El almacenamiento de hidrógeno en un tanque a presión para alimentar la celda de combustible de un vehículo eléctrico es una de las soluciones consideradas por la industria para su transición a la electricidad. No obstante, el hidrógeno puede servir también como combustible para un motor de combustión en lugar de gasolina o diésel. Este gas cuenta con la mayor relación de energía por unidad de masa y, a diferencia de los gases NOx perjudiciales, su ciclo de combustión produce agua como principal subproducto.
Existen diversos tipos de motores de combustión de hidrógeno, que incluyen tanto los de combustión interna como los de combustión externa. En los primeros, el hidrógeno se quema en una cámara de combustión interna del motor. A pesar de ser una tecnología prometedora, el uso generalizado de hidrógeno en motores de combustión interna todavía enfrenta importantes desafíos técnicos y económicos que necesitan ser superados para su viabilidad a gran escala.
AVL resuelve el problema de la potencia y el consumo
A pesar de que su funcionamiento es relativamente menos eficiente que el de gasolina, los motores de hidrógeno tienen la ventaja de que conservan gran parte de la esencia característica de este tipo de propulsores, ofreciendo una sensación y un sonido similares. La empresa AVL Racetech, experta en el desarrollo de tecnologías para competición y proveedora de equipos de competición como la Fórmula 1 o la NASCA ha creado un motor que iguala en rendimiento a uno de gasolina de tamaño similar.
En la sede de AVL en Graz, Austria, y utilizando un banco de pruebas modificado para un motor de hidrógeno, el prototipo alcanzó una potencia máxima de 410 CV (301,7 kW) a 6.500 rpm y desarrolló 500 Nm de par a 3.000-4.000 rpm.
Paul Kapus, gerente de Desarrollo de Motores de AVL ha asegurado que a finales de 2022, la empresa anunció por primera vez que trabajaría “en un motor de carreras de dos litros propulsado por hidrógeno con combustión estequiométrica e inyección de agua. Nuestros objetivos eran 500 Nm de par y una potencia de hasta 300 kW (potencia específica 150 kW/l). Estamos orgullosos de haber podido validar esas cifras en el banco de pruebas”.
El motor cuenta con un sistema inteligente de inyección de agua caliente pulverizada en el aire de admisión del motor para evitar el encendido prematuro no deseado y lograr que este sea más homogéneo. La relación aire-combustible es 1 (combustión estequiométrica), lo que significa que ya no se encuentra en el rango de mezcla pobre. La menor demanda de aire se satisface mediante un turbocompresor diseñado específicamente para el motor.
El objetivo último consiste en aumentar la presión en la cámara de combustión al enfriar el aire que ingresa desde el turbo. Hasta el momento, los motores de combustión de hidrógeno operaban con grandes volúmenes de aire caliente que empobrecían la mezcla, lo que limitaba el rendimiento del motor. Sin embargo, con la inyección de agua, este problema podría haber sido resuelto.
AVL había realizado previamente simulaciones detalladas, que mostraron una excelente correlación con los resultados registrados en el banco de pruebas. El siguiente paso en el desarrollo es probar el nuevo concepto de motor en un coche en la pista de carreras. Ellen Lohr, directora de deportes de motor de AVL, asegura que los resultados obtenidos por su motor “confirman que podemos ofrecer un paquete extremadamente competitivo con esta tecnología. El objetivo de AVL Racetech es llevar el deporte del motor hacia un futuro sostenible”.
