Inicio, punto actual y retos futuros

1. Coches de
hidrógeno
El futuro de los combustibles primarios para los coches es el hidrógeno?
PRESENTADOR
Paul Arévalo Ph.D.

2. Que es el hidrógeno?
 El hidrógeno es el elemento químico más ligero y
abundante en el universo. Es incoloro, inodoro,
insípido y altamente reactivo.
 Constituye aproximadamente el 75% de la masa
elemental del universo.
 El elemento más simple del universo: se compone
de un protón y un electrón.
 El más ligero de todos los elementos y gases, y es 14
veces más ligero que el aire,
Creo que un día el agua será un carburante, que el
hidrógeno y el oxígeno que la constituyen, utilizados
solos o conjuntamente, proporcionarán una fuente
inagotable de energía y de luz, con una intensidad que
el carbón no puede; que dado que las reservas de
carbón se agotarán, nos calentaremos gracias al agua.
El agua será el carbón del futuro.
La isla misteriosa Julio Verne
1875

3. El hidrógeno es un combustible eficiente?
Combustible
Poder Calorífico Inferior
(kJ/g)
Equivalencia en kg (para 1 kg
de H₂)
Hidrógeno (H₂) 33.33 kWh/kg 1 kg
Gasolina (C₈H₁₈) Alrededor de 12 kWh/kg Aproximadamente 2.73 kg
Diésel (C₁₂H₂₆) Alrededor de 12.5 kWh/kg Aproximadamente 2.67 kg
Gas Natural (CH₄) Alrededor de 15.28 kWh/kg Aproximadamente 2.18 kg
Propano (C₃H₈) Alrededor de 13.89 kWh/kg Aproximadamente 2.40 kg
Carbón (varía) Aprox. 6.6 – 9.72 kWh/kg Aproximadamente 3.43-5.00 kg
Biomasa (varía) Aprox. 4.16 – 5.56 kWh/kg Aproximadamente 6.00-8.00 kg
Fuente: ARIEMA
El hidrógeno posee mayor energía de combustión por kilo que
cualquier otro combustible.
Óptimo para usarlo en un
motor de combustión interna,
como si fuera gasolina?

4. Hindenburg 1937 (Nueva Jersey)

5. Challenger 1986

6. Cómo conseguir hidrógeno
H2 Gris
Reformado con vapor
• Gas Natural
• Metano
• Carbón
• Petróleo
99% usado actualmente
10 tn de CO/tn H2

7. Cómo conseguir hidrógeno
H2 Azul
Se almacena el CO2
Se captura el 90% de los
Gases de efecto invernadero
Centrales nucleares

8. Cómo conseguir hidrógeno
H2 Verde
Electrolisis del Agua

9. Hidrógeno blanco
05 de octubre de 2023

11. Logística de H2

12. Hidrógeno (H2) - Repostaje

13. Hidrógeno (H2) - Repostaje
Norte de Madrid, flota Toyota Mirai

14. Hidrógeno (H2) - Repostaje
Almacenamiento
250 +350 bar

15. Hidrógeno (H2) - Repostaje
Compresión
700 bar

16. Hidrógeno (H2) - Repostaje
Dispensador
Muy inflamable, puerto con datos infrarrojo (temp, presión, etc)
El tiempo de repostaje, con sistema de refrigeración 3 min
Sin un sistema de refrigeración aprox. 15 min Un coche Toyota Mirai necesita 5.6 kg (152 l)
de H2 para recorrer 650 km

17. Motor de combustión de H2, es posible?
Deposito de H2 liquido criogénico (-253 ºC) con capacidad de 12 kg.
Motor V12 térmico deficiente con suerte el 30% se aprovecha para impulsar el coche, el 70% a la atmosfera.
BMW Hydrogen 7
Distancia máxima, 200 km

18. Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV)
El Toyota Mirai 2015 es el primer vehículo
FCEV dedicado producido en masa y
comercializado comercialmente en el mundo
Chevrolet Electrovan (GM): el primer vehículo de
pila de combustible de hidrógeno se hizo en 1966

19. FCEV-Motor e Inversor

20. FCEV-Batería

21. FCEV-Depósitos
Varias capas de fibra de carbono

22. FCEV-La pila de combustible
Las pilas de combustible de membrana de
intercambio de protones
Proton-exchange membrane fuel cell PEM
Eficiencia 60% (enciende en segundos)

23. FCEV-La pila de combustible
H2 de 99.99 %
Menor superficie menor potencia
El
Stack
Regulación de presión
De entrada de H2 a 2 bar
Filtración de aire

24. Hidrógeno (H2) - Coste
H2 de 99.99 %
Menor superficie menor potencia
Hidrógeno verde entre 6 y 10 euros por kg
Los coches de hidrógeno consumen en torno a 1
kg de H2 cada 100 kilómetros
Se calcula que se necesitan entre 60 y 95 litros de
agua por kilogramo de hidrógeno verde producido
El Toyota Mirai necesita 5.6 kg de H2, es decir 67.2
Euros para recorrer 650 km.
Fuentes: Reuters. Agencia EFE. El Diario.es

25. Hidrógeno (H2) – Comparativa Vehículos
Eléctrico: Tesla Model S
Híbrido: Toyota Prius Prime
Gasolina: Honda Accord
Hidrógeno: Toyota Mirai
Capacidad de la batería 100 kWh
Consumo energético: 16.4 kWh/100 km
Precio de recarga € 0.54/kWh
Para cargadores entre 51 y 200 kW de potencia
16.4 kWh/100 km * € 0.54/kWh ≈ €8.86.
110 970 €
100 km
Capacidad de la batería 13.6 kWh
Consumo energético: 8.8 kWh/100 km
Costo de cargar en modo eléctrico 8.8 kWh/100 km *
€ 0.54/kWh ≈ €4.86. (45 km).
Consumo de combustible para los restantes 55 km
en modo híbrido: 55 km/100 km * 6.7 l/100 km * €
1.776/l ≈ €6.71.
Costo total para 100 km: €4.75 + €6.71 ≈ €11.46.
35 250 €
Consumo de combustible: 9.86 l/100 km.
Costo de combustible para 100 km: 9.86 l/100 km * € 1.776/l ≈ €17.50.
26 700 €
Precio de carga de hidrógeno: 0.9 kg/100 km * (€8.10-€9.90)/kg
≈ €7.29-€8.91 (tomando el valor medio)
€ 1.62 si el precio del kg de H2 cuesta 1.8 euros.
82 600 €

26. Hidrógeno (H2) – Aplicaciones

27. Hidrógeno (H2) – Aplicaciones

28. Hidrógeno (H2) - Viabilidad

29. Hidrógeno (H2) - Viabilidad

31. Infraestructuras de repostaje (H2)

32. Infraestructuras de repostaje (H2)

33. Perspectiva global
Source: IEA, Global Electric Vehicle Outlook 2023 (Notes: FCEV/HFCV = Fuel Cell Electric Vehicles, HRS = Hydrogen Refueling Station, PLDV = Passenger Light-Duty Vehicles,
LCV = Light Commercial Vehicles, RoW = Rest of the World.)

34. Perspectiva global

35. Hidrógeno
El eterno combustible del futuro
Q & A
Muchas Gracias