El futuro “mecánico” del camión estaba condensado en el stand de Cummins en la IAA Transportation 2022. Estaban representadas todas las tecnologías que ahora se están desarrollando para poner en movimiento un camión sin producir emisiones: baterías, pila de combustible de hidrógeno y motores de combustión igualmente de hidrógeno. También se le hizo un “hueco” a los futuros motores diésel Euro 7.
El stand de Cummins en la IAA Transportation 2022 retrataba a la perfección el momento actual de cambio que vive el vehículo industrial en el proceso de transición hacia la propulsión sin emisiones de CO2, ni de óxidos de nitrógeno (NOx), ni de partículas. Se pudo examinar un chasis equipado con un sistema propulsor liderado por un motor de combustión interna alimentado por hidrógeno, junto con sistemas eléctricos de baterías, más un sistema motriz eléctrico de pila de combustible de hidrógeno. También se mostraron sistemas de propulsión de gas natural, una opción con emisiones de CO2 “neutralizadas” si se utiliza como combustible metano de origen renovable, el denominado biogás. En definitiva, todo el catálogo de tecnologías en las que se trabaja actualmente con la vista puesta en reducir las emisiones de los vehículos. Además, se hizo un hueco a las futuras mecánicas diésel Euro 7, probablemente, las últimas de su especie.
Cummins ha bautizado con el nombre de “Destination Zero” la estrategia que se ha marcado para ir preparando soluciones tecnológicas que permitan alcanzar las emisiones cero. Fruto de esta estrategia y uno de los protagonistas destacados del stand de la IAA de Cummins fue el prototipo desarrollado sobre un Mercedes-Benz Atego equipado con una mecánica de combustión de hidrógeno (H2 ICE) libre de carbono: el motor de inyección directa Cummins B6.7H, con un cubicaje de 6,7 litros y cuatro cilindros, que rinde 290 CV (216 kW) y un par máximo de 1.200 Nm, prestaciones equivalentes a las de un motor diésel con la misma cilindrada.
Destinado a vehículos de 10 a 26 toneladas de MMA, almacena en dos tanques unos 40 kilos de hidrógeno en forma de gas, a 700 bares de presión, para proporcionar una autonomía entre repostajes de unos 500 kilómetros, superior a un eléctrico de baterías, operación que lleva unos diez minutos. En el chasis queda espacio para un depósito auxiliar de unos 10 kilos adiconales. Cummins también ha participado en el desarrollo de los depósitos de hidrógeno, a través de una empresa conjunta con una compañía especializada en la construcción de este tipo de tanques.
El vehículo iguala la tara de un diésel similar y mantiene el esquema de una transmisión convencional para llevar el movimiento a las ruedas, lo que reduce el coste de desarrollo de este vehículo, que no generan emisiones de CO2 e incluso es más silenciosos que un diésel. Sin embargo, al “quemar” aire (que tiene alrededor de un 78% de nitrógeno) junto con el hidrógeno, se generan óxidos de nitrógeno (NOx), que deben ser neutralizados.
Motor de combustión de hidrógeno de 15 litros de Cummins
El motor Cummins B6.7H estaba acompañado por su hermano mayor, el Cummins X15H, en este caso montado sobre una peana en lugar de en el chasis de un camión. Este motor de 15 litros, con potencias de 400 a 530 CV (298-395 kW) y un par máximo de 2.600 Nm, tiene como destino equipar conjuntos de vehículos pesados de larga distancia de hasta 44 toneladas de MMA. Se estima que un camión de servicio pesado con un sistema de almacenamiento de combustible de hidrógeno de alta capacidad y propulsado por el X15H tendrá una autonomía de más de 1.000 kilómetros entre repostajes, operación en la que se emplearán unos 15 minutos.
