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Conducir un coche de hidrógeno 'Eco-Lujoso'
La semana pasada, formé parte de un grupo de periodistas que fueron los primeros en conducir el automóvil BMW Hydrogen 7 listo para producción en Berlín. El automóvil de combustible dual, que puede alternar entre la combustión de gasolina y de hidrógeno con solo presionar un botón, es indiscutiblemente un logro de ingeniería notable. Y sí, emite principalmente vapor de agua. Si tan solo las cosas fueran así de simples; si tan solo el hidrógeno fuera realmente práctico como combustible.
El mayor desafío para BMW fue diseñar un tanque para almacenar hidrógeno líquido a –253 ° C. Una aspiradora y varias capas de aluminio y fibra de vidrio se colocan entre dos capas de tanque de acero inoxidable. El gráfico muestra la boquilla de una estación de llenado de hidrógeno colocada en el puerto del tanque. (Crédito: BMW)
BMW ha estado produciendo autos prototipo de combustión de hidrógeno durante varios años. La compañía también está trabajando en celdas de combustible de hidrógeno para automóviles con propulsión eléctrica, pero descubrió que no podía obtener la misma potencia del motor que es posible cuando se quema el hidrógeno. (Obtienes un auto, pero no es un BMW, olfatea Thomas Melcher, jefe de ingeniería de trenes de potencia de BMW).
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Ahora, BMW está promocionando una versión que ha pasado por rigurosos pasos de desarrollo de productos y, en teoría, podría producirse en masa. Sin embargo, en la práctica, la compañía fabricará solo 100 de los automóviles y comenzará a alquilarlos el próximo año a personas cuidadosamente seleccionadas y aún no identificadas en una campaña publicitaria global masiva.
BMW lo llama eco-lujo: un automóvil que afirma que es ecológico pero que tiene muchos caballos de fuerza y todos los adornos. BMW enmarca el esfuerzo como un impulso noble y pionero para la adopción de la tecnología del hidrógeno. También resulta ser un esfuerzo de marketing ecológico en un momento de creciente preocupación por el calentamiento global impulsado por la quema de combustibles fósiles.
Navegando por la autopista A-10 a 200 kilómetros por hora, presioné un botón en el tablero, que cambió el auto de gasolina a hidrógeno. Lo único que noté fue el sonido: el motor se movió con un zumbido más agudo. Un símbolo rojo H2 brilló. Sin ningún contratiempo, el coche ahora quemaba hidrógeno en los mismos cilindros que, un momento antes, habían quemado gasolina. Pero el enorme motor de 12 cilindros y 6 litros solo produce 260 caballos de fuerza cuando se quema hidrógeno. De modo que los ingenieros de BMW redujeron el rendimiento de la combustión de gasolina para dar a los dos combustibles un rendimiento comparable. (Normalmente, el 12 cilindros produce unos 400 caballos de fuerza con gasolina).
Aún así, la compañía ha ido más lejos que cualquier otra en la regulación de la combustión de hidrógeno. Hace apenas tres años, el motor funcionaba durante varios minutos y luego se averiaba con una gran explosión, dice Melcher. Auge. ¡Nos encantan las explosiones! él ríe. Resultó que un poco de hidrógeno se filtraba por los pistones, se mezclaba con aceite y explotaba. Ese problema se resolvió modificando los anillos del pistón para evitar fugas. Los sistemas de control del motor también tuvieron que modificarse para hacer frente a la combustión mucho más rápida del hidrógeno (se quema 100 veces más rápido que la gasolina) y para regularlo de tal manera que se mantengan las emisiones de subproductos de la combustión como los óxidos de nitrógeno a niveles mínimos.
Conducir el coche fue divertido, pero sobre todo porque era de la serie 7 de BMW. El hecho de que estuviera quemando hidrógeno no tenía nada de especial, desde el punto de vista de la conducción. Lo que había en el maletero era mucho más interesante: quitar un panel de fieltro reveló un tanque de almacenamiento de hidrógeno de acero brillante, que era aproximadamente del tamaño de un barril de cerveza de tamaño completo y ocupaba la mitad del espacio del maletero.
Este tanque confundió a los ingenieros de BMW más que cualquier otra cosa. Querían con todas sus fuerzas demostrar que el hidrógeno puede ser la próxima gasolina, simplemente otro líquido que se puede poner en el tanque. Pero el hidrógeno quiere ser un gas. Para convertirlo en líquido, debe enfriarlo a una temperatura helada de -253 ° C. Mantenerlo tan frío en el tanque de un automóvil durante un período de tiempo es extremadamente difícil.
