Autobuses urbanos: Cero emisiones para 2030

La Comisión Europea, dentro de sus nuevos y ambiciosos objetivos de emisiones de CO2 para los nuevos vehículos pesados ​​(HDV), propone que todos los nuevos autobuses urbanos sean de cero emisiones a partir de 2030.

El esperado informe de la consultora Chatrou CME Solutions muestra cómo el 2022 supuso un despegue sin precedentes en el crecimiento del número de autobuses urbanos eléctricos en servicio en Europa. Alrededor de 3.505 autobuses urbanos eléctricos de batería fueron registrados en nuestro continente, suponiendo el 30% de cuota de los denominados city-bus. Sin embargo, tan sólo 99, unidades fueron autobuses de pila de combustible propulsados por hidrógeno (FCEB, fuel cell electric bus), 158 de ellos en 2021. Los datos en Norteamérica confirman la tendencia, 5.269 autobuses eléctricos de baterías se encuentran en operación frente a las 211 propulsados por hidrógeno.

En el artículo de esta semana, desde SynerHy analizamos las ventajas y desventajas para el desarrollo de ambas tecnologías de emisión cero, además de los planes de diferentes países de la Unión Europea, EE.UU. y Asia para el despliegue de los autobuses urbanos de hidrógeno y de su infraestructura de recarga.

Los autobuses propulsados por hidrógeno ofrecen ventajas adicionales respecto a los de baterías, como pueden ser la autonomía, el tiempo de repostaje, la variabilidad en el rendimiento en temperaturas extremas, la eliminación del elevado payload que suponen las baterías incrementando la capacidad de pasajeros y equipaje, entre otras. El elevado coste del hidrógeno renovable a día de hoy junto al elevado CAPEX de las infraestructuras de recarga son el talón de Aquiles para el despliegue de esta tecnología.

Los autobuses de hidrógeno, urbanos e interurbanos, se pueden beneficiar de la capacidad de recorrer largas distancias, siendo esta tecnología la gran candidata a ocupar el segmento del transporte pesado descarbonizado. Sin embargo, el rango de los vehículos eléctricos de batería va en incremento constante haciendo de éstos una solución ideal para el transporte urbano de cero emisiones. Además, la capacidad de los mismos de cargar parcialmente a través de carga inducida (pantógrafos) en cualquier punto de la ruta, y el precio de las recargas, hace que los city buses propulsados por baterías se estén imponiendo como principal tecnología limpia en las ciudades de todo el mundo.

Especificaciones técnicas de los autobuses de hidrógeno

Para el estudio técnico de un autobús urbano de hidrógeno recurrimos al modelo Urbino 12 de la empresa SOLARIS, englobada en el grupo industrial español CAF. Este modelo está propulsado por energía generada por una pila de combustible de 70 kW. La pila de combustible contará con el respaldo de una batería Solaris High Power (basada en LTO) con una capacidad de 30 kWh durante períodos de alta demanda de electricidad, con dos baterías instaladas en los autobuses de 18 metros.

Para el almacenamiento del hidrógeno comprimido a 350 bar consta de cinco depósitos compuestos de hidrógeno (tipo IV) montados en el techo y situados longitudinalmente sobre el primer eje del vehículo, que aseguran una capacidad de 312 litros cada uno, es decir, 1.560 litros en total equivalentes a unos 37 kg. El repostaje se realiza a un ritmo de 6 kg por minuto, siendo el tiempo necesario para llenar el depósito de entre cinco y seis minutos. El boquerel de recarga está ubicado en el lado derecho, cerca de la puerta delantera. El autobús tiene un alcance de alrededor de 350 kilómetros, según datos de Solaris. El Solaris Urbino Hydrogen se puede encontrar ya en sus dos versiones de 12 y 18 metros de longitud.

El Solaris Urbino 12 se caracteriza especialmente por un bajo nivel de ruido y ausencia de vibraciones durante el movimiento. Además, el único producto de la reacción química que tiene lugar en la pila de combustible de hidrógeno es el agua, siendo 100% de emisiones cero a la atmósfera. Sus reducidos tiempos de recarga garantizarán la flexibilidad y la agilidad para el operador de las flotas de vehículos urbanos.

