El hidrógeno y el transporte pesado: IAA Transportation 2022 Hannover (Primera parte)
Si la edición del Salón Internacional del Automóvil IAA Mobility Munich 2021 supuso la vuelta a medio gas tras la pandemia del certamen más importante del sector del automóvil, la edición del IAA Transportation Hannover 2022 ha sido la confirmación de la tan ansiada vuelta a la normalidad del sector. En esta ocasión, con una demostración de fuerza del sector en lo referente al transporte pesado, última milla y de mercancías. En los dos certámenes el SynerHy-Team tuvo el placer de estar presente y disfrutar de las novedades que el sector ofrece.
Si hablamos en clave de hidrógeno, la edición del IAA Mobility Munich 2021 estuvo marcada por la presentación al gran público del modelo eléctrico de pila de combustible propulsado por hidrógeno, el BMW i Hydrogen NEXT cuya construcción en serie comienza a final de este 2022. Si los stands relacionados con el hidrógeno en la edición de 2021 se podían contar con los dedos de la mano, debido a que el IAA Mobility está centrado en turismos y vehículos utilitarios, en esta edición del IAA Transportation Hannover 2022 dedicada al transporte pesado y de última milla ha supuesto la confirmación del papel principal que tiene reservado la industria al hidrógeno en este segmento. Con una multitud de stands repartidos en los once pabellones y las dos superficies exteriores de muestra de la feria, el sector del hidrógeno ha mostrado un despliegue de fuerzas y medios sin precedentes, con la mayoría de los fabricantes e industria auxiliar involucrados mostrando las novedades que nos encontraremos en los próximos años en el segmento del hidrógeno y la movilidad eléctrica pesada.
En esta primera entrega queremos mostrar las principales novedades de los fabricantes de camiones y furgonetas que almacenan el hidrógeno en su interior en forma gaseosa comprimida y líquida. Haremos un repaso a las numerosas novedades que presenta el proveedor de tecnología y servicios Bosch en relación con la división de hidrógeno en cuanto a la movilidad (Mobility Solutions). Para terminar, analizaremos en próximos artículos la presencia española en la muestra, los vehículos pesados propulsados por motor de combutión de hidrógeno, las novedades en el retrofit y los diferentes componentes del powertrain de los vehículos.
PRINCIPALES NOVEDADES DE LOS FABRICANTES DE VEHÍCULOS PESADOS
Nikola & IVECO
Sin duda, y junto al grupo tecnológico Bosch, uno de los stands más espectaculares de la feria. Situado en el pabellón 24 y con más de 400 m², el stand supone un derroche de medios digitales y humanos, con multitud de profesionales y técnicos explicando las novedades que la tecnología del hidrógeno aporta al segmento del transporte pesado por carretera. La joint venture formada por la startup americana y el grupo industrial italiano lanzaron para la ocasión el modelo Nikola Tre FCEV beta versión que espera lanzar para el primer trimestre del 2024 para el mercado europeo y en el último trimestre del 2023 para el mercado americano.
Técnicamente hablando, la capacidad de almacenar hidrógeno a 700 bar en forma comprimida hace que la autonomía esperada para este modelo sea superior a los 800 km. El Nikola Tre FCEV Artic 6×2 en versión beta cuenta con un eje auxiliar y una nueva cabina que aumenta el rendimiento aerodinámico del camión. Con una distancia entre ejes de 3.932 mm, puede acomodar aproximadamente 70 kilogramos utilizables de hidrógeno y se esperan tiempos de repostaje de menos de 20 minutos, con una potencia máxima de 480 kW / 645 hp (e-axle) y dos módulos de pila de combustible de 100 kW (Bosch). Como curiosidad, el prototipo del Nikola Tre mostrado incluía todo el powertrain excepto la situación de los tanques de almacenamiento, estando aquí quizá el secreto mejor guardado desde un punto de vista técnico (5 u 6 tanques). Hay que recordar que los tanques se alojan en la parte posterior de la cabina y los laterales del chasis. La potencia generada por la pila de combustible acciona el motor eléctrico y recarga las baterías que suministran la potencia extra necesaria para llegar a esos 480 kW. Además, las baterías acumulan la energía que proviene de la frenada regenerativa.
