Desafíos en el abastecimiento de camiones de hidrógeno en condiciones de frío extremo

La Asociación de Transporte Motorizado de Alberta (AMTA) es una organización sin fines de lucro que representa a más del 75 % de las más de 24 000 empresas de transporte comercial de Alberta, Canadá. Si bien apoya la educación, la capacitación y la defensa de sus miembros, también se centra en la investigación y la innovación.

Imagen: alphaspirit vía Adobe Stock

“Deseamos acelerar las tecnologías que mejoren la seguridad, extiendan la eficiencia operativa o respalden la gestión ambiental para la industria del transporte comercial”, según el sitio web de AMTA.

En un reciente seminario web de Misión Hidrógeno, la AMTA informó sobre la investigación de una de estas innovaciones: el uso de camiones de hidrógeno para largas distancias en las condiciones climáticas de frío extremo de la provincia. Esto incluye vehículos de doble combustible hidrógeno-diésel, así como vehículos eléctricos de pila de combustible de hidrógeno (FCEV).

Según el presentador del seminario web, Jamie King, quien trabaja en investigación e innovación para el grupo de industria y avance de AMTA y es el experto en materia de AMTA con respecto a los camiones de hidrógeno, la asociación ha realizado pruebas con más de 20 transportistas utilizando camiones de combustible dual Hydra Energy, Hyzon FCEV y Nikola FCEV.

Respecto de la tecnología de combustible dual de hidrógeno y diésel en particular, King dijo que una de las razones por las que AMTA se ha centrado en ella es para ayudar a las flotas con una transición relativamente rentable a soluciones más sostenibles en las carreteras.

“Muchas flotas no pueden permitirse cambiar directamente a vehículos eléctricos de pila de combustible debido al coste de invertir en un vehículo nuevo”, afirmó. “Y lo que permite el sistema de doble combustible de hidrógeno y diésel es llevar la flota actual al final de su vida útil. En Canadá, por aproximadamente entre 60.000 y 70.000 dólares, se puede adaptar un camión actual para que sea de doble combustible diésel”.

Operación en clima frío

Al realizar sus pruebas, AMTA estaba particularmente interesada en comprender los desafíos exclusivos de operar estos vehículos en entornos canadienses.

“Algo que nos preocupa en Canadá es que muchos vehículos se fabrican en Estados Unidos y Europa”, dijo King. “Los que recibimos en Estados Unidos suelen estar diseñados para cargas más ligeras, distancias más cortas y temperaturas más templadas”.

Agregó que, como resultado, AMTA busca “albertarizar” los camiones que recibe de EE. UU. y del extranjero.

“Realmente consideramos las temperaturas más frías más que las más altas”, dijo King. “Nuestros camiones Nikola vinieron de Arizona, donde realmente deben considerar las temperaturas más altas. Ellos están considerando más de 40 °C (104 °F), mientras que nosotros estamos considerando menos 40 °C (-40 °F)”.

Según King, un desafío único relacionado con la temperatura es el abastecimiento de combustible para camiones de hidrógeno. Parte del problema se debe a la pureza requerida para los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV).

Requisitos de combustible

“El hidrógeno apto para pilas de combustible debe tener una pureza del 99,999999 %, explicó. Si no es tan puro, puede comprometer la integridad de las pilas de combustible del camión. Y, por lo general, esto significa que hay un mayor contenido de agua si se diluye esa pureza”.

King dijo que la pureza —seis nueves— no es tan crítica para un camión de combustible dual.

La AMTA colabora con Suncor Energy, con sede en Calgary, Alberta, para suministrar el hidrógeno necesario para los camiones en las pruebas, afirmó King. Suncor proporciona a la AMTA una estación de servicio de hidrógeno de 350 bares, lo que permite que todos los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV) se llenen allí.

“Los camiones diésel de doble combustible también pueden cargar combustible allí porque no necesitan ese mismo nivel de pureza”, dijo King.

Además, King indicó que AMTA introdujo un nuevo tanque de combustible modular en Nisku, Alberta, a las afueras de Edmonton. Este tanque es suministrado por la planta de producción de Suncor en Edmonton.

“Este nuevo abastecedor puede suministrar hidrógeno de grado de pila de combustible a 700 bar, lo que supone una gran mejora respecto a los 350 bar disponibles en Suncor”, afirmó.

King añadió que los camiones que requieren hidrógeno a 700 bares y que se abastecen en una estación de 350 bares solo pueden llenarse hasta la mitad. "Eso puede ser bastante limitante, dadas las distancias que estamos considerando en Alberta".

Desafíos de las bajas temperaturas

Según King, una temperatura de -20 °C (-4 °F) es el punto en el que los camiones de hidrógeno tienden a averiarse o a tener un rendimiento inferior. En cuanto al abastecimiento de combustible, explicó que estas temperaturas tan bajas pueden comprometer el funcionamiento del módulo de transferencia de gas (GTM).

“El funcionamiento del GTM en temperaturas más frías se vuelve algo inestable, y si los camiones no pueden repostar, obviamente no pueden operar”, dijo King. “El GTM simplemente no funciona en frío extremo, lo cual, según hemos comprobado, se convierte en un problema si la temperatura es inferior a -20 °C”.

Otra cuestión es mantener la pureza de seis nueves requerida para las pilas de combustible de hidrógeno.

“El otro problema que entra en juego cuando la temperatura baja de -20 °C es el contenido de agua, como mencioné, en el hidrógeno”, dijo King. “La condensación se congela instantáneamente, y una vez que se acumula en las líneas y tiene la oportunidad de calentarse, aunque sea momentáneamente, el agua diluye la pureza del hidrógeno, lo que significa que ya no es apto para pilas de combustible”.

Cuando esto sucede, dijo King, no queda otra opción que esperar hasta que el clima se caliente lo suficiente.

"Cuando obtenemos hidrógeno con una pureza inferior a la del grado de pila de combustible, no hay mucho que podamos hacer para aliviar realmente ese problema hasta que podamos purgarlo por completo", dijo.

Según King, se han hecho muchos intentos para mitigar este problema del frío. "Pero, a fin de cuentas, es difícil aislarse de ese frío intenso".

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