El hidrógeno verde es la esperanza de una larga lista de industrias como el transporte para reducir a cero sus emisiones. Un combustible limpio que España quiere exportar a toda Europa y en el que se están invirtiendo millones en investigación para su producción y un uso más eficiente y sostenible. El resultado de ese esfuerzo económico es proyectos como el que ha demostrado que es posible reconvertir un motor centenario en una solución innovadora impulsada por hidrógeno para mover de forma más sostenible camiones, tractores y otros transportes pesados.

Frente al mercado cada vez más creciente de coches eléctricos o híbridos que reducen sus emisiones de carbono con la ayuda de baterías eléctricas, el hidrógeno se plantea como la mejor alternativa para camiones comerciales, vehículos todoterreno para agricultura y minería, de uso militares y otros transportes que son difíciles de electrificar. En estos modelos se ha enfocado el trabajo de la empresa Achates Power en colaboración con el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EEUU.

Achates Power ha rediseñado los motores de pistones opuestos inventados hace más de un siglo, demostrando que pueden generar energía usando hidrógeno limpio como combustible. El objetivo del proyecto es igualar la eficiencia, la densidad de potencia y el par de los motores diésel, al mismo tiempo que se elimina la emisiones de gases de efecto invernadero que produce ese combustible.

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Este logro marca un hito importante en el camino hacia la descarbonización. Los científicos de Argonne aseguran haber demostrado que el motor puede funcionar con hidrógeno y generar energía con una potencia de salida mayor que los convencionales. El proyecto cuenta con el apoyo de la Oficina de Tecnologías de Vehículos del Departamento de Energía de EEUU, que ha asignado 133 millones de dólares para la investigación de tecnologías de vehículos avanzadas.

Un motor centenario

El motor de pistones opuestos, un diseño que ganó prominencia durante la Segunda Guerra Mundial, se ha revisado en los últimos años. A diferencia de los motores , el diseño de este tipo de motores de dos pistones opuestos funciona en un ciclo de dos tiempos, lo que podría dar como resultado una mayor potencia de salida. Además, la simplicidad de este motor y su reducida pérdida de calor lo convierten en un candidato atractivo para el combustible de hidrógeno.

Los motores de pistones opuestos de dos tiempos fueron fabricados por Oechelhäuser en 1898. Sus versiones más pequeñas para vehículos no llegaron hasta dos décadas después y en la Segunda Guerra Mundial también se usaron en barcos militares. Ahora, la empresa Achate Power ha diseñado su propia versión.

Versión Beardmore del motor de dos pistones opuestos Oechelhäuser, 1905 Domini Público, WikiMedia, Andy Dingley (scanner) Omicrono

Este diseño innovador presenta dos pistones que operan en oposición dentro de un solo cilindro. De esta forma, se elimina la necesidad de usar una pesada culata, pues el pistón opuesto desempeña esa función.

La configuración elegida por el equipo de investigación permite construir motores más planos y compactos. Según el grupo, también se aborda la pérdida de calor y la ineficiencia inherente de los motores tradicionales.

Con este nuevo diseño, además, el motor ha demostrado una ventaja significativa usando combustible de hidrógeno en vez de diésel. Tal y como explican, los resultados de las primeras pruebas han aportado una mayor potencia de salida que un motor estándar de cuatro tiempos.

Nuevo combustible

El hidrógeno es la gran esperanza para la electrificación del transporte, por tierra, mar y aire. Se trata de uno de los elementos químicos más abundantes del planeta, representa el 75% de la materia. Se encuentra en el agua, el carbono y otros muchos elementos y materiales. Es ligero, se puede almacenar y no genera emisiones contaminantes por sí mismo.

Con la idea de que suponga el cambio definitivo que la industria del transporte necesita, se está invirtiendo en la investigación de nuevas técnicas de producción más eficiente y limpia; y en crear estaciones de servicio desde las que suministrarlo, por ejemplo a yate. Por supuesto, también se requiere de tecnologías con las que sacar todo el partido a este combustible limpio.

Imagen de un camión eléctrico de la firma Scania.

Teniendo en cuenta la alta reactividad y la baja energía de ignición del combustible de hidrógeno, hace años que Argonne invierte en la tecnologías para potenciar el uso del hidrógeno. Con su ciclo de combustión de dos tiempos, el motor de Argonne genera el doble de carreras de potencia por revolución del cigüeñal que un motor estándar de cuatro tiempos, lo que resulta en una mayor potencia de salida. Además, cuenta con un peso más liviano, menor coste y un proceso de construcción simplificado.

Electrolizador de hidrógeno

Las instalaciones de investigación de Argonne incluyen una plataforma de motor monocilíndrico de pistones opuestos con una cámara de combustión optimizada para la investigación de motores de tamaño mediano y pesado. Las instalaciones también incluyen un sistema de suministro y almacenamiento de hidrógeno.

Las pruebas continúan adelante, Achates utilizará los datos de combustión y emisiones generados durante las pruebas iniciales para actualizar sus modelos informáticos. El objetivo es perfeccionar el diseño del motor y mejorar las estrategias de combustión.

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