Por qué el futuro es híbrido

Los vehículos híbridos, impulsados por electricidad y gasolina, como el Toyota Prius, son cada vez más populares. Pero, ¿serán algo más que una etapa en el camino hacia el auto de hidrógeno?

Los consumidores están dispuestos a pagar más por un automóvil limpio y benévolo con el ambiente, siempre y cuando no haya necesidad de transigir en cuanto a desempeño

Los vehículos impulsados por hidrógeno prometen ser el modo más limpio de transporte, al eliminar del todo las emisiones peligrosas

Economist Intelligence Unit /The Economist

¿Por qué el Toyota Prius se ha vuelto el producto más comentado de la industria automotriz? De 1997 a la fecha sólo se han vendido unos 250 mil, número escaso según las normas de la industria. No es grande, rápido ni bello, atributos que normalmente atraen a los comentaristas, los aficionados o, para el caso, los compradores. Y sin embargo es significativo porque es el primer automóvil híbrido que se produce en masa, con un motor de combustión interna y uno eléctrico. El Prius de segunda generación, lanzado en 2003, ganó algunos de los premios de mayor prestigio en la industria -apenas se le nombró Auto Europeo del Año 2005- y generó un alboroto totalmente fuera de proporción con su presencia en los caminos.

Al elegir un Prius, los compradores pueden demostrar sus convicciones ecologistas sin más inconveniente que un precio de compra ligeramente más alto. Comparado con un auto estadunidense del mismo tamaño, el Prius consume la mitad de gasolina, y por tanto emite la mitad del bióxido de carbono que cambia el clima. Además, sus emisiones de contaminantes formadores de esmog, como óxidos nitrogenados e hidrocarburos, son 90% menores, y el coche logra ofrecer el confort y desempeño de un vehículo convencional.

El éxito del Prius ha tomado a Toyota por sorpresa. La espera promedio en concesionarias estadunidenses es de seis meses, pese a que la empresa elevó su meta de ventas en ese país de 36 mil a 47 mil unidades en 2004. Para satisfacer la demanda, Toyota anunció otro incremento en agosto, diciendo que el año próximo aumentaría en 50% la producción mensual global, a 15 mil unidades, y duplicaría su asignación para EU a 100 mil. Si bien la cifra es sólo la cuarta parte de las ventas del modelo más popular de Toyota en ese país, el Camry, muestra que los consumidores están dispuestos a pagar más por un automóvil limpio y benévolo con el ambiente, siempre y cuando no haya necesidad de transigir en cuanto a desempeño.

Otros fabricantes se apresuran a alcanzar a Toyota. CSM Worldwide, firma de investigación auomovilística, calcula que al menos 20 nuevos modelos híbridos aparecerán en EU hacia 2007. Además de los nuevos híbridos Ford Escape y Honda Accord de este año, Toyota añadirá dos vehículos deportivos utilitarios (SUV, por sus siglas en inglés) a su línea de híbridos el año próximo. DaimlerChrysler anunció en fecha reciente que introducirá un Mercedes híbrido en el curso de los próximos cinco años, y Porsche evalúa una versión híbrida del SUV Cayenne. Hasta General Motors, uno de los proponentes más fuertes de automóviles de hidrógeno combustible celular, se ha subido a la carreta de los híbridos con dos camionetas pick-up, un sedán y varios SUV que vendrán más tarde. Gracias a la convergencia de la geopolítica, la tecnología y la moda, los híbridos ganan velocidad.

Una vieja idea nueva

Si bien la producción en masa de híbridos es nueva, la idea en sí no lo es. De hecho se remonta a principios de la historia automotriz, cuando los autos impulsados por motores eléctricos, los de vapor y los de combustión interna ocupaban porciones significativas del mercado. La razón del fracaso de los híbridos queda ilustrada por el ejemplo de un ingeniero estadunidense llamado H. Piper, quien solicitó una patente para un vehículo híbrido de gasolina y electricidad en 1905. Su idea era usar un motor eléctrico para ayudar a otro de combustión interna y permitirle alcanzar la asombrosa velocidad de 40 kph. Por desgracia, los motores de combustión interna de gasolina alcanzaron por sí mismos esas velocidades unos años después, lo cual minó el método híbrido, más complejo y costoso. El motor de gasolina pronto dominó el camino.

