Experiencia con pila de combustible
Presentado en el Salón del Automóvil de Los Ángeles, el Audi A7 Sportback h-tron quattro utiliza un potente sistema de propulsión eléctrica con una pila de combustible como fuente de energía, en combinación con una batería híbrida y un motor eléctrico adicional en la parte trasera.
La potencia eléctrica total de sistema de 170 kW se transfiere a ambos ejes, por lo que esta configuración hace del Audi A7 Sportback h-tron un auténtico quattro, al tiempo que se convierte en una nueva referencia entre los coches de pila de combustible.
El prototipo a hidrógeno h-tron es una demostración del dominio de la tecnología de pila de combustible por parte de Audi (convierte hidrógeno en energía eléctrica), estando en condiciones de poner en marcha el proceso de producción tan pronto como el mercado y la infraestructura estén preparados.
La «h» en la denominación h-tron hace referencia a un elemento químico, el hidrógeno. Por lo que se refiere a la estética, los prototipos que Audi ha presentado en el Salón del Automóvil de Los Ángeles básicamente son muy parecidos a los modelos de producción. Como revela su denominación h-tron, este vehículo viene a ocupar su puesto junto a otros modelos de Audi con sistemas de propulsión alternativos, los e-tron y g-tron.
La pila de combustible.- Bajo el capó del Audi A7 Sportback, este prototipo tecnológico instala en la parte delantera una pila de combustible en lugar del motor de combustión tradicional. La pila de combustible está formada más de 300 células individuales, estando formado su núcleo por una membrana de polímero, con un catalizador realizado a base de platino a cada lado de dicha membrana.
La pila de combustible funciona de la siguiente forma: en el ánodo se suministra hidrógeno, que se divide en protones y electrones. Los protones migran hacia el cátodo de la pila a través de la membrana, donde reaccionan con el oxígeno presente en el aire para formar vapor de agua. Mientras tanto, fuera de la batería los electrones suministran la energía eléctrica, con un voltaje individual para cada célula que, dependiendo del punto de carga, oscila entre 0,6 y 0,8 voltios.
La pila de combustible opera en un rango de voltaje de 230 a 360 voltios, y los principales elementos auxiliares incluyen un turbocompresor que fuerza la entrada de aire en las células, el llamado «ventilador de recirculación» -que devuelve el hidrógeno no utilizado al ánodo, aumentando así la eficiencia- y una bomba de refrigeración. Estos componentes tienen un sistema eléctrico de alta tensión, y utilizan la energía eléctrica suministrada por la propia pila de combustible.
Para la refrigeración de la pila de combustible existe un circuito independiente, mientras que de mantener la temperatura deseada en el habitáculo se encarga un calefactor auxiliar eléctrico. La pila de combustible, que funciona en un rango de temperatura de unos 80 grados Celsius, requiere mayores exigencias en cuanto a refrigeración que un vehículo equivalente con motor de combustión, pero consigue una eficiencia superior al 60 por ciento, casi el doble que la de un motor de combustión convencional. El arranque en frío está garantizado hasta una temperatura de -28 grados Celsius. Ya que el sistema de escape únicamente emite vapor de agua, está realizado en material plástico, para reducir peso.
Además, híbrido enchufable.- Una característica especial del Audi A7 Sportback h-tron quattro es su concepto híbrido enchufable, contando con una batería de iones de litio a bordo como la que utiliza el Audi A3 Sportback e-tron, con una capacidad de 8,8 kWh, que puede recargarse en una toma de corriente convencional.
Esta batería, ubicada bajo el piso del maletero, y con un circuito de refrigeración independiente para su gestión térmica, es el complemento ideal para la pila de combustible, al ser capaz de almacenar la energía recuperada en retención y frenada, y de suministrar una energía considerable para impulsar el motor cuando se demanda la máxima potencia. Esto sienta las bases para una capacidad de aceleración impresionante, permitiendo que el Audi A7 Sportback h-tron cumpla realmente con los estándares de un vehículo quattro. Entre los ejes delantero y trasero no existe una conexión mecánica, y en caso de pérdidas de adherencia, el par que llega a cada eje puede ajustarse de forma continua mediante el control electrónico.
Con la potencia suministrada por la batería, el Audi A7 Sportback h-tron puede recorrer hasta 50 km. Dependiendo de la tensión y de la intensidad de la corriente, la batería del híbrido enchufable, situada en la parte trasera, necesita entre dos horas -en un enchufe o toma de potencia industrial a 360 voltios- y cuatro horas -toma de corriente doméstica a 230 voltios-.
Los dos motores eléctricos, refrigerados mediante un circuito de baja temperatura junto con los convertidores de tensión, son motores síncronos de excitación permanente. Cada uno de ellos tiene una potencia de 85 kW, o de 114 kW si se eleva el voltaje temporalmente. El par motor máximo alcanza los 270 Nm por cada motor eléctrico. Las carcasas de estos motores incorporan trenes de engranajes planetarios con una única relación de transmisión de 7,6:1. Un sistema de bloqueo mecánico para el estacionamiento y una función diferencial completan el sistema.
Con 540 Nm de par máximo disponibles, el Audi A7 Sportback h-tron, que detiene la báscula en apenas 1.950 kilogramos, acelera desde cero hasta los 100 km/h en 7,9 segundos. Su velocidad máxima es de 180 km/h, un registro superior al de sus competidores. El concepto e-quattro requiere una precisa coordinación de los motores eléctricos, y este prototipo de alta tecnología ofrece una conducción deportiva, estable y con una motricidad comparables al de un coche de producción en serie con tracción quattro mecánica.
Cero emisiones.- Los cuatro tanques de hidrógeno del Audi A7 Sportback h-tron quattro se encuentran localizados por debajo del maletero, en el túnel central, por delante del eje trasero. Una carcasa exterior realizada en polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) protege el armazón realizado en aluminio. Los tanques pueden almacenar alrededor de cinco kilogramos de hidrógeno a una presión de 700 bar, suficiente para conducir durante más de 500 kilómetros. De acuerdo con el ciclo NEDC, el consumo de combustible es de aproximadamente un kg de hidrógeno cada 100 km, una cantidad que contiene el equivalente energético a 3,7 litros de gasolina.