De hecho, nadie ha resuelto completamente el problema todavía. Lo que hizo BMW fue diseñar un tanque de acero inoxidable de doble pared que pesaba 129 kilogramos. Entre las dos capas de acero hay un vacío y varias capas de aislamiento diseñadas para reflejar el calor. BMW se jacta de que si pones una bola de nieve en el tanque, no se derretirá durante 13 años. Desafortunadamente, coloque hidrógeno líquido en el tanque y comenzará a hervir en cuestión de horas.
A medida que el hidrógeno se vuelve gaseoso, la presión dentro del tanque aumenta. En cierto punto, se abre una válvula de alivio de presión. Un poco de gas hidrógeno sale (alrededor de 10 a 12 gramos por hora), pasa por un convertidor catalítico para convertirlo en agua y sale del auto a través de una tubería especial en el parachoques trasero. Si no está conduciendo el automóvil, solo toma 17 horas antes de que comience esta ventilación. Un tanque medio lleno se evaporará casi por completo en nueve días.
Si el tanque está dañado de alguna manera y la ebullición ocurre mucho más rápidamente, se abre una segunda válvula y se canaliza hidrógeno crudo a un puerto en el techo. Dado que estos procesos de escape de hidrógeno aún están en desarrollo y plantean posibles problemas de seguridad, BMW insiste en que los usuarios no estacionen el automóvil en un garaje cerrado. La compañía está trabajando en tanques de próxima generación que utilizan materiales más livianos mientras vigila el campo de la ciencia de los materiales en busca de posibles nuevos métodos de almacenamiento, como el almacenamiento de hidrógeno en materiales de nanoingeniería.
Aun así, fue divertido aparcar en una gasolinera Total en las afueras de Berlín, una de las pocas estaciones de servicio de demostración de coches de hidrógeno en Europa, con varias otras repartidas por todo el mundo, y llenar la elegante máquina con hidrógeno líquido. El llenado tarda unos ocho minutos. El precio de venta al público era de 8 euros (unos 10,60 dólares) por un kilogramo de hidrógeno, que tiene el contenido energético aproximado de un galón de gasolina.
Klaus Draeger, un gerente de investigación de BMW, sugiere que el hidrógeno hoy es donde estaba la gasolina hace 100 años. Hace un siglo, dice, ¿quién podría imaginar que habría una red mundial de estaciones de servicio? Solo unos pocos visionarios imaginarían que eso sucedería. Muchos de los ingenieros de BMW que se ciernen sobre los periodistas notaron que los cambios radicales en la infraestructura no son un desafío importante. Y probablemente tengan razón. He visto fotografías que muestran cómo era Berlín hace 60 años. Es difícil no estar de acuerdo en que la infraestructura se puede reconstruir por completo en cuestión de décadas.
Pero solo si tiene sentido hacerlo. En este caso, la infraestructura no es el mayor problema. El hidrógeno es el problema más grande. No puedes simplemente sacarlo del suelo y quemarlo. Tienes que extraerlo de los combustibles de hidrocarburos, lo que frustra el propósito de la energía limpia, o extraerlo de las moléculas de agua aplicando electricidad, lo que significa que estás quemando el combustible fósil en la planta de energía o quitando la electricidad renovable que tanto necesitas. de la red eléctrica.
Cuando extrae hidrógeno de combustibles fósiles, en realidad termina emitiendo más dióxido de carbono. De hecho, conducir un automóvil cuyo hidrógeno se extrajo del gas natural da como resultado aproximadamente el doble de las emisiones de dióxido de carbono producidas al conducir un automóvil que simplemente quema el gas natural directamente. Para que la extracción de hidrógeno con combustibles fósiles tenga sentido desde una perspectiva ambiental, el dióxido de carbono separado tendría que ser secuestrado bajo tierra.
Y si usa electricidad para dividir el agua, deberá asegurarse de que la electricidad no provenga de combustibles fósiles. La electricidad tendría que provenir de una fuente renovable, como el viento o el sol. No está claro que la producción de hidrógeno sea el uso más inteligente de la energía renovable, excepto marginalmente: puede absorber electricidad en días muy ventosos o muy soleados, cuando las plantas de energía renovable están produciendo un exceso de oferta.
BMW sostiene que una vez que tengamos avances en el suministro renovable y el almacenamiento de hidrógeno, los automóviles basados en la tecnología Hydrogen 7 pueden llenar todos los caminos de entrada, y quizás incluso todos los garajes. Quiero que la empresa tenga razón. La idea de un automóvil de alto rendimiento que esencialmente emite solo vapor de agua es muy atractiva. Pero por ahora, el Hydrogen 7 parece ser un logro de ingeniería notable para un futuro que quizás nunca llegue.