Figura 1. Modelo Nikola TRE FCEV 6×2
IVECO presentó el prototipo versión de hidrógeno de su mítico modelo última milla en el segmento de furgonetas, el modelo eDAILY Hydrogen. Con una potencia total de 140 kW, cuenta con una batería de 37 kWh y un sistema de almacenamiento de 12 kg de hidrógeno a 700 bar en 6 tanques de almacenamiento. Ofrece una autonomía de 350 km en modo pila de combustible FCEV de 90 kW y 50 km extra en modo batería. La tecnología de pila de combustible es proporcionada por Hyundai para este modelo.
Figura 2. IVECO eDAILY HYDROGEN
IVECO puso en disposición el eDAILY Hydrogen para ser probado por los participantes de la feria que tuviesen interés en hacer una prueba con carga real.
Renault & Plug Power (HYVIA)
HYVIA nace de la unión de Renault Group, uno de los principales fabricantes de la industria, y Plug Power, líder mundial en soluciones de hidrógeno, aportando ambos su experiencia complementaria para contribuir a la descarbonización de la movilidad.
Tres fueron los modelos presentados en esta edición de la muestra:
- MASTER VAN H2-TECH: Con una pila de combustible FC Plug Power de 30 kW, una capacidad de almacenamiento de 6,4 kg en sus 4 tanques Tipe IV a 700 bar de presión, un motor eléctrico de 57 kW / 76 PS y una batería de 33 kWh. La autonomía estimada ronda los 400 km y alrededor de 5 minutos de recarga.
- MASTER CHASSIS CAB H2-TECH: Con una pila de combustible FC Plug Power de 30 kW, una capacidad de almacenamiento de 4 kg en sus 2 tanques Tipe IV a 700 bar de presión, un motor eléctrico de 57 kW / 76 PS y una batería también de 33 kWh. La autonomía estimada ronda los 350 km y alrededor de 5 minutos de recarga. Se diferencia principalmente de la VAN H2-TECH en la ubicación de los tanques y la pila de combustible. (Ver vídeo adjunto a continuación).
- MASTER CITY BUS H2-TECH: La gran novedad del grupo HYVIA. El prototipo tiene capacidad para 15 pasajeros, con una pila de combustible FC Plug Power de 30 kW, una capacidad de almacenamiento de 4,7 kg en un tanque Tipe IV a 350 bar de presión, un motor eléctrico de 57 kW / 76 PS y una batería también de 33 kWh. La autonomía estimada ronda los 300 km y menos de cinco minutos de recarga. El almacenamiento a 350 bar y no a 700 bar en este modelo CITY BUS puede tener la explicación en seguir el alineamiento con los demás fabricantes de modelos city bus de 12 y 18 m como pueden ser Caetano (Toyota), Solaris (CAF) o el grupo belga Van Hool.
Figura 3. Master Van H2-Tech
Figura 4. Master Chassis Cab H2-Tech
Figura 5. Master City Bus H2-Tech
Hyzon
La compañía americana con sede en Rochester (N.Y.) tiene una amplia gama de camiones ligeros y pesados de hidrógeno. Los camiones de carga ligera-mediana desde 6-20 ton (40-80 kW potencia de pila) y los heavy trucks desde 40-70 ton (100-150-200-370 kW) y tres y cuatro ejes. En la imagen se observa el prototipo de un camión con la cabina “europea” proveniente de la cadena de montaje que Hyzon tiene en Europa, más concretamente en Groningen (Holanda).
El modelo HYZON HYMAX-500 tiene un motor eléctrico de 500 kW pico, una batería de 150 kWh. Utiliza una pila de combustible de 200 kW del fabricante Horizon, con sede en Singapur. Es capaz de almacenar 45 kg de hidrógeno comprimido a 350 bar, con un tiempo de repostaje estimado en 15 minutos y un rango de kilometraje cercano a los 400 km. El grupo americano ha firmado un contrato recientemente de distribución de 150 camiones a la empresa multinacional logística alemana DB Schenker.
