Desafíos en la operación de camiones de hidrógeno en condiciones de frío extremo

Uno de los camiones Nikola FCEV utilizados por AMTA en sus pruebas en climas fríos. (Foto: Asociación de Transporte Motorizado de Alberta)

Además de abordar la educación, la capacitación y la promoción de los conductores, la Asociación de Transporte Motorizado de Alberta (AMTA) de Canadá cuenta con una división de investigación e innovación. En un reciente seminario web de Misión Hidrógeno, la AMTA informó sobre la investigación realizada sobre la viabilidad del hidrógeno en camiones Clase 8 (tanto vehículos de doble combustible hidrógeno-diésel como vehículos eléctricos de pila de combustible de hidrógeno) en las condiciones climáticas extremadamente frías de la provincia. La AMTA ha realizado pruebas con más de 20 transportistas utilizando camiones de doble combustible Hydra Energy, vehículos eléctricos de pila de combustible Hyzon y vehículos eléctricos de pila de combustible Nikola.

Jamie King, quien trabaja en investigación y desarrollo para el grupo de industria y desarrollo de AMTA y es el experto de la organización en camiones de hidrógeno, abordó temas relacionados con el abastecimiento de combustible y la operación de los vehículos. Power Progress informó recientemente sobre los aprendizajes de AMTA sobre el abastecimiento de combustible con hidrógeno en condiciones de frío extremo. En cuanto a las operaciones de camiones FCEV, King identificó cuatro áreas clave de enfoque.

Antes del viaje

Los desafíos relacionados con la operación de un FCEV en un clima extremadamente frío comienzan a abordarse en el momento en que el conductor llega al vehículo, afirmó King.

“Normalmente, el conductor realiza una inspección visual del camión antes de arrancarlo y, una vez que el vehículo arranca y se calienta para el día, realiza las inspecciones previas al viaje”, explicó. “Los camiones de hidrógeno tardan mucho más en calentarse en frío: entre 20 minutos y media hora en un día particularmente frío”.

Eso supone que el camión arrancará desde el principio, dijo King. Añadió que 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.

“Hemos descubierto que por debajo de -20 °C (-4 °F) y -25 °C (-13 °F) —a veces podemos llegar a esas temperaturas— es poco probable que los camiones siquiera se acerquen a arrancar”, dijo.

Esto no quiere decir que la AMTA no haya tomado medidas para mitigar este problema.

“Algunos de nuestros camiones tienen calefactores de eje eléctrico que requieren enchufarse”, dijo King. “Algunos también requieren un cargador de mantenimiento cuando el camión no está en funcionamiento durante los meses más fríos. Esto le permite autorregularse, como el camión Nikola, por ejemplo. Se activa una vez por hora para comprobar la temperatura y el funcionamiento del camión y asegurarse de que todo esté en un nivel aceptable. De lo contrario, intentará calentar o enfriar hasta alcanzar ese rango aceptable”.

King dijo que estas estrategias de mitigación requieren que el operador asigne más tiempo a sus actividades previas al viaje, "lo que puede tener un impacto no solo en sus horas sino también en las rutas que recorren y las cargas que transportan".

Un peligro de resbalón

A la AMTA le preocupa la seguridad de los operadores, y la investigación de la organización reveló un problema de seguridad con la operación de vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV) durante los meses de invierno. King explicó que está relacionado con la ventilación del camión, que generalmente se encuentra debajo del vehículo.

“En los meses de verano, esto no ha sido un problema”, dijo. “Sin embargo, en los meses de invierno, si un camión permanece parado en un mismo lugar durante un tiempo considerable, el agua se acumula debajo del lado del conductor, donde el camión está ventilando. Si el camión se apaga y nadie regresa hasta la mañana siguiente, suele formarse una placa de hielo que el tercer conductor deberá vigilar para poder entrar en el camión”.

King agregó que debido a que muchos fabricantes de equipos originales de FCEV fabrican sus camiones en climas más cálidos, esto no ha sido una consideración prioritaria.

