Hidrógeno en motores de combustión, ¿una solución previa a la electrificación?

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Varios fabricantes de vehículos de transporte pesado se plantean emplear el hidrógeno como una alternativa al diésel en el periodo de transición hasta que la pila de combustible o las baterías electroquímicas puedan sustituirlo definitivamente. FEV Group, especialista en probar nuevas tecnologías de propulsión, evaluará los beneficios y las desventajas de los diferentes enfoques que admite el hidrógeno, en particular, su empleo en el ecosistema energético como combustible cero emisiones en motores de combustión de circuito cerrado.

La expansión de la movilidad eléctrica se considera un paso fundamental para lograr alcanzar los objetivos climáticos establecidos. Según señala el profesor Stefan Pischinger, presidente y director ejecutivo de FEV Group es muy relevante “considerar el escenario de aplicación a la hora de tomar decisiones tecnológicas”, lo que ha provocado un encendido debate en torno al uso de las celdas de combustible de hidrógeno como “otra forma de propulsión sostenible con un gran potencial para numerosas áreas».

El hidrógeno empelado en pilas de combustible puede considerarse como una fuente de energía renovable con cero emisiones de CO2. Puede transportarse a largas distancias y utilizarse para almacenar grandes cantidades de energía. Su empleo tiene el potencial de descarbonizar algunos sectores del transporte en los que la electrificación mediante baterías se complica por su elevado peso, que reduce la capacidad de carga de los vehículos, y por los tiempos de inactividad que precisa para la recarga. En particular, tiene sentido en vehículos comerciales, autobuses, autocares e incluso trenes y barcos.

Sin embargo, su talón de Aquiles está en la infraestructura, que no se espera que esté lista con un desarrollo suficientemente extenso hasta 2030, lo que está reavivando el debate sobre cuál sería la forma más adecuada de utilizar el hidrógeno. La única ventaja que tienen las pilas de combustible es su alto grado de eficiencia a bajas cargas. Pero a cargas específicas más altas, la eficiencia se reduce en comparación con el motor de combustión interna de hidrógeno en el que aumenta a cargas mayores. En otras palabras, los beneficios de eficiencia varían según la carga.

Los argumentos de los defensores del hidrógeno en motores de combustión

A pesar de las ventajas ya conocidas, la pila de combustible se encuentra todavía en sus primeras etapas de desarrollo, sobre todo porque hasta ahora se han puesto en marcha muy pocos métodos de desarrollo y prueba. Por otro lado, el motor de combustión interna de hidrógeno es una opción robusta y rentable para el transporte sin emisiones de CO2. Su mayor ventaja es que se puede implementar rápidamente bajo la infraestructura de producción actual y también ofrece ya potencial de uso para los vehículos existentes.

Debido a que el hidrógeno es un combustible neutro en carbono, en su combustión solo se producen cantidades mínimas de hidrocarburos (HC), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) y partículas. El principal componente de los gases de escape es el óxido de nitrógeno (NOx). Gracias a su muy alta velocidad laminar de combustión y amplios límites de ignición, el hidrógeno permite una combustión pobre con una gran cantidad de aire en exceso.

Las bajas temperaturas de los gases de escape implican que, incluso sin postratamiento, que es un medio eficaz para reducir las emisiones de NOx, el nivel ya está por debajo de los límites actuales. La combustión pobre y la eficiencia se traducen en una reducción de consumos respecto a los motores de combustión convencionales.

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