Hidrógeno como fuente de energía para el automóvil

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El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo, y desde hace mucho tiempo se ha evaluado su uso como fuente de energía líquida o gaseosa en diversos tipos de vehículos. La densidad de energía del hidrógeno es superior a lo que actualmente ofrecen las baterías más avanzadas para vehículos eléctricos, además, un vehículo que funciona con hidrógeno puede ser reabastecido en cuestión de minutos.

Obtenido a través de la electrólisis, sus recursos son esencialmente ilimitados, algo que no se puede decir del petróleo crudo. Puede ser quemado como combustible en motores convencionales, lo cual es ideal para vehículos pesados. O ser utilizado con una celda de combustible para proporcionar una conducción puramente eléctrica, la mejor solución para automóviles de pasajeros.

Pero lo que puede sonar como la respuesta perfecta en teoría, representa en realidad un gran desafío técnico. Después de todo, el hidrógeno solo se convierte en líquido bajo una presión extremadamente alta y cuando se enfría a una temperatura extremadamente baja (-253°C). Además, su producción requiere energía, la cual ya está limitada en países como Alemania y, por lo tanto, no es barata. El Grupo BMW ha acumulado décadas de experiencia en la investigación y desarrollo de tecnología de hidrógeno.

En 1979, BMW se asoció con el DFVLR (Instituto Alemán de Pruebas e Investigación para la Aviación y el Vuelo Espacial) -ahora conocido como el DLR- para convertir un BMW 520/4 (E12, año de fabricación 1975) en un vehículo de prueba. Desde el exterior, no difería mucho de sus hermanos de gasolina, pero su motor de cuatro cilindros quemaba hidrógeno en lugar de gasolina sin plomo. No pasó mucho tiempo para demostrar que usar hidrógeno como combustible en motores de combustión era técnicamente factible.

En 1980, un BMW Serie 7 se convirtió en el primer automóvil en Europa en ser impulsado por hidrógeno líquido criogénico. Sin embargo, el hidrógeno aún se obtenía utilizando petróleo crudo o gas natural, en lugar de la tecnología de hidrógeno solar. El hidrógeno líquido se transportaba en el automóvil a -253 grados Celsius, mientras que un tanque de 93 litros permitía un rango de aproximadamente 300 kilómetros (186 millas). El BMW Serie 7 impulsado por hidrógeno estaba equipado con un motor de combustión probado y confiable. El aspecto clave de su desarrollo se centró en la preparación de la mezcla, en la cual BMW trabajó en estrecha colaboración con la Sociedad Alemana de Aeronáutica y Astronáutica.

El hidrógeno contiene menos energía que la gasolina, pero el uso de sobrealimentación abrió la puerta a cifras de potencia solo alrededor del 30 por ciento por debajo de las publicadas por los motores de gasolina. La principal ventaja competitiva del hidrógeno radica, sin duda, en la forma respetuosa con el medio ambiente en la que utiliza su energía: el hidrógeno se quema con el oxígeno del aire para formar agua nuevamente.

La investigación en BMW sienta las bases para el futuro del hidrógeno en el automóvil.

En 1987, BMW adquirió el diez por ciento de las acciones de la empresa Solar-Wasserstoff-Bayern GmbH (Hidrógeno Solar de Bavaria) con sede en Neunburg vorm Wald, en Bavaria. La inversión permitiría a SWB investigar la producción de hidrógeno a partir de energía solar, almacenarlo y utilizarlo como fuente de energía, todo como parte de la investigación de BMW sobre sistemas de propulsión de hidrógeno para vehículos motorizados.

Listo para la producción.

En 1989, BMW presentó el primer motor de hidrógeno de 12 cilindros del mundo en el Salón Internacional del Automóvil de Frankfurt. Y el 11 de mayo de 2000, el primer automóvil de hidrógeno producido en serie salió a las calles de Berlín, con un puñado de ejemplares utilizados como vehículos de transporte durante el evento EXPO 2000. Esto fue seguido en 2001 por la CleanEnergy World Tour, que hizo paradas en cinco lugares alrededor del mundo.

Rompiendo récords con hidrógeno.

El BMW H2R estableció un total de nueve récords para vehículos impulsados por hidrógeno con motor de combustión. Su motor de 12 cilindros y seis litros de desplazamiento producía más de 210 kW/285 hp, suficiente para acelerar el prototipo de 0 a 100 km/h en aproximadamente seis segundos y alcanzar una velocidad máxima de 302.4 km/h.