Figura 6. Hyzon HYMAX-500
Daimler Truck
En el camino hacia el transporte libre de emisiones del futuro, los primeros prototipos de pila de combustible del Mercedes-Benz GenH2 Truck se han sometido a pruebas intensivas desde el año pasado, tanto en pistas de pruebas internas en circuito como en pruebas autorizadas por las carreteras alemanas. El gigante alemán del transporte con sede en Stuttgart ha apostado desde el principio por camiones con almacenamiento líquido de hidrógeno a -253 °C en 2 tanques criogénicos situados en la parte delantera a ambos lados del chasis capaces de almacenar 80 kilos, demostrando así la viabilidad de un camión eléctrico de pilas de combustible propulsado por hidrógeno de más de 40 toneladas de peso completamente cargado. El prototipo Mercedes-Benz GenH2 con el que actualmente se realizan las pruebas en carretera, se reabastece con hidrógeno gaseoso (ver vídeo a continuación). Sin embargo, otro prototipo de camión GenH2 con tanques de hidrógeno líquido también se ha exhibido en el stand de Mercedes-Benz Trucks situado en el Hall 19/20 como parte de IAA Transportation 2022 en Hannover (ver imagen inferior).
Vamos a centrarnos en el prototipo basado en hidrógeno líquido, la gran apuesta del grupo alemán para el medio y largo plazo. El hidrógeno en estado líquido tiene una densidad de energía en relación con el volumen significativamente mayor en comparación con el hidrógeno gaseoso, siendo un gran portador de energía en este estado.
Como resultado, se puede transportar más cantidad de hidrógeno en dos tanques (80 kg en el caso del prototipo evolucionado mostrado en Hannover), lo que aumenta significativamente la autonomía (hasta los 1.000 km), permitiendo que el vehículo tenga un rendimiento comparable al de un camión diésel convencional. Esto hace que el camión sea muy adecuado para operaciones particularmente exigentes, especialmente en el importante segmento del transporte pesado de larga distancia. El prototipo expuesto (19 toneladas) tiene un payload o capacidad de carga similar a un camión diésel del mismo segmento (25 toneladas), con un motor eléctrico de potencia máxima de 660 kW (2*230 kW). El sistema de dos pilas de combustible de 150 kW está suministrado por la joint venture CELLCENTRIC constituida por Volvo Truck & Daimler Truck. Además, consta de un sistema de baterías de 70 kWh con una salida temporal de potencia de hasta 400 kW.
Figura 7. Mercedes Benz GenH2 Truck de hidrógeno líquido
Figura 8. Mercedes Benz GenH2 Truck de hidrógeno comprimido – FAURECIA
La disposición del powertrain de este prototipo es diametralmente opuesta a la de los modelos de hidrógeno comprimido. Las pilas de combustible se encuentran bajo la cabina, de forma que se aprovecha el radiador frontal para su refrigeración. La no ubicación de tanques de almacenamiento en la parte posterior de la cabina permite mantener las dimensiones de la misma, tan importantes para los camiones de transporte de larga distancia, y además alojar los convertidores DC/DC de baja y alta potencia. En el chasis se aloja el sistema de baterías y el motor eléctrico. Es decir, el reducido tamaño de los dos tanques de almacenamiento de LH2 permite una distribución mucho más razonable desde un punto de vista técnico que los modelos de camión de hidrógeno comprimido a 350 u 700 bar.
Además de los tanques de almacenamiento de hidrógeno del modelo GenH2, del fabricante austríaco SAG Austria GmbH (modelo LH2 Poseidon), se pudieron ver modelos del fabricante francés Faurecia (bajo su marca comercial Forvia en colaboración con Air Liquide) y del fabricante canadiense Magna International, en este caso de 45 kg de H2 (ver imagen).
