El hidrógeno (H2) es un combustible alternativo que puede producirse a partir de diversos recursos nacionales. Aunque el mercado del hidrógeno como combustible para el transporte está en sus inicios, el gobierno y la industria están trabajando para lograr una producción y distribución de hidrógeno limpia, económica y segura para su uso generalizado en los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV). Los FCEVs ligeros ya están disponibles en cantidades limitadas para el mercado de consumo en regiones localizadas a nivel nacional y en todo el mundo. El mercado también se está desarrollando para los autobuses, los equipos de manipulación de materiales (como las carretillas elevadoras), los equipos de apoyo en tierra, los camiones medianos y pesados, los barcos y las aplicaciones estacionarias. Para más información, consulte las propiedades del combustible y el Centro de Recursos para el Análisis del Hidrógeno.
El hidrógeno es abundante en nuestro entorno. Se almacena en el agua (H2O), en los hidrocarburos (como el metano, CH4) y en otras materias orgánicas. Uno de los retos de utilizar el hidrógeno como combustible es poder extraerlo de forma eficiente de estos compuestos.
Actualmente, el reformado con vapor, que combina vapor a alta temperatura con gas natural para extraer el hidrógeno, representa la mayor parte del hidrógeno producido en Estados Unidos. El hidrógeno también puede producirse a partir del agua mediante electrólisis. Esto requiere más energía, pero puede hacerse utilizando energías renovables, como la eólica o la solar, y evitando las emisiones nocivas asociadas a otros tipos de producción de energía.
La mayor parte del hidrógeno producido en Estados Unidos cada año se utiliza para refinar petróleo, tratar metales, producir fertilizantes y procesar alimentos.
Aunque la producción de hidrógeno puede generar emisiones que afecten a la calidad del aire, dependiendo de la fuente, un FCEV que funcione con hidrógeno sólo emite vapor de agua y aire caliente como escape y se considera un vehículo de cero emisiones. Se están realizando grandes esfuerzos de investigación y desarrollo para que estos vehículos y su infraestructura sean prácticos para su uso generalizado. Esto ha llevado a la puesta en marcha inicial de vehículos ligeros de producción para los consumidores minoristas del norte y el sur de California y a la disponibilidad de flotas en los estados del noreste.
Aprenda más sobre el hidrógeno y las pilas de combustible en la Oficina de Tecnologías de Hidrógeno y Pilas de Combustible.
El hidrógeno como combustible alternativo
El hidrógeno se considera un combustible alternativo según la Ley de Política Energética de 1992. El interés por el hidrógeno como combustible alternativo para el transporte se debe a su capacidad para alimentar las pilas de combustible en los FCEVs de cero emisiones, su potencial para la producción nacional, su rápido tiempo de llenado y la alta eficiencia de la pila de combustible. De hecho, una pila de combustible acoplada a un motor eléctrico es de dos a tres veces más eficiente que un motor de combustión interna que funcione con gasolina. El hidrógeno también puede servir de combustible para los motores de combustión interna. Sin embargo, a diferencia de los FCEV, éstos producen emisiones de gases de escape y son menos eficientes. Más información sobre las pilas de combustible.
La energía de 1 kilo de hidrógeno es aproximadamente la misma que la de un galón de gasolina. Como el hidrógeno tiene una baja densidad de energía volumétrica, se almacena a bordo de un vehículo como gas comprimido para conseguir la autonomía de los vehículos convencionales. La mayoría de las aplicaciones actuales utilizan tanques de alta presión capaces de almacenar hidrógeno a 5.000 o 10.000 libras por pulgada cuadrada (psi). Por ejemplo, los FCEV que producen los fabricantes de automóviles y que están disponibles en los concesionarios tienen tanques de 10.000 psi. Los surtidores minoristas, que en su mayoría se encuentran en las estaciones de servicio, pueden llenar estos depósitos en unos 5 minutos. Se están desarrollando otras tecnologías de almacenamiento, como la unión química del hidrógeno con un material como el hidruro metálico o materiales sorbentes de baja temperatura. Más información sobre el almacenamiento de hidrógeno.
Los datos de las estaciones de abastecimiento de hidrógeno al por menor, recogidos y analizados por el Laboratorio Nacional de Energías Renovables, muestran que el tiempo medio de abastecimiento de un FCEV es inferior a 4 minutos.
California está liderando el país en la construcción de estaciones de abastecimiento de hidrógeno para FCEVs. A mediados de 2020, 43 estaciones de hidrógeno al por menor estaban abiertas al público en California y 19 más estaban en diversas etapas de construcción o planificación. Estas estaciones dan servicio a más de 8.000 FCEV. California sigue financiando la construcción de infraestructuras de hidrógeno a través de su Programa de Transporte Limpio. La Comisión de Energía de California tiene autorización para asignar hasta 20 millones de dólares al año hasta 2023 y está invirtiendo en unas 100 estaciones públicas iniciales para apoyar y fomentar estos vehículos de cero emisiones. Además, están previstas 12 estaciones minoristas en los estados del noreste, algunas de las cuales ya prestan servicio a clientes de flotas.
Los fabricantes de vehículos sólo ofrecen los FCEV a los consumidores que viven en regiones donde existen estaciones de hidrógeno. Las estaciones no minoristas de California y de todo el país también siguen dando servicio a las flotas de FCEV, incluidos los autobuses. Múltiples centros de distribución utilizan el hidrógeno como combustible para los vehículos de manipulación de materiales en sus operaciones normales. Además, se han hecho varios anuncios sobre la producción de vehículos pesados, como los camiones de línea, que requerirán estaciones de servicio con una capacidad mucho mayor que la de las estaciones existentes para vehículos ligeros. Encuentre estaciones de abastecimiento de hidrógeno en los Estados Unidos.