El hidrógeno como combustible en motores 4t

AutoFM Programa del Motor y Coches

En el anterior programa hablamos del hidrógeno para alimentar la pila de combustible, y hoy toca hablar del hidrógeno como combustible en un motor de 4T. Antes de nada: En el inicio de la historia del coche ¿qué combustibles había y que reparto tenían en cuanto a su uso? Si bien a primeros del siglo XX el mercado, diminuto, del automóvil estaba repartido a partes iguales entre modelos eléctricos, de vapor y de explosión, la apertura de pozos de petróleo permitió disponer de un combustible económico, lo que decidió la imposición del motor de cuatro tiempos movido por combustible fósil como estándar de la industria, desplazando hasta casi hacer desaparecer las otras soluciones tecnológicas. Entre ellas la del hidrógeno, que, si bien producía como único residuo vapor de agua, eliminando los molestos gases y humos de los vehículos propulsados por vapor de agua y combustible fósil, exigía para su utilización una tecnología indisponible en este momento. ¿Había coches de serie de hidrógeno al principio de todo o cuándo comenzaron a existir? El uso del hidrógeno en motores de explosión nunca fue realmente una opción más allá de los vehículos de laboratorio. Así pasan las décadas, el hidrógeno abandona el mundo del automóvil para ser utilizado en forma líquida en los programas espaciales, donde casi ha monopolizado los programas espaciales. Mientras tanto, los pocos laboratorios que estudiaban el uso del hidrógeno en el motor de explosión no consideraron nunca con seriedad que pudiera hacerse una aplicación comercial. Sin embargo, a partir de los años 90 se toma conciencia del impacto que los gases de efecto invernadero (GEI) tienen en el medio ambiente de nuestro planeta. Esta concienciación renueva el interés por el uso del hidrógeno como combustible en los motores de explosión sustituyendo los combustibles fósiles. Un claro ejemplo de este interés es el BMW serie 7 del año 2006. La marca modificó el sistema de alimentación de este modelo, dotado de un motor de 12 cilindros en V y 6 litros de cilindrada, para que funcionara con hidrógeno erogando la misma potencia y manteniendo las prestaciones del modelo original de gasolina. Se trata de un vehículo de demostración que exhibe las ventajas, pero también las exigencias tecnológicas, de utilizar este combustible. ¿Ese BMW llegó a ser un coche de serie? En este caso el constructor incluso fue un poco más porque la versión movida por hidrógeno estaba a disposición del público. Y fueron adquiridas unas 100 unidades. El modelo contaba con un depósito adicional para transportar el hidrógeno, así como un sistema de alimentación específico para inyectar el hidrógeno indirectamente, justo antes del cilindro. Se añadía un depósito adicional para transportar unos 140 litros de hidrógeno líquido (a una temperatura de 250 ºC bajo cero), que deberían permitirle recorrer unos 400 kilómetros según las estimaciones de la marca. El modelo incluso se tuvo que enfrentar a una vuelta rápida en el circuito de Nurburgring, completándolo en algo menos de 10 minutos, tiempo más que razonable para una gran berlina grande, pesada, confortable, movida por hidrógeno y pensada para escenarios mucho más abiertos y menos exigentes que este circuito. ¿Se siguen vendiendo estos coches? La marca no ha continuado con la comercialización de estas versiones. En la actualidad ¿qué se está haciendo con el hidrógeno para alimentar un motor 4T? No obstante, las iniciativas se multiplican en la actualidad y cada vez son más los fabricantes que estudian dar un nuevo impulso al viejo motor de explosión de cuatro tiempos utilizando el hidrógeno como combustible. El hidrógeno también se puede utilizar como combustible en los motores de explosión, directamente (H2ICE) o combinado con otros. Presenta muchas ventajas, entre las que se encuentra la posibilidad de obtención a partir de fuentes renovables y unas emisiones en las que no están presentes gran parte de los contaminantes que sí aparecen con los combustibles vistos anteriormente, basados en carbono. Adaptar un motor de explosión de gasolina para el uso de hidrógeno no necesita de grandes transformaciones, pudiendo ser la alimentación al cilindro por inyección directa o indirecta. Además, se puede utilizar mezclado con otros combustibles (gasolina, gasóleo o gas) para potenciar el rendimiento del motor. ¿Características o ventajas del hidrógeno como combustible? El hidrógeno es un gas con un conjunto de características que lo convierten en un combustible muy interesante. Entre otras se pueden citar las siguientes: Baja energía de ignición. Se puede mezclar con cualquier otro combustible. El inconveniente es que cualquier punto caliente que encuentre el hidrógeno en su camino hacia o en la cámara puede ser suficiente para iniciar la combustión, produciendo el picado de la biela (detonación de la mezcla antes de que el cilindro llegue al punto muerto superior provocando ruido, vibraciones y un fuerte desgaste de los elementos mecánicos). Rango amplio de inflamabilidad. Este parámetro tiene relación con la proporción entre combustible y comburente a conseguir en la cámara de combustión para que la mezcla se produzca de forma eficiente. El hidrógeno autoriza mezclas pobres, mezclas en las que existe exceso de oxígeno respecto a la relación ideal o estequiométrica. Estas mezclas son las habituales en regímenes medios y bajos en los motores diésel y consiguen valores de emisiones más bajos, puesto que aseguran que todo el combustible tenga oxígeno con el que reaccionar. Además, trabajar con mezclas pobres es una formad e reducir la temperatura máxima de la combustión, limitando la fuga de calor por las paredes del cilindro. Alta temperatura de autoignición. Su alta temperatura de autoignición, del orden de 585 °C frente a los 300°C aproximadamente del gasóleo o a los 450°C de la gasolina dificulta mucho su utilización en ausencia de bujía de encendido. Danos la pincelada final del contexto del hidrógeno como combustible en automoción Adaptar un motor de explosión de gasolina para el uso de hidrógeno no necesita de grandes transformaciones, pudiendo ser la alimentación al cilindro por inyección directa o indirecta. La aplicación de la Hoja de Ruta del Hidrógeno, que promete su producción y distribución a precios competitivos, junto con la posibilidad de seguir utilizando las instalaciones de producción de los fabricantes de motores de explosión, explica el creciente interés por esta tecnología. Más problemático parece el almacenamiento del gas en el vehículo. Al igual que ocurre con los FCEV, tener una cantidad de energía suficiente para asegurar una autonomía razonable en un volumen razonable exige de unas presiones muy considerables. El informe de la ANFAC, pronostica que un cuarto del total de vehículos comercializados en 2040 será movido por hidrógeno, aunque no explicita qué proporción corresponde a FECV o a H2ICE. Sin duda parece que una competición entre ambas tecnologías se producirá en los próximos lustros, en la que los H2ICE pueden tener ventaja en los primeros años, especialmente en transporte pesado por carretera, para luego ceder el liderazgo a os FCEV, una vez que el coste de esta tecnología se rebaje. Presenta: Fernando Rivas https://twitter.com/rivasportauto Coordina: Jose Lagunar https://twitter.com/JoseLagunar Colabora: Andrés Muñoz https://www.linkedin.com/in/andresmunozcanas/ Puedes seguirnos en nuestra web: https://autofm.es/ y https://www.podcastmotor.es Twiter: @AutoFmRadio Instagram: https://www.instagram.com/autofmradio/ Youtube: https://www.youtube.com/channel/UC57czZy-ctfV02t_PeNXCAQ Contacto: [e-mail]