“Maratón de Pila de Combustible de Opel”: Dura prueba de resistencia para el coche de pila de combustible

· Desde Hammerfest a Lisboa: 10.000 Km a través de 14 países

· Resistencia: prueba exigente en carreteras abiertas

· Investigación: Importantes avances hacia su producción en serie

· Objetivo: Coche sin emisiones a partir de 2010

Con 15 récords mundiales y máximas prestaciones en competiciones internacionales, los vehículos de pila de combustible de General Motors (GM) y Opel han acaparado los titulares en muchas ocasiones en el pasado. El prototipo propulsado por hidrógeno “HydroGen3” está ya preparado para ser nuevamente noticia cuando participe en el singular Maratón desde un extremo al otro de Europa para probar la fiabilidad y durabilidad del día a día del vehículo de pila de combustible en carreteras abiertas. El recorrido cubrirá una distancia de alrededor de 10.000 Km y comenzará en Hammerfest (Noruega), la población más septentrional de Europa. El “Maratón de Pila de Combustible de Opel” recorrerá 14 países, finalizando en la capital portuguesa de Lisboa y cerca de Cabo da Roca, el punto más occidental del continente europeo.

El Dr. Udo Winter, Ingeniero Jefe de Actividades de Pila de Combustible de Opel (GM FCA) en Mainz-Kastel, Alemania, explica la base de esta prueba de resistencia sin emisiones: “Aunque el sistema de propulsión del HydroGen3 todavía es muy complejo y la mayoría de los componentes están aún en la fase de prototipo, hemos decidido aceptar el reto y llevar a cabo el experimento públicamente”. El Maratón estará dividido en 20 etapas que cubren un promedio de 500 Km diarios. El vehículo parará noche en 14 ciudades, acompañado de una exposición itinerante que ofrecerá al público la oportunidad de conocer mejor la propulsión de pila de combustible y el uso del hidrógeno como fuente de energía. Además, los expertos del Centro de Desarrollo de pila de combustible de GM darán conferencias sobre la situación actual de la tecnología de pila de combustible e hidrógeno en universidades locales.

La confianza mostrada por GM FCA (Actividades de Pila de Combustible de GM) en que el vehículo, corredor de fondo, transporte con seguridad a sus pasajeros a los distintos destinos al final de cada etapa está bien fundada. Larry Burns, Vicepresidente de Investigación, Desarrollo y Planificación de GM: “En tan solo unos años, hemos logrado transformar la tecnología de pila de combustible de un asunto de pura investigación a un sistema practicable. El HydroGen3 con su arquitectura de vehículo compacto y sus demostradas prestaciones es la evidencia visible de ello.”

Duro programa de pruebas alrededor del globo

Ciertamente, las extraordinarias prestaciones del primer prototipo de hidrógeno están bien documentadas por medio de los récords mundiales que ha establecido, y por su apariencia convincente en el “Michelin Challenge Bibendum 2001” en California – una competición internacional para vehículos compatibles con el medio ambiente -, pero los vehículos de pila de combustible también han demostrado su durabilidad en otras muchas ocasiones. Desde Junio de 2003, por ejemplo, un HydroGen3 está circulando entre el ajetreado tráfico japonés de Tokio, sirviendo como vehículo de reparto para la compañía FedEx. Durante los últimos meses, otros seis vehículos HydroGen3 han establecido su base en la capital de EEUU, Washington, bien haciendo recados entre el tráfico urbano o realizando viajes de demostración por todo el país.

Y esto no es todo. Los prototipos de pila de combustible también han sido sometidos recientemente a la misma ardua rutina de pruebas que la realizada por los modelos convencionales de GM y Opel. A la vez que recorrían sus 155.000 Km de validación, los alrededor de 20 prototipos de pila de combustible han completado hasta la fecha un total 132 diferentes programas de pruebas en todo el mundo bajo todas las condiciones climáticas imaginables. Las pruebas con calor a 2.600 m en el Mount Lemmon en Arizona, las pruebas invernales a menos 15º C en los Alpes Suizos, y las pruebas en tráfico urbano por las calles con niebla de Los Angeles, fueron particularmente agotadoras. También fueron puestos a prueba en el banco de pruebas, lo que equivale a otros 20.000 Km.

