La búsqueda de soluciones energéticas sostenibles y eficientes ha llevado a la industria automotriz a explorar alternativas a los combustibles fósiles tradicionales. En este contexto, dos tecnologías han emergido como líderes: las baterías de litio y el hidrógeno. Aunque ambas presentan ventajas significativas, también enfrentan desafíos únicos. Este artículo ofrece una comparación detallada entre estas dos tecnologías, explorando su almacenamiento de energía, eficiencia, aplicaciones en movilidad y su futuro en el mercado. Para ello, contamos con la opinión experta de José Ignacio Galindo, ingeniero industrial y fundador de Alset.
Comparativa de Almacenamiento de Energía
El almacenamiento de energía es un factor crítico en la evaluación de cualquier fuente de energía alternativa. Las baterías de litio han sido adoptadas ampliamente en vehículos eléctricos (EVs) debido a su capacidad de almacenamiento y densidad energética relativamente alta comparada con las baterías de plomo ácido utilizadas anteriormente. Sin embargo, dicha densidad energética es muy inferior cuando se la compara con el hidrógeno.
Baterías de Litio
Las baterías de litio almacenan energía química que se convierte en energía eléctrica a través de reacciones electroquímicas. Estas baterías son conocidas por su alta eficiencia y capacidad de recarga. Sin embargo, presentan limitaciones en términos de densidad energética y tiempo de recarga. Las baterías de litio típicas pueden almacenar alrededor de 200 Wh/kg. Una capacidad muy limitada si se compara con el diesel, que tiene una densidad de energía de 13.000 Wh/kg, o el hidrógeno que tiene una capacidad de 33.000 Wh/kg.
Esto resulta en que por ejemplo, para almacenar 100 kWh de energía, se requiere una batería de litio de 500 kg, mientras que para almacenar la misma cantidad de energía en diesel o en hidrógeno, se requieren 7,7 kg de diesel o 3 kg de hidrógeno, respectivamente. Esta gigante diferencia en la capacidad de almacenaje de energía del litio versus el diesel o el hidrógeno, también se ve reflejada en los tiempos de recarga, lo que explica la necesidad de infraestructura especializada para cada una de ellas.
Hidrógeno
Según José Ignacio Galindo, “la capacidad del hidrógeno que permite almacenar 165 veces más energía por unidad de peso que las baterías de litio, lo convierte en un almacenaje de energía excelente, especialmente para el transporte, ya que en movilidad, una de las características principales de la energía, es la capacidad que tiene de ser transportada y utilizada”.
Este aspecto convierte al hidrógeno en una opción muy atractiva, principalmente para aplicaciones que requieren altas densidades energéticas y largas autonomías. El hidrógeno puede almacenarse en forma comprimida, líquida o en materiales especiales que permiten su almacenamiento, ofreciendo flexibilidad en su manejo y uso.
Eficiencia y Capacidad Energética
La eficiencia energética es otra consideración a tener presente en la evaluación de estas tecnologías. Aquí, nuevamente, encontramos diferencias significativas, especialmente en términos de eficiencia a nivel sistémico.
Eficiencia de las Baterías de Litio
Las baterías de litio son muy eficientes en la conversión de energía química en energía eléctrica, con una eficiencia de conversión que puede superar el 90%. Esto significa que la mayor parte de la energía almacenada en la batería, se puede utilizar para mover el vehículo. Además, esa energía, se entrega a un motor eléctrico, que también tiene una eficiencia de conversión altísima, la que puede llegar a superar el 90%. Esta alta eficiencia de los sistemas eléctricos (batería + tracción eléctrica), es una de las razones por las cuales las baterías de litio son populares en los vehículos eléctricos.
Eficiencia del Hidrógeno
La eficiencia del hidrógeno es un tema más complejo. Aunque la densidad energética del hidrógeno es alta, la eficiencia del ciclo completo de producción, almacenamiento y conversión a energía utilizable (por ejemplo, en un motor de combustión interna o una pila de combustible) puede ser menor que en baterías eléctricas.
La conversión de energía renovable en hidrógeno (a través de electrólisis) puede tener una eficiencia de alrededor del 70%, y su posterior reconversión en energía (eléctrica o calórica) puede tener una eficiencia general entre el 35% y el 60%. En términos del almacenamiento de hidrógeno, este requiere un análisis mucho mas extenso debido a la gran variedad de posibilidades existentes, las cuales dependerán de los casos de uso respectivos. Estas van desde almacenamiento en cavernas, en tanques de gas comprimido (los cuales puede estar a diferentes presiones), de forma criogénica, de forma química y también en materiales sólidos.
