El Toyota GR Yaris H2 de hidrógeno es la última y fina esperanza del motor de combustión interna

El Toyota GR Yaris H2 de hidrógeno es la última y fina esperanza del motor de combustión interna
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El Toyota GR Yaris H2 es una versión conceptual con motor de combustión interna alimentado por hidrógeno del famoso y aclamado GR Yaris. Se ha presentado en el foro anual Kenshiki de Toyota, en el que el fabricante japonés ha reforzado su compromiso con el desarrollo de sistemas de propulsión de hidrógeno como alternativa a la electrificación total.

Toyota, sin descuidar el desarrollo de la batería de estado sólido, sigue apostando también por el hidrógeno en todas sus facetas. Ya sea como combustible de una pila de combustible para coches eléctricos o bien como sustituto de la gasolina.

Toyota lleva varios meses probando la tecnología de combustión de hidrógeno en la serie de carreras Super Taikyu de Japón. Se trata de un Corolla que equipa el mismo motor 1.6 litros de tres cilindros turbo que el GR Yaris, pero modificado para funcionar con hidrógeno.

Según Toyota, la tecnología de combustión de hidrógeno permite que los coches se conviertan en vehículos de cero emisiones de forma relativamente asequible, ya que permite a los fabricantes aprovechar "los conocimientos técnicos existentes sobre motores de combustión interna y las inversiones en fabricación".

Para Toyota, esta tecnología permitiría al fabricante "ofrecer emisiones de escape casi nulas sin necesidad de electrificación, pero conservando las cosas que más gustan a los aficionados de los coches de carreras: la velocidad y el ruido".

Toyota GR Yaris H2 Motor de combustion de hidrogeno

Toyota lleva varios meses probando la tecnología de combustión de hidrógeno, utilizando un Corolla ligeramente modificado -que utiliza una versión alimentada por hidrógeno del Yaris de 1,6 litros turbo de tres cilindros- en la serie de carreras Super Taikyu de Japón.

El GR Yaris H2 concept car utiliza el mismo motor que el Corolla de carreras, con mínimas modificaciones respecto al Corolla, y equipa el mismo sistema de repostaje que el Toyota Mirai de serie.

Toyota GR Corolla de carreras con motor de combustion de hidrogeno

Las modificaciones mecánicas aportadas al motor se limitan a reforzar el bloque (ya que el hidrógeno explota más violentamente que la gasolina), incorporar nuevos asientos de válvulas y un sistema de inyección mejorado. Según Toyota, se alcanzarán "eficiencias similares" a las de su homólogo de gasolina sin modificar, pero Toyota no da cifras concretas.

Qué interés tiene este motor para Toyota

Toyota quiere utilizar la competición como laboratorio para descubrir las dificultades y cómo pueden llegar rápidamente a mejorar esa tecnología. Parece poco probable, a día de hoy, que un GR Yaris H2 de producción llegue a ser una realidad. Toyota simplemente quiere, de momento, explorar una nueva vía para alcanzar las emisiones cero.

Motor de combustion de hidrogeno

El uso del hidrógeno en un motor de combustión, ligeramente modificado, podría ser una posibilidad de alcanzar las emisiones cero utilizando la tecnología actual y a priori con una inversión menor que en el desarrollo de los coches eléctricos.

Siempre y cuando estemos hablando de hidrógeno verde, por supuesto. Sino sería como hablar de un diésel frente a un gasolina para reducir emisiones, no tendría sentido. En todo caso esa es la idea oficial de Toyota. Otra cosa muy distinta es que sea posible.

En teoría, la idea de quemar hidrógeno en lugar de gasolina parece ideal. Se queman el oxígeno y el hidrógeno y por el escape sale vapor de agua. El problema es que el aire ambiente no se compone solo de oxígeno, también tiene nitrógeno, que también se quema en el proceso. Es decir, emite también óxidos de nitrógeno (NOx), que se pueden mitigar con catalizadores.

