El hidrógeno es un vector de energía cada vez más popular. Se puede producir fácilmente a partir de agua utilizando electricidad renovable y se quema sin emisiones de gases de efecto invernadero. Es incoloro, inodoro y no se derrama. No es de extrañar que haya un gran interés en los motores de hidrógeno como parte del destino cero.
¿Cómo el combustible de hidrógeno puede alimentar un vehículo?
Usar hidrógeno para impulsar un motor es más sencillo de lo que piensa. Hay dos maneras de hacer esto.
La primera forma involucra un dispositivo conocido como celda de combustible. La celda de combustible convierte el hidrógeno en electricidad, que luego alimenta los motores eléctricos del vehículo, como en cualquier vehículo eléctrico.
La otra forma son los motores de hidrógeno; motores de combustión interna que queman hidrógeno como combustible. Cualquiera de los métodos tiene ventajas y desventajas. Sin embargo, este último, utilizando motores de combustión interna, es una tecnología más familiar.
De hecho, uno de los primeros motores de combustión interna funcionaba con una mezcla de hidrógeno y oxígeno, y presentaba un mecanismo de encendido por chispa eléctrica. Su inventor, un ex oficial de artillería suizo llamado François Isaac de Rivaz, lo utilizó para construir un vehículo que podía transportar cargas pesadas en distancias cortas.
Motor diésel vs motor de gas natural vs motor de hidrógeno
Hoy en día, si vio un motor de combustión interna moderno diseñado para funcionar con hidrógeno, es posible que no sepa que no está diseñado para gas natural. Los motores de combustión interna de hidrógeno de cuatro tiempos (Hydrogen ICE) funcionan en el mismo ciclo que los motores normales de gas natural y tienen casi los mismos componentes: bloque del motor, cigüeñal, culatas, sistema de encendido, piezas de instalación, etc.
Los motores diésel y los motores de hidrógeno también comparten componentes similares. Estos incluyen un bloque de motor, manivela y piezas de instalación como soportes y carcasas de volante.
En Cummins Inc., estamos aprovechando nuestras plataformas existentes y nuestra experiencia en tecnología de encendido por chispa para construir motores de hidrógeno. Nuestro motor de hidrógeno es una variante de motor de encendido por chispa con hardware de motor similar a los motores de gas natural y gasolina.
Esta alta similitud entre los componentes del motor presenta ventajas de escala. Esta economía de escala es crítica en el viaje del sector del transporte hacia la reducción de emisiones. Reduce los costes y proporciona la fiabilidad necesaria.
También existen diferencias entre los motores de hidrógeno y otros motores de encendido por chispa, como los motores de gas natural y gasolina.
Por ejemplo, las diferencias en las propiedades físicas del hidrógeno afectan la forma en que se miden e inyectan el combustible y el aire. El preencendido es un problema mayor para los motores de hidrógeno que para los motores de gasolina, porque el hidrógeno es mucho más fácil de encender. La inyección directa es una forma de superar los problemas de preencendido. Los sistemas de inyección directa introducen combustible-hidrógeno, en este caso, directamente en los cilindros, en lugar de en el colector de admisión o los puertos. Si la inyección tiene lugar en un momento en que la válvula de entrada está cerrada, se evitan las condiciones de petardeo. Otra solución es diseñar completamente el sistema de combustión para hidrógeno.
Otra consideración es la formación de óxidos de nitrógeno o NOx. El NOx es un contaminante atmosférico que puede causar una mala calidad del aire y provocar la neblina marrón anaranjada que se forma sobre algunas grandes ciudades en el verano.
Cuando el hidrógeno se quema en presencia de mucho oxígeno, se forma muy poco NOx. Sin embargo, cuando el hidrógeno se quema en presencia de una pequeña cantidad de oxígeno, se puede generar una gran cantidad de NOx. Como resultado, los motores de hidrógeno normalmente se ajustan para funcionar con una relación aire-combustible de 2:1. Esto significa que se necesita el doble de aire para quemar todo el combustible que se inyecta en los cilindros. Los motores de hidrógeno a menudo requieren un sistema de tratamiento de gases de escape para eliminar este exceso de NOx.
¿Los motores de hidrógeno pueden funcionar en camiones y autobuses medianos y pesados?
Los motores de combustión interna de hidrógeno atraen a los fabricantes de vehículos por dos razones principales. La primera es su similitud con los motores de combustión interna tradicionales. El segundo es la capacidad del hidrógeno para impulsar vehículos como combustible sin carbono.
Un fabricante de equipos originales (OEM) puede construir vehículos con motores de hidrógeno que son muy similares a los motores de combustión interna existentes. La mayoría de los demás componentes y software del vehículo siguen siendo los mismos.
Los motores de hidrógeno también son atractivos para los usuarios finales. Los motores de hidrógeno se ven, suenan y funcionan como los motores de combustión interna a los que están acostumbrados todos los mecánicos del mundo. Su fiabilidad y durabilidad son iguales a las de los motores diésel.
Cummins actualmente está probando motores de hidrógeno para mitigar los riesgos de fragilización y erosión por hidrógeno. Compartiremos nuestros hallazgos a medida que avancen nuestras pruebas.
Los operadores de flotas comerciales pueden comprar vehículos con motores de hidrógeno sin la ansiedad que podría generar invertir en una tecnología que algunos perciben como un experimento científico.
Los ejemplos de motores de hidrógeno en los sectores de la movilidad y el transporte también van más allá de los camiones medianos y pesados. Puede encontrar usuarios que evalúan motores de hidrógeno en la marina, la construcción y más.
Por lo tanto, es posible que no sepa de inmediato que un vehículo está diseñado para hidrógeno si vio su motor, pero si vio su tanque de combustible, lo sabría de inmediato. El almacenamiento de hidrógeno a bordo de los vehículos de motor es seguro y cada vez más económico y práctico. Cummins recientemente formó una empresa conjunta con NPROXX, líder en almacenamiento y transporte de hidrógeno para tanques de almacenamiento de hidrógeno. Esta empresa conjunta proporcionará a los clientes productos de almacenamiento de hidrógeno y gas natural comprimido para aplicaciones tanto en carretera como ferroviarias
Noticia tomada de: Cummins.com / Traducción libre por Diesel Store