"Hemos recomendado a nuestros transportistas que participan en nuestras pruebas de invierno que agreguen esta precaución a su lista de verificación previa al viaje", dijo.

Planificación de la ruta

Una vez que se completa la inspección previa al viaje y el camión se enciende y se calienta, King dijo que hay otros factores que el operador debe considerar para un viaje exitoso.

“Nuestros camiones trabajan más arduamente en condiciones extremas para regular y mantener un nivel de referencia que les permita operar eficientemente”, afirmó. “Esto significa que el hidrógeno puede consumirse a un ritmo casi 1,2 veces más rápido que en una ruta similar con cargas similares en los meses de verano”.

Si bien los operadores que recorren la misma ruta todos los días con cargas similares pueden pensar que saben cuándo necesitan reabastecerse de combustible, la operación durante los meses de invierno extremadamente fríos significa acostumbrarse a una cadencia de reabastecimiento de combustible completamente nueva.

“Dado que el combustible no está disponible fácilmente, nuestros conductores planifican sus rutas con cuidado y metódicamente para contar con tiempo y distancia suficientes para llegar a la gasolinera más cercana”, dijo King. “Cuando el consumo de hidrógeno es mayor de lo habitual, deben tener en cuenta ciertas limitaciones para completar las rutas designadas y no quedarse varados”.

Quedarse varado en un vehículo alimentado con hidrógeno es un poco más serio que en un camión tradicional alimentado con diésel.

“No podemos simplemente llevar un camión de combustible móvil al costado de la carretera para suministrar hidrógeno”, dijo King. “No es como quedarse sin gasolina en el auto, donde simplemente se puede llamar a una asociación y ellos te traen gasolina. Es fundamental que los conductores planifiquen sus rutas para tener suficiente hidrógeno para completar el viaje y también tengan en cuenta la distancia a la gasolinera más cercana”.

Frenado regenerativo

En las heladas carreteras invernales de Alberta, el frenado regenerativo en los camiones de pila de combustible de hidrógeno Clase 8 es un desafío particular para los operadores.

“Dado que esto funciona de forma tan diferente a simplemente aplicar los frenos de forma convencional, los conductores deben estar muy atentos a las condiciones de la carretera”, dijo King. “No existe la posibilidad de hacer algo como bombear los frenos”.

Añadió que los conductores deben adaptarse a la sensación del camión para garantizar el correcto uso del frenado regenerativo. Este desafío se ve agravado por las transmisiones automáticas utilizadas en muchos camiones eléctricos de pila de combustible.

“Muchos conductores nos dieron su opinión y se quejaron de que no pueden sentir ni conducir el camión como lo harían con una transmisión estándar”, afirmó King.

Conducir cuesta abajo sobre carreteras heladas es un desafío particular. King lo describió como "una condición en la que una transmisión de tendencia estándar les permitiría manipular el camión para que respondiera favorablemente a la carretera. No tienen la capacidad de hacerlo con el frenado regenerativo".

King dijo que con la práctica los conductores pueden sentirse más cómodos con el sistema y comprender qué nivel de frenado regenerativo necesitan utilizar.

Si bien el hidrógeno presenta algunos desafíos en condiciones de frío extremo, King dijo que la investigación que está realizando AMTA es valiosa para los fabricantes de equipos originales (OEM).

“Para eso están los ensayos”, dijo. “Intentamos identificar los problemas, identificar esos umbrales y mejorarlos. Así, al llevar esta valiosa información a empresas como Nikola, pueden trabajar para mejorar esos detalles. Y obtener pruebas en el mundo real es simplemente inmejorable. No se puede obtener esa información de ninguna otra manera”.

Los desafíos de abastecer de combustible a camiones de hidrógeno en condiciones de frío extremo La Asociación de Transporte Motorizado de Alberta de Canadá informó sobre una investigación que ha realizado para abastecer de combustible a camiones de combustible dual hidrógeno-diésel y FCEV en condiciones de frío extremo.