Las prioridades empezaron a cambiar a principios del decenio de 1970, después que la crisis petrolera incrementó la demanda de autos que consumieran menos combustible. En consecuencia, la eficiencia global de combustible de autos y camiones mejoró dramáticamente (aunque se detuvo en EU a fines de los ochentas, cuando la gasolina barata y las lagunas en los reglamentos estimularon las ventas de SUV y camiones ligeros). Además, en los noventas comenzó a crecer la inquietud por el impacto del consumo de combustibles fósiles sobre el cambio climático.

Durante los noventas, los tres grandes fabricantes estadunidenses desarrollaron automóviles con el concepto híbrido diesel-electricidad, pero ninguno llegó a producirse.

El enfoque cambió hacia vehículos puramente eléctricos, que son de tecnología más simple que los híbridos. Sin embargo, su alto costo y su alcance limitado desalentaron a los consumidores. Aun los modelos más avanzados no recorrían más de 160 kilómetros cuando ya necesitaban conectarse y recargarse varias horas. Hacia el año 2000 la mayoría de estos autos se habían dejado de producir.

En tanto, Toyota lanzó su primer Earth Charter en 1992 y se fijó la meta de minimizar su impacto ambiental. En septiembre de 1993 comenzó a planear un auto para el siglo siguiente, llamado Globe 21st Century, o G21. Originalmente el plan era producir un auto con 50% mejor economía de combustible que los vehículos existentes. Pero en el curso del proyecto esta meta se elevó a 100%, y en ese punto se volvió claro que no bastaba retorcer un motor de gasolina. Se necesitaba una solución más radical: un híbrido.

A pesar del costo más alto y la complejidad de un sistema híbrido, Toyota decidió incrementar mucho más sus esfuerzos de investigación y desarrollo.Tecnología mejorada --como baterías mejores y más baratas, controles electrónicos más poderosos para coordinar los dos sistemas de propulsión-- significaban que un híbrido producido en masa era ahora posible. En 1997, el Prius fue puesto a la venta en Japón. Lo siguió el híbrido Insight, de Honda, en 1999.

Cuando el Prius salió a la venta en Estados Unidos en 2000, no causó mucho revuelo. De hecho, el año pasado, Honda y Toyota vendieron casi el mismo número de híbridos en Estados Unidos. Este año, sin embargo, Toyota venderá casi el doble de autos que Honda. El Prius despegó gracias a una combinación entre el aumento en los precios de la gasolina, el respaldo de celebridades y un rediseño futurista. (No hay una versión del Prius de uso con gasolina, a diferencia del Honda Civic, el cual se puede conseguir tanto en su versión de uso con gasolina como en su versión híbrida.) Es el primer híbrido que se convierte en un hit.

Anatomía híbrida

Sin embargo, el Prius es mucho más que mercadotecnia inteligente. Para entender por qué, es necesario analizar la manera en que funcionan diferentes tipos de híbridos, pues no todos los híbridos son iguales. El tipo más simple es el ''alto-arranque'' o híbrido ''micro'', el cual, en términos generales, no se considera un verdadero híbrido porque depende de un motor de combustión interna para su propulsión. Como lo sugiere el nombre, ''alto, arranque'', el motor se apaga cuando el vehículo se detiene. Un generador de encendido integrado arranca el motor de nuevo cuando el conductor presiona el acelerador. Todo esto incrementa el aprovechamiento del combustible sólo un poco, alrededor de 10%. Pero se requieren leves modificaciones a los modelos convencionales para introducirlo, así que su costo es bajo. En Europa, PSA Peugeot Citröen introdujo en forma reciente una versión alto-arranque del Citröen C3, el cual se vende casi por el mismo precio de un Citröen C3 convencional.

Enseguida vienen los diseños híbridos ''moderados'' como el de Asistencia Integrada al Motor (IMA, por sus siglas en inglés) de Honda, la configuración híbrida que se encuentra en el Insight, el Civic y el nuevo Accord. Además de la función alto-arranque, un motor eléctrico le da al motor impulso durante la aceleración. Durante el enfrenado, el mismo motor hace las veces de un generador: de esta forma captura la energía que se perdería como calor y la usa para recargar las baterías del auto. Debido a que el motor eléctrico está adosado al motor de gasolina, no es capaz de imprimir movimiento a las llantas por sí mismo. Por eso a este sistema se le conoce como híbrido moderado, para consternación de Honda. El diseño es menos costoso que la versión más elaborada de Toyota, pero puede dar muchos de los mismos beneficios, afirma Dan Benjamín, de la oficina consultora ABI Research, ubicada en Oyster Bay, en Nueva York.