Toyota GR Yaris H2 Motor de combustion de hidrogeno escapes

Por otra parte el motor quema algo de aceite también, de origen fósil, y por tanto su combustión emite CO₂. Jason Finsk, de Engineering Explained, calculó unas emisiones de CO₂ para el motor del Corolla de hidrógeno de 187 kg a lo largo de 200.000 millas (322.000 km) frente a las 72,5 toneladas de un motor de gasolina equivalente y la misma distancia. Es decir, unas emisiones de CO₂ de 0,58 g/km para el hidrógeno y de 225 g/km para el gasolina. Es un motor casi emisiones cero, pero no del todo emisiones cero.

Qué inconvenientes tiene este motor

Toyota GR Yaris H2 Motor de combustion de hidrogeno

Otro inconvenientes que a día de hoy tiene esta tecnología es que convertir un motor gasolina para que funcione con hidrógeno no es tan sencillo como adaptarlo para que funcione con gasolina sintética, por ejemplo. Luego está el problema del almacenamiento del hidrógeno y de su densidad energética.

En el Corolla de carreras, el hidrógeno se almacena en un depósito a 700 bares de presión (es algo enorme). Además, la densidad energética del hidrógeno es muy inferior frente a un motor de gasolina, casi nueve veces menor.

Toyota Mirai FCV
La propuesta de un coche eléctrico con pila de combustible de hidrógeno es a día de hoy más eficiente e interesante comercialmente que la de un motor de combustión interna que queme hidrógeno.

Más inconvenientes. La muy baja eficiencia de un motor de combustión interna con respecto a un eléctrico de pila de combustible y la poca potencia que se consigue sacar de esos motores no juega a su favor para un uso comercial.

Pero, a mi modo de ver, el mayor problema de estos tipos de motores es que, más allá de un uso en competición o limitados a un posible uso en circuito, no tendrán sentido en Europa si la propuesta de la Comisión Europea de prohibir de facto los motores de combustión interna en 2035 es finalmente aplicada. Países como Francia, Italia o Chequia ya han expresado su disconformidad total o parcial con la propuesta. Por ejemplo, Francia aboga por que los híbridos enchufables queden exentos de la prohibición.

Recordemos que no hay una prohibición expresa de los motores de combustión interna sino la obligación de vender coches de cero emisiones. Y un coche de cero emisiones, según la definición de la Comisión Europea, un coche que no emite CO₂ al funcionar.

Eso deja fuera de combate a los motores de combustión interna sin nombrarlos, aunque utilicen combustible sintético de origen verde y el balance carbono sea neutro. Y también dejaría fuera al de hidrógeno de Toyota, pues por muy ínfimas que sean sus emisiones, siguen estando presentes.

En Motorpasión | Probamos el nuevo Toyota Mirai: con 650 km de autonomía y silencio absoluto, así es conducir sobre tres tanques de hidrógeno

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Comentarios cerrados
    • interesante

      Quemar hidrógeno es una idea obsoleta. La primera patente es de 1807 de un ingeniero suizo. Periódicamente aparecen prototipos y conversiones de coches con motor de combustión, por ejemplo el BMW 520h o Mercedes 280TE, el chevrolet impala de Jack nickolson, los musashi etc.
      Es una idea estúpida, combinas los inconvenientes de los motores a combustión (ineficacia) con los inconvenientes del hidrógeno (coste, falta de infraestructura, peligrosidad).
      El hidrógeno no tiene ningún futuro en la automoción, y menos quemado.

    • Ansío ver el análisis detallado del compañero "aaaa" sobre el rendimiento/eficiencia que presenta este vehículo.

      Qué % de la energía producida en origen llega a las ruedas de este coche?

