El Zafira de Célula de Combustible, Propulsado por Hidrógeno, Listo para Circular

Un vehículo de cinco plazas con una autonomía de unos 400 kilómetros.

Opel presentará, por primera vez al público en general, un coche de concepto propulsado por pila de combustible basado en el Zafira, en el Salón Internacional del Automóvil de Ginebra (del 2 al 12 de Marzo de 2000). Aparte de vapor de agua, no genera ningún otro tipo de emisión. El compacto motor de tracción trifásico de C.A., de 75 CV/ 55 hp, de este monovolumen va alimentado por la energía eléctrica producida por una pila de combustible que genera la energía a base de hidrógeno puro. El Zafira, un proyecto listo para circular capaz ya de transportar a cinco personas, alcanza una velocidad punta de 140 km/h. Su autonomía es de unos 400 km. Este vehículo de concepto, propulsado por hidrógeno, señala una nueva fase en el trabajo experimental de unos 200 científicos y técnicos del Centro Global de Propulsiones Alternativas (GAPC) de Opel/GM, con base en Alemania y USA. El objetivo es sacar a un mercado maduro, en el 2004, una tecnología de pila de combustible compatible con el medio ambiente.

Opel ya había exhibido su primer vehículo experimental, propulsado por este tipo de tecnología ambientalmente compatible, en el Salón del Automóvil de Ginebra en 1997, así como un vehículo posterior – basado, como el actual, en el Zafira – en el Salón del Automóvil de París en 1998. Como quiera que ambos vehículos experimentales convertían el metanol en un gas rico en hidrógeno, en un así denominado reformador, la pila del último vehículo experimental obtiene su energía directamente de un depósito especial. En el Salón del Automóvil de Detroit de este año, General Motors presentó el Precept FCEV (vehículo de pila de combustible eléctrico), que se caracteriza por un sistema químico de hidruros compacto y avanzado para el almacenaje a bordo del hidrógeno.

En el Zafira de pila de combustible, el depósito del hidrógeno es un contenedor cilíndrico de una longitud de un metro, aproximadamente, y un diámetro de unos 400 mm. Sirve para almacenar hasta 75 litros de combustible de hidrógeno líquido (LH?) con un peso de sólo unos 5 kilogramos. Este combustible limpio se almacena a bordo del vehículo a una temperatura de -253? C. Esto resulta posible debido a un aislamiento especial del depósito a base de un revestimiento de fibra de vidrio que posee las mismas propiedades aislantes que una capa de poliestireno de varios metros de grosor. Protege al gas, que se encuentra en estado líquido a esta temperatura tan baja, con tanta efectividad contra el calor que solo se produce una evaporación diaria de un 1-3%. En la etapa actual del desarrollo del concepto Zafira, este vapor sale al aire exterior a través de una válvula de presión. En el futuro, las pérdidas diarias serán dirigidas hacia las baterías y utilizadas para producir electricidad cuando el vehículo esté estacionario.

El depósito de acero inoxidable viaja, de forma segura, en el interior del vehículo de concepto, debajo de la segunda fila de asientos y del maletero y puede soportar una aceleración de hasta 30 g (1 g = 9,81 m/seg). Se ha ensayado, asimismo, en numerosas simulaciones por ordenador, su comportamiento ante los choques. La segunda fila de asientos y la zona del maletero está de 30 a 100 mm. más alta que en el Zafira de producción por lo que, debido a las modificaciones necesarias, el vehículo de pruebas no dispone de los dos asientos independientes traseros que se pliegan en el suelo.

Las pilas de combustible y el motor eléctrico se encuentran situados debajo del capó delantero. La “pila” de células, montada por los expertos del GPAC, ocupa una superficie de 590 x 270 x 500 mm. (longitud x anchura x altura). Su principio de trabajo está basado en un proceso electroquímico en el que el hidrógeno reacciona con el oxígeno para producir una energía eléctrica directa. La “pila” del Zafira dispone de una potencia máxima de 80 kW, generada por 195 células simples en el bloque y a una temperatura de proceso de 80 ºC.

La corriente eléctrica así producida se suministra a un motor eléctrico síncrono trifásico de C.A., de 55 kW, que acciona las ruedas delanteras a través de engranajes con una relación fija. La unidad completa pesa solo 68 kg. Una ventaja adicional de este conjunto compacto, capaz de producir corriente de forma muy rápida en los elementos de las baterías y de reaccionar, por tanto, de forma espontánea ante cualquier movimiento del pedal del acelerador, es su alta potencia de propulsión. El par máximo del motor de 251 Nm se encuentra disponible en todo momento y es capaz de imprimir una aceleración, a la versión de pila de combustible de este monovolumen compacto de 1.575 kg de peso (comparados con los 1.425 kg del Zafira standard), de cero a 100 km/h en 16 segundos. El motor eléctrico puede alcanzar unas puntas de rendimiento incluso mayores: si fuera necesario se pueden obtener 82 CV/60 kW y un par máximo de 305 Nm.

Estas cifras muestran el progreso realizado por el equipo del Centro Global de Propulsiones Alternativas (GAPC) – con su cuartel general en Mainz-Kasel, Alemania, y otras instalaciones en las plantas de Estados Unidos en Rochester, Nueva York, y Warren, Michigan, – en conseguir su objetivo de disponer, para su producción en serie, de un automóvil compacto que utiliza la tecnología de la pila de combustible. La experiencia obtenida por General Motors desde 1964 en este área ha sido de gran ayuda, y ha conducido recientemente a un descubrimiento adicional en lo que respecta a lo adecuado que resulta para su uso diario: por primera vez los expertos del Instituto de Investigación, dirigidos conjuntamente por el Dr. Byron J. McCormick y el Dr. Erhard Schubert, han tenido éxito en poner en marcha, de forma repetida, una unidad de pila de combustible a una temperatura ambiente de –20 ºC produciendo energía eléctrica directamente a plena capacidad. Los ensayos han avanzado aun más y ahora se están realizando a –20 ºC.

El desarrollo de un modelo de Opel, con tecnología de pila de combustible, totalmente adecuado para su uso diario, está recibiendo un ímpetu adicional por las alianzas estratégicas con socios fuertes, como el fabricante japonés de automóviles Toyota y un cierto número de compañías productoras de aceites minerales. Entre los objetivos conjuntos más importantes se incluyen el establecimiento de la infraestructura necesaria, la reducción de costes y el desarrollo de una tecnología de almacenaje más ligera y compacta para el combustible del futuro. Este combustible es, según el Director Conjunto Dr. Erhard Schubert, “de manera definitiva el hidrógeno, ya que el sistema de propulsión empleando pilas de combustible de hidrógeno dispone del rendimiento óptimo, sin producir emisiones de ningún tipo, funciona sin emitir prácticamente ningún ruido y ofrece, al mismo tiempo, un alto grado de placer en la conducción”.

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