Los motores de combustión interna de hidrógeno parecen recuperar impulso
24 de septiembre de 2023
Algunos coinciden en que las baterías son el claro ganador en la carrera contra las tecnologías del hidrógeno, mientras que otros piensan lo contrario. No existe tal debate entre los defensores de los motores de combustión interna. Casi todos creen que es factible sustituir los combustibles fósiles por H2. Sin embargo, existen algunas advertencias importantes sobre los H2ICE.
La frase latina "
Inter duos combatientes, tertius vincit " se traduce como "
entre dos combatientes, el tercero gana ". Siempre temí que
el feroz debate entre los entusiastas de la propulsión eléctrica por batería y los partidarios de los sistemas impulsados por hidrógeno beneficiaría a los devotos de los motores de combustión interna.
Y no me equivoqué, ya que recientemente los combustibles electrónicos han seducido a muchos a creer que la eliminación gradual de una tecnología casi obsoleta ya no es necesaria. Además, estas personas creen que los motores de combustión interna merecen no sólo un primer lugar en la historia sino también un futuro brillante, junto con nuevas tecnologías ecológicas de alta tecnología.
El castillo de arena de las pilas de combustible
Actualmente, Toyota es el fabricante de automóviles más testarudo y dispuesto a seguir invirtiendo mucho dinero en tecnología de hidrógeno para turismos. Además de los pequeños avances en la tecnología de las pilas de combustible (que se comercializan como avances gigantescos, pero los analistas coinciden en que no es así), los japoneses también se esfuerzan por utilizar hidrógeno para los motores de combustión interna.
BMW y Hyundai todavía están en el juego, pero los nuevos vehículos de demostración
iX5 Hydrogen no lograron impresionar, mientras que el futuro de Hyundai Nexo es incierto. Honda tomó a todos por sorpresa cuando el principal rival de Toyota en el ámbito de las pilas de combustible anunció que suspendía el programa de hidrógeno para priorizar los híbridos y los vehículos eléctricos.
En cuanto a Volkswagen, su conclusión es tajante: "
En el caso de los turismos, todo habla a favor de la batería, y prácticamente nada habla a favor del hidrógeno ". Mercedes-Benz también se ha sumado al carro de "abandonar la pila de combustible" después de 30 años persiguiendo el sueño del H2.
Foto de : Volkswagen
Pero sería un error pensar que los fanáticos de los vehículos eléctricos tenían razón y prevalecieron las baterías. Por ahora, este es el caso de los turismos y los vehículos ligeros: la propulsión eléctrica es más factible gracias a las rápidas mejoras en el sector de las baterías, mientras que la propulsión con pilas de combustible de hidrógeno aún está lejos de ser una opción económicamente viable.
Pero el transporte por carretera no se limita únicamente a los más de 1.300 millones de automóviles que circulan en todo el mundo. También existe el transporte pesado por carretera, compuesto por millones de grandes camiones, autobuses y autocares, y todo tipo de vehículos pesados utilizados en la agricultura, la construcción, la minería, etc.
¿Qué hacen estos
vehículos pesados de carretera ?¿Todos tienen en común? Grandes motores diésel. Al menos una cuarta parte de la contaminación y las emisiones del transporte son atribuibles a ellos. Si tan solo hubiera una solución para convertirlos casi de la noche a la mañana en vehículos contaminantes casi nulos...
Las advertencias sobre el uso de H2 en un ICE
La pila de combustible es un dispositivo "mágico" que combina hidrógeno almacenado en tanques a bordo del vehículo y oxígeno del aire, dando como resultado electricidad y vapor de agua. La electricidad se utiliza para alimentar uno o varios motores eléctricos, y ese es su vehículo de cero emisiones.
Sin embargo, las pilas de combustible deben alimentarse con hidrógeno puro, lo que resulta muy caro. Lo más probable es que siga siendo un combustible costoso a pesar de la caída esperada de los costos cuando se aplique la economía de escala. Los sistemas de pilas de combustible también son costosos y requieren procesos de fabricación más complejos y materias primas costosas como las baterías.
En otras palabras, las pilas de combustible para aplicaciones pesadas aún requieren mucha investigación e inversiones para ser viables. En este punto,
las baterías tienen una clara ventaja.pero también muchas desventajas por ser una alternativa convincente a los motores diésel en vehículos pesados.
¿Existe una tercera opción para descarbonizar el transporte pesado por carretera? Sí, en teoría. Podríamos sustituir el combustible diésel por hidrógeno. No es una idea nueva, ya que el primer motor de combustión interna alimentado por una mezcla de hidrógeno y oxígeno se inventó hace más de 200 años. Pero volvamos a nuestros tiempos.
Foto de : KEYOU
Si bien el H2 tiene más de 2,5 veces más energía específica que los combustibles fósiles, también requiere cuatro veces más volumen para almacenarse en forma líquida y hasta 19 veces más en forma de gas. El uso de H2 en un motor de servicio pesado conduciría a una eficiencia alcanzable del 20-25%, casi la mitad que usando combustible diesel.
