¿Son las pilas de combustible ahora una opción viable para los autobuses escolares?

Aug 31, 2023

Pegasus Specialty Vehicles e Hyperion afirman que el nuevo autobús escolar con celdas de combustible de hidrógeno en desarrollo superará las barreras anteriores para ingresar al mercado

El hidrógeno es la molécula más abundante en la tierra. En una celda de combustible, puede alimentar un motor eléctrico con cero emisiones. Pero hasta ahora, el hidrógeno no se ha considerado una opción popular para los autobuses escolares de cero emisiones, y las empresas Hyperion y Pegasus Specialty Vehicles esperan cambiar esa perspectiva.

Como dice el CEO de Hyperion, Angelo Kafantaris, el hidrógeno es una forma de evitar las trampas de los autobuses escolares eléctricos a batería, incluido el alcance limitado y los ciclos de vida finitos de recarga de las baterías, a un costo similar.

Hyperion y Pegasus están lanzando una asociación para producir autobuses de celdas de combustible de hidrógeno con Zeus Electric Chassis, y esperan que su empresa conjunta eventualmente vea autobuses escolares de hidrógeno que se extiendan por el estado natal de Pegasus, Ohio, y luego por todo el país. Su objetivo es terminar un prototipo este año y comenzar la producción en 2024.

El año pasado, Pegasus abrió una fábrica en Dunkirk, Ohio, para fabricar componentes para autobuses diésel, gasolina y eléctricos. Planea agregar chasis y trenes motrices para autobuses de hidrógeno a la mezcla. El hidrógeno "es solo una parte, pero creemos que será una gran parte", dijo el presidente de Pegasus, Brian Barrington.

Hyperion es una empresa con sede en California y Ohio que fabrica celdas de combustible de hidrógeno y almacenamiento de hidrógeno mientras desarrolla tecnologías más eficientes de suministro y almacenamiento de hidrógeno que aumentan la autonomía de los vehículos, explicó Kafantaris. También produjo el prototipo de hiperauto de celda de combustible de hidrógeno XP-1 que puede obtener 1,000 mpg-e y puede ir de cero a 60 mph en 2.25 segundos.

Barrington dijo que quedó fascinado con el concepto de las celdas de combustible de hidrógeno después de darse cuenta de las deficiencias en los autobuses eléctricos a batería, incluidas las baterías que no funcionan bien en condiciones de calor o frío intensos, y las preocupaciones sobre la vida útil de la batería a largo plazo.

"Las baterías están diseñadas para usarse con moderación a lo largo del tiempo. Cuando las usa de principio a fin, se estropean muy rápidamente", dijo Kafantaris. "Un problema terciario surge cuando la gente quiere tener una flota de baterías eléctricas y necesita más autobuses en su flota. Ahora necesita más energía para alimentar los autobuses... y es necesario instalar una subestación... Eso lleva mucho tiempo esperando en la empresa de servicios públicos. Puede tomar dos años o más. Cuando calculas tener que actualizar tu red de reabastecimiento de combustible más los retrasos de tiempo, el hidrógeno tiene más sentido".

Barrington dijo que si bien los autobuses eléctricos a batería pueden ser ideales para las rutas diarias de autobuses escolares, especialmente en áreas urbanas, las excursiones y las rutas rurales remotas pueden ser desafiantes o imposibles, especialmente cuando solo tienen un alcance de 120 millas en las condiciones más óptimas. condiciones de operación.

"Si comienzas a escalar montañas, si comienzas a llegar a áreas más rurales, si la escuela en Dayton tiene que ir a Cleveland para un torneo de baloncesto durante el fin de semana, no puedes hacer eso con vehículos eléctricos [a batería]", dijo Barrington. .

Pero un autobús con celda de combustible de hidrógeno podría lograr un alcance de 500 millas o más con un tanque, y la celda de combustible duraría más de 10 años, dijo Kafantaris.

Elusivo pero en todas partes

Un vehículo de celda de combustible de hidrógeno almacena gas de hidrógeno comprimido o hidrógeno líquido en un tanque y combina ese hidrógeno con el oxígeno del aire en una reacción química que alimenta un motor casi idéntico a los motores alimentados por baterías en los vehículos eléctricos de batería. Las únicas emisiones de la reacción son vapor de agua y calor.

Pero a pesar de que el hidrógeno está siempre presente en la atmósfera, obtener hidrógeno puro es un desafío. Décadas después de que se crearan los vehículos con celdas de combustible de hidrógeno, las estaciones de servicio aún son pocas y distantes entre sí. Un mapa del Centro de Datos de Combustibles Alternativos muestra 55 estaciones públicas de servicio de hidrógeno en los EE. UU., casi todas en California.

Los defensores esperan que la producción de hidrógeno y la disponibilidad de combustible crezcan gracias al apoyo del gobierno y al aumento de los incentivos y mandatos para la reducción de emisiones.

Los incentivos para vehículos de cero emisiones a nivel federal y estatal generalmente se aplican a las celdas de combustible de hidrógeno, así como a las baterías eléctricas, y el Departamento de Energía de EE. UU. está priorizando la producción y distribución de hidrógeno al gastar hasta $ 7 mil millones en hasta 10 centros de hidrógeno limpio en todo el país. Estos centros están destinados a procesos industriales, no al transporte. Aún así, los expertos dicen que la inversión probablemente beneficiará a la economía del hidrógeno en su conjunto.

Las pilas de combustible de hidrógeno se consideran cada vez más como una opción importante para los vehículos de larga distancia, como los semirremolques y las locomotoras, ya que el hidrógeno ofrece una autonomía mucho más larga y un reabastecimiento de combustible más rápido que la batería eléctrica.

