Hyundai, 25 años volcada en el desarrollo de las pilas de combustible

Desde hace 25 años está activo el departamento de desarrollo de tecnologías de pila de combustible de hidrógeno de Hyundai. Su trabajo ha sido esencial para que, durante este tiempo, hayamos podido ver una evolución de esta tecnología que permite utilizar el hidrógeno almacenado en sus depósitos para, en esas pilas, combinarse con oxígeno que se toma del aire. La reacción química produce una electricidad que alimenta la batería y los motores que mueven a los vehículos.

La longevidad y el coste de producción en serie de las pilas son los retos, como antes lo fue la compacidad pero, en lo uno y en lo otro, Hyundai camina con paso firme desde sus primeras propuestas. Entre sus metas está conseguir aplicar sistemas de pila de combustible a todos sus modelos de vehículos comerciales en 2028. Asimismo, otro de sus objetivos es lograr un precio de vehículo eléctrico de pila de combustible comparable con el de un eléctrico de batería para 2030.

Iveco E-Way H2, un autobús "de hidrógeno" para la ciudad

La última utilización de esta tecnología de Hyundai es, precisamente, ajena al mundo de los turismos. Se trata de un autobús desarrollado con Iveco y que emplea una pila de combustible -en realidad, el último en mostrarse usa dos que suman 180 kW- semejante a la mostrada con anterioridad en una cabeza tractora, el Xcient Fuel Cell, de cara a validar el uso del hidrógeno en el transporte pesado.

Este autobús es el E-Way H2 y puede funcionar tanto con la transformación del hidrógeno en su pila de combustible como con la energía recibida por su batería mediante los procesos de recarga, como cualquier otro vehículo eléctrico. Concebido para el transporte urbano, tiene 12 m de longitud y cuenta con un motor eléctrico de 422 CV (310 kW). Su pila ha sido desarrollada por HTWO, la marca de Hyundai Motor Group dedicada a su producción, y está alimentada por cuatro depósitos en los que se almacenan 7,8 kilos de hidrógeno. Por otro lado, FPT Industrial, la marca de Iveco que desarrolla y produce tecnologías de propulsión, proporciona las baterías de iones de litio, con una capacidad total de 69 kWh. Así, en condiciones normales de funcionamiento, la autonomía de este vehículo es de 450 km.

Los primeros pasos de las pilas de combustible de Hyundai

Sin embargo, para llegar hasta aquí, la capacidad de proporcionar sus pilas a productos de otros fabricantes, Hyundai ha recorrido un largo camino en el que el primer hito lo puso el Santa Fe FCEV en el año 2000, un proyecto desarrollado junto con United Techologies Corporation y que permitió contar con un sistema con un depósito en el que el hidrógeno se almacenaba aún a 350 bares: hoy lo hace al doble. En los primeros prototipos la pila era de 75 kW, ofrecía una autonomía de 180 kilómetros o permitía alcanzar los 124 km/h y, con el que participó en la Challenge Bibendum 2003, ya dispuso de un sistema de frenada regenerativa.

Un año después, en el Salón de Ginebra, se mostraba el Tucson FCEV con una fundamental mejora: su mejor adaptación a los climas fríos gracias a una nueva de pila de combustible con mejor capacidad de arranque, más potente y una nueva batería de iones de litio. Este SUV, construido en aluminio, ya ofrecía una relación peso/potencia similar a la de un modelo convencional, obtenía bajos niveles de ruido y una habitabilidad semejante a las versiones de gasolina. La evolución desde la mesa de proyectos fue paralela a la del SUV de producción convencional, no como el Santa Fe un programa independiente, lo que facilitó el trabajo de ingeniería.

El Tucson FCEV tenía su pila bajo el capó, no bajo el suelo como el Santa Fe, y ampliaba su autonomía a 300 km gracias a sus depósitos más grandes. También alcanzaba los 150 km/h. De él, para varías flotas de pruebas que se usaron en Corea, Alemania y Estados Unidos, se produjeron más de 200 unidades.

El primer autobús FCEV de Hyundai se presentaría en 2005, en el Mundial de Fútbol de Alemania. Fue el primer vehículo de este tipo homologado y certificado para circular en Europa y contaba con una pila de 160 kW y un motor eléctrico de 326 CV (240 kW). Alcanzaba una autonomía de 380 km y una velocidad máxima de 75 km/h.

2007 fue importante para Hyundai en tanto que ese año mostró su primera pila de combustible diseñada y fabricada exclusivamente por la marca. Tenía 100 kW y disponía de una autonomía de 370 km en un Tucson.

La segunda generación del autobús de pila de combustible, con 26 pasajeros, mejoraría su potencia, alcanzando ya los 200 kW y, sobre todo, disponiendo de tres motores eléctricos de tipo síncrono de imanes permanentes con una potencia total de 408 CV (300 kW). Así podía llegar a los 100 km/h. Además, cada uno de ellos podía trabajar de forma independiente. Eso sí, el hidrógeno aún se almacenaba, en seis depósitos, a 350 bares de presión.

