Proyecto Toyota Hilux de pila de combustible

El revolucionario proyecto que busca hacer realidad una pick-up Hilux de pila de combustible de hidrógeno ha llegado a una nueva y última fase, que marca un nuevo hito en el camino de Toyota hacia un futuro sin emisiones. Desde la presentación del primer prototipo en septiembre de 2023, Toyota y los demás miembros del consorcio, con el apoyo financiero del gobierno británico, han llegado a una fase intensiva de evaluación y demostración.

Esta nueva etapa demuestra aún más si cabe la amplitud de la estrategia multi tecnologica-tecnología de Toyota hacia la neutralidad en carbono, aplicando distintas opciones de motorización —modelos híbridos -Hybrid Electric Vehicles (HEV), híbridos enchufables -Plug-in Hybrid Electric Vehicles (PHEV)-, eléctricos de batería -Battery Electric Vehicles (BEV)- y vehículos eléctricos de pila de combustible -FCEV, Fuel-Cell Electric Vehicles—en función de las diferentes necesidades de los clientes e infraestructuras locales.

Ya se han fabricado un total de 10 prototipos de Hilux de pila de combustible en las instalaciones de Toyota Motor Manufacturing UK (TMUK) en Derby (Inglaterra). Se están llevando a cabo unas rigurosas pruebas sobre el terreno con cinco vehículos, para evaluar la seguridad, el rendimiento, la funcionalidad y la durabilidad, y generar así datos de pruebas de conducción en situaciones reales. Mientras tanto, otras cinco unidades se dedican a demostraciones a clientes y prensa, también de cara a los próximos Juegos Olímpicos y Paralímpicos de París 2024. Al acercar a los clientes la tecnología de pila de combustible de hidrógeno, Toyota sienta las bases para el éxito del sector del transporte a base de hidrógeno en el futuro.

Sumados a los 30 años de investigación y desarrollo de Toyota en el ámbito de las pilas de combustible de hidrógeno, los conocimientos derivados del proyecto Hilux contribuirán a la nueva generación de la tecnología de pila de combustible, que ofrecerá ciclos de vida más largos, una autonomía superior y unos costes sustancialmente menores. Toyota espera que, para 2030, Europa sea uno de los principales mercados de pilas de combustible de hidrógeno, con un crecimiento constante de distintas aplicaciones de movilidad y generación energética. El prototipo de Hilux de pila de combustible es un importante punto de partida para seguir desarrollando la tecnología del hidrógeno y estimular un mayor despliegue de ecosistemas e infraestructuras de hidrógeno en toda Europa.

Toyota Hilux de pila de combustible de hidrógeno

El prototipo de Toyota Hilux de pila de combustible de hidrógeno es la prueba de cómo se puede integrar la tecnología de pila de combustible en un pick-up. Desde su lanzamiento, en 1968, Toyota Hilux ha demostrado su carácter invencible cada día y, además ha conseguido tres victorias en el Rally Dakar. El Hilux de pila de combustible conserva este ADN y mira hacia un futuro sin carbono. Por fuera, mantiene las mismas dimensiones y el aspecto resistente de la versión más reciente del modelo. En el formato de cabina extra, mide 5325 mm de longitud, 1855 mm de anchura y 1810 mm de altura, pero bajo la superficie, la tecnología de pila de combustible de Toyota lo convierte en un pionero.

La potencia se genera a partir de elementos centrales del Toyota Mirai, una tecnología que ha demostrado su calidad en casi una década de fabricación desde que Toyota introdujera en 2015 la primera berlina de pila de combustible de hidrógeno producida en serie del mundo. La autonomía prevista del Hilux de pila de combustible es de hasta 600 km, más de lo que se conseguiría con un sistema eléctrico con batería. Mientras tanto, gracias al peso reducido del hidrógeno, se puede alcanzar una capacidad de carga neta y de remolque que con otras alternativas sin emisiones.

