Los retos del hidrógeno como combustible en el transporte público urbano

Lluis Sanvicens • 8 June 2024

Los retos del hidrógeno como combustible en el transporte público urbano


Recientemente me invitaron a participar en una mesa redonda sobre el uso del hidrógeno en el transporte público, fue una gran oportunidad para poder investigar y reflexionar sobre este asunto, y este es fue el resultado.

En mi opinión el Hidrógeno se enfrenta a 5 grandes retos:


Reto 1. Credibilidad


Para afrontar la descarbonización el transporte público está apostando por el uso de combustibles verdes. En el caso del transporte que usa de catenarias, terceros carriles, baterías o pilas de combustible, la energía primaria proviene de la electricidad. Los operadores de transporte contabilizan la energía consumida durante un año, compran las garantías de origen pertinentes y contabilizan 0 emisiones de CO2 para impulsar el material móvil. 

Ahora hay que hablar sobre las garantías de Origen, que son un mecanismo por el cuál el generador de energía verde pone en el mercado una acreditación de producción de su actividad, y el consumidor de energía las adquiere para justificar que la energía que ha consumido proviene de las renovables. Esto es un proceso administrativo que ayuda a impulsar la generación de energías renovables, sin embargo poco tiene que ver con la realidad, la energía que se consume proviene del mix que hay en el momento, y ese contendrá el % de renovable que tenga, y que es variable a lo largo del día.


Creo que aquí hay una gran oportunidad para que el hidrógeno sea una tecnología más creíble que el resto. Y vamos a explicarlo. Si el operador de transporte usa la energía cuando la requiere, sin importar en qué momento del día las renovables tienen más producción, lo que está haciendo es incrementar la demanda energética de otras tecnologías más contaminantes, por lo que está haciendo un flaco favor al medio ambiente, y un buen negocio para las compañías eléctricas, que verán incrementado el precio de la energía.


La curva del pato y el precio de la energía diaria se relacionan entre sí, los precios horarios más bajos, que incluso han llegado en alguna ocasión a 0, se encuentran en las horas donde hay máxima producción solar, y es ahí donde el hidrógeno tiene la oportunidad para consumir esa energía sobrante o más barata del sistema y almacenarla para usarla en otros momentos. 


Mi opinión es que hay que reformar el mecanismo de Garantías de Origen para que deje de ser un proceso administrativo y se convierta en un mecanismo más técnico para que propicie que oferta y demanda casen mejor, y que los precios horarios sean menos variables. Con esta reforma, el hidrógeno ganaría credibilidad y mercado como el único combustible con 0 emisiones de CO2. 


Reto 2. Tecnología


Los autobuses de pila de combustible que usan hidrógeno como fuente de combustible, y que en pocas palabras lo que hacen es generar electricidad mediante hidrógeno para usarla en un motor eléctrico, es la tecnología que se está imponiendo en el mercado. La tecnología que usa hidrógeno en motores de combustión o térmicos rectificados, parece que ha quedado relegada. Así pues, los autobuses de hidrógeno que se están imponiendo son los de pila de combustible. Estos autobuses están en ciernes, con pocos km rodados y pocos años de funcionamiento, por lo que carecen de la suficiente experiencia acumulada para su los sucesivos feed-backs tecnológicos que mejoran el producto. En consecuencia, esta tecnología se encuentra en la primera fase de la curva de la bañera, que mide la tasa de fallos de un proyecto a lo largo de la vida del mismo. En esta fase, la fiabilidad y por lo tanto, disponibilidad de los autobuses es menor que la de otras tecnologías.


Nos encontramos con una tecnología poco testeada, que precisa de “early adopters” para su puesta a punto. 


Reto 3. Competitividad


Con la experiencia acumulada a día de hoy, la idea general es que los autobuses de baterías tienen un coste al kilómetro mucho menor que los de hidrógeno. Este es el pensar general, y no dista mucho de la realidad. 


A continuación se incluye una tabla comparativa, que podría ser discutida en la metodología de cálculo, pero que sostiene el pensar general de que la tecnología de hidrógeno es casi 3 veces más cara que la de baterías.

Si incluimos los costes de amortización de los autobuses con una vida útil de 15 años y 60.000 km/año de recorrido, tendremos:

Tras esta aproximación en costes, se ve claramente que las tecnologías más contaminantes son más competitivas, y para la parte de transporte verde, los autobuses de baterías son más eficientes que los de hidrógeno.

Queda un largo camino para mejorar este resultado, que creemos que también tiene que ver con el reto 1.


Reto 4. Generación


Generar hidrógeno verde tiene sentido cuando se hace en el lugar donde se necesita y consume. A día de hoy, no existe técnicamente infraestructuras y organización para que la distribución de Hidrógeno verde sea factible y competitiva.


Generar hidrógeno cerca de donde se consume significa dedicar suelo a instalaciones industriales cerca o en las cocheras de los autobuses, y construir unas instalaciones con unas características únicas para lidiar con las características del hidrógeno, o lo que es lo mismo, instalaciones a prueba de fugas y capaces de resistir explosiones. 


El suelo es un bien escaso, y habría que ver si las ciudades y los operadores de transporte tienen interés en dedicarlo a Hidrogeneras y Hidrolineras, que básicamente son lo mismo.