      Recordemos el proceso:
      1. Producción energía eléctrica mediante renovables/nuclear.
      2. Transporte energía eléctrica hasta planta de producción de hidrógeno.
      3. Utilización de la energía eléctrica para la electrólisis del H2O y obtención de H2.
      4. Compresión y transporte de H2 hasta la hidrolinera.
      5. Compresión extra del H2 a 700 bar.
      6. Combustión del H2 en el motor y transmisión de la energía mecánica hasta las ruedas.

      Por favor compañero, deleitanos.

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    • Avatar de victornauta Respondiendo a victornauta
      interesante

      Eficiencia: ridícula.

      Pero es que hay veces que la eficiencia es lo de menos.

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    • Eficiencia = Dinero

      Para los que nos limpiamos el culo con billetes como tú y como yo nada es un problema.

      Pero para aplicarlo como solución de movilidad para las masas los problemas son 2:
      -Coste por km elevado.
      -Despilfarro energético que haría elevar más el precio del kWh.

      Más nos vale utilizar la energía de forma eficiente para no aumentar la pobreza energética aún más.

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    • Avatar de victornauta Respondiendo a victornauta

      Ferrari, Bugatti, McLaren, Porsche, Bentley, rolls royce... Son ejemplos de eficiencia energética y sentido comun (ironía) ... Y no son flor de un día.

      Si hay gente dispuesta a pagar, da igual la eficiencia.

      Por. Cierto, no tengo ninguno de esos.

    • Avatar de victornauta Respondiendo a victornauta

      No el problema es como acumular energía sin poner en riesgo los recursos del planeta. Con baterías necesitamos unos recursos que no tiene el planeta ni en broma. Con las siguientes cifras para España empezar a sumar países y necesidades.

      Solo con el ejemplo de España y sus 30-40 días en teoría con gas. Es fácil.

      Consumo medio de España por redondear 30 GWh.x24 horas x 30 días. Al loro 21600 GWh. Es decir 21.600.000.000 kWh. Ahora compramos la batería con su instalación a 200€ el kWh. Os parece bien el precio está regalado. 4.320.000.000.000 € hablando en plata 4,32 billones de €. En unas baterías de 4000-8000 ciclos.
      Solo en acumulación.
      Que aparte tendríamos que añadir el transporte para llenarlas y cuando se saca la energía. Pero bueno esto es solo para España sin contar con el coche eléctrico.
      Contemos 20 millones de vehículos con un promedio de 12000 km al año. Con una media de consumo de 18 kWh a los 100 km que es muy baja pero regalo kWh a lo baja.
      2160 kWh por vehículo al año. En un mes 180 kWh por 20 millones. 3.600.000.000 kWh para vehículos. Es decir 3.600.000 MWh o 3600 GWh en transporte al mes.

      Volvamos a calcular la batería necesaria sin pérdidas no nada.
      200*3.600.000.000= 720.000.000.000€ es decir reduciendo 720mil millones de euros.

      Entonces resumiendo necesitamos unas reservas para un mes de 5,02 Billones de euros.

      Y cuidado que acabo de poner solo 20 millones de vehículos, pero en España tenemos 30 millones y los vehículos industriales consumen bastante más.

      Tampoco he sumado calefacción ni nada por el estilo, por mucha eficiencia que tenga la aerotermia con 1000w no calientas una vivienda.

      Saludos.

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    • Avatar de aaaa Respondiendo a aaaa

      Explícame para que quieres acumular en una batería la energía que gasta un país entero en 30 días!

      Partes de una base totalmente disparatada.

      La producción eléctrica tiene que buscar ser en todo momento lo más próxima posible a la demanda. Al igual que en cualquier fábrica se tiene que ajustar la producción todo lo posible a la demanda. Lean Manufacturing, Just-in-time, ¿te suena de algo?

      Cierto es que hay que asegurar el suministro ante cualquier situación adversa y esto hace que sea necesario un cierto back-up.
      En el mercado eléctrico este back-up actualmente lo cubren los intercambios internacionales, las centrales hidroeléctricas y las de ciclo combinado.
      Ahora mismo, por ley, se tiene que acumular una cantidad de gas natural mínima para 4,5 días de consumo. No 30.