Luego está el problema de la proporción de la mezcla de hidrógeno y aire en la cámara de combustión, ya que el hidrógeno se enciende mucho más fácilmente que la gasolina o el diésel. Además, se debe suministrar el doble de aire al cilindro para mantener bajas las emisiones de NOx, mientras que la temperatura del proceso de combustión no debe ser demasiado alta.
Todo ello requiere un diseño específico para el sistema de inyección directa y el sistema de combustión, así como soluciones de tratamiento de gases de escape. Recuerde que un ICEnecesita lubricantes, que también se queman en pequeñas cantidades en el cilindro.
Al final, quemar H2 en un ICE no convierte al vehículo en un vehículo de cero emisiones, pero supuestamente puede reducir las emisiones por un amplio margen. Se podría decir que es la misma reducción de "cerca del 90%"
que prometen los combustibles electrónicos .
La relación inversión-beneficio es cada vez más interesante
En las últimas décadas, el hidrógeno se ha utilizado principalmente como aditivo para mezclas de combustibles fósiles tradicionales. Las emisiones de CO2 se redujeron algo, lo que justificó el aumento de costes por modificaciones técnicas. Pero ahora, la necesidad de reducir las emisiones es mucho más estricta.
A la luz de la evolución reciente, la Comisión Europea decidió modificar este año las normas sobre emisiones de CO2 para los vehículos pesados. Aunque el H2ICE no tiene emisiones cero, los vehículos pesados que utilicen este tipo de motor se considerarán emisiones cero.
Con una condición: el hidrógeno utilizado por los vehículos pesados H2ICE debe ser un combustible realmente libre de carbono. Significa que no puede obtenerse de combustibles fósiles. Recordemos que más del 95% del
hidrógeno que se utiliza hoy en díaen la industria proviene del gas natural, por lo que es "hidrógeno negro" con alto contenido de carbono.
Por supuesto, no hay nada más que una enorme coincidencia de que la UE haya aceptado permitir que los fabricantes de automóviles europeos fabriquen automóviles con motor de combustión interna más allá de 2035, si los combustibles electrónicos los alimentan. Pero seamos optimistas sobre H2ICE, ¿de acuerdo?
A raíz del proyecto H2Engine, financiado por la UE, entre 2020 y 2022, la empresa alemana KEYOU desarrolló una solución para convertir motores diésel convencionales en hidrógeno mucho más limpio. A principios de este año, Mercedes-Benz Special Trucks utilizó un motor modificado de este tipo en un prototipo de Unimog.
En septiembre, KEYOU inició las primeras entregas de su camión de 18 toneladas equipado con un motor de hidrógeno, basado en el Mercedes Benz Actros. El motor diésel reconvertido de seis cilindros tiene un consumo de combustible de 7,5 kg H2 / 100 km y el combustible se suministra mediante inyección portuaria, diseñada específicamente para utilizar hidrógeno.
Foto de : KEYOU
KEYOU afirma que la combustión eficiente de mezcla pobre mantiene los niveles de NOx muy por debajo de los límites, y el motor convertido cumple con los estándares Euro VI y los nuevos requisitos de CO2 de la UE. Como resultado, el camión está exento de peajes, lo que ahorra a los operadores de flotas "
hasta 15.000 euros en peajes al año ".
La corporación estadounidense Cummins también suministra vehículos pesados con motores de combustión interna de hidrógeno. Su último producto es el motor de hidrógeno X15H, diseñado para camiones pesados de hasta 44 toneladas, que proporciona un impresionante par máximo de 2.600 Nm.
Nuevo paradigma: ¿H2ICE versus pila de combustible?
Debido a que los automóviles de pasajeros (y especialmente los SUV) atraen la atención del público, es normal que los temas ICE versus baterías o baterías versus celdas de combustible provoquen tantos debates feroces. Mientras tanto, el verdadero problema al que nos enfrentamos es lograr una descarbonización del transporte más rápida.
El uso de hidrógeno como combustible en grandes motores de vehículos pesados se convirtió de repente en una máxima prioridad. Requiere mucho menos dinero que reemplazar esos vehículos por vehículos eléctricos o propulsados por pilas de combustible. Convertir sus motores diésel en motores de hidrógeno lleva mucho menos tiempo que desarrollar vehículos similares utilizando tecnologías ecológicas de vanguardia.
H2ICE realmente parece la mejor solución a corto y medio plazo para reducir las emisiones en el transporte pesado por carretera. Por supuesto, también deberíamos evitar el abastecimiento de hidrógeno a partir de combustibles fósiles. Aún así, creo que la industria requerirá ese compromiso, con suerte por un corto tiempo hasta que la infraestructura del hidrógeno verde esté más desarrollada.
Foto de : KEYOU
Sólo desearía que entendiéramos que H2ICE debe percibirse sólo como
una solución transitoria . Al igual que los combustibles electrónicos, también deberían percibirse los ICE. H2ICE debe allanar el camino para las pilas de combustible, no convertirse en una alternativa a largo plazo.
Se acabó el tiempo del motor de combustión interna. Tuvo un papel tremendo en nuestra evolución tecnológica, al igual que los combustibles fósiles. Pero es hora de reconocer que el ICE es una tecnología obsoleta, al igual que la quema de combustibles fósiles daña enormemente nuestro medio ambiente.