En contraste con estas pruebas, sin embargo, el “Maratón de Pila de Combustible de Opel – propulsado por GM” no se llevará a cabo bajo condiciones previsibles en zonas de pruebas o de acuerdo con procedimientos establecidos en rutas bien conocidas. Los 10.000 Km a través de Europa son cualquier cosa menos predeterminados, y estarán expuestos a nuevos retos cada día – la enorme variedad de condiciones de las carreteras, las diferencias de temperaturas de más de 40ª C, las pendientes de los puertos de montaña de los Alpes y los violentos chaparrones de la zona del mediterráneo, por ejemplo. Además, el HydroGen3 no será conducido por conductores especialmente entrenados, sino por periodistas y celebridades de cada país. El Dr. Byron McCormick, Director Ejecutivo de Actividades de Pila de Combustible de GM, ha manifestado: “La elección de los conductores demuestra que nuestro experimento se lleva a cabo bajo condiciones absolutamente realistas. La experiencia que adquiriremos de la conducción del coche en el día a día será un complemento importante a nuestros actuales resultados de pruebas.”

Propulsión por pila de combustible: Unidad de potencia compacta y eficiente

El núcleo del HydroGen3 – la pila de combustible – es un grupo motriz compacto y altamente eficiente, que, junto con el motor eléctrico y las unidades auxiliares, está todo localizado bajo el capó delantero del Opel Zafira. Debido a esta ingeniosa disposición, el vehículo propulsado por hidrógeno puede alojar a cinco pasajeros y sus equipajes.

La pila de combustible desarrollada por los especialistas de Actividades de Pila de Combustible de GM consiste en 200 células individuales conectadas en serie, en las cuales el hidrógeno y el oxígeno reaccionan en un proceso electroquímico para producir agua y, de esta forma, generar energía eléctrica. Esta energía se utiliza para propulsar el motor eléctrico del HydroGen3, que tiene una potencia de 82 CV / 60 kW. La unidad, con un par máximo de 215 Nm, lleva al Zafira de pila de combustible silenciosamente de cero a 100 Km/h en alrededor de 16 segundos y alcanza una velocidad máxima de 160 Km/h.

Otro aspecto impresionante con vistas a la futura producción en serie de vehículos de pila de combustible es que los ingenieros no solo han logrado diseñar un sistema extremadamente compacto al reducir el número y volumen de los componentes, sino que también han conseguido combinar los 15 submontajes principales del sistema de dirección en un único módulo. Esto significa que los elementos individuales pueden ser previamente montados como los de una transmisión de motor de combustión convencional y luego, durante el denominado “matrimonio”, ajustados a la carrocería desde abajo y atornillados en su posición.

En lo que se refiere al sistema del depósito, los especialistas de GM FCA están adoptando una iniciativa doble. Al igual que el coche de pruebas del Maratón, algunos de los prototipos – llamados “HydroGen3 líquido” – están equipados con depósitos extraordinariamente aislados para el frío extremo (- 253º C) del hidrógeno líquido, mientras que otros vehículos bajo el nombre de “HydroGen3 comprimido a 700” disponen de depósitos de alta presión fabricados en material compuesto de carbono para almacenar el hidrógeno como gas a una presión de hasta 700 bares. El sistema de depósito es el primero en estar plenamente certificado para 700 bares por la Asociación Alemana de Inspección Técnica (TÜV) y para las normas americanas y futuras normas europeas, y por consiguiente ser aprobado para las vías públicas abiertas al tráfico.

Inversión de más de mil millones de dólares en el coche del mañana

Un proyecto de seguimiento – conocido internamente como el “programa V4” – está previsto para finales de 2005 y avanza un paso más hacia el desarrollo del producto con respecto a las tres generaciones anteriores de vehículos de pila de combustible. Se desplegarán varios centenares de vehículos. Se construirán con herramientas utilizadas para pequeñas producciones en serie – a diferencia de la estructura actual, que está realizada exclusivamente de forma manual. GM espera que esto reduzca costes, que disminuyan las tolerancias de producción y por tanto, que se asegure una mejor calidad y mayor fiabilidad.