Un sistema por completo híbrido es mucho más complejo. Como el de Transmisión Sinergética Híbrida, de Toyota. (El Ford Escape híbrido usa un sistema parecido, pues Ford es concesionario de algunas de las patentes de Toyota.) Con el uso de un dispositivo, la emisión del motor de gasolina se divide y se usa en dos partes: para mover las llantas y para encender el generador, el cual a su vez acciona el motor eléctrico y también mueve las llantas. La distribución de energía varía en forma constante, explica David Hermance, de Toyota, y permite al motor funcionar con eficiencia todo el tiempo.

Cuando su carga completa de energía no se requiere para el avance, ésta puede activar el generador y recargar las baterías. Las baterías también se recargan cuando el auto se desliza cuesta abajo o cuando frena. En tráfico pesado y a velocidades bajas, cuando el motor de gasolina sería menos eficiente, éste se apaga y el motor eléctrico, activado por la batería, toma el mando. Esto explica por qué el Prius tiene un mejor nivel de aprovechamiento en el manejo en ciudad (96 km por litro) que en carretera (82 km por litro), lo opuesto a un vehículo convencional.

El siguiente paso podría ser el híbrido ''de enchufe'', el cual no es el paso hacia atrás que su nombre sugiere. A diferencia de los autos eléctricos de la década de 1990, ninguno de los híbridos de hoy necesita ser conectado a la corriente, pero si enchufarse fuera una opción resultaría una buena idea.

Andrew Frank y su equipo del Centro de Vehículos Híbridos de la Universidad de California trabajan ahora casi de manera exclusiva en híbridos de enchufe, los cuales pueden funcionar como vehículos totalmente eléctricos en distancias cortas (un poco más de 96 km, con una batería lo bastante grande) pero puede cambiar al sistema híbrido cuando se requiera. Ya que en EU el conductor promedio viaja alrededor de 48 km por día, los híbridos de enchufe podrían recargarse durante la noche, cuando producir electricidad resulta más barato, y así nunca necesitarían usar gasolina, excepto en viajes más largos.

De acuerdo con estudios elaborados por el Instituto de Investigación de la Energía Eléctrica (EPRI, por sus siglas en inglés), organización no lucrativa con sede en Palo Alto, California, los híbridos de enchufe podrían ser uno de los más limpios y más eficientes tipos de auto. En 2002, el EPRI hizo equipo con Daimler Chrysler para construir cinco camionetas vans híbridas de enchufe, la primera de las cuales se presentó al público durante una feria comercial en septiembre. Los paquetes de baterías más grandes hacen que los costos iniciales de los vehículos de enchufe sean más altos que los de otros híbridos. Pero Bob Graham, del EPRI, afirma que los costos añadidos se recuperan con creces durante la vida útil del vehículo.

Sin embargo, no a todos incomoda el alto consumo de combustible, como lo demuestra el entusiasmo actual por los vehículos enormes. Así que los híbridos podrían permanecer siendo un nicho: Investigación ABI predice que para el 2010 menos del 5% de todos los autos vendidos en Estados Unidos serán híbridos, si se mantienen los precios actuales de la gasolina.

Pero si Alan Lloyd se sale con la suya, los híbridos y otros vehículos de baja emisión de contaminantes serán lugar común. El doctor Lloyd encabeza el Comité de Recursos Aéreos de California (CARB, por sus siglas en inglés), agencia estatal encargada de hacer cumplir las normas más severas para la calidad del aire en el mundo. Hace poco, California aprobó nuevas leyes tendientes a reducir la emisión de los gases de invernadero en 30% a partir de 2009. Debido a que las emisiones de bióxido de carbono se vinculan de manera directa con el consumo de gasolina de un auto, los críticos argumentan que las nuevas normas son, en efecto, una manera de legislar la economía del combustible, a la cual supuestamente regula el gobierno federal, no los estados. Como resultado, se espera que los fabricantes de automóviles combatan las nuevas normas ante las cortes.

La venta de híbridos en Europa representa una fracción de los vendidos en Estados Unidos. En su lugar, los autos diesel se han convertido en la respuesta de Europa a la reducción en el consumo de combustible, la disminución de los gases de invernadero y el ahorro frente a la bomba despachadora. Debido a que el diesel contiene más energía por unidad, la economía de combustible de los vehículos diesel es casi 30% mejor que aquella de los autos de gasolina. Más aún, los autos diesel ya no son tan ruidosos ni tan sucios como fueron alguna vez, gracias a tecnologías como la del sistema de inyección de combustible controlado electrónicamente. En la actualidad los autos diesel comprenden cerca de 45% de todos los autos registrados en Europa.