No obstante esto, Galindo destaca que “a la hora de evaluar los diferentes sistemas, no solo debe considerarse la eficiencia de los equipos, sino que se debe considerar la eficiencia a nivel sistémico. Por ejemplo, en el caso de la movilidad en base a hidrógeno, es fundamental considerar que existen mas de 2.000 millones de vehículos circulando por las calles del mundo que funcionan en base a motores de combustión interna. A eso, se suma que la industria automotriz produce mas de 100 millones de estos motores al año. Dichos sistemas, son soportados por todo un eco sistema global, que va desde millones de ingenieros y técnicos mecánicos, sistemas de servicio y mantenimiento extendidos por todo el planeta y una industria que tiene mas de 2.5 trillones de dólares en activos diseñados para la producción y ensamblaje de sistemas que están basados en dichos motores.”
Agregó: “A esto hay que sumar que, para que el mercado adopte el hidrógeno como combustible alternativo, el sistema debe entregar, no solo una alternativa económicamente viable, sino que además, una confiabilidad operacional igual o superior a la que entregan los combustibles fósiles. En este sentido, la forma más eficiente es la combustión dual de hidrógeno en motores de combustión interna, la cual permite aprovechar al máximo el potencial de los sistemas existentes, reducir emisiones y fomentar el uso de energía limpia”.
Aplicaciones en Motores de Combustión
La adaptabilidad de estas tecnologías a motores de combustión interna tradicionales también es un aspecto crucial a considerar. Alset Global, bajo la dirección de José Ignacio Galindo, ha sido pionera en la integración del hidrógeno en motores de combustión interna a través de su tecnología de combustión dual.
Hidrógeno en Motores de Combustión
La tecnología desarrollada por Alset permite a los motores operar en tres modos: solo hidrógeno, mezcla de hidrógeno con combustible fósil, y solo combustible fósil. Esta flexibilidad permite maximizar el uso de hidrógeno y reducir las emisiones sin sacrificar la potencia y la confiabilidad operativa.
Galindo explica: “El sistema Alset permite controlar la temperatura de combustión a través de la mezcla de combustibles, lo que además permite el uso de turbos, dando como resultado una operación dinámica optima de potencial y mínimo impacto medio ambiental”.
Futuro
Perspectivas para el Hidrógeno
El hidrógeno, sin embargo, ofrece una solución a algunos de los desafíos más difíciles que enfrentan las baterías de litio. La capacidad de almacenar grandes cantidades de energía y su flexibilidad en aplicaciones de alta demanda energética, como camiones mineros, barcos y generadores de potencia, lo posicionan como parte de un sistema energético clave para el futuro. La tecnología Alset ha demostrado un alta performance en su sistema de inyección de hidrógeno en motores diésel de alta potencia, lo cual permite la promoción del uso de hidrógeno en aplicaciones industriales.
José Ignacio Galindo ve un papel crítico para el hidrógeno en la movilidad sostenible: “El hidrógeno permite utilizar energía renovable en motores de combustión interna, que es la base de la industria de movilidad a nivel global. Además, la combustión dual es la única tecnología disponible que permite ofrecer los mismos niveles de confiabilidad operacional existentes”.
Integración de Tecnologías
A medida que avanzamos hacia un futuro más sostenible, es probable que veamos una integración de tecnologías. Los vehículos eléctricos impulsados por baterías de litio serán complementados por vehículos que utilizan hidrógeno, especialmente en aplicaciones donde la densidad energética y la flexibilidad operativa son esenciales. Esta combinación permitirá una transición más suave y efectiva hacia una economía baja en carbono.
Galindo enfatiza la importancia de esta integración: “Para ser realistas en los objetivos de descarbonización hay que entender que la dirección no es cambiar los equipos que utilizan combustibles, sino que se debe cambiar el combustible por uno que no tenga carbono asociado… ese combustible es el hidrógeno”.
Desafíos Comunes
Ambas tecnologías enfrentan desafíos que deben ser superados para lograr una adopción masiva. Para las baterías de litio, estos incluyen la sostenibilidad de los materiales utilizados, la gestión de residuos y la infraestructura de recarga. Para el hidrógeno, los desafíos incluyen la infraestructura de producción y almacenamiento, la eficiencia del ciclo de vida y la seguridad.
El enfoque de Alset está en la adopción masiva de la tecnología.
Conclusión
En la comparativa entre hidrógeno y baterías de litio, no hay un ganador, ya que ambas tecnologías tienen ventajas, desafíos únicos y mercados únicos. Las baterías de litio son ideales para aplicaciones que requieren recargas frecuente y cuyos consumos energéticos no son muy grandes, mientras que el hidrógeno ofrece una solución para aplicaciones de alta demanda energética y larga autonomía.
La tecnología de combustión dual de Alset, liderada por José Ignacio Galindo, muestra un camino prometedor hacia una movilidad más sostenible y eficiente, especialmente en aplicaciones como camiones mineros, barcos, trenes y otras aplicaciones industriales.
A medida que la industria evoluciona, es probable que veamos una coexistencia de estas tecnologías, cada una jugando un papel crucial en la descarbonización y la sostenibilidad de sus respectivos sectores. La clave estará en continuar innovando y superando los desafíos técnicos y de infraestructura, con un enfoque en la colaboración y la integración de soluciones energéticas limpias.