Figura 9. Modelo de tanque de hidrógeno líquido – Magna International
Figura 10. Modelo de tanque de hidrógeno líquido – Faurecia
El inicio de la producción en serie de camiones GenH2 Truck está previsto para la segunda mitad de la década. Daimler Truck ha permitido a los visitantes dar un paseo en el camión propulsado por hidrógeno líquido en IAA Transportation de Hannover.
PRINCIPALES NOVEDADES DE LOS FABRICANTES DE PROVEEDORES DE TECNOLOGÍA Y COMPONENTES
Grupo Bosch
El portfolio de productos exhibidos por el grupo tecnológico con sede en Baden-Wurtemberg en esta edición de la IAA Transportation de Hannover ha sido apabullante. La ofensiva y su apuesta por el hidrógeno es total. La lista de componentes expuestos es muy amplia:
- Stack de pilas de combustibles, blower de recirculación anódicos, inyectores de gas en la FC, válvulas de control de aislamiento del stack, válvula de humidificación bypass, mini compresor eléctrico de aire, air-mass meter.
- Convertidor DC/DC de alto y bajo voltaje, sensor de corriente eléctrica de las baterías, motor eléctrico, unidad de control de almacenamiento de hidrógeno, sensores de concentración de nivel de hidrógeno, motor eléctrico.
- On tank valves OTV, reguladores de presión, válvulas distribuidoras de hidrógeno.
El grupo tecnológico Bosch ha estado muy involucrado en el desarrollo y evolución de sistemas de celdas de combustible de hidrógeno para movilidad durante los últimos tiempos, además de los sistemas de propulsión eléctrica que se utilizan en algunos de los camiones de larga distancia de Nikola. El proveedor alemán fabrica motores eléctricos, ofreciendo también una gama de unidades de accionamiento eléctrico con cajas de cambios integradas y electrónica de potencia para vehículos comerciales.
La previsión de inversión en celdas de combustible lleva el gasto total a más de mil millones de euros hasta 2024. Además de desarrollar la FC, Bosch está expandiendo sus esfuerzos para producir otros componentes de soporte y tecnología de electrificación.
Conclusiones
Como hemos comprobado en este primer artículo resumen de la IAA Transportation de Hannover, el compromiso de los fabricantes de camiones long range con el segmento del hidrógeno es total. A excepción del grupo Scania, el resto de fabricantes han expuesto sus prototipos basados en la tecnología del hidrógeno. Hasta el fabricante MAN ha anunciado prototipos para el 2023.
La unión de los grandes fabricantes con grupos industriales con amplia experiencia en la tecnología de las pilas de combustible hace que se produzca un win-win en el desarrollo y evolución de los modelos. La unión de Nikola-Bosch, Iveco-Hyundai, Daimler-Volvo, Renault-Plug Power, Quantron-Ballard Power, por citar algunas, hace que la evolución, la fiabilidad y el rendimiento de los vehículos sea cada vez más elevada, siendo los camiones propulsados por hidrógeno una alternativa real de descarbonización en el corto y medio plazo.
La implicación de grupos tecnológicos como Bosch, Faurecia o Mahle aseguran una calidad en lo referente a las prestaciones, electrónica y digitalización de los vehículos, mejorando exponencialmente la experiencia de cliente de los usuarios de este segmento de la movilidad. En un escenario donde los camiones eléctricos de bajo tonelaje coexistirán con los camiones eléctricos de pila de combustible propulsados por hidrógeno de mayor tonelaje, el sector de la movilidad supone un offtaker esencial para los planes de producción “in situ” de hidrógeno renovable o verde en Europa y especialmente en España, donde el 25% de las emisiones de CO2 son causadas por el transporte. La producción de hidrógeno renovable a un precio muy competitivo hacen del mercado español un foco de interés para la implementación de las tecnologías del hidrógeno, con el añadido de no tener que importar combustibles fósiles emisores de partículas y gases contaminantes.
En próximas entradas del blog analizaremos las espectaculares novedades alcanzadas en los motores de combustión de hidrógeno, la propuesta de range extender de algunos fabricantes del sector, las posibilidades de retrofit con camiones de pila de combustible y las novedades en digitalización y componentes en el segmento long range.
Stay tuned!