      El objetivo por tanto es tratar de conseguir una producción eléctrica que se aproxime todo lo posible a la curva de demanda sin depender de los combustibles fósiles.
      Y debido a que las principales fuentes de energía renovable como son la eólica y la solar producen energía de manera intermitente, los pasos actuales para mejorar la producción son los siguientes:

      - Aumento de la capacidad de los intercambios internacionales. Cuanto más extensa es la producción más estabilidad se consigue.
      https://www.ree.es/es/red21/refuerzo-de-las-interconexiones

      - Aumento capacidad bombeo. Es el back-up renovable por excelencia y por tanto hay que potenciarlo.
      https://elperiodicodelaenergia.com/espana-acoge-casi-la-mitad-de-los-proyectos-de-interes-comun-de-almacenamiento-para-la-ue/

      - Eólica de última generación, con aerogeneradores de tamaño considerablemente mayor que anteriormente consiguen una mayor producción y con menor intermitencia. Al igual que la eólica off-shore donde el viento es mucho más constante.
      https://www.greenalia.es/lineas-de-negocio/eolica-offshore/

      - Autoconsumo: No hay nada más eficiente como generar la energía allí donde la vas a consumir y en España tenemos unas condiciones idóneas para el autoconsumo solar.
      En el futuro próximo cada vez va a ser más interesante utilizar baterías reutilizadas para back-up energético en instalaciones de autoconsumo.

      - El hidrógeno verde podría ser también una opción de back-up energético renovable pero debido a su eficiencia y coste actual aún no presenta viabilidad.

      Y por último, volviendo al tema que nos ocupa, la utilización del hidrogeno de manera masiva para el transporte:

      Tú mismo has señalado que si todos los automóviles fueran a baterías se aumentaría el consumo eléctrico actual sobre un 20%, algo perfectamente asumible.
      Sin embargo, si todos los automóviles fueran de pila de hidrogeno verde, el consumo eléctrico aumentaría más de un 70%, algo totalmente inasumible.
      Y si fueran de combustión interna de hidrogeno verde el consumo eléctrico aumentaría más de un 100%.

      Como comprenderás no puede obtener tal cantidad de energía solamente de los excedentes de las renovables.

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    • Avatar de victornauta Respondiendo a victornauta

      Grave esto a fuego. Las energía eólica da un 30% de su potencia instalada en el tiempo. Ahora le explico la media en España es de unas +-2500 horas anuales aprovechables de aire.
      Un año tiene 8740 horas. Con esto está todo dicho las ubicaciones buenas están casi todas pilladas. Aquí me puede contar el cuento de la lechera, campanilla o Peter pan.

      La solar España cuenta con 2500 horas de sol que no son todas aprovechables al 100% por la fotovoltaica. Volvemos al 30%.

      Depender del extranjero implica que ante un problema te quedas a oscuras. Si por qué tu red se va a la mierda cuando te cortan el grifo. Se están utilizando para estabilizar el exceso o el defecto en pequeñas cantidades. Ejemplo el gas que no viene por Marruecos y lo estamos comprando con el gas de las reservas de 30 días que se montaron hace años en previsión de cosas como estas.

      El autoconsumo al que le pueda interesar y pueda usarlo. Pero aquí lo que quiere es que la red le realice el backup de una instalación mal diseñada y que sus excesos se los compren a precio de oro. Volvemos al 30% y la necesidad de acumular energía.

      La generación en el momento se puede realizar por qué tiene unos ciclos combinados es decir gas. Gas gas. Que son los que están regulando el sistema. Las renovables se están comprando todo o casi todo y la nuclear todo lo que esté en marcha por qué van a piñón fijo.

      Por qué 30 días. Por qué tenemos en gas 30 días para el país, esas reservas que sin ellas estaríamos congelado actualmente.
      Como ya he explicado que las renovables solo dan el 30% de la energía posible o tienes mucha o te comes los mocos. Con más de 60GW solo somos capaces de producir como máximo unos 15GW a la hora pero en otras horas se cae a 10-12 GWh.
      Lo entiende ahora.

