M.M.
Invertirá 2.500 millones de euros en esta tecnología hasta 2026
El grupo Bosch ha decidido apostar a fondo por la tecnología del llamado “hidrógeno verde”, formulación más ecológica y sostenible de un combustible de futuro, garante de energía limpia y fácil almacenamiento.
Para dar a conocer sus avances en este campo, la compañía celebró el pasado 28 de noviembre su primera jornada sobre hidrógeno verde en España, en un acto que tuvo lugar en su sede central de Madrid, con la participación de varios representantes internos del grupo en España así como una serie de destacados portavoces externos, cerrando la jornada Javier Brey, presidente de la Asociación Española del Hidrógeno.
El hidrógeno verde fue el principal protagonista de esta cita como solución clave para la descarbonización de la movilidad, en especial en aquellas áreas donde la electrificación mediante baterías resulta más difícil, como el transporte pesado, sector para el que Bosch ha desarrollado sus soluciones de pila de hidrógeno para camiones, autobuses y maquinaria pesada. Todo ello con el objetivo de avanzar hacia la neutralidad de emisiones para salvaguardar el clima; un objetivo para el que Bosch está invirtiendo en el período de 2021 a 2026 un total de casi 2.500 millones de euros en el desarrollo de sus tecnologías de hidrógeno (mil millones más de lo previsto en el plan inicial hasta 2024), basándose en tres líneas básicas para acelerar su producción en la UE; la creación de cadenas de suministro globales, su uso en todos los sectores de la economía y la rápida creación de infraestructuras para su distribución.
Esta apuesta por la producción del hidrógeno verde ya se anunció el verano pasado, cuando Bosch anunció la puesta a punto de una red mundial de fabricación, empezando por sus centros alemanes. Así, la planta de Bosch en Bamberg suministrará a la fábrica de Feuerbach el módulo de la pila de combustible. Y otros componentes del sistema, como el compresor de aire eléctrico y el ventilador de recirculación, proceden de su planta de Homburg. «Bosch es una de las pocas empresas capaces de producir en serie una tecnología tan compleja como los módulos de pilas de combustible. No sólo tenemos la experiencia necesaria en sistemas, sino también la capacidad de escalar rápidamente nuevos desarrollos a la producción en serie», declaró Markus Heyn, miembro del consejo de administración de Bosch y presidente de Bosch Mobility.
Y tras Alemania, el resto del mundo: la producción de pilas de combustible Bosch no sólo saldrá de Feuerbach, sino también en Chongqing (China), con elementos procedentes de la planta de Wuxi, siendo Bosch la primera empresa que produce estos sistemas tanto en China como Alemania. Y no sólo en China… Bosch también fabricará módulos de pilas para aplicaciones móviles en su planta estadounidense de Anderson (Carolina del Sur). Todo con el objetivo que de aquí a 2030, uno de cada cinco camiones nuevos de 6 toneladas o más se mueva a través de pilas de combustible.
Esta urgencia se explica porque el hidrógeno verde es indispensable para un mundo climáticamente neutro. Ya sea en el transporte, como en la construcción, la industria y en los hogares su uso se impone en casi todos los sectores, y a ese fin Bosch desarrolla todas sus aplicaciones, desde la pila de combustible a las tecnologías de producción, compresión, almacenamiento y uso del hidrógeno.
Pilas de combustible PEM
Hasta ahora, lo más conocido de sus desarrollos sobre el hidrógeno verde se centraba en los sistemas de pila de combustible. Así, a principios de 2023, Bosch ha empezado a construir prototipos para la electrólisis con membranas de intercambio de protones (PEM, el método inverso de conversión de energía usado en las pilas de combustible móviles). Y desde este otoño, está poniendo a punto prototipos de 1,25 megavatios para aplicaciones piloto, para poder iniciar su producción en serie en 2025, así como explorar varias opciones del uso del hidrógeno, como la producción de electricidad y calor a través de pilas de combustible estacionarias de óxido sólido.
La pila de combustible PEM es el corazón del sistema de pilas de combustible móviles (PEM significa membrana de intercambio protónico). Esta pila contiene muchas pilas de combustible individuales (hasta varios centenares en función de la potencia). En ellas el hidrógeno reacciona con el oxígeno para producir electricidad y agua y su membrana impide que la electricidad circule del ánodo al cátodo, a la vez que también impide que el hidrógeno pase al oxígeno. La membrana es conductora de protones y deja pasar los iones de hidrógeno. Una tecnología empleada en la fabricación de las placas bipolares es la soldadura láser de alta velocidad, proceso que sólo existe en Bosch, que permite hacer estancas al hidrógeno 1.200 metros de soldaduras en cada pila.
Pero las pilas PEM también envejecen y se desgastan durante su vida útil: las partículas de platino y los soportes de carbono se oxidan y degradan, haciendo más finas las capas de catalización. Un problema que Bosch ha solucionado mediante un recubrimiento especial que mitigar estos procesos y evita cargas relevantes para el envejecimiento, como las altas tensiones de la célula. Con ello podrá prolongarse más la vida útil de las pilas PEM hasta las 30.000 horas de uso en el futuro. Además hay efectos del envejecimiento que se pueden invertir mediante procesos de restauración en los que trabajan los técnicos de Bosch.
