El desastre de Hindenburg no sólo mató a 36 personas en Lakehurst, Nueva Jersey, el 6 de mayo de 1937. Acabó con la fe del público en el hidrógeno durante décadas. La aeronave era literalmente un dirigible de gas. El hidrógeno es el elemento más simple del universo: un protón, un electrón, el átomo más ligero que existe. También tiene un golpe violento. Cuando mezclas el combustible más liviano con oxígeno y agregas una chispa, obtienes una gran liberación de energía. El público vio esa energía liberarse en fuego y metal retorcido.
El miedo se apoderó de él. El “factor miedo al hidrógeno” se convirtió en un elemento permanente en la psique cultural. Durante mucho tiempo nadie quiso tocar el material con un palo de tres metros.
Ahora estamos ante un tipo diferente de crisis. Los suministros de petróleo se están reduciendo. Las emisiones están asfixiando el cielo. Los investigadores de energía están volviendo al hidrógeno con ojos nuevos. Promete una alternativa limpia. Sin gases de efecto invernadero. Solo vapor de agua y calor como subproductos. Tiene la mayor producción de energía por peso de cualquier combustible disponible. También es abundante. Puedes extraerlo del gas natural o separarlo del agua.
Pero hay un problema. Todavía nos preguntamos si los coches con pila de combustible de hidrógeno son realmente seguros. Y lo que es más importante, ¿cómo se usa? La tecnología existe, pero los obstáculos son grandes.
El problema del almacenamiento
El problema principal no es generar hidrógeno. Lo está almacenando. Para obtener una autonomía significativa con un coche de hidrógeno, se necesita mucha gasolina. Comprimir hidrógeno requiere una presión inmensa. La mayoría de los sistemas actuales comprimen el gas a 700 bar. Eso equivale a unas 10.000 libras por pulgada cuadrada.
Manejar esa presión introduce nuevos riesgos. Ya no se trata simplemente de un gas inflamable. Se trata de una bomba comprimida. Los tanques deben ser increíblemente fuertes. La fibra de carbono envuelta alrededor de un revestimiento de plástico es la solución estándar en la actualidad. Es caro. Es pesado. Y es complejo de fabricar a escala.
Infraestructura de reabastecimiento de combustible
¿Dónde se llena? No hay estaciones de hidrógeno. No precisamente. La red es escasa. Es posible que encuentre una bomba en California, tal vez en Japón o Alemania. Pero en la mayor parte del mundo no tienes suerte. Esta brecha de infraestructura crea un problema del huevo y la gallina. La gente no comprará los coches sin estaciones. Las empresas no construirán estaciones sin coches.
Construir estaciones es caro. Las bombas deben manejar la dispensación a alta presión de forma segura. Necesitan sistemas de seguridad especializados que las gasolineras no requieren. El costo de construir una sola estación de hidrógeno puede ascender a millones de dólares. Compare eso con una bomba de gasolina estándar o incluso con un cargador eléctrico.
La cuestión de la eficiencia
Luego está el debate sobre la eficiencia. Los vehículos de pila de combustible de hidrógeno a menudo se promocionan como más limpios que los vehículos eléctricos de batería (BEV). Pero las matemáticas se vuelven turbias. Primero tienes que generar el hidrógeno. La electrólisis utiliza electricidad para dividir el agua. Ese proceso pierde energía. Luego lo comprimes. Luego lo transportas. Luego lo colocas en una celda de combustible para convertirlo nuevamente en electricidad para impulsar el motor.
Cada paso suma pérdidas. Los vehículos eléctricos de batería se cargan directamente. Menos pasos de conversión. Menos energía desperdiciada. Las pilas de combustible de hidrógeno ofrecen una ventaja diferente: repostaje rápido y mayor autonomía. Pero en general
El hidrógeno no es una fuente. Es un transportista.
Piense en la electricidad. No se pueden quemar electrones en un pistón. Pero la electricidad se genera quemando carbón, gas o petróleo. Esa electricidad viaja a su toma de corriente. El hidrógeno funciona de la misma manera. Contiene la energía creada durante la producción.