      Ahora puede poner los enlaces maquillando lo que quiera.

      Como acumula la energía y sin tener dependencia de marruecos, Francia, Alemania,etc. Con una inversión de 5 billones de euros que es el PIB de España de 4 años. Si tenemos dependencia energética habremos muerto como país.

      Dónde está la industria donde la energía es barata y no tienen cortes de luz.

      Ahora entiende por qué tenemos que acumular y aprovechar. Pero con baterías es imposible.

      De que come un pis de la industria que tiene el país.
      Que tenga un coste energético mayor es cierto pero tiene la ventaja de acumulación.
      Acumulación y utilización de los excedentes. Que sale mejor fabricar combustible sintético, se puede acumular fácilmente aunque se rendimiento sea pequeño es muy acumulable.

      Por cierto España es un país con unas condiciones de renovables espectaculares.

    • Avatar de victornauta Respondiendo a victornauta

      Un kilo de hidrógeno ( 30 kWh ) , cuesta hacerlo 60 kWh .
      Un motor de combustión tiene un rendimiento del 30%.

      O sea . Metes 30 kWh y salen 10 kWh efectivos.

      1/6 de la energía se desperdicia .
      Para 10 kWh efectivos , necesitas al menos 60 kWh.

      Un rendimiento como mucho del 16%.

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    • Avatar de yoflotopronto Respondiendo a Baterinera

      1/6 se aprovecha
      5/6 se desperdician

    • Avatar de yoflotopronto Respondiendo a Baterinera

      Pero habremos parado a la ultraextremaderecha

    • Avatar de victornauta Respondiendo a victornauta

      Pues mire señor.

      1 Como tendremos que tener 6 veces la potencia o más del consumo en energía renovables. Tendremos momentos que se tendrá que parar las energías renovables por exceso de energía. Esa misma energía sin un procesamiento efectivo de grandes cantidades de energía se pierde .
      2 dependiendo donde esté la planta de generación se necesita un transporte. Pero lo lógico la producción es al lado del centro de generación. Así nos evitamos entre el 14 y 7% en pérdidas de distribución de energía eléctrica. Las plantas generadoras se están pensando así.
      3 el proceso es el que es fácil de buscar. Pero también se están teniendo avances de necesitar un 40% menos de energía para la producción.
      4 la compresión la puede realizar en el mismo centro sí se distribuye a presión o bien cuando llegue a su sitio después usas las tuberías de gas. Si lo que busca es transportar en cisterna o botellas.
      5 la compresión es fácil buscar cuánto cuesta en la misma wikipedia te lo pone.
      6 pues aquí poco más vas a tener del rendimiento del motor térmico un 30% como mucho.

      El rendimiento es muy inferior a la pila de combustible que todo el proceso está entorno al 20-30%.

      Lo que está más que claro que acumular energía en baterías es el gran despilfarro en recursos técnicos. Es imposible tener en baterías las reservas energéticas de 30 días. Y menos todavía para recargar 20 millones de vehículos eléctricos

      Pero sí tantas ganas tiene empiece a realizar el análisis. El rendimiento desde generación es bajo .

      Pero no crea que el coche electrones bajo. Sin acumulación 14% de pérdidas transporte energía, 15 % pérdidas carga batería,15% de pérdidas de energía en conversación de la batería a la rueda, da un 61,4%.
      Si a todo esto introducimos un sistema de baterías con unas pérdidas de 15 en carga y otro tanto en generación pues la cosa mejora. Bajamos a un 44,3%

      Todo tiene pérdidas el problema es como almacenar energía para días y no horas.

      Saludos.

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    • Avatar de aaaa Respondiendo a aaaa

      Permíteme que ponga en duda que solamente con los excedentes de las renovables vayamos a producir hidrógeno para alimentar todo el parque de vehículos de un país.