Por otra parte Bosch también ha estudiado la recuperación de materias primas valiosas de las pilas PEM, como el platino, al final de su vida útil, partiendo de contratos que aseguran a la empresa el derecho de recompra de pilas para aplicaciones móviles. De este modo se crean cadenas de suministro previsibles y estables, mejorando la oferta de los recursos y reduciendo las emisiones de carbono. La recuperación del platino se logra mediante procesos químicos más ecológicos (para los que Bosch ha solicitado más de 20 familias de patentes). Y además de aprovechar los recursos al final del ciclo de vida útil de la pila, también se hace durante la misma a través de sistemas de control digital de sus elementos electrolizadores tanto en pilas móviles como estacionarias, lo que permite planificar con antelación su mantenimiento y reciclaje.
Depósitos de hidrógeno
Los desarrollos de Bosch para el empleo del hidrógeno verde van más allá de la producción de pilas de combustible, sino que también se extienden a componentes tan elementales como los depósitos de hidrógeno, almacenado en depósitos de gran volumen reforzados con fibra de carbono a 700 bares.
En automoción los investigadores de Bosch han desarrollado un depósito compuesto por cilindros de acero situado bajo el piso del vehículo, del modo en que suelen ubicarse las baterías de los coches eléctricos. Exteriormente son similares a los depósitos de acero convencionales, pero como el hidrógeno puede hacer quebradizo el acero, Bosch ha creado un prototipo reciclable que cumple las exigentes normas internacionales para tanques de alta presión.
Pero en las pilas de combustible móviles tenemos ya en circulación modelos de Bosch como los producidos en su planta de Stuttgart-Feuerbach para la norteamericana Nikola Corp., cliente piloto con su camión eléctrico de pila de combustible de hidrógeno Clase 8, cuya entrada en el mercado ya ha tenido lugar a fines de 2023. Y como remachó después en la jornada madrileña el presidente de la compañía para España y Portugal, Javier González Pareja, «Bosch conoce el hidrógeno y está creciendo con él. Operamos a lo largo de toda la cadena de valor del hidrógeno, desarrollando tecnología para su producción y aplicación”.
Hidrógeno como combustible
Pero el hidrógeno no sólo es un medio de producir energía a través de la pila de combustible, también puede ser un combustible de alta eficiencia energética y neutro en emisiones de carbono. El motor de combustión a hidrógeno es una posibilidad nada desdeñable en el panorama de la automoción, siendo especialmente adecuado para vehículos pesados que circulan durante largos periodos con cargas pesadas, en el transporte de mercancías a larga distancia y para maquinaria agrícola y de construcción. Los actuales motores de combustión son una buena base, ya que muchos de sus partes pueden transferirse a la estructura fundamental del sistema de alimentación de aire y de escape.
Bosch está desarrollando dos sistemas para motores de hidrógeno, uno por inyección directa y otro indirecta. El inyector de la inyección directa debe funcionar sin la lubricación del combustible líquido y abrirse y cerrarse de forma fiable en torno a mil millones de veces a lo largo de la vida útil de un camión. Aparte del agua, el único producto residual relevante emitido por un motor de hidrógeno es óxido de nitrógeno (NOx), pero con sistemas de tratamiento de gases de escape de eficacia probada no hay ningún efecto apreciable sobre la calidad del aire. En definitiva, “un motor de hidrógeno puede hacer todo lo que hace un motor diésel, pero además es neutro en carbono, facilitando una entrada rápida y rentable en la movilidad basada en el hidrógeno», según apunta Marcus Heyn, presidente de Bosch Mobility, contando además con la ventaja de que ya existen del 90% de las tecnologías de desarrollo y fabricación necesarias».
El lanzamiento del motor de combustión de hidrógeno está previsto para este 2024, y Bosch tiene ya cuatro pedidos para proyectos de producción de todas las principales regiones económicas y espera volúmenes de seis cifras para 2030. También en este campo, Bosch impulsa de forma dinámica la economía del hidrógeno con otras soluciones de propulsión para camiones de larga distancia, desde la eléctrica por pila de combustible a la propulsión híbrida, pasando por la bien conocida eléctrica por batería. Cuanto más pesada es la carga útil y más largo el trayecto, tanto más se impone la propulsión por pila de combustible, con paradas cortas para repostar y una gran autonomía. Y si el hidrógeno utilizado procede de fuentes renovables, su impacto es totalmente neutro para el clima.
Bosch ofrece además los otros componentes individuales para la propulsión eléctrica, la pila de combustible y los sistemas de almacenamiento de hidrógeno, así como el módulo de potencia de pila de combustible completo. Este módulo (FCPM) es escalable y aparte de la pila, combina todos los submódulos para el suministro de hidrógeno, el de aire y la toma de corriente. Un sistema complejo pero reducido a una solución de fácil integración.
