Transporte
Los cartuchos de hidrógeno portátiles resaltan el atractivo de los FCEV
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Los vehículos eléctricos (EV) son todo un fenómeno ahora. Con la popularidad y adopción de los EV aumentando rápidamente en todo el mundo, se proyecta que tengan un volumen de mercado de $1,084 mil millones antes de que termine la década.
2021 fue un gran año para las ventas de EV, ya que se duplicaron respecto a 2020, alcanzando 6.75 millones, y superaron los 10 millones en 2022. Mientras tanto, se anticipa que las ventas unitarias de EV alcancen 18.84 millones de vehículos para 2029.
Los vehículos EV, a diferencia de los motores de combustión interna alimentados con gasolina, utilizan motores eléctricos y baterías recargables para moverse.
En realidad existen varios tipos: EV de batería, que se alimentan completamente con un paquete de baterías recargable; EV híbridos enchufables, que usan tanto motores de gasolina tradicionales como un motor eléctrico que puede recargarse desde una fuente externa; EV híbridos, que combinan un motor alimentado por batería con un motor de combustión interna; y EV de pila de combustible, que utilizan hidrógeno para alimentar el motor eléctrico.
Al igual que todos los EV, los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV) también usan electricidad para impulsar un motor eléctrico, pero en lugar de usar una batería para suministrar esa electricidad, los FCEV generan electricidad mediante una pila de combustible alimentada por hidrógeno.
El funcionamiento de los FCEV se basa en que una pila de combustible tiene dos electrodos — un ánodo, que es el electrodo negativo, y un cátodo, que es el electrodo positivo. Ambos están intercalados alrededor de un electrolito. Un combustible como el hidrógeno se introduce en el ánodo mientras que el aire se suministra al cátodo.
Ahora, en el ánodo, se utiliza un catalizador para dividir las moléculas de hidrógeno en electrones y protones.
Se emplea un catalizador para acelerar la reacción química, y los científicos han estado buscando un catalizador que reduzca el costo de fabricación de las pilas de combustible de hidrógeno. El platino es el catalizador más común, seguido de otros como el níquel, el paladio y el hierro.
En las pilas de combustible de hidrógeno, los electrones viajan a través de un circuito externo para crear electricidad, mientras que los protones atraviesan el cátodo, donde se unen con oxígeno y electrones para producir agua y calor. De esta manera, una pila de combustible actúa como un convertidor de energía, a diferencia de una batería, que es un dispositivo de almacenamiento.
Celdas de Hidrógeno: Un Futuro Sostenible para los Vehículos
Una pila de combustible básicamente utiliza la energía química de combustibles como el hidrógeno para producir electricidad de manera eficiente y limpia. El hidrógeno es el elemento más ligero, que libera abundante energía al reaccionar con oxígeno y solo produce agua.
Este gas invisible ha sido proclamado como un combustible limpio del futuro. El Hydrogen Council, una iniciativa global con miembros de compañías líderes en energía, transporte e industria, ve al hidrógeno no solo como un motor sostenible para los vehículos del futuro, sino también como una fuente de energía limpia para calefacción y electricidad.
Sin embargo, no todo el hidrógeno es limpio. El “hidrógeno verde” de cero emisiones proviene en realidad de la electrólisis, donde el agua se divide en hidrógeno y oxígeno usando electricidad limpia.
Al usar hidrógeno limpio, las pilas de combustible pueden lograr emisiones bajas o nulas y ayudar a abordar los desafíos climáticos. Dado que las pilas de combustible de hidrógeno no producen emisiones nocivas, eliminan los costos asociados al manejo y almacenamiento de materiales tóxicos. Además, operan silenciosamente y no liberan contaminantes atmosféricos que contribuyan a problemas de salud.
Las pilas de combustible, comparadas con baterías y generadores de combustión interna, también ahorran dinero al eliminar la necesidad de cambiar, cargar y gestionar baterías. Un mantenimiento sencillo y menos visitas al sitio reducen aún más los costos operativos.
En comparación con las tecnologías basadas en combustión tradicional, las pilas de combustible también operan con mayor eficiencia. Al convertir directamente la energía química del combustible en energía eléctrica, las pilas de combustible pueden alcanzar altas eficiencias.
Según el Departamento de Energía de EE. UU., la eficiencia energética de las pilas de combustible de hidrógeno está entre el 40 % y el 60 % frente al 25 % típico de un motor de combustión interna de un automóvil.
Además, los autos de hidrógeno ofrecen una experiencia de conducción similar a la de los autos eléctricos, y requieren poco tiempo para recargar sus tanques de hidrógeno. También tienen una autonomía comparable a la de otros vehículos eléctricos con grandes baterías. Esto alinea la disponibilidad y flexibilidad de los FCEV con la de un automóvil convencional.
