehículos eléctricos y que, además, puede producirse de manera totalmente ecológica.
Otra cuestión es su transporte y almacenamiento. Por sus características físicas, no podemos aprovechar gran parte de la logística desarrollada en la actualidad para los combustibles fósiles, como los gasoductos o los camiones cisterna.
Por ejemplo, el hidrógeno debe ser comprimido a altas presiones (a partir de 200 bares) para transportarlo en estado gaseoso, su forma óptima. Existen iniciativas para hacerlo en forma de amoniaco o metanol, compuestos más fáciles de manipular y que son fácilmente convertibles en hidrógeno puro.
Algo similar ocurre con el almacenamiento, ya que por su alta volatilidad debe realizarse en depósitos estancos y muy resistentes, y generalmente muy pesados.
Sabiendo esto, Toyota lleva mucho tiempo trabajando en el desarrollo de una cadena completa de suministro de hidrógeno, que abarcaría su producción, transporte, almacenamiento y, sobre todo, su uso diario por los propios ciudadanos.
Recientemente ha firmado un acuerdo con ENEOS, la mayor cadena de gasolineras de Japón, para poner en marcha un modelo de “hidrogenera” que produciría y suministraría hidrógeno a los vehículos de pila de combustible. Pero, ¿y si queremos llevarlo a nuestro hogar?
Cartuchos de hidrógeno para facilitar su suministro
Otra de las opciones que Toyota está desarrollando es la del “cartucho de hidrógeno”, una suerte de bombona que podría alimentar sistemas de pila de combustible fijos. Según las especificaciones que muestra Toyota, los cartuchos tienen 40 cm de alto y 18 cm de diámetro, y con un peso de algo más de 5 kilos. Para que nos hagamos una idea, una bombona de butano común mide 55 cm de alto y 30 cm de alto, pudiendo pesar en torno a 12,5 kg.
No han trascendido los materiales utilizados en el cartucho, pero serían similares a los que Toyota ya usa para los depósitos del Mirai, con capas de nylon, fibra de carbono, fibra de vidrio y resinas epoxi.
Con todo, el cartucho de hidrógeno de Toyota resultaría un formato compacto y ligero, que facilitaría su transporte y manipulación, también para el usuario final. El diseño se completa con una práctica asa de agarre, y en los videos de presentación podemos ver cómo se insertaría en el sistema con un sencillo movimiento de giro de nuestra muñeca.
Se trata de un formato de almacenamiento provisional. Toyota contempla la posibilidad de que existan diferentes tipos de recipientes para aplicaciones concretas. Para cumplir con las necesidades de la cadena de suministro de hidrógeno, se plantearon cuatro premisas que todo modelo de cartucho debe cumplir:
- Portátil, para que el usuario final pueda utilizarlo sin necesidad de conductos o conexiones físicas.
- Flexible, que permita usarlo en una gran variedad de aplicaciones cotidianas, tanto domésticas, de trabajo u ocio.
- Intercambiable, para facilitar la sustitución y recarga rápida y no nos suponga un gran contratiempo en nuestro día a día.
- Escalable. Que pueda suministrarse a pequeña escala, como un hogar aislado o una zona catastrófica, sin necesidad de desarrollar una gran infraestructura.
Cartuchos de hidrógeno para uso doméstico
La comparación con la bombona de butano no es casual, ya que a priori el formato de cartucho resultaría ideal para los hogares que no estén conectados a la red eléctrica. También supondría un excelente refuerzo para aquellos que hagan auto-suministro con paneles fotovoltaicos, incluso contando con baterías domésticas, pues éstas podrían almacenar también la energía producida por la pila de combustible.
Según Toyota, los 5 kilos de hidrógeno que contiene cada cartucho equivaldrían a 3,3 kWh de energía eléctrica en un sistema de pila de combustible común. Para que nos hagamos a la idea, la compañía nipona calcula que con esa energía podríamos “alimentar un microondas doméstico durante 3 ó 4 horas".
Por su facilidad de uso también sería adecuado para electrodomésticos portátiles, como lámparas, estufas u hornillos, por lo que los cartuchos de hidrógenos serían de gran ayuda en nuestros picnics y campings. Tan solo nos haría falta un sistema de pila de combustible, algo nada descabellado teniendo en cuenta que Toyota ya fabrica módulos independientes totalmente funcionales.
Con respecto al suministro de los cartuchos de hidrógeno, la intención de Toyota es que puedan ser adquiridos en las “hidrogeneras” de las que hablábamos anteriormente. De ser capaces de producir su propio hidrógeno, los cartuchos podrían rellenarse allí mismo para reutilizarse por los propios usuarios.
Por otro lado, los cartuchos también podrían suministrarse con facilidad por camiones de reparto, tal como se hace actualmente con las bombonas de butano. De esta forma, también sería posible alcanzar zonas que hayan sufrido guerras o catástrofes naturales, y en donde se haya cortado el suministro eléctrico.
Cartuchos de hidrógeno para alimentar vehículos
Como no podía ser de otra manera con Toyota, también se contempla la posibilidad de utilizar los cartuchos de hidrógeno para vehículos de pila de combustible. El fabricante nipón habla de automóviles, motos e incluso drones que podrían utilizar este sistema de carga, aunque entendemos que con otros formatos. Toyota ya avisa que en el futuro podría haber otros tipos de cartuchos con diferentes pesos y tamaños.
Por ejemplo, si quisiéramos utilizar el cartucho de 5 kilos para mover un automóvil, necesitaríamos entre 15 y 20 unidades para igualar la capacidad de un eléctrico de baterías como el bZ4X, dotado de una batería de 71,4 kWh.
En este caso, parece que el sistema utilizado en el Toyota Mirai, donde se suministra directamente el hidrógeno, resulta más práctico y eficiente para automóviles destinados a usos intensivos y largas distancias. El sistema por cartuchos sí podría ser más adecuado para pequeños automóviles urbanos, motocicletas o incluso vehículos de movilidad unipersonal.
En todo caso, lo que Toyota pretende no es imponernos un sistema o un formato, sino ampliar las posibilidades de uso de la pila de combustible, y facilitar así la llegada del hidrógeno como fuente de energía. Da igual cómo y dónde, cualquier uso que le demos al hidrógeno en sustitución de los combustibles fósiles ya supone una batalla ganada para el medioambiente y nuestro futuro.