¿Será el motor de combustión de hidrógeno el último eslabón en la trayectoria histórica de las motorizaciones térmicas? Estos son los desafíos a los que se enfrenta esta tecnología tan querida por los pilotos.
Al contrario de lo que ocurre con la pila de combustible de hidrógeno, la consolidación de propulsores que queman hidrógeno se encuentran en una fase prematura y dudosa en cuanto a viabilidad se refiere. Sin embargo, y junto a los combustibles alternativos, puede que este tipo de motores represente la última esperanza del motor de combustión en aquellas regiones que ya han previsto su extinción.
El primer y necesario punto que se ha de desentrañar es si conviene o no apostar por su madurez. Y es que las leyes de la física no son demasiado benévolas a la hora de atrapar al promiscuo elemento, almacenarlo y quemarlo para auspiciar unas garantías de empuje similares a las actuales.
Dicho de forma sencilla, la cuestión está en determinar si merece o no la pena la apuesta. Aunque hay que reconocer, por una parte, lo complejo de la empresa; por otra, no hace tanto que las mismas tecnologías que hoy entendemos como obligatoriamente dominantes atraían innumerables repudios.
Vamos a analizar algunas fortalezas y debilidades de la tecnología de motores de combustión de hidrógeno para comprobar en qué posición se encuentra en la actualidad.
¿En qué consiste el motor de combustión a hidrógeno?
Los motores de combustión de hidrógeno no son más que una variación de los propulsores tradicionales. Con estos comparten naturaleza y características. Para su funcionamiento, tan solo son precisas algunas modificaciones, como las que se refieren a los sistemas de inyección, de suministro y lubricación.
Una aproximación histórica
Es decir, este tipo de propulsores aprovechan las ventajas mismas de una tecnología con una evolución que cuenta con más de un siglo y medio de recorrido.
De hecho, resulta curioso que, en los albores del nacimiento de las mecánicas de combustión, el primer intento (sin éxito) de poner a funcionar un motor de combustión interna utilizara como combustible una mezcla de oxígeno e hidrógeno. Fue obra del francés François Isaac de Rivaz a principios del siglo XIX.
¿Qué vehículos de combustión a hidrógeno existen?
En las últimas dos décadas hemos visto como fabricantes de prestigio han experimentado e introducido propulsores de este tipo en turismos. También, en el sector del camión se han podido ver experimentos y reconversiones exitosas.
El que más empeño y frutos está obteniendo en la materia en los últimos años es Toyota. Los japoneses se están valiendo del contexto de la competición de la Super Taikyu Series para jugar, sin prisa, pero sin pausa, con esta posibilidad. Por supuesto, como el recorrido de toda apuesta tecnológica, está avanzando en determinados frentes, y encontrándose con algún escollo propio de la experimentación.
Así, han dado a luz tres prototipos que tomaban prestado el corazón 1.6 del emblemático Toyota GR Yaris y lo aderezaban a base de inyección de hidrógeno. El siguiente capítulo llegaba con una dimensión mayor (en varios aspectos), la de un Toyota Corolla Cross y, como veremos, no es la última de las novedades.
No confundir con la pila de combustible
Aunque los coches de pila de combustible de hidrógeno comparten elementos con los de combustión a hidrógeno, su funcionamiento es muy diferente. En esencia, la pila de combustible se sitúa dentro de las fronteras de las motorizaciones eléctricas.
El grado de madurez de la pila va, en la actualidad, muy por delante. La segunda generación del Toyota Mirai lo ha demostrado y, por el énfasis e impulso industrial que está recibiendo, la próxima generación de coches con pila de combustible apunta a un desembarco comercial consistente.
Al mismo tiempo, el motor de combustión de hidrógeno ha comenzado a crecer como un desarrollo paralelo a la pila y que puede aprovechar algunas de las soluciones comunes dirigidas para los coches a hidrógeno. Lo hace con los depósitos de combustible.
Combustión cero emisiones (o casi)
La primera de las fortalezas de esta tecnología tiene que ver con ser una tecnología limpia que contribuiría a la descarbonización del transporte. Dada la vorágine con la sostenibilidad y la movilidad alternativa, este requisito es innegociable.
Ahora bien, para aprovechar ese potencial sostenible, los propulsores que queman hidrógeno tendrían que cumplir dos requisitos de base imprescindibles.
la combustión que se vive en estos motores sí genera óxidos de nitrógeno (NOx)
El primero, como ocurre con los modelos con pila de combustible, es que el hidrógeno que consuman se produzca de una manera limpia y no generadora de más emisiones, es decir, que sea hidrógeno verde.