El motor Cummins X15H forma parte de la Serie X de Cummins (de la que hablaremos más adelante en detalle), un bloque de 15 litros de seis cilindros con una arquitectura diseñada para poder quemar hidrógeno, pero también combustibles bajos en carbono o sin carbono, como gasoil sintético (HVO), gas natural y también biodiésel. Al derivar de la misma base, todos los motores de la Serie X comparten numerosas piezas, rebajando su coste de producción. Con la presentación de las mecánicas Cummins B6.7H y Cummins X15H, el fabricante americano ha cumplido con el anuncio que realizó en octubre de 2021.
Otra opción de motor de combustión de hidrógeno es en la que está trabajando el especialista canadiense en componentes para motores Westport Fuel Systems: un sistema de inyección dual capaz de introducir en el cilindro gasóleo e hidrógeno. Es una evolución de la inyección que ya utiliza Volvo Trucks en sus motores de gas natural licuado (GNL).
Pila de combustible de hidrógeno
En lo que se refiere al sistema de pilas de combustible de hidrógeno, que ya ha alcanzado su cuarta generación, Cummins ofrece módulos simples de 135 kW y módulos dobles de 270 kW para camiones de servicio mediano y pesado, para los que ya cuenta con Scania como posible cliente en Europa, y Daimler Truck en Norte América.
Por otra parte, no podemos olvidar que Cummins también ha entrado en la producción de hidrógeno verde a partir de electrolizadores PEM (membrana de intercambio de protones), mediante la electrólisis del agua utilizando energía sostenible, de origen eólico, solar o hidráulico. Un ejemplo muy “próximo” es el proyecto conjunto con Iberdrola para construir una planta de electrolizadores de membrana de intercambio de protones en España, en concreto en Guadalajara, que albergará el ensamblaje y las pruebas del sistema para producir aproximadamente el equivalente a 500 MW/año, ampliable a más de 1 GW/año. Cummins está invirtiendo en serio en esta tecnología, con el despliegue de más de 600 electrolizadores en 100 países.
Propulsión eléctrica con baterías
Los asistentes a la IAA también fueron testigos de la presentación de un tren motriz eléctrico equipado con un paquete de baterías de fosfato de hierro y litio (LFP) de última generación, para camiones de servicio medio, que frente a las baterías actuales de iones de litio admiten cargas más rápidas, tienen un costo total de propiedad más bajo y garantizan una mayor duración (se les estima una vida útil un 10% más larga). Sin níquel ni cobalto, son más asequibles y sostenibles que las baterías actuales de litio.
El paquete de baterías de fosfato de hierro y litio (LFP) acompañaba al módulo de propulsión eléctrica 17Xe ePowertrain de Meritor, empresa recientemente adquirida por Cummins. El 17Xe ePowertrain, compacto y fácil de integrar en los vehículos, ofrece hasta 420 kW de potencia continua (equivalentes a 570 CV) para poner en movimiento camiones rígidos y tractoras 6×2 o 4×2, es decir, con una distancia entre ejes corta, con una MMA de hasta 44 toneladas o superior en algunas aplicaciones. Incorpora una transmisión de tres velocidades y la opción de incluir reducción en el cubo de la rueda para aumentar el par en rueda, para vehículos del sector de obras y construcción.
Con la opción de las baterías LFP todavía en fase de desarrollo, Cummins suministra actualmente baterías de níquel manganeso cobalto (NMC) en tres variantes distintas, en función de si se quiere más autonomía, una solución más compacta para “espacios” limitados o más ligera si la tara es importante.
En definitiva, como afirmó Jennifer Rumsey, presidente y CEO de Cummins, en su visita a la IAA, “no existe una única tecnología que funcione para todos nuestros clientes. Debemos promover soluciones de manera que se asegure un futuro sostenible para las industrias que mantienen el mundo en funcionamiento. Es por eso que hemos desarrollado la gama más amplia de tecnologías de emisiones ultrabajas y cero dedicadas a la industria de vehículos comerciales”.
