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Toyota Mirai: el futuro ya está aquí
Hemos probado el primer coche fabricado en serie que utiliza el hidrógeno como combustible
Un vehículo eléctrico, que no genera emisiones de gases contaminantes –tan solo sale agua de su sistema de escape-, con más de 500 km de autonomía , y con la facilidad de repostar en poco más de tres minutos, es decir, sin el inconveniente de las horas de recarga de los coches eléctrico s que conocíamos hasta ahora.
Estas son algunas de las ventajas del Toyota Mirai, el primer vehículo que funciona con hidrógeno fabricado en serie , ya a la venta en Japón y en breve a disposición de algunos, tan solo algunos países europeos.
Será en Reino Unido, donde ya cuentan con 15 estaciones de repostaje de hidrógeno, en Dinamarca, con 7, y Alemania, hasta donde nos hemos venido a probar el vehículo, y donde ya cuentan con 50 “hidrogeneras” en las que llenar los depósitos del Mirai.
No todo iban a ser ventajas, porque la red de zonas donde disponer de hidrógeno, nuestro combustible, es todavía muy escasa en toda Europa. Y en España casi mejor ni mencionarlo, porque las perspectivas a corto plazo no nos hacen sentir precisamente felices . En la actualidad existen 5 estaciones de servicio situadas en Zaragoza, Huesca, Albacete, y 2 en Sevilla , pero de momento no completamente operativas. Para el año 2020 se prevé, según el Gobierno, que estén funcionando en nuestro país 21 estaciones de servicio de hidrógeno.
Pero se trata, en todo caso, de una tecnología de futuro, una apuesta de la marca Toyota similar a la que hizo hace ahora 20 años con el Prius , y que con el paso del tiempo ha logrado popularizar los vehículos híbridos.
En un principio la producción va a ser limitada, muy limitada. En el primer año se prevé un volumen de 50 a 100 coches para toda Europa, y mayoritariamente se adoptará el sistema de “leasing” , a un coste que, según países, oscilará entre los 900 y los 1.200 euros. Eso si, incluirá todo el mantenimiento (menos repostaje), asistencia en carretera y seguro.
¿Cómo es el coche?
Es una berlina grande, de 4,9 metros de longitud. Con una línea exterior algo “extraña”, que anticipa la tecnología que esconde en su interior. Contamos con cuatro plazas y un maletero de 360 litros. Como ya hemos mencionado, la autonomía es de 550 km. Para hacernos una idea, y por compararlo con algo a lo que ya estamos más acostumbrados, el kilo y medio de hidrógeno cuesta en Hamburgo unos 10 euros . Y llenar un depósito nos costaría alrededor de los 45 euros.
En cuanto a las prestaciones, estamos hablando de 154 CV, con una aceleración que nos permite pasar de 0 a 100 en 9,6 segundos, y una velocidad máxima de 178 km/h.
A la hora de conducirlo, se comporta como un coche eléctrico normal. Desde un primer momento llama la atención lo silencioso que es, y la inmediata respuesta al pedal por parte del motor eléctrico. El interior es moderno y cómodo . Rápidamente nos acostumbramos a conducirlo, tanto en ciudad como en autopista y carretera . Es decir, como un coche normal. Lo extraordinario es cómo se consigue todo esto.
Un complejo trabajo de ingeniería
Es el primer coche en serie que funciona con hidrógeno. Y lo hace gracias a la tecnología TFCS que combina un sistema híbrido y de pila de combustible desarrolladas por Toyota.
El Mirai es un híbrido que combina un grupo de pila de combustible con una batería. En su origen, l a tecnología híbrida implica una combinación de dos tipos distintos . Generalmente, un vehículo híbrido es aquel que funciona de forma eficiente con una combinación de dos fuentes energéticas : un motor de gasolina y un motor eléctrico. Un FCV como el Mirai se diferencia ligeramente de los vehículos híbridos convencionales en que se trata de un híbrido que combina un grupo de pila de combustible y una batería como fuentes de energía para transmitir al motor eléctrico. La batería proporciona una energía adicional durante la aceleración, igual que en otras tecnologías híbridas encaminadas a conseguir un funcionamiento más potente y eficiente.
¿Cómo genera energía el grupo de pila de combustible?
