El primer vehículo de hidrógeno del Dakar es un camión

El pasado día 1 de enero de 2022 comenzó la 44º edición del rally Dakar. Todos los vehículos inscritos tomaron la salida desde la ciudad de Hail (Arabia Saudi), pero esta ocasión fue diferente, tomó la salida un vehículo muy especial. La empresa francesa Gaussin, junto con su sponsor Aramco, han fabricado un camión propulsado por hidrógeno como combustible, que tomó la salida y está participando en esta edición de la carrera: el H2 RACING TRUCK®.

Y ¿por qué este vehículo es tan especial y revolucionario? Por varios motivos:

1. Es un vehículo cero emisiones absolutas que toma la salida en esta edición, aunque no compite. Todo el resto de vehículos en carrera funcionan con combustibles fósiles, biocombustibles, e-fuels o son híbridos eléctrico/fósil de diferentes tipologías. Todos emiten CO2 de manera local en su funcionamiento y tienen motor de combustión, el de Gaussin no.

2. Es uno de los pocos equipos de la historia en participar en un Dakar con un vehículo que no emite CO2 en uso y el primer camión, aunque participa sin competir. El primero en hacerlo fue el Acciona 100% Ecopowered, un coche 100% eléctrico con baterías de litio, del cual el autor de estas líneas es co-responsable del diseño eléctrico en su primera participación en 2015, y este si competía con el resto de vehículos, y sigue siendo el único que ha competido con cero emisiones, a falta de que Gaussin entre en competición el año próximo (esperemos).

3. Es el primer vehículo (y primer camión) de la historia en participar en un dakar con combustible hidrógeno como su única fuente de energía primaria a bordo.Y se trata del primer vehículo en generar su propia energía con una pila de combustible.

4. Está abriendo una nueva era en el Dakar ya que es el primero de una saga. La ASO (Entidad organizadora del Dakar) se ha marcado el objetivo de que todos los vehículos inscritos sean de hidrógeno en la edición de 2030.

Y es por ello que merece una mención especial y que dediquemos estas líneas a comprender mejor cómo funciona su tecnología y cómo se aplicarán al ámbito de los camiones comerciales en el futuro.

Un camión como el de Gaussin/Aramco basa su diseño en un componente central, la pila de combustible, que transforma la energía química del gas hidrógeno en energía eléctrica sin procesos térmicos intermedios (es decir, sin combustiones ni expansiones de gases). Se podría decir, simplificando, que extrae directamente los electrones del hidrógeno para generar electricidad, y esto lo logra con la ayuda de membranas plásticas de tecnología PEM (del inglés Polymer Electrolyte Membrane, Membrana de electrolito polimérico). En este caso concreto, la pila de combustible puede suministrar una potencia máxima eléctrica de 380 kW (4 pilas de 95 kW), lo cual quiere decir que probablemente su consumo a potencia máxima será de unos 25 kg de hidrógeno por hora (suponiendo una eficiencia de la pila del 45-50%, habitual en este tipo de equipos).

La pila de combustible parte el vehículo en dos subsistemas, uno químico, antes de la pila, que almacena gas hidrógeno a presión y lo suministra a la pila; y otro eléctrico, después de la pila, que utiliza la electricidad para mover el vehículo. Este segundo subsistema es similar al de un vehículo eléctrico.

El subsistema químico almacena 80 kg de hidrógeno a 350 bar de presión en 14 depósitos de fibra de carbono. Estos depósitos conforman el almacenamiento de energía primaria del vehículo. El hidrógeno es continuamente descomprimido y suministrado a la pila de combustible para su consumo a bajas presiones. Teniendo en cuenta el consumo de la pila, este camión gastará todo el hidrógeno a bordo con la pila de combustible funcionando a plena potencia en aproximadamente 3 horas. Como la pila de combustible no siempre funciona a plena potencia, Gaussin declara que la autonomía del camión es de entre 3 y 5 horas en carrera y que la autonomía es de 250 km. Cabe mencionar que este consumo es altísimo al tratarse de un camión en carrera por dunas, ya que se estima que este mismo camión tendría 800 km de autonomía en carretera, aunque en ese caso de uso le sobraría mucha potencia de pila. Por otro lado, la velocidad media del vehículo puede parecer baja (50-83 km/h), pero es similar a la de los vehículos de combustión para una carrera de este tipo.