Esta distinción es importante porque el hidrógeno necesita aportes. Tenemos que poner energía para sacarla.
Compare eso con el petróleo. El petróleo requiere perforación. Bombeo. Refinación. Envío. Es una cadena de suministro desordenada y con carga geopolítica. El hidrógeno nos permite producir combustible localmente. Evita las luchas geopolíticas ligadas a las reservas de petróleo.
El problema del metano
El estándar actual se está reformando. Específicamente, reformado de metano.
Quemamos gas natural para separar el hidrógeno de los hidrocarburos. Es el método más viable hoy en día. También está sucio.
Estamos de nuevo en el punto de partida con respecto a las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). El coche no emite nada. Pero el proceso de producción quema combustibles fósiles. Libera GEI. La transferencia está limpia. La creación no lo es.
Rutas de producción limpia
Existe electricidad limpia. Energía hidroeléctrica. Viento. Solar.
El hidrógeno se puede producir de la misma manera. Los investigadores están probando la electrólisis impulsada por energías renovables. Algunos grupos incluso están utilizando microbios que se alimentan de algas. Los microbios excretan hidrógeno como desecho.
Estos métodos evitan por completo la quema de combustibles fósiles. Todavía se están evaluando su confiabilidad. Pero ofrecen un camino hacia un combustible verdaderamente limpio.
Cómo funcionan las pilas de combustible
Los ingenieros automotrices construyeron pilas de combustible de hidrógeno para resolver el problema del almacenamiento y el uso.
Estas células utilizan conversión electroquímica. El hidrógeno se divide. Los protones y los electrones están separados. Esta división genera electricidad.
Los electrones fluyen a través de un circuito externo. Eso alimenta el motor. Los protones y electrones se recombinan con el oxígeno. El único subproducto es el agua.
Una sola celda no produce suficiente energía para un sedán. Los ingenieros los apilan. Las pilas de pilas de combustible aumentan el voltaje y la corriente. Si se juntan suficientes pilas, el coche se moverá.
Dolores de cabeza de almacenamiento
El almacenamiento de hidrógeno a bordo es el cuello de botella.
Existen dos métodos. Gas altamente presurizado. O líquido extremadamente frío. Hidrógeno criogénico.
Los tanques presurizados funcionan en la bomba. Son pesados. Voluminoso.
El hidrógeno líquido requiere un sistema a bordo para mantenerlo congelado. Ese sistema añade peso. El peso mata la eficiencia. El vehículo debe transportar la infraestructura de refrigeración a todas partes. No es práctico para los vehículos de consumo actuales.
El factor miedo
La investigación continúa. Los ingenieros están optimizando el almacenamiento. Están refinando las pilas.
Pero hay un elemento humano. Miedo público.
La gente se imagina el hidrógeno como la gasolina. Explosivo. Volátil. Se imaginan un choque en el guardabarros que convierte su coche en una bola de llamas al rojo vivo.
La ciencia podría descifrar la física. Pero si los conductores se niegan a comprar el coche porque creen que va a explotar, la tecnología falla. El siguiente paso no es sólo la ingeniería. Es psicología.
Por qué el hidrógeno es realmente más seguro que la gasolina
El miedo al hidrógeno es en gran medida un bagaje histórico. En la práctica, el hidrógeno suele ser más seguro que los combustibles a base de carbono que actualmente se encuentran en nuestros tanques de gasolina. La gasolina líquida se derrama y se esparce. Se aferra. Cuando se enciende, produce cenizas calientes y un intenso calor radiante que quema todo lo que está cerca. El hidrógeno no hace eso. El hidrógeno puro se quema sin carbono, no genera cenizas calientes y genera muy poco calor radiante.
También está la física de su lado. Si el hidrógeno se fuga, no se acumula en el suelo. Asciende rápidamente a la atmósfera. Tiene menos tiempo para acumularse y quemarse en comparación con un combustible más pesado como el propano o el vapor de gasolina.
Desmentiendo el mito de Hindenburg
Tanto los defensores como los opositores del combustible de hidrógeno aprovechan el desastre de Hindenburg. Los opositores lo llaman una advertencia. Sus defensores argumentan que en realidad se trata de una exoneración del hidrógeno.
