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Sustituir gasoil por hidrógeno, la tecnología que dará una segunda vida al motor diésel

David Villarreal | @davidvillarreal | 14 Abr 2022
Coche No Acelera Pierde Fuerza Combustion Diesel Calentadores
Coche No Acelera Pierde Fuerza Combustion Diesel Calentadores

En un momento en el que la combustión interna parece estar sentenciada a muerte, y la única alternativa posible la del coche eléctrico, cada vez son más los proyectos que nos demuestra que el motor diésel tiene futuro. El diésel podría tener una segunda vida, seguir siendo relevante, incluso sortear la prohibición de venta de vehículos de gasolina y diésel que ha propuesto la Unión Europea para 2035. Y podría hacerlo sustituyendo el gasoil por hidrógeno. Así de simple, y complejo a la vez.

En los últimos meses hemos conocido toda una serie de proyectos que apuntan en una dirección inesperada. Diferentes empresas nos están mostrando sus soluciones para conseguir que motores diésel y gasolina funcionen quemando hidrógeno.

A continuación veremos por qué esta interesante esta tecnología, lo que puede aportar al motor diésel, por qué el hidrógeno es el futuro y los retos que afronta la tecnología que pretende quemar hidrógeno en motores diésel.

El hidrógeno es el futuro y su empleo en motores de combustión diésel tiene sentido, tanto para vehículos nuevos, como para adaptar los diésel actuales

El principio del fin del motor diésel

El diésel, que otrora fuera el favorito de los conductores españoles, ha quedado denostado, tocado, y hundido, en los últimos años. En 2021, el diésel supuso únicamente 1 de cada 4 matriculaciones de turismos en España. Desde que se destapara el escándalo de Volkswagen, el diésel no ha levantado cabeza. Y el cambio de percepción del motor diésel para el consumidor, así como la evolución de las normativas anticontaminación, y la llegada de nuevas tecnologías, han propiciado el declive de sus ventas y también la desaparición de los motores diésel del catálogo de muchos productos.

En cualquier caso, son muchos los que advierten de que aún hay futuro para el diésel y para la combustión interna, como tecnología de transición, válida hasta que el coche eléctrico - de hidrógeno y de baterías - sea una alternativa real para el grueso de los conductores e incluso una alternativa real más allá de 2035, el plazo que se ha propuesto la Unión Europea para prohibir las ventas de diésel y gasolina.

A día de hoy, es importante recordar que la Unión Europea no se plantea otra cosa que no sea dejar de vender coches con motor de combustión interna en 2035. Tampoco la de sustituir gasóleo por hidrógeno. Pero el trabajo de diferentes fabricantes de la industria del automóvil y la propuesta de alternativas como esta, y otras tan interesantes como los combustibles sintéticos neutrales, nos hacen pensar que aún existe una oportunidad para mantener el diésel y la gasolina en los concesionarios más allá de 2035.

El motor diésel aún podría tener una oportunidad más allá de 2035, descarbonizándose de la mano de la combustión de hidrógeno o de los combustibles sintéticos neutrales
Sistema de producción de hidrógeno verde.

La nueva era del hidrógeno

Aunque aún no conduzcamos coches de hidrógeno - cuya presencia es casi testimonial - ni dispongamos de surtidores de hidrógeno por doquier, se dan todas las circunstancias para que el hidrógeno sea clave en la transición energética. Al final de esta década veremos surtidores de hidrógeno en todas las ciudades y en carretera, cada 150 kilómetros.

El hidrógeno necesariamente ha de popularizarse, será clave para descarbonizar el transporte pesado y una opción viable para acumular energía procedente de fuentes renovables, lo que denominamos el hidrógeno verde. También será clave para evitar la dependencia energética de terceros y de las grandes y complejas redes de distribución de energía, sobre todo si se adoptan soluciones como lo que denominamos el hidrógeno verde de cercanía, acercar al máximo la producción de hidrógeno al cliente final.

Los objetivos de la Unión Europea para 2035 solo se plantean la posibilidad de utilizar el hidrógeno, en coches nuevos, mediante pila de combustible, un sistema que transforma el hidrógeno en electricidad y, en última instancia, alimenta el motor eléctrico que mueve el coche.

Pero la sustitución de gasoil por hidrógeno, la combustión del hidrógeno en un motor diésel para moverlo, también puede ser una alternativa válida, según están reclamando algunos fabricantes.

El hidrógeno es una de las alternativas más prometedoras en el proceso de transición energética, no solo para la movilidad, para vehículos de pila de combustible, sino también para el almacenamiento y transporte de energía
Motor de hidrógeno de Yamaha y Toyota.

Sustituir gasóleo por hidrógeno en motores diésel

El hidrógeno como combustible puede proporcionarnos una solución para una movilidad libre de emisiones dióxido de carbono, siempre y cuando se garantice que ese hidrógeno ha sido obtenido empleando fuentes renovables, que por lo tanto se trate de hidrógeno verde, y unas emisiones ínfimas de otros contaminantes - como los NOx si el residuo de la combustión se trata adecuadamente.