Última generación diésel
Y mientras se ponen en marcha las infraestructuras necesarias para “repostar” hidrógeno y electricidad, en su estrategia Destination Zero, Cummins también ha incluido a sus motores diésel de última generación. En la IAA Transportation mostró la nueva plataforma Serie X, que como ya hemos comentado, es un bloque que se puede adaptar para trabajar con hidrógeno, biogás o diésel. Cuenta con dos cilindradas: 15 y 10 litros, diseñados con la vista puesta en los exigentes niveles de emisiones que se espera que se establezcan con la norma Euro 7, que está previsto que entre en vigor en Europa en 2027, y la equivalente norteamericana, la EPA 2027.
Los motores de la Serie X montan un doble árbol de levas en cabeza (DOHC), en el que se han incorporado avances significativos en combustión y eficiencia térmica, y además permite alojar un freno de motor integral más eficiente, según aseguran desde Cummins. Y añaden que se han reducido las pérdidas por fricción y el diseño del bloque contribuye a ahorrar peso.
De la arquitectura del bloque de la Serie X de 15 litros Cummins obtiene tres motores para camiones pesados utilizando tres culatas diferentes, una para cada tipo de combustible:
– Cummins X15H para hidrógeno, de hasta 530 CV (395 kW), del que ya hemos dado sus detalles, sin emisiones de CO2;
– Cummins X15N para gas natural (o biogás) con una reducción de CO2 de hasta un 90%… si se utiliza biogás como combustible, con futuras versiones de 400 a 510 CV (298-380 kW) con un par máximo de 2.500 Nm; y,
– Cummins X15, el diésel avanzado, con sistema de inyección de combustible de ultra alta presión XPI, que también puede usar diésel sintético HVO (y reducir las emisiones de CO2 hasta en un 90%) o 100% biodiésel B100 (y reducir las emisiones en un 70%), con potencias de 450 a 650 CV (335-485 kW) y un par máximo de hasta 3.200 Nm.
Motor diésel de 10 litros de gran rendimiento
Por otra parte, su hermano pequeño de 10 litros, la próxima generación de la Serie X10, con potencias de 320 a 450 CV (240-335 kW) y un par máximo de hasta 2.300 Nm, superará ampliamente las prestaciones de los actuales bloques de 10 litros, afirman desde Cummins. Y añaden que además tendrá un peso reducido y un diseño compacto para vehículos con MMA de 26 a 44 toneladas. Contará, como la Serie X15, con versiones de hidrógeno, gas natural (o biogás) y diésel.
En su versión diésel, el X10 cuenta con la última evolución del sistema de inyección Cummins XPI con inyección de presión extra alta y un nuevo turbocompresor con válvula de descarga electrónica, tecnologías que van a permitir un ahorro de combustible de hasta un 7% en comparación con los motores Euro VI equivalentes actuales. En relación con las emisiones, el X10 cumplirá con los niveles de emisión ultrabaja que se barajan para Euro 7 gracias al sistema de postratamiento Heavy-Duty Compact Cross (HDCC) desarrollado por la propia Cummins. El HDCC es un sistema modular que incorpora un sistema de doble dosificación de AdBlue en los gases de escape, una primera inyección en el colector del escape y una segunda en el módulo de tratamiento de los gases de escape.
Colaboraciones con fabricantes europeos
Un tipo de sistema de tratamiento de gases que ya utiliza Scania en su motor DC13 diésel presentado en noviembre de 2021, que equipa a los Scania Super. Cummins también está detrás del sistema de inyección XPI que montan estos motores de Scania.
Otra prueba de la alta competencia de Cummins en el desarrollo de motores es el acuerdo que firmó en 2021 con Daimler Truck, la sociedad matriz de Mercedes-Benz, para desarrollar de forma conjunta los futuros motores diésel Euro 7 que equiparán los camiones de peso medio de Mercedes-Benz.
A modo de conclusión, solo podemos añadir que, como decíamos al principio, se ha iniciado un proceso de transformación del transporte, con varias vías abiertas, y durante los próximos cinco o seis años se irá aclarando el camino o caminos a seguir.
