Las estaciones modernas de repostaje de hidrógeno han evolucionado rápidamente durante los últimos años. Estas infraestructuras permiten realizar una rápida recarga de hidrógeno. Estan diseñadas para suministrar hidrógeno comprimido a vehículos de pila de combustible en pocos minutos. El objetivo principal consiste en ofrecer una experiencia de repostaje similar a la de los combustibles tradicionales.
Una hidrogenera actual conecta la producción de hidrógeno con su uso en el transporte. La instalación puede producir el gas mediante electrólisis o recibirlo desde plantas externas. En ambos casos, el hidrógeno llega inicialmente a la estación a presiones relativamente moderadas. Después, el sistema inicia un proceso técnico complejo para prepararlo para el repostaje.
El primer paso consiste en la compresión del hidrógeno. Un compresor multietapa aumenta gradualmente la presión del gas hasta niveles muy elevados. Las estaciones modernas alcanzan presiones cercanas a 900 o incluso 1.000 bar. Esta presión permite almacenar suficiente energía en los depósitos de los vehículos.
Tras la compresión, el hidrógeno se almacena en un sistema de depósitos de alta presión. Los ingenieros utilizan normalmente una arquitectura denominada almacenamiento en cascada. Este sistema emplea varios bancos de almacenamiento a diferentes presiones. Algunos tanques trabajan alrededor de 450 bar, otros cerca de 650 bar, y los más presurizados alcanzan aproximadamente 950 bar.
Almacenamiento en cascada para una recarga rápida de hidrógeno
El almacenamiento en cascada permite optimizar la eficiencia energética de la estación. El sistema utiliza primero el hidrógeno del depósito cuya presión se aproxima más a la del vehículo. De este modo se reduce el trabajo necesario del compresor. Esta estrategia también garantiza que siempre exista hidrógeno disponible para un repostaje rápido.
El repostaje rápido genera un problema térmico importante. Cuando el hidrógeno entra en el depósito del vehículo, la compresión provoca un aumento significativo de la temperatura. Si el gas no se enfría previamente, el depósito podría superar los límites térmicos permitidos. Por esta razón, las estaciones modernas incorporan un sistema de pre-enfriamiento.
El sistema de refrigeración enfría el hidrógeno antes de dispensarlo al vehículo. El gas suele alcanzar temperaturas cercanas a −40 °C justo antes del repostaje. Esta temperatura compensa el calentamiento producido durante la carga rápida. Gracias a este proceso, la estación puede llenar el depósito sin superar los límites de seguridad del vehículo.
Estandares en la recarga de hidrógeno
El proceso de repostaje está regulado por estándares internacionales muy estrictos. El protocolo más utilizado es el estándar SAE J2601, desarrollado por la industria automotriz. Este protocolo define los perfiles de presión, temperatura y caudal durante la carga. También establece las condiciones de seguridad y compatibilidad entre estaciones y vehículos.
Las estaciones modernas trabajan principalmente con dos niveles de presión. El nivel 350 bar se utiliza en autobuses y vehículos pesados. El nivel 700 bar se emplea en turismos de pila de combustible. Estas presiones permiten maximizar la autonomía del vehículo sin aumentar excesivamente el peso del sistema de almacenamiento.
Gracias a esta combinación de compresión, almacenamiento en cascada y control digital, el repostaje resulta muy rápido. Un turismo de hidrógeno puede recibir aproximadamente cinco kilogramos de combustible en tres o cinco minutos. Ese proceso proporciona autonomías cercanas a los 500 o 600 kilómetros. Esta velocidad de repostaje constituye una de las principales ventajas de la movilidad basada en hidrógeno.
Las hidrogeneras actuales representan un avance significativo en la infraestructura energética del transporte. Los fabricantes están desarrollando estaciones cada vez más compactas y modulares. Estas soluciones facilitan la instalación en áreas urbanas, corredores logísticos y estaciones de servicio existentes. Con esta evolución tecnológica, el hidrógeno se consolida como una opción relevante en la descarbonización del transporte pesado y de larga distancia.
Ejemplo de recarga rápida de hidrógeno en Madrid
Un ejemplo de despliegue real es la estación HRS 700 bar fabricada por Calvera Hydrogen, instalada en Madrid. Sus características principales son: presión de dispensación: 700 bar, homologación internacional, recarga de turismos de hidrógeno e integración con sistemas de producción y almacenamiento locales.
Caso real de recarga rápida de hidrógeno en Francia
En el pais vecino encontramos otro caso real. El fabricante es Hydrogen Refueling Solutions. Ha construido una estación modular de repostaje de hidrógeno para vehículos ligeros y pesados.
Las presiones de servicio son: H35 (350 bar) para autobuses y camiones y H70 (700 bar) para turismos tipo FCEV. Estas presiones son los estándares internacionales de repostaje para hidrógeno comprimido.
La capacidad de compresión alcanza hasta 40 kg H₂/h y es ampliable a 80 kg/h. Tiene una capacidad diaria hasta 1.000 kg de hidrógeno/día. Su velocidad de repostaje está entre 3 y 5 minutos por vehículo (estándar SAE J2601). Su caudal de dispensación es aproximadamente 3,6 kg/min , que es lo habitual en las configuraciones modernas de estaciones modulares. Tiene dos posiciones simultaneas de dispensadores con doble presión (350 / 700 bar).
Recarga rápida de hidrógeno en movilidad sostenible
La movilidad, tanto urbana como en general, ha experimentado cambios significativos en los últimos años. En el centro de las grandes ciudades, es cada vez más frecuente encontrar coches compartidos y furgonetas eléctricas. El sector de la paquetería ha experimentado un fuerte aumento durante la pandemia, y las ventas de comercio electrónico a nivel mundial se han multiplicado por diez desde 2014, según datos de Statista.
Este aumento del tránsito de paquetería ha puesto de relieve la importancia de los repartos de última milla, sumándose a los ya existentes en las grandes urbes en relación con los comercios locales y repartos cotidianos. Mejorar la calidad del aire en las ciudades es uno de los temas que abordamos en nuestros cursos de hidrógeno.
Ejemplo real
Sin embargo, los operadores de vehículos eléctricos comerciales se enfrentan a muchos obstáculos, como restricciones en la capacidad de la red eléctrica, requisitos de energía limpia y largas esperas para la mejora e instalación de infraestructuras de red. Muchos operadores han retrasado o renunciado a la adopción de vehículos eléctricos debido a estos desafíos.
Plug Powerdispone de una solución: un sistema de pila de combustible limpia impulsada por hidrógeno que carga de forma rentable las flotas de vehículos eléctricos. El depósito estándar de hidrógeno líquido de más de 68.000 litros de Plug, combinado con su nueva solución de pila de combustible PEM a escala de megavatio. Puede proporcionar más de 60 megavatios por hora (MWh) de energía instantánea, suficiente para cargar más de 600 vehículos eléctricos.
