Porsche tiene muy bien definidos sus objetivos de electrificación: para el año 2030 quieren que el 80% de sus ventas sean coches eléctricos. Y si se lo han propuesto, muy probablemente lo conseguirán. No obstante, la firma alemana está desarrollando en paralelo diferentes soluciones de propulsión para sus coches, incluyendo motores de combustión de hidrógeno como alternativa menos contaminante a los combustibles convencionales y a los combustibles sintéticos (e-fuels), por los que Porsche también apuesta.
La división de motores de Porsche Engineering está investigando las posibilidades del hidrógeno, no con pila de combustible sino en motores de combustión interna. La compañía tantea el potencial del hidrógeno como alternativa a la gasolina, manteniendo un alto nivel de prestaciones -como no podía ser de otra manera- pero reduciendo las emisiones lo máximo posible. Eso sí, de momento Porsche lo ha llevado a cabo de manera virtual.
El punto de partida del estudio ha sido un motor V8 de gasolina, turboalimentado y con 4.4 litros de cilindrada ya existente, conveniente modificado. Siendo más precisos, Porsche no ha tomado el motor físicamente sino su conjunto de datos digitales, realizando todo el estudio de forma virtual utilizando simulaciones por ordenador. Las modificaciones del motor incluyen una mayor relación de compresión, una combustión adaptada al hidrógeno y un nuevo sistema de turboalimentación.
Para una combustión limpia del hidrógeno, los turbos tienen que aportar alrededor del doble de masa de aire que en los motores de gasolina, pues el hidrógeno es muy poco denso. No es la única dificultad técnica, pues las menores temperaturas de los gases de escape provocan una falta de energía para su propulsión en el lado del escape. Esto hace que no pueda aplicarse el mismo sistema que en los motores turbo de gasolina. Porsche ha estudiado cuatro conceptos alternativos, de los cuales se ha decantado por uno para el modelo virtual definitivo.
En el caso del motor elegido, el equipo de desarrollo se decantó por un sistema con turbo eléctrico y compresores en paralelo. La característica distintiva de este diseño es la disposición coaxial de dos etapas del compresor, que son accionadas por la turbina o por el motor eléctrico de apoyo mediante un eje común. El aire fluye a través del primer compresor, es enfriado en el intercooler y luego vuelve a ser comprimido en la segunda etapa. El resultado es un motor con 598 CV de potencia y emisiones muy reducidas. Según Porsche, las emisiones de óxidos de nitrógeno están «muy por debajo» de los límites establecidos por la norma Euro 7 que se está debatiendo actualmente.
Pero el motor no podía quedarse solamente en los parámetros teóricos, y por eso Porsche ha llevado a cabo simulaciones en el circuito de Nürburgring Nordschleife con un coche de 2.650 kg de peso (todo apunta a un Cayenne). Virtual, no lo olvidemos. El resultado ha sido un tiempo de vuelta de 8 minutos y 20 segundos. Para ponerlo en contexto, la versión más rápida del Cayenne, el Cayenne Turbo GT, consiguió el año pasado hacer una vuelta en 7:38.925.
Un motor muy poco contaminante pero «poco probable» que llegue a producción
Porsche ha calculado que las emisiones de óxido de nitrógeno de este motor son inferiores a 40 microgramos de óxidos de nitrógeno (NOx) por metro cúbico de aire, una concentración que las autoridades gubernamentales y otras instituciones consideran está dentro de los límites de un aire de buena calidad. Para conseguir una combustión lo más limpia posible, la combustión es extremadamente pobre. Además, por la composición química de la reacción, en la combustión del hidrógeno no se liberan hidrocarburos ni monóxido de carbono, y tampoco partículas.
Dice Porsche que el coste de un motor de combustión de hidrógeno podría ser comparable al de un motor de gasolina. El sistema de turbo eléctrico es más complejo y más caro, y además se añaden varios componentes mecánicos específicos para la adaptación al hidrógeno, pero se compensa al no tener que instalar el sistema de postratamiento de gases de escape necesario en un motor de gasolina para cumplir la normativa Euro 7.
Pese a que todo parecen ventajas, según Porsche «es poco probable» que el motor de hidrógeno entre en producción en su forma actual, y de hecho ese nunca fue el objetivo del proyecto. El objetivo era examinar el potencial técnico de la tecnología y obtener conocimientos sobre el desarrollo de motores de hidrógeno de alto rendimiento. Si la Unión Europea acaba vetando los combustibles sintéticos, quién sabe si Porsche acabará cambiando su enfoque de los e-fuels hacia el hidrógeno para determinados modelos y la competición.
