Jim Nebergall, de Cummins, analiza el futuro de los motores de combustión interna a hidrógeno.
En un seminario web del Foro de Tecnología de Motores (ETF) del mes de julio sobre motores de combustión interna (IC) de hidrógeno y descarbonización, Jim Nebergall de Cummins dijo que la descarbonización de vehículos y equipos requerirá una variedad de enfoques. El gerente general del negocio de motores de hidrógeno de Cummins agregó que se necesitarán “múltiples soluciones de energía, incluidos motores de combustión avanzados, baterías eléctricas y celdas de combustible. Necesitamos diversas soluciones”.
Apoyando esa filosofía está la estrategia HELM de Cummins. Jane Beaman, quien dirige el negocio de carretera de Cummins, dijo en un video en el sitio web de la compañía que el enfoque les da a “los clientes el control de cómo navegan por sus propios viajes. Pueden elegir el tipo de combustible que mejor se adapte a ellos, a sus negocios y a sus objetivos”.
Los motores desarrollados como parte del programa HELM están diseñados para que la selección de un tipo de combustible, incluido el hidrógeno, requiera que se cambie un número mínimo de componentes.
“Se pide de fábrica como motor diésel o motor de gas natural o hidrógeno”, dijo Nebergall en una entrevista con Power Progress. “Entonces, parte de esa estrategia de inversión es permitirnos ser ágiles y tener más opciones para el mercado porque creemos que se requerirán muchas opciones para descarbonizar”.
El motor Cummins X15, que forma parte del programa HELM. (Foto: Cummins)
Sin embargo, según Nebergall, dos de los motores del programa HELM, uno de 6,7 L y otro de 15 L, están en camino de estar listos para usar como combustible el hidrógeno.
“Hoy estamos probando activamente ambos motores en diferentes lugares del mundo”, dijo. “Están en celdas de prueba, y de hecho estamos probando en cuatro continentes en este momento esos dos motores”.
Experiencia encendida por chispas:
Parte de lo que hace que estos motores de hidrógeno sean comercialmente viables es la experiencia de Cummins en el diseño de motores de combustión interna de encendido por chispa.
“Tenemos más de 20 años de historia con motores de gas natural encendidos por chispa”. “Por lo tanto, hay muchas similitudes con en el diseño de un motor a gas natural, pero también hay diferencias porque es un combustible diferente. Tiene características diferentes”.
Nebergall añadió que también hay similitudes ocasionales con los motores diésel. Por ejemplo, el uso planificado de Cummins de la tecnología de combustión pobre para los circuitos integrados de hidrógeno da como resultado un postratamiento similar al utilizado en los motores diésel.
“Eso significa que los motores a hidrogeno tiene un postratamiento de los gases que se parece más al diésel, con SCR (reducción catalítica selectiva) como dispositivo de control de NOx (óxidos de nitrógeno), a diferencia de los motores de gas natural, que son estequiométricos, lo que significa aire y combustible iguales”, dijo.
“Utilizan un catalizador de tres vías para el control de NOx”.
Solución similar al diésel:
En el seminario web de la ETF, Nebergall señaló que los comentarios de los usuarios finales indican que la tecnología de circuitos integrados de hidrógeno es la más similar al diésel en el sentido de que un motor de hidrógeno “proporciona la potencia, el par, puede funcionar con los entornos y equipos existentes”.
Una de las razones de esto es la tecnología de inyección directa.
“Eso significa que hay un inyector de combustible por cilindro en lugar de un motor de inyección de combustible de puerto donde se inyecta combustible en el colector de admisión en algún lugar aguas arriba y luego el combustible se lleva a la cámara de combustión”, dijo Nebergall a Power Progress, y agregó que el enfoque permite que el motor alcance una potencia y un par equivalentes a los de un motor diésel moderno.