Aun así, estos vehículos todavía están muy atrás de los motores de gasolina en términos de limpieza. En el proceso de combustión, el diesel crea mucha contaminación, incluyendo los óxidos de nitrógeno que son los causantes del esmog, así como partículas sólidas que pueden ocasionar problemas respiratorios. Por ello, algunos fabricantes de autos han empezado a equipar sus carros con filtros contra partículas sólidas. Ese es el caso de Peugeot Citröen. Junto con dos firmas británicas, Ricardo y QinetiQ, la compañía construye un híbrido-diesel basado en el auto familiar Citröen Berlingo. El objetivo es lograr un ahorro de combustible de 112 km por litro y emisiones de bióxido de carbono de sólo 90 gramos por kilómetro. (En comparación, el Prius rinde 88 km por litro y emite 104 gramos de bióxido de carbono por km.)

Aun cuando existe incertidumbre sobre si el auto se producirá masivamente, está claro que un híbrido diesel-eléctrico sería un vehículo en extremo frugal. Un estudio del Laboratorio para la Energía y el Medio Ambiente del Instituto de Tecnología de Massachussets, el cual se centra en el uso de la energía a lo largo de la vida de un vehículo, predice que para 2020 los híbridos diesel podrían alcanzar el mismo nivel de eficiencia energética y de emisiones reducidas de gases de invernadero que los autos impulsados por hidrógeno hecho de gas natural. La diferencia radica en que la tecnología de los autos híbridos diesel está disponible hoy.

Entonces, ¿por qué tardan tanto en aparecer los híbridos diesel por los caminos? Los híbridos diesel imponen una prima doble, explica Lindsay Brooke, analista de CSM Worldwide. Combinando un motor diesel (el cual cuesta alrededor de 2 mil dólares más que un motor de gasolina) con una transmisión híbrida (que añade otros 3000 dólares o más) se logra una propuesta cara. Los sistemas de tratamiento de contaminantes impondrían más costos. En Estados Unidos, el panorama para los autos diesel y los híbridos diesel está poco claro; la regulación en California (y, a partir de 2007, en toda la nación) exige que los autos diesel sean tan limpios como los autos de gasolina. Se han hecho algunos progresos: los filtros contra partículas sólidas pueden eliminar más de 90% del hollín del diesel. Pero las trampas para los óxidos de nitrógeno siguen siendo un reto.

El auto del futuro, hoy

Los vehículos impulsados por hidrógeno prometen ser el modo más limpio de transporte, al eliminar del todo las emisiones peligrosas. Pero a pesar de la gran cantidad de publicidad, y del hecho de que la mayoría de los fabricantes de autos trabajan ahora en esta tecnología, los autos movidos por nitrógeno no aparecerán pronto en cantidades significativas. La Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos, la cual asesora al gobierno sobre las nuevas tecnologías, recientemente estimó que la transición a una ''economía basada en el hidrógeno'' llevará probablemente décadas, pues hay todavía muchos retos, en particular, cómo producir, almacenar y distribuir hidrógeno en cantidades suficientes.

Los autos híbridos, sin embargo, ofrecen muchos de los beneficios de los vehículos impulsados por hidrógeno, con la enorme ventaja de que se pueden conseguir ya. Más aún, como lo demuestra el éxito del Prius, la gente de verdad los comprará. La belleza de los híbridos de gasolina y electricidad radica en que no requieren de ningún cambio en el comportamiento de los conductores o en la infraestructura de distribución de combustible.

Más que ser meros puentes en el camino hacia los autos de hidrógeno del futuro, los híbridos de gasolina y electricidad podrían permanecer en el escenario en los años, incluso décadas, por venir, cuando, y si los autos de hidrógeno se vuelven accesibles, quizá no reemplacen a los híbridos, pero sí desciendan de ellos, ya que requieren muchos de los mismos componentes, desde los sistemas de control hasta los motores. Como dice Joseph Romm, director del Centro para las Soluciones de Energía y Clima, organización no lucrativa con base en Arlington, Virginia: ''los híbridos son casi con certeza la plataforma desde la cual evolucionarán todos los vehículos limpios del futuro''.

FUENTE: EIU

Traducción de textos: Jorge Anaya