Un puñado de agencias de transporte público ha agregado autobuses de hidrógeno a sus flotas, incluido Foothill Transit en el condado de Los Ángeles, donde los líderes consideran que el hidrógeno es crucial para alcanzar su objetivo de cero emisiones en toda la flota para 2040.

Foothill Transit puso en circulación sus primeros autobuses de celdas de combustible de hidrógeno el año pasado, y ahora tiene 33 listos para servir al condado que se extiende sobre más de 300 millas cuadradas. Los buses, fabricados por la empresa canadiense New Flyer, cuentan con tanques de hidrógeno líquido de 30 kilogramos, y en el patio de buses se está instalando un tanque de combustible de 25,000 galones.

La primera ruta para obtener un autobús de hidrógeno fue "una línea de uso pesado, una ruta local que también sirve a un hospital, biblioteca, escuela, otro centro médico", dijo Felicia Friesema, portavoz de Foothill. "Queríamos probarlo y ponerlo a prueba. Los autobuses con celdas de combustible de hidrógeno se recargan en 10 minutos, y el alcance es de más de 300 millas, a diferencia de las 150 que buscábamos con los autobuses eléctricos a batería. Esas dos cosas por sí solas significaba que era un vehículo mucho más compatible en términos del pan y la mantequilla de nuestros servicios, para llevar a las personas de manera segura del punto A al punto B".

Hay escépticos

Algunos expertos en transporte y líderes distritales a la vanguardia de los autobuses de cero emisiones y combustibles alternativos dijeron que no ven el hidrógeno como una opción viable para los autobuses escolares, o que ni siquiera lo han considerado.

Mientras tanto, Ewan Pritchard, un ingeniero consultor especializado en transporte que facilitará una sesión sobre los desafíos de la electrificación de autobuses escolares en STN EXPO Reno en julio, dijo que no cree que el hidrógeno sea una opción viable para esta industria.

"Si es difícil electrificar [con baterías], el hidrógeno tiene sentido", dijo, señalando el transporte de mercancías y la aviación. "Pero el autobús escolar es el más fácil de electrificar de todos los vehículos pesados. El verdadero impulso para el hidrógeno está en los camiones de larga distancia. No hay mucho tiempo de ciclo en el que [un camión] esté averiado y no se utilice. Esas cosas recorren de 400 a 500 millas, luego te detienes de 15 a 20 minutos y sigues moviéndose de nuevo... La mayoría de los autobuses escolares recorren menos de 100 millas [por día]".

Pritchard admite que tiene un "sesgo de ingeniero" cuando se trata de batería eléctrica versus celdas de combustible, ya que cree que la primera es más eficiente y menos costosa.

"Una celda de combustible usa una membrana para transportar electrones de un lado al otro. Esa membrana se dañará con el tiempo", dijo. "La vida útil de esas membranas está en debate, ya sea que tenga 2 años, 8 o 10 y necesite reemplazarlas. Eso es análogo a tener que reemplazar las baterías en un vehículo eléctrico".

Pritchard también dijo que la instalación de estaciones de servicio de hidrógeno puede ser muy costosa, y cuanto más rápido alimenta una estación, más electricidad necesita normalmente para comprimir el gas rápidamente. Dependiendo de la combinación de generación local, esa electricidad puede no ser limpia.

"Es una especie de juego de trileros que continúa con el hidrógeno, donde las piezas individuales del rompecabezas pueden verse realmente geniales, pero si lo tomas en su totalidad, no es tan bueno", dijo Pritchard.

Combustible y Seguridad

Los distritos o los proveedores de autobuses que esperan operar autobuses escolares de hidrógeno necesitarían una estación de servicio en su base de operaciones y, en el futuro, las estaciones de servicio de hidrógeno podrían estar disponibles a lo largo de las carreteras, dijo Kafantaris.

Hyperion ofrecerá entrega de combustible de "hidrógeno verde" a las estaciones que construiría para los clientes en el sitio, comenzando en Ohio. El hidrógeno verde se crea mediante el uso de electrólisis para dividir el agua en oxígeno e hidrógeno puro, y la electricidad utilizada para el proceso proviene de fuentes de cero emisiones como la eólica y la solar. El hidrógeno se produce más comúnmente al separar las moléculas de gas metano, lo que crea emisiones de carbono que pueden liberarse, lo que significa que el proceso no es de cero emisiones, o almacenarse. En etapas futuras, Hyperion planea ayudar a construir estaciones en las que se utilice energía limpia in situ para producir hidrógeno, por lo que no es necesaria la entrega.

También se han planteado preocupaciones de seguridad sobre las pilas de combustible de hidrógeno, ya que a menudo implican llevar hidrógeno comprimido en el vehículo. Pero los defensores del hidrógeno dicen que no hay problemas de seguridad, especialmente en comparación con la gasolina y el diésel.

Kafantaris dijo que los tanques de combustible de hidrógeno de fibra de carbono son literalmente a prueba de balas. “Estos tanques pasan por pruebas de fogata, pruebas de caída, puedes dispararles una y otra vez con un rifle de alto poder. No revientan”, dijo. "Es más seguro que la gasolina, que tiende a filtrarse y prender fuego a otras cosas".

Si ocurriera una fuga, "el hidrógeno se eleva en el aire a 45 millas por hora, fuera del camino de cualquier combustible", dijo Kafantaris.

Hasta el momento, Barrington y Kafantaris dijeron que han recibido una respuesta entusiasta de los distritos escolares y otros clientes potenciales en varios estados, aunque se negaron a brindar detalles.

"Es solo una cuestión de sacarlo y probar que es real", dijo Barrington. "Este es en gran medida un mercado de tocar y sentir. Creemos que [proporcionar ejemplos es] todo lo que se necesita. Inicialmente dijimos que esto cambiaría las reglas del juego. Ahora se ha convertido en un desastre".

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