El desastre no fue causado por el hidrógeno en sí. Era el polvo de aluminio que recubría la piel del dirigible para reflejar la luz del sol, un material equivalente al combustible para cohetes. La tela de algodón fue impermeabilizada con acetato altamente inflamable. Cuando comenzó el incendio, las llamas de hidrógeno ardieron hacia arriba porque el gas es muy liviano. Esto dejó a los pasajeros de debajo relativamente tranquilos. Treinta y cinco de las 36 muertes se debieron a pasajeros que saltaban del dirigible. Todos los que se quedaron a bordo sobrevivieron.
El desafío del almacenamiento: acero versus compuestos
El verdadero obstáculo no es la seguridad en el uso. Es almacenamiento. Necesitamos tanques que no se conviertan en advertencias en caso de un accidente. ¿Qué hace que el tanque de almacenamiento sea el mejor para evitar que el hidrógeno explote en un accidente automovilístico?
El acero es una opción. Estos tanques son lo suficientemente fuertes como para transportar gas hidrógeno de manera confiable. En caso de accidente, un tanque de acero puede resistir un impacto sin perforarse ni romperse. Pero hay un problema. El hidrógeno es liviano y menos denso que la gasolina. Para contener suficiente combustible para una autonomía razonable, un tanque de acero tendría que ser mucho más grande que un tanque de gasolina convencional. También sería pesado. Ese peso acaba con la eficiencia energética.
Materiales Avanzados e Hidruros Metálicos
Los materiales compuestos parecen más prometedores que el acero. Los tanques hechos de polietileno son livianos y pueden moldearse para adaptarse al chasis de un automóvil. Están diseñados para hacer polvo : absorber la energía del impacto reduciéndola a polvo, liberando ostensiblemente el hidrógeno de forma segura a la atmósfera.
En última instancia, el hidrógeno puede almacenarse en materiales que atrapan el elemento y lo liberan sólo cuando es necesario. El hidruro metálico es una de esas tecnologías. Ciertos metales atrapan moléculas de hidrógeno dentro de su red estructural. El hidrógeno permanece seguro hasta que el metal se calienta, momento en el que libera el gas. Esto es particularmente atractivo porque el calor necesario para liberar el hidrógeno podría provenir del calor residual producido por la propia pila de combustible.
El “factor miedo al hidrógeno” no detiene la investigación. Si el mundo realmente se está quedando sin petróleo, es posible que haya que dejar de lado esos temores. La tecnología está evolucionando, pero la infraestructura aún se está poniendo al día.
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- Página de inicio de eficiencia energética y energías renovables (EERE) del Departamento de Energía de EE. UU.
- Instituto de las Montañas Rocosas
- Transmisión de radio sobre el desastre de Hindenburg en los Archivos Nacionales
Fuentes
- Edwards, Peter P. “Nuestro miedo a las estaciones de combustible de hidrógeno”. Los tiempos. 21 de abril de 2008.
- Kruszelnicki, Karl S. “Hindenburg y el hidrógeno”. Compañía Australiana de Radiodifusión. 2004.
-Murphy, cristiano. “Diferenciación de fuentes y portadores de energía”. Consejo de Consumo de Energía de América. 30 de julio de 2003. - “Vehículos de pila de combustible”. Comisión de Energía de California.
- “Almacenamiento de combustible”. Universidad de Princton.
- “Cómo funcionan: pilas de combustible PEM”. Economía de combustible.gov.
- “Datos sobre el hidrógeno”. Consejo de Consumo de Energía de América. 2003.
- “Producción y entrega de hidrógeno”. Laboratorio Nacional de Energías Renovables. 1 de junio de 2007.
- “¿Es peligroso el hidrógeno?” Instituto de las Montañas Rocosas.
- “Hidruros metálicos”. Departamento de Energía de EE. UU. 6 de noviembre de 2006.
- “Escenas del infierno: Herb Morrison – Desastre de Hindenburg, 1937.” Archivos Nacionales.