El subsistema eléctrico impulsa el vehículo utilizando en los motores eléctricos la electricidad proveniente de la pila de combustible. Los motores son los que dictan la potencia máxima instantánea de la que dispone el camión. En este caso, el camión de Gaussin/Aramco tiene instalados 2 motores eléctricos de 300 kW (402 cv) cada uno, situados en cada eje del camión y que dotan al camión de 600 kW (804 cv) de potencia pico. Esto lo pone a la altura en potencia de los mejores camiones. Por ejemplo los Kamaz (ganadores de 18 ediciones) tienen alrededor de 1100 CV de motor térmico y pesan 8,6 toneladas. El peso del Gaussin H2 RACING TRUCK® es de 12,5 toneladas y, aunque sea superior al de los Kamaz, estará igualmente entre los camiones con más aceleración del Dakar dada la entrega instantánea de potencia de sus motores eléctricos.

Se puede apreciar que los motores descritos tienen casi el doble de potencia que la pila de combustible, entonces, ¿De dónde sale la potencia extra necesaria para ellos?. La respuesta es: de una batería de litio de 82 kWh con la que el camión puede utilizar su potencia máxima durante un máximo de 22 minutos (dato calculado por el autor). Después de este tiempo, el camión deberá bajar su consumo a una potencia inferior a 380 kW para así disponer de capacidad libre para que la pila de combustible que se pueda emplear en recargar la batería y, tiempo después, poder volver a poder utilizar la potencia máxima de los motores.

De esta forma, el camión dispone de un sistema híbrido en el que la pila de combustible suministra la potencia de base y la batería suministra los picos de potencia. Esta es la misma configuración que tienen tanto los coches como camiones de hidrógeno para usos civiles.

Las etapas tienen hasta 830 km de longitud y dentro de ellas hay algunas especiales* de hasta 460 km. Esto implica que como el camión tiene sólo 250 km de autonomía deberán hacer recargas de hidrógeno tanto en los enlaces como en las especiales.

*La especial es el tramo de carrera cronometrado en dunas o offroad, el resto de la etapa es enlace habitualmente por carretera y no cronometrado

La recarga de hidrógeno de este camión se realiza con hidrógeno verde/renovable, es decir, hidrógeno que ha sido generado por electrólisis partiendo de fuentes renovables y no ha emitido CO2 en su producción. Y aunque Gaussin no lo declara, muy probablemente disponen de hidrogeneras portátiles esperando al camión cada 250 km, con las que van transfiriendo hidrógeno a presión a los depósitos. Muy probablemente el vehículo realiza las recargas durante las especiales en la mismas ubicaciones de los refueling de gasolina de las motos, ya que suelen ser exactamente cada 250 km. Durante los enlaces probablemente le seguirá una comitiva de técnicos que asistirán al camión, como a todos los vehículos “top”. (Esta estrategia de refueling es una intuición del autor en base a su experiencia en el Dakar y en la tecnología, Gaussin no lo ha declarado aún). De hecho puede que el recorrido que realice el camión no sea el mismo que el de los coches de carreras, ya que no está compitiendo en carrera.

Por último, cabe remarcar que esta tecnología es la punta de lanza sobre la que se está gestando paralelamente la de camiones de carga civiles. El hidrógeno aporta al sector del transporte una solución para camiones de alta capacidad y kilometraje que difícilmente es posible lograr con sistemas puramente eléctricos a batería. Empresas como Hyundai, Nikola, Daimer, etc. ya están testeando sus flotas de trailers de hidrógeno. Esperemos que iniciativas como la de Gaussin sirvan como banco de pruebas para el sector.