Scania ensaya con éxito un motor de hidrógeno y gasóleo en un proyecto conjunto con Westport Fuel Systems. El motor diésel base utilizado para la transformación ha sido la plataforma Scania CBE1 de 13 litros, sobre la que se ha montado el sistema de inyección H₂ HPDI de la canadiense Westport, con inyectores con una doble aguja concéntrica, capaz de suministrar hidrógeno y gasóleo en cada ciclo de combustión.
Scania y Westport, empresa canadiense especializada en la fabricación de componentes para motores, han dado a conocer los resultados de las pruebas que están realizando con un motor diésel adaptado para “quemar” una mezcla de hidrógeno y gasóleo. Resultados que desde Westport se han calificado como “impresionantes”, ya que en los ensayos se ha conseguido una eficiencia térmica (la capacidad de convertir el calor en trabajo) mayor que la que proporciona el motor diésel base. Mientras que con la plataforma Scania CBE1 de 13 litros original, que se comercializa desde principios de año como Scania Super, se consigue una eficiencia térmica del 50%, cifra récord para un motor diésel de esta categoría, con la versión con el sistema de inyección H₂ HPDI se ha obtenido una eficiencia térmica del 51,5%. A mayor eficiencia térmica, menor consumo.
Técnicamente, el sistema de inyección H₂ HPDI (Hydrogen High Pressure Direct Injection, inyección directa de alta presión de hidrógeno) solo requiere rediseñar ligeramente la culata del cilindro del motor diésel base. El corazón del sistema H₂ HPDI es un inyector con una doble aguja concéntrica, capaz de inyectar dos combustibles: una pequeña cantidad de diésel para iniciar la combustión a través del encendido por compresión, sin bujía, como en un motor diésel, y una gran cantidad de gas a alta presión, ambos a través del inyector de combustible HPDI. El inyector tiene el mismo espacio físico y las mismas dimensiones y geometría externas que el inyector diésel que se utiliza en el motor base.
De gas natural a hidrógeno
El sistema H₂ HPDI no es una creación nueva, es una adaptación del HPDI de Gas Natural que Westport comercializa desde hace unos años y que ha demostrado su eficacia, por ejemplo, en el motor G13C de 420 y 460 CV del Volvo FH GNL, que toma como base el motor D13K diésel del fabricante sueco. En estos vehículos se ha demostrado que este sistema, al utilizar la termodinámica del ciclo diésel, se mantiene la eficiencia térmica, la potencia, el par y la potencia de freno motor del motor diésel tomado como base. En el número 103 de la revista puedes ver la prueba del Volvo FH 460 GNL, y ampliar la información sobre este sistema de inyección en el número 93.
En las pruebas previas de Westport de su sistema de inyección, antes de la colaboración con Scania, el fabricante asegura haber conseguido mayor potencia, par y la eficiencia a partir de un mismo motor base diésel con el nuevo sistema HPDI de hidrógeno que utilizando el actual HPDI de gas natural.
“Westport ha acumulado mucha experiencia trabajando con combustibles gaseosos. El uso de hidrógeno en un motor de combustión interna con nuestro sistema de combustible HPDI es una vía asequible para emplear un combustible sin carbono utilizando la arquitectura del motor actual y la infraestructura de fabricación existente”, ha asegurado David M. Johnson, director ejecutivo de Westport Fuel Systems.
Reducción de emisiones
En relación con las emisiones de carbono, como en la mezcla de combustible que se inyecta predomina el hidrógeno sobre el gasóleo, se recuden considerablemente las emisiones de CO2, un objetivo que, recordemos, tienen que lograr los fabricantes de camiones para cumplir con la normativa europea: una reducción del 15% de sus emisiones medias de CO2 en 2025 respecto a las registradas en 2020, y de al menos un 30% en 2030, aunque este porcentaje se va a revisar el año que viene y todo hace indicar que será incluso superior, como ya se ha elevado este año el objetivo de reducción de emisiones para furgonetas: del 31% previsto inicialmente a un 50%. Por otra parte, las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) se considera que van a ser compatibles con los niveles que fijarán en la futura norma de emisiones Euro VII, aplicable a los camiones en diciembre de 2026, si no se producen cambios al respecto.
Igualmente, un motor diésel con este sistema de inyección también cumplirá con los estándares de emisiones estadounidenses previstos para 2027, fijados con la norma EPA27, sobre emisiones de partículas, NOx y gases de efecto invernadero… un poco más adelante veremos por qué esto es importante.
Esta es la conclusión que hace sobre este ensayo Eric Olofsson, asesor técnico sénior de Scania: “El concepto H₂ HPDI requiere un rediseño limitado de la culata del cilindro diésel y ningún rediseño del sistema externo de intercambio de gases, el sistema de postratamiento de escape o el sistema de ventilación del cárter, al tiempo que proporciona un alto par motor a 900 revoluciones y un excelente rendimiento transitorio. Esto supone un corto periodo de desarrollo antes de la comercialización de un excelente producto, asociado con bajas inversiones, que podría ser un complemento para los vehículos eléctricos de batería, especialmente para viajes largos y regiones con una infraestructura eléctrica limitada”.
Plataforma CBE1 de Traton
En cuanto al motor diésel utilizado en el ensayo, es el bloque de 13 litros Scania CBE1, siglas de Common Base Engine 1, la primera plataforma mecánica desarrollada dentro del grupo Traton, la división de camiones de Volkswagen Group, para que la utilicen como base para sus motores diésel de 13 litros todas las marcas que forman parte del grupo: Scania, MAN, Navistar y Volkswagen Truck & Bus, esta última con sede en Brasil. Desde el grupo han anunciado que este es su último desarrollo diésel con este cubicaje, centrándose a partir de ahora en la propulsión eléctrica.
Scania, que ha liderado el diseño de esta nueva mecánica, ha sido la primera en utilizar la plataforma en su motor Scania Super de 13 litros, presentado en noviembre de 2021 y en producción desde principios de este año 2022. Navistar, marca norteamericana del grupo, de ahí la referencia que hemos hecho antes a la norma de emisiones estadounidense EPA27, lo montará en sus camiones International a partir de 2023. MAN tiene previsto iniciar la producción en serie de su versión del CBE1 en 2024, mientras que Volkswagen Truck & Bus no lo utilizará hasta el año 2028. La plataforma CBE1 aglutina el 80% de los componentes del motor, el 20% restante lo ajusta cada marca a sus requerimientos.