La energía producida por las pilas de combustible de hidrógeno puede usarse para alimentar desde drones y vehículos comerciales hasta edificios industriales, comerciales y residenciales. Como fuente de energía alternativa fiable y limpia, esta tecnología está viendo un número creciente de aplicaciones.
Si observamos las estadísticas sobre los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV), vieron un aumento del 40 % en 2022 respecto al año anterior, con más de 72 000 FCEV reportados en las carreteras del mundo, según el nuevo informe Global EV Outlook 2023 de la Agencia Internacional de Energía (IEA).
Sin embargo, las ventas globales cayeron más del 30 % en 2023, con solo 14 451 vehículos de pila de combustible vendidos en todo el mundo ese año, frente a 20 704 en 2022. Esta caída fue impulsada por Corea del Sur, donde las ventas de FCEV disminuyeron hasta un 55,2 %.
Mientras tanto, China mostró un crecimiento modesto y se convirtió en el mayor mercado mundial de FCEV, según la consultora coreana SNE Research.
El gobierno chino está planeando construir al menos 1 200 estaciones de repostaje de hidrógeno en todo el país para el próximo año, lo que le ayudaría a mantener su liderazgo, de forma similar a cómo domina el sector de los EV. China produce casi dos tercios de los EV del mundo y más de tres cuartas partes de las baterías de EV.
El Observatorio Europeo del Hidrógeno informó que Alemania tiene el mayor número de registros y flotas de FCEV en 2023, seguida de Francia.
En cuanto a los tipos de vehículos, los automóviles de pasajeros son los FCEV más registrados y han experimentado el mayor aumento de actividad en los últimos años. Los autobuses y camiones FCEV también se están volviendo más comunes, con 464 autobuses y 215 camiones en 2023.
Los Desafíos que Enfrentan los Vehículos Eléctricos de Pila de Combustible
La Agencia Internacional de Energía cree que el hidrógeno representará el 16 % del transporte por carretera en 2050.
Sin embargo, la infraestructura presenta un problema, ya que el hidrógeno se repostea mediante bombas especiales. Por ejemplo, solo existen 178 estaciones de llenado de hidrógeno en Europa, y la mitad de ellas están en Alemania. En el Reino Unido, hay alrededor de nueve estaciones de hidrógeno comparado con 31 000 ubicaciones de carga pública.
Dicho esto, la infraestructura se está expandiendo lentamente. Además, una infraestructura que combine estaciones de carga eléctrica y de repostaje de hidrógeno resulta más barata que una infraestructura de carga eléctrica pura.
El costo es otro factor que limita la adopción de los autos de hidrógeno. Los pocos modelos alimentados por pilas de combustible que están actualmente disponibles en el mercado cuestan más que los EV con baterías o los motores de combustión interna.
Una de las razones por las que los autos de hidrógeno son más caros es el costo del platino, que actúa como catalizador. Sin embargo, la cantidad de metal precioso necesario para las pilas de combustible automotrices se ha reducido significativamente, y los científicos también buscan alternativas rentables.
En cuanto al costo del combustible, es aproximadamente el mismo que el de los vehículos de combustión y se espera que disminuya a medida que aumente la producción mundial de hidrógeno, lo cual se prevé actualmente.
Actualmente, muchas de las principales compañías automotrices esperan que el hidrógeno reemplace a la batería como la tecnología preferida para lograr cero emisiones.
Esto incluye a Oliver Zipse, CEO de BMW, quien ha llamado al hidrógeno la “pieza que falta en el rompecabezas cuando se trata de movilidad libre de emisiones”. Aunque el fabricante alemán está fuertemente invertido en la tecnología de baterías, también cuenta con un coche BMW iX5 de pila de combustible en pruebas, que utiliza pilas de combustible de Toyota.
El fabricante automotriz no ve a los FCEV como competidores de los autos eléctricos con batería; más bien, los ve como complementarios.
“Una sola tecnología no será suficiente para habilitar la movilidad climáticamente neutra en todo el mundo.”
– Zipse dijo el año pasado
Según la compañía, los vehículos de hidrógeno serán una solución adecuada para quienes necesitan alta flexibilidad y viajan mucho. BMW también está explorando el uso de la tecnología de hidrógeno en la producción y la logística.
El Toyota (TM ) Akio Toyoda es otro gran defensor de las pilas de combustible de hidrógeno, quien dijo el mes pasado que cree que la cuota de autos con batería alcanzará un pico del 30 % mientras que el hidrógeno, junto con los motores de combustión tradicionales, compondrá el resto.