El hidrógeno es un combustible eficaz y, potencialmente, viable en cualquier motor de combustión interna que haya sido adaptado para tal efecto. Adaptaciones que no necesariamente deberían ser demasiado complejas o que, como mínimo, tengan un coste muy inferior al beneficio final, que sería el de conseguir que cualquier vehículo diésel pueda ser CO2 neutral.

De esta forma, el empleo de hidrógeno como combustible se vislumbra como una posible alternativa para seguir apostando por la combustión interna más allá de 2035. Y también para adaptar los vehículos diésel actuales, aunque por razones obvias esta opción podría tener más posibilidades en el transporte pesado, que en turismos diésel.

Mediante hidrógeno, es posible conseguir motores de combustión interna sin emisiones de CO2 si el hidrógeno es verde y con unas emisiones ínfimas de otros contaminantes, como el NOx
Motor de hidrógeno de Toyota.

Los retos del hidrógeno como combustible

La ignición del hidrógeno se produce 7 veces más rápido que en el gasóleo. Para emplear hidrógeno como combustible en un motor diésel, en consecuencia, has de tratar de reducir la temperatura en la cámara de combustión. Fabricantes como Punch, que están trabajando en esta tecnología, confiesan que están explorando soluciones como combinar el hidrógeno de combustible con la inyección de agua y también tratando de resolver los problemas derivados, como la corrosión que puede provocar el agua.

Otro problema del empleo de hidrógeno como combustible reside en la falta de lubricación que, potencialmente, puede limitar la vida útil del motor y generar problemas. Para resolverlo, se están explorando soluciones como la pulverización de lubricantes.

En consecuencia, la un motor diésel que pueda funcionar con hidrógeno requiere de diferentes soluciones técnicas, adaptaciones físicas del motor y también de su lógica de funcionamiento, de la electrónica que lo supervisa.

El empleo de hidrógeno en motores diésel, en vez de gasóleo, requiere algunas adaptaciones, que podrían ser viable a tenor de los beneficios que ofrece
Motor de hidrógeno de Punch.

La adecuación de un motor diésel, que funciona con gasóleo, para ser plenamente funcional con hidrógeno, requiere de lo siguiente:

  • Pequeñas adaptaciones en los cilindros.
  • Implementación de soluciones de lubricación, como la pulverización de lubricante mencionada anteriormente.
  • Soluciones para dominar la combustión, como la inyección de agua
  • Revisión del sistema de inyección y control del motor, de la centralita que supervisa su funcionamiento

Evidentemente, la adaptación de un vehículo diésel para funcionar con hidrógeno requiere de otras modificaciones, como la instalación de un tanque de hidrógeno. Una modificación que no plantearía demasiados problemas si el vehículo ha sido diseñado desde cero para funcionar quemando hidrógeno, que podría ser viable en la adaptación de vehículos de transporte pesado e industriales y que podría ser problemática en automóviles.

Adaptar un diésel antiguo para funcionar con hidrógeno sería viable en transporte pesado, pero más problemático, aunque no imposible, en automóviles
Toyota GR Yaris H2.
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Hidrógeno en motores diésel, pero también gasolina

La conversión de motores diésel en hidrógeno tiene futuro, por su robustez y eficiencia, por todos los avances que se han producido en los últimos años para mejorar su eficiencia y, por supuesto, por la alta disponibilidad de motores diésel en el parque de vehículos. Pero los motores de gasolina también tienen mucho potencial para ser adaptados al hidrógeno.

En los últimos meses hemos conocido proyectos muy interesantes de motores de gasolina reconvertidos en motores de hidrógeno, como el de Toyota, que nos ha mostrado incluso un Toyota GR Yaris transformado para utilizar hidrógeno. Subaru, Yamaha y Kawasaki también están colaborando con Toyota en proyectos similares. En el pasado, también hemos visto diferentes proyectos de combustión de hidrógeno, como el de BMW, e incluso el de Mazda, que planteaba el uso de motores rotativos.

Marcas como BMW, Mazda, Subaru y Toyota han trabajado - y siguen trabajando - en motores de combustión interna que funcionen con hidrógeno
Motor de hidrógeno de Punch.

El motor diésel de hidrógeno de Punch

Uno de los proyectos más interesantes que hemos conocido en los últimos meses es el del motor diésel de hidrógeno del Grupo Punch (Automotive News). Este proyecto, del cual ya os hemos hablado, pretende sustituir gasoil por hidrógeno en un motor V8 6.6 Duramax de General Motors. El proyecto de Punch se basa en las siguientes claves:

  • Crear motores diésel que funcionen con hidrógeno entre 109 y 544 CV.
  • Motores de 500 cm3 por cilindro, para configuraciones de 4 cilindros en línea, 6 cilindros en uve y el tope en el 6.6 V8 Duramax de General Motors. Incluso existiría la posibilidad de un motor 1.5 de 3 cilindros en línea, que ahora no estaría entre sus planes a corto plazo.
  • Aprovechar las líneas de producción de motores de las empresas adquiridas por el Grupo Punch y de aquellas que, en el proceso de transición hacia el coche eléctrico, tengan que echar el cierre.
  • Combinar el motor de hidrógeno con soluciones como sistemas de recuperación de energía muy eficientes, basados en volantes de inercia que giren hasta las 42.000 rpm.