De vuelta a los SUV, en 2010 Hyundai presentó, otra vez en Ginebra, el iX35 FCEV, en algunos mercados identificado nuevamente como Tucson FCEV. Era un paso más hacia la comercialización de esta tecnología basada en el hidrógeno, para lo cual se incorporaban separadores metálicos en la pila en lugar de los de grafito, lo que suponía un reto de cara a su montaje y, por tanto, escalabilidad. Otros cambios afectaban a la batería, de 21 kWh; o la utilización de motores de inducción en lugar de los de imanes permanentes. La pila proporcionaba 100 kW de potencia. Con ella el ix35 FCEV podía alcanzar los 160 km/h y ofrecer una autonomía de 650 km.

De los prototipos a la producción en serie: Hyundai ix35 FCEV

Este prototipo sería la base para el arranque de la producción en serie, tres años más tarde, del primer automóvil del mundo comercializado con esta tecnología. Disponía de un motor de 136 CV (100 kW) y 300 Nm con el que llegaba, además de a esos 160 km/h, a acelerar de 0 a 100 km/h en 12,5 segundos. Sus tanques podía contener 5,64 kilos de hidrógeno, suficiente para recorrer 594 kilómetroscon un consumo medio de 0,95 kg/100 km, mientras que la batería era de 24 kWh. Este SUV alcanzaría un récord de autonomía (700 km con una carga), otro de distancia recorrida en 24 horas (2.383 km) o uno de velocidad máxima (170 km/h) pero, sobre todo, las 700 unidades vendidas en Estados Unidos y que realizaron más de 4 millones de kilómetros demostraron la viabilidad de los sistemas en condiciones de uso real, a diversas temperaturas, con diferentes estilos de conducción... a la vez que se superaban las pruebas de arranque en frío o los procesos de repostaje de sus depósitos.

Tras este SUV de producción en serie Hyundai se centraría en el desarrollo de concepts FCEV como el Intrado o el N2 2025 Vision GT. El primero con una pila que permitiría recorrer 600 km y baterías de 36 kWh; el segundo, basando su sistema de propulsión en el del ix35 FCEV de serie, si bien con dos pilas en lugar de sólo una. Alcanzaba una potencia de 680 CV (500 kW) y tenía un sistema de supercondensadores que generaba 150 kW mediante la frenada regenerativa para un coche extremadamente ligero al estar construido con un monocasco de fibra de carbono: pesaba 972 kilos. Así podía acelera de 0 a 100 km/h en 2,8 s o alcanzar una punta de 340 km/h.

En la misma línea, en un salto al futuro, Hyundai mostraría en 2022 el N Vision 74, también un concept-car inspirado en el Hyundai Pony Coupé de 1974, pero con una pila de 95 kW y una batería de 62,54 kWh para alimentar a un motor de 680 CV (500 kW) durante unos 500 km.

De vuelta al hilo del tiempo y como anticipo del Nexo, en 2017 y otra vez más en Ginebra, Hyundai mostró el FE (Future Eco). Este concept contaba con una nueva tecnología de pila de combustible que prometía ser un 20 por ciento más ligera que la del ix35, a la vez que un 10 por ciento más eficiente. La densidad de las baterías era un 30 por ciento mayor, un dato clave para validar una autonomía superior a 800 km.

El Hyundai Nexo, un SUV del futuro que se puede comprar

El Nexo de producción con su pila de segunda generación, que llegó en 2018 al mercado, ofrecía una autonomía de 666 km conforme a la norma WLTP y una elevada durabilidad, con una vida útil es de, al menos, diez años o 160.000 kilómetros. Este SUV de 4,67 m a la venta -su precio es de 73.450 euros- acelera de 0 a 100 km/ en 9,2 s y alcanza una velocidad máxima de 179 km/h. La potencia de su motor es de 163 CV (120 kW) y su batería tiene 1,56 kWh.

En 2019 Hyundai presentaría el primer industrial pesado del mundo con pila de hidrógeno.Se ponía en marcha el Xciente Fuel Cell en Suiza, en una flota de camiones con diferentes operadores en base a un pago por uso que incluía también el suministro de hidrógeno. Dos años después a la carrocería rígida original en configuración 4x2 se sumaba la 6x2.

Los Xcient Fuell Cell tienen un sistema de pila de combustible de 180 kW gracias al empleo de dos pilas de 90 kW. Seis grandes depósitos almacenan 31 kg de hidrógeno, mientras que tres baterías suman 72 kWh de cara a permitir una autonomía de 400 km. El motor eléctrico de estos camiones rinde una potencia de 476 CV (350 kW).

A lo largo de este año, Hyundai ha mostrado la cabeza tractora Xcient 6x4. Puede arrastrar hasta 37 toneladas -en EE.UU. se clasifican como Clase 8 los de más de 15.000 kilos- y ofrece una autonomía de más de 725 km.

Estos hitos relacionados con el hidrógeno forman parte de una hoja de ruta en la que este combustible juega un papel clave y que llevará a Hyundai a que en 2035 todos los vehículos que comercializa en Europa sean de cero emisiones y, en 2045, a alcanzar la neutralidad de carbono en todos los mercados en los que esté presente.