El hidrógeno se almacena en tres depósitos a alta presión, cada uno de los cuales contiene 2,6 kg de combustible, hasta una capacidad total del sistema de 7,8 kg. Los depósitos están montados en un chasis de bastidor portante. El grupo de pila de combustible de electrolito polímero contiene 330 celdas y está montada encima del eje delantero. El Hilux de pila de combustible dispone de tracción a las ruedas traseras a través de un motor eléctrico sobre el eje posterior, que desarrolla 182 CV de potencia máxima y 300 Nm de par máximo.

Al circular el prototipo de pila de combustible no produce más emisiones que vapor de agua. Cuenta con una batería híbrida de ion de litio para almacenar la electricidad producida a bordo por la pila de combustible, que se encuentra en la bandeja posterior de carga, sobre los depósitos de hidrógeno, y de este modo, no quita espacio al habitáculo.

Proyecto Hilux de Hidrógeno

A partir de un estudio de viabilidad realizado a principios de 2022 para demostrar las ventajas del hidrógeno a través de un prototipo representativo, el proyecto del prototipo de Hilux de pila de combustible de hidrógeno ha ido avanzando a buen ritmo hasta su fase final. Entre julio de 2022 y enero de 2023, siguió una intensa fase de diseño y desarrollo, de la mano de socios del consorcio como Ricardo, ETL, D2H Advanced Technologies o Thatcham Research, y con el apoyo de Toyota Motor Corporation (TMC).

La fabricación de componentes, incluida la soldadura del bastidor del chasis, tuvo lugar entre febrero y mayo de 2023, antes de la construcción del prototipo, que se ajustó a los principios del Sistema de Producción Toyota.

La construcción del prototipo tuvo lugar entre junio y julio de 2023 y el primer vehículo estaba terminado en solo tres semanas. Posteriormente se montaron nueve prototipos más, antes de una exhaustiva fase de evaluación entre julio y diciembre del pasado año, que incluyó un banco de pruebas y ensayos en circuito. Esos diez prototipos se someten ahora a pruebas sobre el terreno y se utilizan en actividades de promoción con clientes, que cerrarán la fase final de este proyecto de investigación y demostración del Hilux de pila de combustible.

Soluciones de hidrógeno

Desde que empezó a desarrollar su pila de combustible de hidrógeno, en 1992, Toyota ha ampliado sus conocimientos de la tecnología y ha promovido la adopción de un amplio abanico de usos de movilidad distintos, con más de 20 colaboraciones activas en Europa en el ámbito del hidrógeno. Una de ellas es un proyecto de hace cinco años con camiones VDL propulsados por hidrógeno para descarbonizar las operaciones logísticas de Toyota y estimular el desarrollo de una infraestructura de hidrógeno sostenible en toda Europa.

Desde julio de 2021, Toyota coproduce autobuses de pila de combustible con su socio CaetanoBus mientras que la compañía francesa de movilidad limpia GCK utiliza los módulos de pila de combustible de Toyota para convertir diez autocares diésel en vehículos sin emisiones y ofrecer transporte a más de 5. 000 visitantes durante los Juegos Olímpicos y Paralímpicos de París 2024. Una alianza con Corvus en Noruega ha dado lugar a uno de los sistemas marinos de pila de combustible más seguros y avanzados existentes. Por otra parte, Toyota ha colaborado estrechamente con Energy Observer para crear la primera embarcación sin emisiones, propulsada por hidrógeno, autosuficiente en términos energéticos.

Las pilas de combustible de Toyota también se utilizan para aplicaciones ajenas a la movilidad, como las pilas de combustible modulares que forman la base de los generadores GEH2 de EODev, socio de Toyota. En mayo de 2021, esos generadores iluminaron la Torre Eiffel de París con una luz verde sostenible.