La iluminación interna del autobús es full LED y el aire acondicionado está controlado por un sistema caracterizado por el uso de refrigerante CO2 y bomba de calor. Este sistema utiliza el calor residual de la pila de combustible para calentar el habitáculo. El Urbino 12 destaca por su cabina, totalmente digitalizada y equipada con tecnología de pantalla táctil, como es habitual en todos los autobuses Solaris de nueva generación. El interior de los vehículos contará con aire acondicionado, un sistema de comunicación de pasajeros y un sistema automático de conteo de pasajeros. También habrá espacio para una silla de ruedas y un cochecito o bicicleta y puertos USB para cargar dispositivos móviles. Los autobuses están equipados con sistemas avanzados como cámaras en lugar de espejos y el sistema MobileEye Shield+ para detectar objetos inesperados alrededor del autobús. Solaris brinda servicio continuo a los vehículos a través de su sistema de administración y monitoreo de flotas eSConnect.

España

Iberdrola inauguró en abril de 2022 la primera hidrogenera para autobuses urbanos propulsado por hidrógeno de la empresa municipal de transporte de Barcelona (TMB). Se trata de la primera HRS (Hydrogen Refueling Station) de uso público y comercial para suministrar hidrógeno renovable en España. Ocupa alrededor de 5.000 m2 en el polígono industrial de la Zona Franca de Barcelona, cerca del puerto y del aeropuerto de la ciudad, y se construyó en menos de 12 meses. Hay 6 autobuses de la empresa municipal TMB que utilizan hidrógeno en estos momentos, 1 en funcionamiento y 5 en fase de pruebas mecánicas, pero están previstos un total de 60 autobuses de aquí al 2026, según fuentes de la compañía española.

Los autobuses seleccionados son de la marca Caetano Toyota H2 City Gold LHD, de 12 metros de largo, carrocería ligera de aluminio, 60 kW de potencia nominal y cinco tanques (Tipo IV, 350 bar) para almacenar 37,5 kg de H2. Este hidrógeno alimenta la pila de combustible para generar la energía que a su vez acciona el motor eléctrico (180 kW de potencia). Repostan entre 30 y 37,5 kg, con una autonomía de unos 400 km, según la compañía portuguesa.

El pasado 10 de marzo, la Empresa Municipal de Transportes (EMT) de Palma de Mallorca presentó en la capital balear los tres primeros autobuses eléctricos de pilas de combustible propulsados por hidrógeno para incorporar a su flota municipal y así poder descarbonizarla. La compañía se convierte así en el primer cliente de la planta de producción de hidrógeno renovable de Lloseta (Mallorca) la primera instalación industrial de hidrógeno renovable de España. Esta iniciativa se enmarca en el proyecto ‘Power to Green Hydrogen Mallorca’, liderado por Acciona Energía y Enagás Renovable. Además, la Empresa Municipal de Transportes de Madrid ha comenzado ya las obras de la HRS que dará servicio a una flota de 10 autobuses FC en 2024. Así mismo, la empresa municipal de transporte EMT Madrid ha comenzado las obras de otra hidrogenera (1 MW Electrolizador) situada en la capital de España que servirá para suministrar hidrógeno a una flota inicial de 10 autobuses. En la comunidad de Madrid igualmente, y en la ciudad de Torrejón de Ardoz, la empresa de transportes ALSA tiene en funcionamiento un autobús propulsado por hidrógeno en su línea 4 urbana. ALSA cuenta con una hidrolinera compuesta por unos 18 bloques formados por 28 botellas de 50 litros cada uno, lo que suma una capacidad total de 25.200 litros de hidrógeno en estado gaseoso comprimido.

Alemania

Se prevé que el mercado alemán de autobuses de hidrógeno contribuya sustancialmente a la posición de liderazgo de Europa a escala mundial. Curiosamente, en 2022, Solaris proporcionó más autobuses con celdas de combustible que autobuses con batería eléctrica en el país (28 BEV y 42 FCEV) por primera vez. RVK tiene la mayor flota de autobuses Solaris propulsados por hidrógeno de toda Europa. Düsseldorf se ha fijado el objetivo de convertirse en climáticamente neutral para 2035. Con este fin, la empresa de servicios públicos de la ciudad Stadtwerke Düsseldorf y la empresa de transporte público Rheinbahn están invirtiendo en tecnología de hidrógeno y movilidad eléctrica a batería.

