Miércoles, 28 de Octubre de 2020

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Desarrollan un motor verde para camiones de mercancías que reduce la contaminación atmosférica

Investigadores de la UPV ha ideado este motor que conjuga todos los beneficios de los híbridos y los sistemas dual fuel diésel-gasolina

El objetivo del proyecto es que los camiones puedan cumplir con la normativa ambiental de los próximos años.

El objetivo del proyecto es que los camiones puedan cumplir con la normativa ambiental de los próximos años. / Getty (Archivo)

Investigadores valencianos han ideado un nuevo motor "verde" para camiones de mercancías que, en comparación con los diésel, reduciría los niveles de óxidos de nitrógeno (NOx, un 92 %) y hollín (88 %), así como las emisiones de CO2 en el escape (15 %), y se adelanta así a la exigente normativa anticontaminación aprobada para 2025.

Diseñado por investigadores del CMT-Motores Térmicos de la Universidad Politécnica de Valencia, el nuevo motor conjuga todos los beneficios de los híbridos y los sistemas dual fuel diésel-gasolina y está ideado para reducir el impacto medioambiental de los camiones de mercancías que pesan entre 18 y 25 toneladas.

Pruebas concluyentes

Los resultados de las primeras pruebas teórico-experimentales, publicados en la revista "Energy Conversion and Management", han sido concluyentes: en comparación al diésel, la nueva tecnología reduce los niveles de NOx y hollín un 92 % y 88 %, respectivamente, así como las emisiones de CO2 en el escape un 15 % -hasta 52 g/tkm (gramo por tonelada y kilómetro)-. Ello permite adelantarse a la futura normativa anticontaminación, que establece que este tipo de camiones debe emitir un 15 % menos de CO2 en cinco años.

"El objetivo del trabajo era evaluar el potencial técnico-económico de la tecnología híbrida paralelo aplicada junto con la tecnología dual-fuel como alternativa a la electrificación pura para conseguir la drástica reducción de las emisiones de CO2", explica el investigador Antonio García. Las cifras obtenidas, "tanto de dióxido de carbono como de otros de los contaminantes más nocivos de los motores de combustión han sido más que positivas", resalta.

Más eficiencia y menos contaminación

La conjunción de combustión dual-fuel y arquitectura híbrida maximiza los beneficios de ambas tecnologías, según García: "La asistencia eléctrica evita el uso del motor térmico en condiciones de baja eficiencia y la inclusión del motor térmico en el sistema completo permite obtener vehículos económicamente viables en comparación a los puramente eléctricos, y relativamente limpia".

Incide en que esta tecnología reduce más del 90 % las emisiones de NOx respecto al diésel, con niveles de hollín casi nulos, y la optimización de los componentes eléctricos permite operar al motor térmico en las zonas de mayor rendimiento, con un consumo de combustible un 13 % menor que el vehículo diésel convencional.

Además del nuevo motor, trabajan en el uso de combustibles alternativos, como son los e-fuels, "para maximizar el beneficio de esta tecnología en términos de análisis de ciclo de vida del CO2, anticipándonos así a posibles cambios en la futura normativa", afirma.

La clave está en los modelos matemáticos

El investigador Santiago Martínez resalta la importancia de las simulaciones por ordenador en el trabajo de dimensionado de los distintos componentes eléctricos para ser empleados en la arquitectura híbrida paralelo junto al sistema de combustión dual-fuel.

En este sentido, la simulación numérica ha sido uno de los pilares para la consecución de los resultados del estudio en un periodo de tiempo relativamente corto. "Para este trabajo se ha desarrollado un modelo virtual del vehículo original, con funcionamiento diésel convencional, y se ha validado haciendo uso de datos experimentales obtenidos en el propio camión por la empresa Volvo", explica.

Tras ello, se optimizaron diferentes componentes eléctricos como motor, generador y batería, teniendo en cuenta ciclos de conducción reales en los que el camión desarrollaría su actividad. "Esta metodología permite reducir muchísimo la cantidad de ensayos experimentales, y por lo tanto, el coste de desarrollo de una determinada tecnología", afirma.

Las baterías más eficientes

Javier Monsalve, otro miembro del equipo, explica que para determinar el potencial de esta tecnología era necesario evaluar su coste teniendo en cuenta el precio de las baterías y el posible ahorro en términos de penalización por exceso de emisiones de CO2. Así, analizaron tanto el precio actual de las baterías (~176 €/kWh) como su previsión para 2025 (~100 €/kWh), además de la penalización económica aplicada a los fabricantes de camiones en caso de no cumplir con el límite de CO2 en 2025 (4.250 euros por g/tkm).

"La tecnología híbrida dual-fuel para camiones de 18 a 25 toneladas presenta sus mayores beneficios haciendo uso de baterías de pequeña capacidad (hasta 10 kWh). El uso de paquetes de baterías más grandes incrementaría sustancialmente el coste total del vehículo", apunta. "Es verdad que se reduciría con la previsible caída de precio de la tecnología litio-ion durante los próximos años pero hasta entonces, será difícil ver camiones puramente eléctricos producidos a gran escala", concluye.

Viabilidad para su implantación

García sostiene que el retos al que se enfrentan ahora es "la integración de sistemas de recirculación de gases de baja presión dentro del vehículo". En el laboratorio ha sido "relativamente sencillo" y "está resuelto", pero para darle solución a la hora de la interacción con el vehículo se necesita "algo más compacto".

"Trabajamos para que sea una realidad porque tanto Volvo como Aramco así lo ven", concluye. En el estudio han participado las empresas Volvo Group Trucks Technology (Francia) y Aramco Overseas Company (Francia), con las que CMT-Motores Térmicos de la UPV trabaja desde hace más de una década.

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