Al igual que el conocimiento que se va a adquirir a través del tour del Maratón europeo, toda la consiguiente experiencia práctica obtenida con el HydroGen3 y su sucesor será ciertamente importante para llevar el sistema de propulsión por pila de combustible a la producción en serie. GM y Opel han invertido hasta la fecha más de mil millones de dólares en su investigación y desarrollo con el propósito de vender vehículos con tecnología libre de emisiones a partir de 2010. Larry Burns: “Solo si conseguimos un gran volumen de vehículos con las ventajas de la tecnología de pila de combustible para el medio ambiente y su contribución para conservar las limitadas reservas de energía fósil, se cumplirán realmente las previsiones.”

Cuando los coches propulsados por hidrógeno finalmente se lleven a producción a gran escala, los 10.000 Km recorridos por los vehículos durante su Maratón ya no serán significativos, porque una vez que los coches de pila de combustible de GM empiecen a circular por las carreteras en gran número, teniendo en cuenta que el objetivo de la pila de combustible será el de disponer de una vida útil de al menos 5.500 horas, esto representaría una distancia de alrededor de 160.000 Km. También cumpliría con la demanda de motores de combustión convencional. Aparte de procurar una vida útil equivalente, el equipo de desarrollo también pretende conseguir costes comparables. El objetivo es alcanzar un coste de 50 dólares por kilovatio de potencia estimada – una cifra comparable a la de los sistemas de tracción de motores de combustión.

De momento, no obstante, todavía queda camino hasta alcanzar tales cifras. Basándose en una producción anual de 100.000 unidades, la tecnología de pila de combustible todavía cuesta actualmente diez veces más comparándola con el sistema de motor de combustión. Sin embargo, se está produciendo un rápido progreso a este respecto. Los ingenieros de GM FCA han logrado reducir más los costes de la pila de combustible al utilizar discos bipolares de acero inoxidable baratos para reemplazar los discos más caros de titanio. También están utilizando un proceso de producción más económico.

Cooperación global: Centros de pila de combustible en EEUU, Alemania y Japón

Dichos éxitos son el resultado de la amplia experiencia que GM ha adquirido en tecnología de pila de combustible. En Noviembre de 1997 General Motors y Opel fundaron el Centro de Desarrollo de GM FCA. Hoy, un total de 600 científicos e ingenieros trabajan sobre distintos aspectos del programa conjunto de pila de combustible en cinco lugares en todo el mundo: tres en Estados Unidos (Rochester, Warren, Torrance), uno en Alemania (Mainz-Kastel) y uno en Japón (Tokio).

El reto está claro: Actualmente, 6.400 millones de personas viven sobre la tierra, y en 2020, se calcula que esta cifra alcance los 7.500 millones. Junto con esto, se prevé un incremento del nivel de motorización de la población global del 12 al 15 por ciento. Esto significa que, en menos de 10 años, en lugar de 775 millones de vehículos, tendremos 1.100 millones de vehículos circulando por nuestro planeta. En primer lugar, esto acarreará un incremento en la demanda de energía primaria (alrededor del 2,4 por ciento anual en todo el mundo hasta el año 2020 según un estudio de Estados Unidos titulado “Perspectivas Internacionales de Energía”), y en segundo lugar, si se utiliza la energía fósil, significará un mayor aumento en la liberación de contaminantes y de emisiones de dióxido de carbono que afectan al cambio climático.

A la hora de enfrentarnos a este panorama, la pila de combustible desempeñará un papel importante en la movilidad sostenible. Esto queda patente en el estudio “Well-to-wheel” (De la producción al consumo) llevado a cabo por GM y Opel para Europa. Los resultados obtenidos se han confirmado a través de otro estudio realizado mediante un proyecto conjunto entre el Consejo Europeo de Investigación & Desarrollo de Automoción (EUCAR), la Asociación Europea de Investigación (CONCAWE) de las compañías petroleras y la Unión Europea. En estos estudios, se han examinado los consumos de energía y emisiones de gas de efecto invernadero de las diferentes vías de combustible y conceptos de propulsión a lo largo de la cadena, desde la producción inicial del combustible a partir de materiales básicos hasta su consumo final en el vehículo. El principal resultado de ambos estudios es que los vehículos de pila de combustible propulsados por hidrógeno disponen del mayor potencial para reducir las emisiones de gas de efecto invernadero sobre una base sostenible y, a largo plazo, para eliminarlas completamente.

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