Descarbonización de servicio pesado:
Cuando se trate de usar motores de combustión interna de hidrógeno en el futuro, Nebergall dijo que las mejores aplicaciones serán aquellas que sean difíciles de descarbonizar. Uno de esos objetivos para la adopción temprana es el mercado de camiones pesados.
“Los camiones pesados recorren muchas millas”. “Eso significa que consumen mucho combustible. Pero también, los camiones pesados suelen ser propiedad de un gran cliente [que] tiene varias unidades. Se trata de empresas que suelen tener objetivos ESG (medioambientales, sociales y de gobernanza) y que están intentando descarbonizarse”.
El tamaño de estas flotas y su interés en el hidrógeno también pueden ayudar a abordar los obstáculos en la infraestructura de abastecimiento de combustible.
“No veremos una red de estaciones de servicio el primer día”. “Se necesita mucho tiempo para desarrollar redes de abastecimiento de combustible”. Agregó que la infraestructura de gas natural en Estados Unidos, aunque relativamente robusta, tardó unos 20 años en desarrollarse.
“Las grandes flotas tienen la capacidad de hacer algo en sus instalaciones, en sus depósitos, donde pueden traer la infraestructura para almacenar el combustible”, dijo Nebergall, y agregó que esto resultará en una infraestructura de abastecimiento de combustible más del tipo privada al principio.
“Tenerlo en la obra y luego tener objetivos de descarbonización comienza a configurar algunas de las primeras aplicaciones”.
Aplicaciones en equipos agrícolas:
Los equipos agrícolas son otra oportunidad para los motores de combustión interna de hidrógeno. Nebergall citó la carta de intención que Cummins firmó con Buhler Industries en 2022 para integrar motores IC de hidrógeno con tractores versátiles.
“No hay muchas opciones que sean prácticas en ese entorno”, dijo. “Está polvoriento, está sucio. Por lo general, es remoto. Hoy en día, si se trae combustible diesel, se puede traer combustible de hidrógeno y satisface las necesidades de la aplicación”.
Según Nebergall, un gran desafío en las aplicaciones agrícolas es el almacenamiento de combustible.
“Se necesita mucho espacio para almacenar combustible de hidrógeno, a pesar de que está comprimido y está a alta presión en tanques de fibra de carbono”, dijo. “Es una gran demanda de espacio cuando se compara un galón de diésel (cuánto espacio físico se necesita para almacenar un galón de diésel) con el contenido de energía equivalente en el hidrógeno”.
Próximos pasos:
Nebergall dijo que con respecto a los motores de hidrógeno IC de Cummins, hay algunos pasos adicionales que deben suceder antes de lanzarlos comercialmente.
“Estamos reduciendo las arquitecturas para que sean la solución final”. “El siguiente paso sería poner el producto en aplicaciones, en vehículos, y comenzar a adquirir experiencia en el mundo real y luego pasar a la producción seriada”.
El apoyo regulatorio, los fabricantes de equipos originales interesados en la tecnología y la infraestructura de combustible también son clave para la adopción a largo plazo.
“En general, vemos el final de la década como el momento adecuado para planificar el lanzamiento de esta tecnología, y eso es a lo que apuntamos”.
Cummins presentó su nuevo motor X15H de 15 litros de hidrógeno en el marco de la Act Expo de Long Beach, California, evento que reúne lo más avanzado en tecnología de transporte limpio.
Cummins informó que el motor X15H se producirá masivamente en el 2027. Será construido sobre una plataforma independiente de combustible, con el que promete cero emisiones de carbono para la industria.
El motor X15H de Cummins tiene una mezcla entre combustible de hidrógeno limpio y sin carbono, una herramienta clave en la visión de Cummins para avanzar más rápido y ayudar a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero gracias a sus múltiples aplicaciones.
Este motor a hidrógeno estará construido con el mecanismo que debajo de la junta de la tapa el motor de cada tipo de combustible tiene componentes muy similares, y encima tiene diferentes componentes para diferentes tipos de combustible.
Fuente: Power Progress
