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La cara y la cruz del motor V8 virtual que quema hidrógeno para salvar a la combustión interna más allá de 2035

David Villarreal | @davidvillarreal | 29 Ago 2022
Motor V8 Porsche Cayenne Gts
Motor V8 Porsche Cayenne Gts

La combustión interna sigue muy presente y, con visos de futuro, para algunos fabricantes que como Porsche ven más allá del vehículo eléctrico y trabajan en alternativas que permitan seguir desarrollando vehículos con motor de combustión interna más allá de 2035, ya sea quemando combustibles sintéticos neutrales o hidrógeno.

Hace tan solo unos días os contábamos cómo Porsche había "probado" un V8 de hidrógeno con 598 CV en Nürburgring.

Y hoy creemos que merece la pena apuntar algunas de las curiosidades, la cara y la cruz de este proyecto tan fascinante, que nos propondría algo tan atractivo como un ocho cilindros en uve con cerca de 600 CV, capaz de hacer un tiempo de 8 minutos y 20 segundos en Nürburgring con unas emisiones que son comparables a las del aire exterior en el que se utilizaría este motor.

El motor V8 virtual de Porsche no existe, es una simulación digital que ha permitido probar parámetros analizar diferentes tecnologías de sobrealimentación, emisiones e incluso el tiempo que tardaría en girar en el Nordschleife

Un motor virtual de hidrógeno

La técnica actual nos ha llevado a un panorama en el que no es necesario fabricar un motor, un prototipo, para conocer con precisión su rendimiento, sus emisiones y su capacidad. El motor virtual de hidrógeno creado por Porsche solo existe en una simulación digital. Y esto es tremendamente beneficioso, porque permite comprobar la viabilidad de un proyecto mucho antes de experimentar con prototipos, acelerar su desarrollo y experimentar con diferentes soluciones técnicas que resuelvan los problemas que surjan por el camino.

El empleo de gemelos virtuales no es, ni mucho menos, nuevo, en el desarrollo de sistemas concretos, como un motor de combustión interna, o incluso de productos completos, como un automóvil en toda su extensión. En los últimos años estamos observando importantes inversiones, de fabricantes de automóviles, o incluso de compañías especializadas en semiconductores y procesamiento gráfico que, como NVIDIA, están invirtiendo en sistemas que permiten replicar con precisión incluso una fábrica, para facilitar el trabajo de ingeniería.

Cuando oigamos hablar del metaverso no nos dejemos llevar por el ruido, por todo lo que se está hablando al respecto en términos de interacciones sociales o incluso especulación financiera. El metaverso también permite, con la creación de gemelos digitales, herramientas tan potentes y útiles como estas. Hasta el punto en que NVIDIA ha presentado su idea del Omniverso, réplicas digitales del mundo real. Imagina por un momento que pudiéramos recrear una versión digital de todo el mundo. Y que sin poner en la calle un solo coche se pudieran replicar millones y millones de kilómetros del funcionamiento de coches autónomos, respondiendo a situaciones reales generadas mediante una inteligencia artificial entrenada a tal efecto.

Las emisiones de NOx resultantes se situarían en proporciones en aire similares a las que las autoridades gubernamentales consideran seguras para los ciudadanos

La cara: un motor de hidrógeno limpio

Con las simulaciones de su motor virtual de hidrógeno, Porsche ha llegado a la conclusión de que quemando hidrógeno pueden conseguir, primero, unas emisiones de NOx muy por debajo de los límites de la normativa Euro VII cuya entrada en vigor está prevista en 2025.

Segundo, Porsche ha comprobado que sus emisiones de NOx "no tienen un impacto significativo en el medioambiente". Eso no significa que sus emisiones sean nulas, pero sí que son extremadamente bajas. Para determinar que "no tienen un impacto significativo en el medioambiente" Porsche ha constatado que la concentración de 40 microgramos de NOx resultante de las emisiones de su motor de hidrógeno se encuentran por debajo de los umbrales que utilizan algunas autoridades gubernamentales para considerar que la calidad del aire es baja y, por lo tanto, un riesgo para los ciudadanos.

No estamos ante un indicador común a la hora de determinar cuán contaminante es un coche. Pero si tenemos en cuenta que las emisiones de CO2 de la combustión de hidrógeno son ínfimas en comparación con el empleo de combustibles como la gasolina o el gasóleo y que lo más complejo es reducir las emisiones de NOx y que Porsche habría conseguido resolver este problema, sin duda habría que congratularse de los resultados conseguidos por la marca de Stuttgart en sus simulaciones. Y que lo hayan conseguido sin sistemas de tratamiento posterior de los gases de escape.

Porsche ha probado diferentes soluciones de sobrealimentación con turbos y compresores y turbos eléctricos, escogiendo finalmente un turbocompresor eléctrico de dos etapas

La cruz: la complejidad de la sobrealimentación

Porsche buscaba un motor que no solo fuera prestacional y eficiente, sino también viable, cuyo coste no fuera superior a un motor de gasolina comparable. Prescindiendo de sistemas de tratamiento posterior de gases de escape se acercarían a su objetivo. Si bien es cierto Porsche ha tenido que recurrir también a sistemas de sobrealimentación más complejos - y por lo tanto costosos - para "proporcionar el doble de masa de aire que en los motores de gasolina", en algunos casos derivados de la competición, "para una combustión limpia de hidrógeno".

Porsche ha probado las siguientes soluciones:

  • Un sistema en paralelo de turbocompresor y compresor eléctrico, con válvulas de control para la transición entre ambos.
  • Un sistema en serie de dos etapas, con turbocompresor eléctrico, primero, compresor eléctrico después y una válvula que permite puentear este último.
  • Un sistema con un turbocompresor eléctrico a cada lado del motor y aletas de guía del aire entre filtro y compresor.
  • El sistema seleccionado definitivamente para las simulaciones finales, con un turbocompresor eléctrico de dos etapas y un intercooler entre etapas.
Porsche no va a producir este motor de hidrógeno pero sí que considera haber obtenido información muy útil para seguir investigando soluciones de combustión interna de hidrógeno

La cruz: no está previsto el lanzamiento de este motor de hidrógeno

Porsche ha reconocido que "es poco probable que el motor de hidrógeno entre en producción en su forma actual" aunque, con la información obtenida "sobre el desarrollo de motores de hidrógeno de alto rendimiento", no se descarta que en el futuro se pueda apostar por una solución de este tipo. Porsche destaca sobre todo lo valioso que ha sido este proyecto para "agregar modelos y métodos específicos para el hidrógeno en su metodología de simulación virtual".