Expertos de la industria hablan sobre los motores de combustión interna de hidrógeno en la descarbonización

En un momento en el que continúa el debate sobre el papel a largo plazo de los motores de combustión interna (ICE) en los esfuerzos globales de descarbonización, el Foro de Tecnología de Motores, una organización sin fines de lucro, reunió a un panel de expertos de la industria en un seminario web reciente para discutir el futuro del hidrógeno en los motores de combustión interna como una estrategia de descarbonización.

“Vemos el futuro de los motores de combustión interna como una combinación de menores emisiones, mayor eficiencia y una transición hacia combustibles sostenibles y renovables”, declaró Allen Schaeffer, director ejecutivo del Foro de Tecnología de Motores, al presentar el seminario web. “Y, en definitiva, también lo consideramos un componente clave del futuro energético”.

Foto: Grispb vía Adobe Stock

Jim Nebergall, director ejecutivo de estrategia de mercado de Cummins, dijo que los motores de combustión interna de hidrógeno están al alcance del mercado.

“Podremos alcanzar la producción a gran escala en la década porque es tecnología convencional”, dijo. “Sabemos cómo fabricar motores —y lo oirán de varias empresas—, sabemos cómo hacer que los motores funcionen con este combustible”.

Nebergall añadió que sus conversaciones con usuarios finales revelaron que muchos están entusiasmados con los motores de combustión interna de hidrógeno porque «es la solución más parecida al diésel, que cumple su función, proporciona la potencia y el par motor necesarios. Es compatible con los entornos y equipos existentes».

Ivan Tate, director de ingeniería de productos para América del Norte de FPT Industrial, calificó los motores de combustión interna de hidrógeno como un “paso natural hacia adelante” en tecnología en comparación con otros motores, como los alimentados con gas natural.

Johnson Matthey, especialista en postratamiento, también participó en la mesa redonda. «Creemos que el hidrógeno limpio desempeñará un papel fundamental en ese futuro bajo en carbono, especialmente en zonas donde, de otro modo, será bastante difícil descarbonizar», declaró Louise Arnold, directora de la línea de productos de vehículos ligeros de Johnson Matthey.

Según Dmitri Konson, vicepresidente de ingeniería global de la empresa de tecnología de sistemas de propulsión Tenneco, los motores de combustión interna alimentados con hidrógeno son clave para el futuro de la movilidad. «Lo consideramos el paso más pragmático a corto plazo hacia la descarbonización de las flotas comerciales y la maquinaria todoterreno».

Beneficios de las emisiones

Uno de los principales beneficios mencionados por los panelistas durante el seminario web fueron las emisiones. Nebergall afirmó que, en el caso del hidrógeno verde, producido mediante energías renovables, el hidrógeno como combustible en los motores de combustión interna constituye una solución sin emisiones de carbono en toda la cadena de suministro.

"Si la energía utilizada para crear el combustible es renovable, es una historia de cero emisiones de carbono desde el pozo hasta la rueda y una historia de cero emisiones de carbono desde el tubo de escape", dijo.

Arnold dijo que uno de los beneficios del combustible de hidrógeno es que prácticamente puede ser un reemplazo directo de los combustibles fósiles actuales.

Digo casi —hay mucho en juego—, pero se puede usar de forma muy similar a como lo hacemos actualmente con el diésel. Y, por lo tanto, puede servir como catalizador para alcanzar ese futuro con menos emisiones de carbono que el que anticipamos actualmente.

Nebergall señaló que el combustible de hidrógeno tiene emisiones inherentemente más bajas de óxido de nitrógeno (NOx). "Por lo tanto, la tecnología de postratamiento necesaria para reducir aún más los NOx requiere menos trabajo para reducir el NOx final".

Respecto al postratamiento, Arnold explicó el enfoque.

“El catalizador de oxidación se encarga de cualquier pérdida de hidrógeno”, dijo. “Luego, este depura los gases de escape para pasar a la etapa de reducción con urea. También podría haber un catalizador de amoníaco (ASC), que podría controlar cualquier posible sobreinyección de urea”.

Arnold explicó que el último paso sería un pequeño filtro de partículas para eliminar cualquier partícula generada por el motor o producto del propio sistema de postratamiento. Añadió que Johnson Matthey estaba trabajando con los clientes en diversas variantes de este enfoque para satisfacer necesidades específicas.

Konson dijo que las emisiones mínimas de NOx provenientes del hidrógeno no son producto del combustible en sí, que no contiene nitrógeno.

“El único nitrógeno que realmente aparece en el escape es el nitrógeno del aire que forma parte del proceso de combustión que entra al motor”, dijo. “Por lo tanto, la cantidad de nitrógeno es pequeña”.

Preocupaciones sobre los bienes raíces

Un desafío en relación con el hidrógeno es garantizar que se pueda almacenar suficiente combustible a bordo de un vehículo o máquina para garantizar un funcionamiento óptimo. Nebergall afirmó que Cummins busca tener unos 80 kg de hidrógeno a bordo de un vehículo, lo que le otorga una autonomía equivalente a unas 800 millas.

“Creemos que podemos empaquetar esos 80 kg con el estilo típico de la parte trasera de una cabina”, dijo. “Se vería muy similar a un camión de gas natural. Ni siquiera se notaría la diferencia al ver los tanques, aunque tienen paredes más gruesas debido a la mayor presión y pesan más”.

Según Nebergall, el peso total añadido a un camión, entre el combustible y los tanques, ronda las 2500 libras. Añadió que espera que las concesiones del Departamento de Transporte de EE. UU. (DOT) para tecnologías alternativas, como las del gas natural, se apliquen también al hidrógeno.

Tate agregó que si bien es relativamente fácil encontrar espacio en un camión de carretera para combustible de hidrógeno, existen más desafíos con los equipos todoterreno.

“Si nos fijamos en nuestros grandes consumidores todoterreno, consumen 1000 litros de combustible de una sola vez, en una sola operación, en un solo día”, dijo. “Aún tenemos dudas sobre el embalaje. Y, sin duda, los recipientes cilíndricos también son más difíciles de embalar”.

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