La Universidad de Valencia idea un motor «verde» para camiones

Investigadores de la Universitat Politécnica de València (UPV) han ideado un nuevo motor «verde» que conjuga ,los beneficios de los híbridos y la combustión dual de gasóil y gasolina con el que se pretende reducir el impacto medioambiental y la contaminación que producen los camiones de mercancías de 18 a 28 toneladas en las carreteras europeas.

Los resultados de las primeras pruebas teórico-experimentales realizadas en los laboratorios del CMT-Motores Térmicos de la UPV concluyen que en comparación a los motores diésel, la tecnología propuesta por sus investigadores reduce los niveles de NOx y hollín un 92% y 88%, respectivamente, y las emisiones de CO2 en el escape un 15% – hasta los 52 g/tkm (gramo por tonelada y kilometro-, adelantándose así a la exigente normativa anticontaminación aprobada para 2025. Estos resultados han sido publicados en la revista Energy Conversion and Management.

Según Antonio García, profesor Titular de Universidad e investigador en CMT-Motores Térmicos, el objetivo del trabajo era evaluar el potencial técnico-económico de la tecnología híbrida paralelo aplicada junto con la tecnología dual-fuel como alternativa a la electrificación pura para conseguir la drástica reducción de las emisiones de CO2 necesaria para 2025, ya que en un plazo de cinco años «estos camiones deben emitir un 15% menos de dióxido de carbono». García asegura que «las cifras que hemos obtenido, tanto de dióxido de carbono como de otros de los contaminantes más nocivos de los motores de combustión han sido más que positivos».

La conjunción de ambas tecnologías, combustión dual-fuel y arquitectura híbrida, permite maximizar los beneficios de cada una de ellas. «La asistencia eléctrica evita el uso del motor térmico en condiciones de baja eficiencia. A su vez, la inclusión del motor térmico en el sistema completo permite obtener vehículos económicamente viables en comparación a los puramente eléctricos, y relativamente limpios», apunta Antonio García. 

El investigador del CMT-Motores Térmicos incide que la tecnología de combustión dual-fuel hibrida paralelo permite reducir más del 90% las emisiones de NOx respecto a la operación Diesel, con niveles de hollín casi nulos. Por otra parte, la optimización de los componentes eléctricos permite operar al motor térmico en las zonas de mayor rendimiento, con un consumo de combustible un 13% menor que el vehículo diésel convencional.

«Además de esta propuesta de nuevo motor, estamos trabajando en el uso de combustibles alternativos, como son los e-fuels, para maximizar el beneficio de esta tecnología en términos de análisis de ciclo de vida del CO2, anticipándonos así a posibles cambios en la futura normativa», destaca García.

Modelos matemáticos

Santiago Martínez, investigador del CMT-Motores Térmicos de la UPV, destaca la importancia de las simulaciones por ordenador en el trabajo de dimensionado de los distintos componentes eléctricos para ser empleados en la arquitectura híbrida paralelo junto al sistema de combustión dual-fuel. En este sentido, la simulación numérica ha sido uno de los pilares para la consecución de los resultados del estudio en un periodo de tiempo relativamente corto.

«Para este trabajo se ha desarrollado un modelo virtual del vehículo original, con funcionamiento diésel convencional, y se ha validado haciendo uso de datos experimentales obtenidos en el propio camión por la empresa Volvo. Tras ello, llevamos a cabo la optimización de los diferentes componentes eléctricos como motor, generador y batería, teniendo en cuenta ciclos de conducción reales en los que el camión desarrollaría su actividad. Esta metodología permite reducir muchísimo la cantidad de ensayos experimentales, y por lo tanto el coste de desarrollo de una determinada tecnología.», destaca Martínez.

Buscando la batería más eficiente

Javier Monsalve, miembro del equipo de investigación, explica que para determinar el potencial de esta tecnología con respecto a la tecnología actual, es necesario evaluar su coste teniendo en cuenta dos factores principales. Por un lado, el precio de las baterías, y por otro, el posible ahorro en términos de penalización por exceso de emisiones de CO2. En este sentido, en el análisis los investigadores tuvieron en cuenta tanto el precio actual de las baterías (~176 €/kWh) como su previsión para 2025 (~100 €/kWh), además de la penalización económica aplicada a los fabricantes de camiones en caso de no cumplir con el límite de CO2 en 2025, que será de 4250 € por g/tkm (gramo por tonelada y kilometro).

«Teniendo en cuenta el precio actual de las baterías y las penalizaciones propuestas por la Unión Europea para 2025, la tecnología híbrida dual-fuel para camiones de 18 a 25 toneladas presenta sus mayores beneficios haciendo uso de baterías de pequeña capacidad (hasta 10 kWh). El uso de paquetes de baterías más grandes incrementaría sustancialmente el coste total del vehículo. Es verdad que se reduciría con la previsible caída de precio de la tecnología litio-ion durante los próximos años. Pero hasta entonces, será difícil ver camiones puramente eléctricos producidos a gran escala», concluye .

Junto al CMT-Motores Térmicos de la UPV, en el estudio han participado también las empresas Volvo Group Trucks Technology (Francia) y Aramco Overseas Company (Francia), con las que CMT-Motores Térmicos de la UPV trabaja desde hace más de una década.