El fabricante automotriz líder tiene el Mirai como su coche impulsado por hidrógeno, que está ampliamente disponible para el público.
A pesar de todo el interés y desarrollo, otro problema de los FCEV es el acceso fácil a hidrógeno limpio. Toyota también ha reconocido que el hidrógeno en los autos “hasta ahora no ha tenido éxito” debido a la falta de suministro de combustible, según su jefe técnico, Hiroki Nakajima.
Sin embargo, las cosas podrían estar a punto de cambiar, ya que Toyota presenta sus baterías de pila de combustible de hidrógeno revolucionarias que pueden intercambiarse.
El Avance de Toyota: Cartuchos de Hidrógeno Portátiles
En el Japan Mobility Show Bizweek 2024, Toyota Motor Corp (TM ) mostró al mundo sus cartuchos de hidrógeno portátiles, y el fabricante automotriz buscó cambiar el mundo de los FCEV al proporcionar energía intercambiable para estos vehículos.
Fuente: Toyota
El evento, que se celebra del 15 al 18 de octubre en Makuhari Messe, en la prefectura de Chiba, cuenta con la participación de startups de movilidad que trabajan hacia un futuro sostenible. En el evento, Toyota exhibió su tecnología relacionada con la neutralidad de carbono.
La compañía persigue la neutralidad de carbono mediante un enfoque de múltiples vías, que incluye la realización de una sociedad del hidrógeno y la gestión de energía renovable. Ambos esfuerzos ayudan a estabilizar el suministro energético y a reducir el impacto ambiental.
Los cartuchos de hidrógeno portátiles fueron uno de los principales desarrollos de Toyota, que tiene una capitalización de mercado de $267.8 mil millones, con sus acciones cotizando a $169.55, una caída del 7.54 % en lo que va del año. El fabricante introdujo su prototipo funcional por primera vez en 2022 a través de su subsidiaria enfocada en tecnología de movilidad, Woven.
TM Gráfico de precios
Estos grandes cartuchos de hidrógeno se asemejan a baterías AA gigantes que simplemente se conectan al coche para proporcionar energía. Cuando toda su energía se agota, se pueden intercambiar por un cartucho nuevo para mantener sus autos y dispositivos en funcionamiento.
Más importante aún, Toyota ha reducido el tamaño y peso de estos tanques, lo que les permite ser transportados a mano. Anteriormente, estos tanques de hidrógeno eran demasiado grandes y difíciles de manejar. La compañía dijo:
“Están diseñados para que el hidrógeno sea una fuente de energía familiar y segura que pueda usarse en una variedad de situaciones cotidianas.”
Aunque la fabricación de autos de hidrógeno y, en consecuencia, su uso es extremadamente baja, ahora que Toyota ha abordado un gran problema de estos vehículos, es posible que los autos de hidrógeno tengan su momento y, con el tiempo, incluso superen a los autos eléctricos con batería.
Pero eso no es todo. En el evento, Toyota también mostró un coche de carreras no estándar impulsado por hidrógeno. La compañía comenzó a competir con su GR Corolla, que funciona con hidrógeno gaseoso, hace tres años, y desde el año pasado ha estado compitiendo en carreras de resistencia tanto en Japón como en el extranjero.
Además de incentivar a los fabricantes de automóviles a sumarse a los vehículos de hidrógeno, Toyota planea dar muchos otros usos a sus cartuchos de hidrógeno portátiles.
Este interesante aspecto del nuevo desarrollo es que estas celdas también pueden usarse para alimentar su hogar. Incluso pueden proporcionar hidrógeno para cocinar, para lo cual Toyota se asoció con Rinnai Corporation y demostró una cocina conceptual que hace exactamente eso.
De hecho, Toyota está planeando trabajar con empresas para llevar sus cartuchos al mercado y encontrar sus diversas aplicaciones. En su comunicado de prensa oficial, la compañía dijo:
“(Él) busca encontrar coincidencias con las tecnologías e ideas de diversas empresas y startups desde una variedad de perspectivas, incluyendo tanto la prestación de servicios como el desarrollo y venta de dispositivos que utilicen cartuchos de hidrógeno portátiles.”
Con este movimiento, el fabricante automotriz, que también está involucrado en finanzas y otros negocios, “fortalecerá aún más sus esfuerzos para usar cartuchos de hidrógeno portátiles y ayudar a crear una sociedad del hidrógeno.”