Estos son los récords establecidos por el prototipo BMW H2R:

– 1 kilómetro con arranque en movimiento: 11.993 segundos – 300.190 km/h

– 1 milla con arranque en movimiento: 19.912 segundos – 290.962 km/h

– ⅛ de milla desde arranque en parado: 9.921 segundos – 72.997 km/h

– ¼ de milla desde arranque en parado: 14.933 segundos – 96.994 km/h

– ½ kilómetro desde arranque en parado: 17.269 segundos – 104.233 km/h

– 1 milla desde arranque en parado: 36.725 segundos – 157.757 km/h

– 10 millas desde arranque en parado: 221.052 segundos – 262.094 km/h

– 1 kilómetro desde arranque en parado: 26.557 segundos – 135.557 km/h

– 10 kilómetros desde arranque en parado: 146.406 segundos – 245.892 km/h

Hidrógeno para uso diario.

El Salón del Automóvil de Los Ángeles, del 1 al 10 de diciembre de 2006, fue el marco para el debut mundial del BMW Hydrogen 7. BMW fue el primer fabricante de automóviles en presentar un vehículo impulsado por hidrógeno que había completado el proceso de desarrollo requerido para la producción en serie. Basado en el BMW 760Li, el BMW Hydrogen 7 con motor de combustión de hidrógeno fue el resultado de una estrategia de desarrollo rigurosamente enfocada que convirtió el concepto pionero de movilidad sostenible en una perspectiva utilizable.

El sedán Serie 7 estaba impulsado por un motor de 12 cilindros que desarrollaba 191 kW/260 hp y aceleraba de 0 a 100 km/h en 9.5 segundos. La velocidad máxima estaba limitada electrónicamente a 230 km/h. La incertidumbre sobre la confiabilidad de la red de suministro de hidrógeno no era un problema, ya que el motor de doble combustible del BMW Hydrogen 7 podía cambiar simplemente de modo de funcionamiento y utilizar gasolina sin plomo convencional en su lugar.

Hidrógeno como arte.

El artista Olafur Eliasson fue seleccionado por un panel internacional de curadores que se reunieron en abril de 2004 para discutir el próximo paso para la Colección de Autos BMW Art Cars. Y en 2007, Eliasson, uno de los principales representantes del mundo del arte contemporáneo, creó el 16º BMW Art Car. El lienzo del artista fue un hito tecnológico: el BMW H

Hidrógeno y celdas de combustible

Cuando se trata de vehículos eléctricos puros, el hidrógeno como fuente de energía tiene ventajas sobre una batería de estado sólido en términos de peso y, sobre todo, tiempo de carga. Un vehículo puede ser reabastecido con hidrógeno líquido de la misma manera que con gasolina o diésel. Desde finales de la década de 1990, BMW ha estado trabajando arduamente en la investigación de celdas de combustible, utilizándolas para proporcionar el suministro de energía a bordo en un BMW 750iL (E32), suministrar energía a una tienda minorista en La Haya, Países Bajos, y alimentar a trenes remolcadores y montacargas en BMW Group Planta Leipzig.

Nuevas colaboraciones.

En 2013, el Grupo BMW y Toyota lanzaron una colaboración de desarrollo para un sistema de celdas de combustible para alimentar automóviles. Se equipó una pequeña serie del BMW Serie 5 GT con la celda de combustible del Toyota Mirai en 2015 y luego se presentó en la Feria de Hannover 2017 bajo el lema «NewEnergy-4-Mobility2050».

La fabricación del sistema de células de combustible comenzó en agosto de 2022 en el centro de competencia de hidrógeno en Garching. Poco después, se inició la producción de los vehículos que conforman la flota piloto del BMW iX5 Hydrogen, los cuales en 2023 fueron puestos en acción alrededor del mundo con fines de prueba y demostración. La combinación de una batería potente y una célula de combustible abre nuevas posibilidades y perspectivas frescas.

El hidrógeno necesario para alimentar la celda de combustible se almacena en dos tanques de 700 bares fabricados en polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP). Juntos contienen casi seis kilogramos de hidrógeno, suficiente para dar al BMW iX5 Hydrogen una autonomía de hasta 504 km en el ciclo WLTP. Llenar los tanques de hidrógeno solo lleva de tres a cuatro minutos, por lo que el BMW iX5 Hydrogen también puede proporcionar el placer de conducir por el que BMW es famoso, en largas distancias, con solo unas pocas paradas cortas en el camino.

En resumen.

El hidrógeno ofrece amplias posibilidades como una nueva fuente de energía universal, pero también presenta grandes desafíos técnicos que requieren más investigación y desarrollo. Lo más importante es garantizar la disponibilidad de «hidrógeno verde», es decir, hidrógeno generado utilizando energía de fuentes renovables. Un espíritu pionero y el desarrollo de grandes redes de suministro son ingredientes clave en un ámbito en el que BMW está decidido a seguir liderando en el futuro.

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