Audi A7 Sportback h-tron quattro, prototipo de pila de combustible con enchufe

Audi tiene lista su tecnología de Pila de Combustible a la espera de las infraestructuras. 50 km de autonomía desde un enchufe y más de 500 con recarga de hidrógeno.

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Audi ha presentado en el Salón del Automóvil de Los Ángeles el A7 Sportback h-tron quattro, un largo nombre que resume las cualidades de este prototipo, más cercado a la serie que a la ficción de los concepts.

Este A7 Sportback tiene tracción total, conformada con dos motores eléctricos de 113 cv, como mínimo, que no van unidos mecánicamente entre ellos, el reparto de par se hace de forma electrónica en la unidad de gestión. Hasta aquí es como un coche eléctrico normal con doble tracción, la novedad está en la forma de alimentarlos de corriente eléctrica.

Para ello se cuenta con un sistema híbrido, se dispone de una batería de ion-litio como la del A3 e-tron de 8.8 kWh, que se puede recargar desde una toma de corriente normal en 4 horas, o en una industrial (360 v) en la mitad de tiempo. Y después se dispone del sistema de Pila de Combustible que también alimenta a dicha batería para pasar después su energía a los motores.

La pila de combustible produce corriente continua y a una tensión diferente, se necesita un convertidor de corriente DC/AC para unificar las dos fuentes en la baterías de ion-litio situada en la parte baja del maletero.

Por otra parte los dos motores eléctricos actúan como alternadores reversibles para recuperar la energía cinética en las retenciones y al pisar el pedal de freno en una primera fase, antes de actuar las pinzas de freno. Para ello tiene dos programas "D" y "S" en los que la intensidad de la fuerza de oposición varía, pudiendo aumentar la regeneración en una conducción más deportiva.

El Audi A7 Sportback h-tron quattro contaría con un mínimo de 226 cv de potencia, aunque se podría elevar el voltaje y producir hasta 153 cv por cada motor, convirtiendo a este coche de propulsión eléctrica en un auténtico y "silencioso" deportivo.

Cada uno de los motores dispone de 270 Nm desde el arranque, lo que hace una cifra conjunta de 540 Nm, contando con un grupo reductor con una relación única de 7,6:1, un sistema diferencial para los ejes, y un bloqueo mecánico para los estacionamientos como únicas partes mecánicas.

Este prototipo se pone a 100 km/h en 7,9 segundos, a pesar de sus casi 2 toneladas de peso, y alcanza los 180 km/h. En cuanto a consumos necesita 1 Kg de hidrógeno aproximadamente cada 100 Km, siendo la capacidad de su depósito de hidrógeno de 5 Kg a una presión de 700 bar. Consiste en cuatro tanques de hidrógeno de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) que protegen el armazón realizado en aluminio,

El hidrógeno comprimido se recarga en el mismo tiempo que un coche convencional de gasolina desde su toma situada en el mismo sitio. 1 kg de hidrógeno equivale a unos 3,7 litros de gasolina en cuanto a energía, que no de consumo equivalente puesto que el rendimiento energético del motor eléctrico a través de la pila de combustible es el doble. Dos terceras partes de la energía del motor térmico se pierden en energía calórica, mientras que esta tecnología sólo pierde una en ella.

Listos para la producción en serie.

Audi preparada par lanzar su modelo de pila de combustible en cuanto el mercado esté listo, según el responsable de Desarrollo Técnico de Audi, Ulrich Hackenberg. Los modelos h-tron, al igual que los e-tron y g-tron, eléctrico y de gas respectivamente, convivirán en el mercado próximamente por parte de Audi.

El A7 Sportback h-tron igualmente que en un coche eléctrico dispone de una instrumentación especial, en la que ahora tenemos un nivel del depósito de hidrógeno. 

Audi tiene en marcha una planta piloto en la que se utiliza energía eólica renovable para producir hidrógeno mediante electrolisis, ahora se utiliza para producir metano sintético (Audi e-gas), pero sería también factible para desarrollar una red de puestos de repostaje de hidrógeno.

La tecnología de la Pila de Combustible

La pila de combustible

La pila de combustible en este prototipo tecnológico se instala en la parte delantera, donde un A7 Sportback convencional lleva el motor de combustión. Ya que el sistema de escape únicamente emite vapor de agua, está realizado en material plástico, para reducir peso. La pila de combustible está formada más de 300 células individuales que en conjunto forman la pila. El núcleo de cada una de estas células individuales es 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.

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