Principales Jugadores en el Mercado de Vehículos Eléctricos de Pila de Combustible
Ahora, si observamos algunos de los nombres más prominentes en el sector de los Vehículos Eléctricos de Pila de Combustible (FCEV), Plug Power (PLUG ) ha estado entre los líderes. La compañía ha producido montacargas alimentados por pilas de combustible y se ha expandido a la producción y distribución de hidrógeno verde, sin embargo, sus acciones están actualmente bajando un 54.22 % en lo que va del año, cotizando a $2.08. Haga clic aquí para aprender todo sobre invertir en Plug Power.
PLUG Gráfico de precios
Luego está Ballard Power Systems (BLDP ), que se centra en soluciones de pilas de combustible para autobuses, camiones y otros vehículos de gran tonelaje. Sus acciones también están bajando un 55.95 % cotizando a $1.66, al igual que Nikola Corporation , cuyas acciones han caído un 83.81 %. Su unidad de negocio de camiones utiliza tanto tecnología FCEV como BEV.
BLDP Gráfico de precios
Ahora, echemos un vistazo más profundo a la compañía cuyas acciones han tenido buen desempeño este año.
#1. Cummins Inc.
Cotizando a $332.68 al momento de escribir, las acciones de Cummins han registrado un aumento del 38.87 % este año. Con ello, la compañía tiene una capitalización de mercado de $45.59 mil millones, con un EPS (TTM) de 3.79, un P/E (TTM) de 24.13, un ROE (TTM) de 19.55 % y un rendimiento de dividendos del 2.19 %.
Tradicionalmente conocida por sus motores diésel, Cummins también ha realizado importantes inversiones en tecnología de hidrógeno, incluidas pilas de combustible para vehículos comerciales. Para el segundo trimestre de 2024, la compañía informó ingresos récord de $8.8 mil millones y una utilidad neta de $726 millones. El EBITDA del trimestre fue el 15.3 % de las ventas, mientras que el EPS diluido fue de $5.26.
CMI Gráfico de precios
Tras su adquisición de Hydrogenics en 2019 por $290 millones, Cummins ha impulsado soluciones de pilas de combustible de hidrógeno para autobuses, camiones y otros vehículos de gran tonelaje. En 2023, la compañía también anunció la compra del 19 % de participación de Air Liquide (AIL.DE ) en Hydrogenics, lo que Cummins dijo “refuerza su compromiso con estas tecnologías y la creciente importancia que tendrán al crear valor para todas las partes interesadas y descarbonizar nuestro mundo.”
En 2022, Cummins comenzó a proporcionar sistemas de pilas de combustible de membrana de intercambio protónico (PEM) a Scania, un proveedor líder mundial de camiones y autobuses para aplicaciones de transporte pesado, para su uso en 20 FCEV. Esta colaboración en hidrógeno comenzó en 2020 cuando los cuatro camiones eléctricos de Scania, alimentados por los sistemas de pilas de combustible de Cummins, empezaron a operar como parte de un proyecto piloto con el mayor mayorista de comestibles de Noruega, ASKO.
Este año, la compañía anunció la integración de software avanzado y electrónica en BEV y FCEV para optimizar el rendimiento, mejorar la seguridad y ayudar a que las industrias del transporte sean más sostenibles. El segmento de negocio de cero emisiones de Cummins, Accelera, también lanzó nuevas versiones de sus motores de pilas de combustible de hidrógeno. Los motores FCE300 y FCE150 ofrecen mayor durabilidad, mejor eficiencia del sistema y mayor densidad de potencia para sistemas más grandes.
“A través de la innovación constante, pruebas en el mundo real en el campo y la colaboración con clientes y socios para adaptar soluciones, seguimos mejorando nuestras tecnologías de próxima generación, ayudando a acelerar la adopción y la transición hacia cero.”
– Amy Davis, President of Accelera
Conclusión
La sustancia gaseosa incolora, insípida, inodora y inflamable, el Hidrógeno, muestra un gran potencial como portador de energía del futuro. Su capacidad de almacenamiento y transporte lo hace particularmente adecuado para su uso en una amplia variedad de aplicaciones.
En la industria automotriz, con su alta eficiencia y perfil de energía limpia, la tecnología de pilas de combustible de hidrógeno presenta una alternativa atractiva a los EV alimentados por batería. Más importante aún, esta energía limpia no solo no emite CO₂ durante su uso, sino que sus emisiones de CO₂ pueden reducirse aún más durante el proceso de producción al utilizar fuentes de energía renovable como la solar y eólica.
Si bien la adopción de los FCEV enfrenta desafíos, innovaciones como los cartuchos de hidrógeno portátiles de Toyota podrían allanar el camino para un uso más amplio. Con ello, se espera que el hidrógeno haga una contribución cada vez más importante a la movilidad sostenible.