Desarrollo de pila de combustible de hidrógeno de Toyota

Toyota que lleva perfeccionando la tecnología desde 1992 está desarrollando su nueva generación de pila de combustible de hidrógeno, de la que se espera que alcance un rendimiento líder en la Industria, gracias a ciclos de vida más largos y menores costes. En 2015 el Mirai se convirtió en la primera berlina de pila de combustible de hidrógeno producida en serie del mundo, usando la primera generación de pilas de combustible de Toyota. Cinco años después, un nuevo Mirai introdujo la segunda generación de pila de combustible, que incrementaba la autonomía un 30 %, hasta unos 650 km.

Para ampliar el potencial del hidrógeno más allá de los automóviles, Toyota ha rediseñado sus pilas de combustible en un formato modular compacto. Los componentes principales —el grupo de pila de combustible y los componentes encargados del suministro de aire, el suministro de hidrógeno, la refrigeración y el control de la energía— están integrados en una forma compacta que se puede adaptar fácilmente a una gran variedad de productos y aplicaciones. Los módulos están disponibles en un formato de caja y otro rectangular plano, para ofrecer una flexibilidad superior y una mayor facilidad de adaptación a nuevas aplicaciones.

Estos módulos de pila de combustible se ensamblan en Europa, en el centro de I+D de TME en Bélgica, que acoge una línea de montaje que combina tecnologías avanzadas con un ensamblaje de gran calidad. La operación de Hydrogen Factory Europe producirá un número creciente de sistemas de pila de combustible y está estrechamente conectada con las demás operaciones de hidrógeno de Toyota para poder ofrecer un servicio a escala mundial.

Un elemento clave del plan de Toyota para expandir el uso del hidrógeno es la nueva tecnología de pila de combustible, de tercera generación, que actualmente está en desarrollo y cuya comercialización está prevista para 2027*. Estas unidades ofrecerán una elevada densidad energética y una autonomía prevista un 20 % superior. Los avances técnicos y los mayores volúmenes de producción pueden ayudar a reducir los costes en más de un tercio.

También se está estudiando la posibilidad de desarrollar grupos de pila de combustible escalables, con diferentes potencias, y el diseño de depósitos de combustible, compatibles con vehículos de distintos tamaños.

Acerca de los miembros del consorcio

Toyota Manufacturing UK (TMUK) produce los modelos Corolla 5p y Touring Sports, así como modelos comerciales, en su centro de producción de Burnaston (Derbyshire, Reino Unido), y motores híbridos en sus instalaciones de Deeside, al norte de Gales. TMUK arrancó la producción en 1992 como la primera empresa de fabricación en Europa de plena titularidad de Toyota, y con el tiempo se convirtió en la primera planta de la compañía en fabricar vehículos eléctricos híbridos fuera de Japón. Hasta la fecha, Toyota ha invertido más de 2.750 millones de libras en sus operaciones productivas en el Reino Unido; actualmente, TMUK tiene una plantilla de más de 3 000 personas, y genera muchos más puestos de trabajo entre su extensa red de proveedores en el país. Ricardo es una consultora internacional de ingeniería estratégica y medio ambiente que se especializa en los sectores del transporte, la energía y los recursos escasos. Ha colaborado en la integración técnica de los componentes de la pila de combustible en el chasis del Hilux.

ETL (European Thermodynamics) se dedica a ofrecer soluciones térmicas de alta integridad mediante la excelencia en el diseño y la innovación. ETL ha estudiado disposiciones de ventiladores reversibles y múltiples.

D2H Advanced Technologies presta servicios de ingeniería tecnológica avanzada en los campos de la simulación, el modelado, la aerodinámica, la termodinámica y el diseño para el automovilismo y otros sectores de alto rendimiento. D2H ha llevado a cabo el análisis de fluidodinámica computacional (CFD) para identificar los puntos de mejora.

Thatcham Research, compañía de servicios de inteligencia sobre riesgos de automoción dedicada a determinar las oportunidades y los riesgos de las nuevas tecnologías de vehículos, ha colaborado en el proyecto mediante la prestación de servicios de consultoría de reparación sostenible y la elaboración de la formación en hidrógeno para el mercado de reparaciones.