La empresa de transporte alemana Stadtwerke Aschaffenburg Verkehrs GmbH recurrió a Solaris con un pedido de 12 autobuses de pila de combustible: 10 unidades de hidrógeno Urbino 12 y 2 autobuses de hidrógeno Urbino 18, que operarán en la región de Baja Franconia. Este pedido marca el primero de Solaris para los autobuses de hidrógeno de 18 metros lanzados en otoño de 2022. Los autobuses de hidrógeno Urbino 12 ya se han pedido en cantidades superiores a 200 unidades, con 100 vehículos que ya operan en ciudades como Bolzano en Italia, Colonia y Wuppertal en Alemania, Holanda Meridional en los Países Bajos y Konin en Polonia.

Italia

La licitación para la compra de 127 autobuses de pila de combustible en la zona de Bolonia y Ferrara (con opción a otros 140 vehículos) se ha publicado hace unas semanas en el Diario Oficial de la Unión Europea. El operador municipal TPER, en acuerdo con el Municipio y la Ciudad Metropolitana de Bolonia, tiene como objetivo lograr cero emisiones en el área urbana de Bolonia para 2030, veinte años antes del objetivo fijado por la Unión Europea para 2050.

Los planes para la licitación se anunciaron en diciembre de 2022. Ante este despliegue de vehículos de hidrógeno, el grupo alemán Wolftank ha sido seleccionado por TPER como socio operacional-industrial para la construcción de la infraestructura necesaria. El consorcio estará a cargo de crear un sistema integrado de abastecimiento de hidrógeno para autobuses.

El suministro de autobuses de pila de combustible para TPER Bolonia se realizará por etapas, con 34 autobuses para Bolonia y 3 para Ferrara que se entregarán en 2024, y los autobuses restantes en junio de 2026.

Asia

En China, los Juegos Olímpicos de Invierno de Beijing 2022 fueron testigos de la circulación de más de 800 autobuses de pila de combustible de hidrógeno. Se prevé que el aumento de la producción y las ventas de autobuses de hidrógeno en el país catalizarán el crecimiento del mercado asiático, según Future Market Insights. También en Asia, el aumento del número de autobuses ecológicos impulsados por hidrógeno en Corea del Sur está estimulando el crecimiento del mercado en el país. Además, las crecientes iniciativas gubernamentales para promover la adopción de autobuses de hidrógeno también están mejorando el alcance del mercado de estos autobuses.

La ciudad surcoreana de Incheon, ubicada cerca de la capital Seúl, planea introducir un total de 700 autobuses de pila de combustible de hidrógeno en las carreteras para finales de 2024. Un total de 200 de estos autobuses H2 se pondrán en funcionamiento este año, y el resto el próximo año.

Hyundai suministrará los vehículos y el especialista en energía SK E&S instalará estaciones de servicio de hidrógeno para los autobuses y proporcionará hidrógeno en su forma líquida. Los ministerios involucrados están subsidiando la iniciativa y han prometido mejoras en las regulaciones para facilitar el uso y propagación de las tecnologías del hidrógeno. Actualmente hay seis estaciones de servicio de hidrógeno en Incheon: el objetivo es construir ocho más este mismo año.

Conclusiones

Los autobuses propulsados por hidrógeno ofrecen muchas ventajas operativas adicionales respecto a los autobuses de baterías, como pueden ser la mayor autonomía del vehículo para rutas largas, el tiempo reducido de repostaje (4-5 min), su buen comportamiento en temperaturas extremas y rutas sinuosas o la eliminación del elevado payload que suponen las pesadas baterías, incrementando así su capacidad en el número pasajeros y equipaje transportado, entre otras. Sin embargo, el elevado coste del hidrógeno renovable hoy en día, junto al elevado coste de inversión inicial de las infraestructuras de recarga son el talón de Aquiles para el despliegue total de esta tecnología.

Una vez se alcancen precios más económicos del hidrógeno producido, impulsado por los precios cada vez menores de las energías renovables, y aumente la escalabilidad de las infraestructuras de producción y repostaje del hidrógeno, las dos tecnologías, baterías e hidrógeno, coexistirán. Los precios de los autobuses son similares, así como los costes de mantenimiento, pero las ventajas operativas que el hidrógeno ofrece para flotas cautivas de autobuses y sobre todo para rutas largas, harán que el despliegue de las tecnologías del hidrógeno en los city buses aumente exponencialmente.

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