      Si se pretende usar el hidrógeno de forma masiva, como muchos planteáis, se tendría que producir utilizando electricidad a precio de mercado.

      El problema viene cuando vemos el rendimiento total, desde que se produce la energía hasta que llega a las ruedas. En un vehículo de pila de hidrógeno, o peor aún, en uno de combustión interna de hidrógeno, el rendimiento total del proceso es bajísimo. No te has atrevido a darme ni una estimación, pero es menor del 30% para pila de hidrógeno y menor del 15% para combustión de hidrógeno.

      Así que, haciendo la suposición de que el parque de automóviles fuera a pila de hidrogeno, el consumo eléctrico aumentaría sobre un 70% respecto al actual, cuando, si los vehículos fueran a baterías, ese consumo aumentaría sobre un 20%.

      ¿Entiendes ahora que si el parque de vehículo fuera a hidrógeno sería un tremendo problema llegar a tal cantidad de producción eléctrica? ¿Entiendes ahora que sería imposible que la producción de hidrogeno se pudiera conseguir solamente de los excedentes de las energías renovables?

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    • Avatar de victornauta Respondiendo a victornauta

      Te he dicho entre el 20-30% para pila de hidrógeno.

      Te he calculado lo mismo en un coche eléctrico y con baterías estacionarias en plan unicornios estamos entorno al 40%.
      Con unas inversores de 5 billones de euros. Para tener simplemente 30 días de acumulación de energía y para 20 millones de vehículos para 30 días con una media de 1000 km al mes. Esto solo contando las baterías a 200€ con instalación y todo el kWh.

      Después el sistema tiene que ser mixto y tiene que existir varias formas.
      Vehículo para ciudad y poco de periferia baterías. El resto será hidrógeno o combustible sintético simplemente por capacidad de generación ,transporte y acumulación. Se pueden utilizar todos los excedentes e incluso acumulación.

      En motor térmico es muy bajo por qué ya partimos de un 30%. Es algo que ya le he comentado tampoco se tiene que ser un lumbreras.

      No lo que no entiende es una cosa. Que hace con los excedentes. Aquí atento, si tenemos 6 veces de potencia en los momentos que la producción está por encima de la demanda se obliga a parar la producción. Ahora mismo se compra toda las renovables.
      Nadie va a invertir si te quitan horas de sol o de viento. Al final los productores se les tiene que comprar la producción y la tenemos que vender. O bien comprarla pero el parque parado en compensación. Es decir si 1 MWh tengo que pagar 2-3 o 6. Pues es lo que toca. Precio alto.

      Que se consigue con esto sencillo. En propio punto de generación de renovables tiene su planta al lado de fabricación de sintético o de hidrógeno. En un momento puntual puede reutilizar el hidrógeno acumulado para generación y el resto para vehículos. Que se necesita más energía si.

      Pero esto es como las centrales de bombeo donde su rendimiento es muy malo. Hablamos del 50%. Sí el 50% y con lo que produce no somos capaces de dar 15 minutos de electricidad a España al día.
      Aparte que esa acumulación es infumable.

      Los parques crecerán y estarán por encima de ese %. Es más lo que se ha pedido es llegar por encima de los 200 GW en energías renovables es España. Si acaba de leer bien 200 GW. Cuando el consumo medio está entorno a los 30 GWh. 6,6 veces. Pero han tenido que frenar por qué se llegaba a los 300 GW de potencia instalada demasiado rápido sin garantías y con la legislación actual implica pagar mucho.

      Saludos.

    • Avatar de aaaa Respondiendo a aaaa

      Como dices, si se usa el exceso de energia producida en fuentes renovables para generar hidrógeno no veo problema.

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    • Comentario moderado
    • Avatar de Respondiendo a

      Hay momentos que lo menos importante es el consumo. A mí me pasa los fines de semana cuando salgo de paseo.

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