El segundo de los requisitos tiene que ver con algo que no todo el mundo sospecha. Aunque sus emisiones de dióxido de carbono son nulas, la combustión que se vive en estos motores sí genera óxidos de nitrógeno (NOx), que es uno de los principales agentes nocivos para la salud, muy relacionado con las motorizaciones diésel. Evitar esto no sería complicado, habría que aplicar un tratamiento catalítico (SCR), en el que el propio hidrógeno puede servir como agente reductor.
La eficiencia: el gran caballo de batalla
El rango de eficiencia de estas motorizaciones se mueve en torno entre el 25% y el 35%, lejos de la eficiencia del 60% que ostenta la pila de combustible, cuyas temperaturas de trabajo más bajas (entre otros motivos) son más benévolas para este proceso.
No en vano, las tres primeras etapas del plan de Toyota para desarrollar esta tecnología tienen que ver con sacar más partido y rendimiento al modo en que se quema el hidrógeno. Se relaciona de forma inevitable con el resto de aspectos del vehículo, en especial, con la autonomía que ofrece y el tamaño y la ubicación de los tanques de hidrógeno.
Es complicado obtener cifras precisas debido a estamos hablando de una fase muy experimental. No obstante, prototipos de hace 20 años con motor de combustión de hidrógeno arrojaban cifras mastodónticas de 50 l/100 km. Toyota, por su parte, anunció que había mejorado esta asignatura, con incrementos de autonomía que se movían en torno al 30% para el último de sus prototipos.
Dimensiones y repostaje
Hemos mencionado que el tamaño de la motorización apenas varía con respecto a los propulsores tradicionales. Ahora bien, la cosa cambia con respecto a los depósitos de hidrógeno, por los motivos que ya hemos mencionado.
De este modo, su integración se convierte en otro desafío ineludible. Los últimos experimentos que Toyota está realizando tiene que ver con la utilización de hidrógeno en estado líquido.
Hasta la fecha, los últimos prototipos del fabricante japonés recurrían a hidrógeno gaseoso a altas presiones, lo que imponía tanques cilíndricos. Sin embargo, cuando el combustible se encuentra en estado líquido, la forma del depósito puede adaptarse de mejor manera al vehículo.
Esto también podría afectar al tiempo de repostaje. Los últimos avances con los concepts deportivos a hidrógeno de Toyota muestran que han conseguido reducir hasta el minuto y medio los tiempos de llenado del tanque.
reducir hasta el minuto y medio los tiempos de llenado del tanque
Entre las ventajas de usar hidrógeno en estado líquido, también estaría la posibilidad de facilitar el repostaje, al no tener que cumplir los estándares de presión (como ocurre con la pila). En el último de los test oficiales del Corolla Toyota ha luchado por mantener el hidrógeno a -253°C, combatiendo, en este caso, con las pérdidas por evaporación natural del gas una vez la temperatura del depósito se va elevando.
La senda para utilizar hidrógeno en estado líquido pasa por desarrollar un sistema para mantenerlos a bajas temperaturas y paliar las pérdidas una vez se dispone a su quema.
Una gran experiencia
Hasta la fecha, Toyota ha hecho del circuito su campo de pruebas. Por eso, más que los ingenieros, son los pilotos los que nos han dado sus impresiones del motor de combustión a base de hidrógeno.
La verdad es que, en cuanto a experiencia, las palabras suelen ser prometedoras. Para empezar, porque los profesionales del motor apenas notan las diferencias en su funcionamiento y el de los motores clásicos de combustión. Es más, suelen coincidir en que su desempeño y acústica son un verdadero placer.
suelen coincidir en que su desempeño y acústica son un verdadero placer
Con todo, nadie discute el potencial de estas motorizaciones dentro de los circuitos. Otra historia es lograr los suficientes avances y garantías técnicas como para poder pensar en que este tipo de vehículos se añadan a la oferta de vehículos alternativos con cero emisiones.
Desde Toyota dicen haber recorrido ya el 40% del camino para conseguir comercializar este tipo de coches con motor de combustión a hidrógeno. Aunque siguen mostrando desafíos complejos, hemos de esperar y romper una lanza a favor del afán de Toyota por la investigación. Y es que, al contrario que otros fabricantes, estamos ante una compañía cuyas innovaciones se alimentan de un palpable pasión hacia la automoción.