La unidad más pequeña de una pila de combustible (una celda) comprende una membrana de electrolito , un par de electrodos (negativo y positivo) y dos separadores. A pesar de que cada celda tiene un voltaje limitado de 1 V o menos, se puede conseguir una potencia importante para impulsar un vehículo conectando varios cientos de celdas en serie para incrementar el voltaje. La combinación de estas celdas se denomina grupo de pila de combustible, o FC stack, y este grupo es a lo que suele hacerse referencia al hablar de pilas de combustible.
En una pila de combustible, la electricidad se genera a partir de hidrógeno y oxíge no. El hidrógeno se suministra al electrodo negativo, donde se activa en el catalizador y se produce la liberación de electrones. Los electrones liberados del hidrógeno se desplazan de los electrodos negativos a los electrodos positivos , lo que genera electricidad. El hidrógeno que libera electrones se convierte en iones de hidrógeno que se desplazan al lado positivo pasando por la membrana de electrolito polímero. En el catalizador del electrodo positivo, el oxígeno, los iones de hidrógeno y los electrones se combinan para formar agua.
El hidrógeno con el que funciona el Mirai se almacena a una alta presión, de 700 bares, en dos depósitos compactos ultrarresistentes. No hay peligro ni tenemos que preocuparnos por nuestra seguridad, el H2 no explota, y además en caso de fuga se dispersa rápidamente en el aire sin generar ningún tipo de intoxicación.
Los depósitos han sido sometidos a pruebas muy severas. Se han diseñado para soportar hasta un 225 % de su presión operativa , lo que supone claramente un margen de seguridad muy holgado.
En el caso improbable de una fuga, el Mirai contiene sensores de gran sensibilidad que detectan minúsculas cantidades de hidrógeno. Se colocan en puntos estratégicos para detectar rápidamente el hidrógeno. En el caso extremadamente improbable de una fuga en el sistema de combustible, los sensores cierran inmediatamente las válvulas de seguridad y apagan el vehículo.
Como tercer nivel de seguridad, el habitáculo está claramente separado del compartimiento de hidrógeno para evitar la penetración de cualquier fuga de hidrógeno, que en lugar de eso se dispersaría poco a poco en la atmósfera.
El hidrógeno es igual de seguro que cualquier otro combustible empleado en automoción. Se ha utilizado como vector energético durante décadas, y existe una gran cantidad de experiencia acumulada, entre otros por Toyot a, para manipularlo de forma segura. Además, se trata de una fuente de energía no peligrosa y sin carbono, que se puede producir a partir de numerosos recursos renovables y que no emite gases de efecto invernadero cuando se emplea como combustible.
¿Cómo repostamos?
El repostaje es un proceso crítico porque comporta la intervención humana, que desafortunadamente puede dar lugar a situaciones imprevistas y a problemas de seguridad, como intentar arrancar con la manguera de combustible aún sujeta al vehículo. Por ese motivo se han implantado distintas medidas de seguridad.
En primer lugar, la boca en el extremo de la manguera flexible del surtidor de hidrógeno contiene un bloqueo mecánico para garantizar una conexión óptima con la toma de repostaje del vehículo. Hasta que dicho bloqueo mecánico no quede bien sujeto, no se iniciará el repostaje.
En segundo lugar, un impulso de presión comprueba que no haya fugas en el sistema entre la estación de repostaje y el vehículo. Si se detecta alguna fuga, se interrumpe el repostaje.
En tercer lugar, la velocidad de repostaje se regula cuidadosamente para evitar sobrecalentamientos durante el llenado. Unos sensores de temperatura situados en los depósitos de hidrógeno del vehículo, la boca de la manguera y la bomba se comunican constantemente entre ellos por infrarrojos para controlar el caudal de hidrógeno que entra en el vehículo, de forma que la temperatura no se incremente en exceso.
En caso de que el conductor intente arrancar el Mirai con la boca de la manguera aún sujeta al vehículo, no le será posible hacerlo. El contacto del vehículo se apaga hasta que se haya vuelto a colocar la manguera en su soporte y se haya cerrado la tapa del depósito del vehículo.
Uno de los inconvenientes asociados a los vehículos a base de hidrógeno es que para poder generar bien energía a partir de una pila de combustible se requiere agua, y en entornos donde la temperatura suele bajar por debajo de cero grados, el agua sobrante se congela. Esto impide el flujo de aire (oxígeno) e hidrógeno y reduce el rendimiento de la generación energética.
Toyota ha afrontado este reto y ha hecho posible que se pueda arrancar el Mirai a -30°C, y conseguir un nivel de potencia satisfactorio para un uso práctico inmediatamente después de arrancar.
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