Reto 5. Marketing y Formación


El último reto que hay que asumir es el de Marketing, entendido como la capacidad de llegar y de hacerse un hueco entre los técnicos de las operadoras de transporte. Otras tecnologías vinieron en el transporte público y corrieron peor suerte. Aquí hay convencer que el hidrógeno es una tecnología que ha venido para quedarse y que tiene un sentido.


Creo que no es suficiente con un apoyo político, que a veces no es fácil de conseguir. Creo que el apoyo de los técnicos es fundamental para que nuevas tecnologías, como las FC de hidrógeno se implanten como solución viable a los tiempos que vendrán.

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Para ello se utilizan datos como: población residente, nivel de ingresos, tasa de motorización, número de empleos, atracción de centros comerciales, educativos, sanitarios o de ocio. Métodos habituales Modelos de regresión: se relacionan los viajes generados con variables socioeconómicas. Modelos por categorías: la población se agrupa en segmentos (edad, renta, ocupación) y se aplican tasas de viaje específicas. Ejemplo práctico: en una ciudad universitaria, los campus generan un gran número de viajes en horarios muy concretos; en una zona residencial, el origen de los viajes está más ligado a los desplazamientos al trabajo. 2. Distribución de viajes Una vez conocidos los viajes generados, surge la segunda pregunta: ¿hacia dónde se dirigen? Aquí se construyen las matrices origen–destino (O/D), que recogen cuántos viajes se producen entre cada par de zonas. Métodos más utilizados Modelo gravitacional: inspirado en la ley de la gravedad, supone que los viajes entre dos zonas aumentan con el tamaño de estas (población, empleos) y disminuyen con la distancia o el tiempo de viaje. Modelos de oportunidades: consideran la accesibilidad a oportunidades intermedias (ej. empleo disponible a lo largo de la ruta). Ejemplo: en una ciudad con varias áreas industriales, los viajes se distribuyen en función de la accesibilidad a los polígonos y de la distancia desde las zonas residenciales. 3. Reparto modal La tercera pregunta es: ¿qué modo de transporte eligen las personas? Esta etapa es crítica, porque de ella depende entender cómo se reparte la movilidad entre coche, transporte público, bicicleta, caminar, motocicleta u otros modos. La ecuación de Coste Generalizado (CG) El mecanismo clásico es la ecuación de Coste Generalizado, que transforma los factores que influyen en la elección en una unidad común (euros). Costes monetarios (out-of-pocket): billete, combustible, aparcamiento, peajes. Costes de tiempo: viaje, espera, acceso, transbordos, convertidos en euros mediante el valor del tiempo. Métodos de modelización Modelos logit multinomial (MNL): los más habituales, asignan una probabilidad a cada modo en función del coste generalizado. Modelos nested logit o probit: introducen mejoras cuando los modos tienen correlaciones (ej. distintos tipos de transporte público). 4. Asignación de viajes La última pregunta es: ¿qué rutas siguen los viajes en la red? Aquí se asignan los desplazamientos a la red viaria o de transporte público, considerando la congestión y el comportamiento de los usuarios. Principios básicos Equilibrio de Wardrop: cada viajero elige la ruta más ventajosa para sí mismo, y el sistema alcanza un equilibrio en el que ningún usuario puede mejorar su viaje cambiando unilateralmente de ruta. Asignación estocástica: introduce elementos aleatorios para representar la incertidumbre en la percepción de los tiempos de viaje. Ejemplo: en hora punta, la congestión en una vía principal puede hacer que algunos conductores elijan rutas alternativas, aunque más largas, para evitar atascos. Aplicaciones prácticas El modelo de 4 etapas se utiliza en múltiples ámbitos: Planes/Estudios de Movilidad. Ordenación Territorial y Urbanística. Evaluación de infraestructuras viarias y ferroviarios. Análisis de demanda de nuevos servicios de transporte público. Políticas de gestión de la demanda: peajes urbanos, zonas de bajas emisiones, tarificación del aparcamiento. Estudios de impacto ambiental y socioeconómico. Limitaciones y nuevas perspectivas Pese a su solidez, el modelo de 4 etapas tiene una limitación importante: no incorpora de manera directa la experiencia de usuario. Los factores que influyen en la elección modal van más allá de los euros y los minutos. Aspectos como: la regularidad y confiabilidad de los servicios, la comodidad de los vehículos, la seguridad percibida, la saturación en horas punta, o la facilidad de los transbordos, y condicionan en gran medida las decisiones de las personas. En Sanvi Consulting se ha trabajado para superar esta limitación. A través de encuestas específicas y formulación estadística, se han integrado estos intangibles en la ecuación de CG, bien como penalizaciones de tiempo equivalente o como variables perceptivas con peso estadístico. De este modo, se obtiene un modelo más realista, capaz de explicar no solo cuánto cuesta un viaje, sino cómo se percibe. Esto resulta esencial para entender qué puede llevar a una persona a dejar el coche y pasarse al transporte público o a caminar, y cómo diseñar políticas que impulsen ese cambio modal. Conclusión El modelo de 4 etapas sigue siendo el marco de referencia en la planificación de la movilidad. 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