Quizá el mejor ejemplo de la aplicación de la pila de combustible en el sector de vehículos pesados de transporte sea el Iveco Heavy Duty FCEV, un camión semirremolque FCEV (siglas en inglés de Fuel Cell Electric Vehicle, vehículo eléctrico de pila de combustible) impulsado por hidrógeno para el mercado europeo. Con su propulsión eléctrica por pila de combustible alimentada con hidrógeno verde, es un vehículo cero emisiones que con unos 70 kg de hidrógeno puede recorrer hasta 800 km sin repostar. Y con un tiempo de repostaje no superior a 20 minutos. Y no olvidemos que Nikola Corp. (EE.UU.) es otro cliente piloto con su camión eléctrico de pila de combustible Clase 8, lanzado al mercado norteamericano en el tercer trimestre de 2023.
Preparándose para el futuro
Para avanzar en todos estos desarrollos, Bosch ha iniciado su ambicioso plan de inversiones capaz de generar unas ventas de unos 5.000 millones de euros para 2030 a lo largo de toda la cadena de valor del hidrógeno, y dando empleo a más de 3.000 personas trabajando sobre esta tecnología, más de la mitad de ellas en Europa, teniendo en cuenta que la mayoría de los puestos se pueden cubrir con personas que hasta ahora han trabajado en el campo de la propulsión térmica. Sin embargo, las perspectivas futuras del hidrógeno dependen del entorno político, como ha reconocido el presidente de Bosch, Stefan Hartung, quien sostiene que Europa debe hacer mucho más para contrarrestar el rápido ritmo de desarrollo en otras regiones del mundo, como EE.UU.
Por todo ello, Bosch trabaja sobre el hidrógeno verde en multitud de campos además de la automoción, como el de soluciones de compresión de este gas para su distribución en estaciones de servicio (a través de Bosch Rexroth y Maximator Hydrogen, que producirán unos 4.000 sistemas de compresión de aquí a 2030). O sus trabajos sobre la pila de electrólisis inteligente, que deberá estar lista en este 2024 (el elemento central de un electrolizador, compuesto por más de 100 células que dividen el agua en oxígeno e hidrógeno mediante electricidad). Está diseñada para una potencia de 1,25 megavatios, lo que equivale a la producción de 23 kg de H2 por hora, pudiendo utilizarse tanto en instalaciones pequeñas de 1 megavatio como en instalaciones grandes de un gigavatio.
Además, Bosch planea combinar la pila electrolizadora con una unidad de control, electrónica de potencia y diversos sensores para crear un «módulo de electrólisis inteligente» con elementos diseñados para ser compatibles y ahorrar espacio. Sin olvidarnos tampoco de los avances de Bosch en las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC), que sirven como centrales eléctricas estacionarias que pueden utilizarse en edificios comerciales, plantas industriales y centros informáticos, generando hasta 100 kW y pudiendo combinarse con varios sistemas para obtener una potencia a escala de megavatios. Un sistema SOFC utiliza combustibles convencionales (biometano o gas natural y en el futuro también hidrógeno) para generar calor y electricidad, con una eficiencia general de hasta el 90%, pudiendo utilizarse en su fabricación el “know how” adquirido en cerámica funcional para fabricar sondas Lambda.
Y hay más; Bosch también estudia el empleo del hidrógeno en los sistemas de calderas industriales para calefacción, reduciendo costes energéticos para alcanzar los objetivos de sostenibilidad, mediante una producción de calor neutra para el clima. La industria emite aproximadamente una quinta parte de las emisiones globales de carbono, parte de las cuales proceden de generar vapor, calor y agua caliente. El hidrógeno y la electricidad verde tienen un enorme potencial para la calefacción industrial y el calor de proceso.
En definitiva, el hidrógeno verde puede ser la solución para la mayoría de las necesidades energéticas mundiales en menos de una década, pero especialmente en la automoción, siendo el hidrógeno verde la solución ideal para descarbonizar el transporte. Bosch, además de aportar soluciones técnicas, quiere colaborar promoviendo proyectos concretos y acuerdos entre todos los actores que permitan el uso del hidrógeno verde en aplicaciones reales de movilidad.
Así, la colaboración entre empresas, con el necesario apoyo público, es imprescindible para desarrollar la movilidad con hidrógeno verde. De ahí la necesidad imperiosa de que la evolución de la oferta y la demanda se acentúe a través de alianzas sobre las grandes infraestructuras compartidas que ayudan a desplegar la tecnología y a generar confianza en el mercado. Así, por ejemplo, Bosch, Enagás Renovable, Navantia y Talgo, entre otras, están presentes en la Alianza Shyne, liderada por Repsol, un consorcio de más de 33 entidades de diferentes sectores con el objetivo de promover proyectos de hidrógeno renovable en todos los ámbitos de la economía española.
En resumen, como ha insistido en señalar Javier Brey, presidente de la Asociación Española del Hidrógeno, “el hidrógeno es una solución transversal que aporta soluciones sostenibles a todos los sectores: energía, transporte, movilidad e industria, contribuyendo a la descarbonización de todos ellos y al aumento de la seguridad energética”.
