Este artículo es patrocinado por Eaton.
Dado que el transporte sigue siendo el sector con mayores emisiones de gases de efecto invernadero, la atención se está centrando en la electrificación.
El crecimiento de las ventas de coches eléctricos ha sido sustancial, aumentando un 168 por ciento en el primer semestre de 2021 en comparación con 2020 – con ventas particularmente fuertes en China y Europa debido a mandatos gubernamentales y estándares de emisiones. Además, más de una docena de países han anunciado objetivos de vehículos de cero emisiones o la eliminación gradual de los vehículos con motor de combustión interna en las próximas dos décadas.
Esta semana en la COP26, la descarbonización del sector del transporte fue un foco importante. Pero si bien el mundo está en camino de lograr avances en la tecnología de los vehículos eléctricos, aún queda una pieza clave del esfuerzo de descarbonización por abordar: los vehículos pesados.
Los camiones de larga distancia y los vehículos de construcción, conocidos por funcionar durante largas horas y recorrer cientos de kilómetros a la vez, representan más del 20 por ciento de las emisiones del transporte. Y el camino hacia la descarbonización de estos vehículos es mucho más accidentado, debido a la gran cantidad de energía eléctrica necesaria para cumplir su función. Mientras que alimentar la batería de un automóvil en una estación de carga es suficiente para hacer funcionar su automóvil eléctrico personal, los vehículos pesados requerirían baterías enormes y varias horas de tiempo de carga para almacenar más de 50 veces esa energía.
Incluso con lo último tecnología de carga ultrarrápida, un vehículo eléctrico pesado ganaría apenas dos o tres millas de alcance por minuto de tiempo de carga. Para poner esto en perspectiva, repostar con combustible diesel suma hasta 100 millas por minuto. En resumen, la electrificación por sí sola no es la respuesta a la descarbonización. Sin embargo, lo que sí es prometedor es el hidrógeno.
Las promesas y los desafíos de las pilas de combustible de hidrógeno
Un solución viable Hoy en día, la forma de descarbonizar los vehículos pesados y de larga distancia es a través del hidrógeno verde. La industria del transporte tuvo éxito en el uso de soluciones de hidrógeno para vehículos livianos; sin embargo, simplemente escalar la tecnología para vehículos pesados no es tan sencillo.
La ampliación de las pilas de combustible para aplicaciones pesadas plantea requisitos nuevos y muy diferentes en términos de vida útil, eficiencia y coste. Eaton, sin embargo, ofrece soluciones interesantes en cada área:
1. Obtener el flujo de aire adecuado
Una pila de combustible es un dispositivo de conversión de energía que produce electricidad combinando hidrógeno y oxígeno en agua. Sin embargo, el flujo preciso de oxígeno hacia la pila de combustible es fundamental, ya que controla la producción eléctrica, y puede ser un gran desafío.
Ahí es donde entra Eaton. Eaton ha estado a la vanguardia de la tecnología de controladores de aire con sus bombas de aire accionadas eléctricamente durante más de 20 años. Gracias a su experiencia, Eaton es asociación con el Departamento de Energía de EE. UU. seguir avanzando en este espacio.
La bomba de aire es el mayor consumidor de electricidad dentro de una celda de combustible, y entre el 15 y el 20 por ciento de la producción eléctrica se utiliza para alimentar la bomba. Es por eso que Eaton está trabajando para reducir a la mitad la cantidad de electricidad que utiliza el controlador de aire.
Lograr este nivel de eficiencia sin sacrificar el rendimiento y al mismo tiempo aumentar la durabilidad y mantener un costo aceptable es una parte clave del plan del Departamento de Energía.Earthshot de hidrógeno”Programa para adaptar las pilas de combustible a las necesidades de los camiones pesados de larga distancia.
2. Control preciso del hidrógeno
Además de controlar el flujo de aire, Eaton también está examinando el lado del suministro de hidrógeno de la pila de combustible. Los sistemas tradicionales de suministro de hidrógeno compensan el costo y la durabilidad a cambio de rendimiento y eficiencia. Al introducir innovación en el circuito de hidrógeno, el enfoque de Eaton es capaz de controlar de manera eficiente y precisa el flujo que ingresa a la celda de combustible y recircular el exceso.
Al ser precisos, evitamos el desperdicio de hidrógeno y, por tanto, mejoramos aún más la eficiencia general. Estas soluciones no solo son relevantes para los vehículos pesados de carretera, sino que también pueden conducir a avances en la descarbonización de la propulsión de los aviones.
3. Gestión de la energía eléctrica
La mayoría de los vehículos ligeros de hidrógeno utilizan una pequeña pila de combustible para cargar una batería grande que, a su vez, impulsa un motor eléctrico. Este concepto funciona bien porque los automóviles tienen un consumo de energía promedio relativamente bajo y solo necesitan alta potencia durante períodos cortos de tiempo. El sistema eléctrico también es sencillo porque la pila de combustible no interactúa directamente con el motor.
Pero ampliar ese concepto a los camiones pesados daría como resultado baterías extremadamente grandes, aproximadamente cinco veces más grandes que las baterías de los automóviles eléctricos. Para los camiones, la solución ideal es una pila de combustible que funcione eficientemente en todos los niveles de potencia y utilice una batería mucho más pequeña sólo para arrancar y almacenar la energía de frenado.
Sin embargo, esto presenta un nuevo desafío: el sistema eléctrico debe volverse mucho más complejo, ya que necesita combinar energía de tres fuentes: la pila de combustible; la batería; y el motor eléctrico. Este es, nuevamente, un espacio muy conocido para Eaton, que tiene una amplia experiencia en microrredes en la gestión de energía eléctrica en entornos similares. Y Eaton está volviendo a aplicar ese conocimiento en aplicaciones de vehículos de hidrógeno para, en última instancia, reducir la necesidad de baterías.
Al manipular la generación eléctrica de la pila de combustible, la batería más pequeña y el tren motriz eléctrico, Easton pretende reducir el tamaño de la batería en un vehículo pesado en un factor de tres a cinco. Esto no sólo reduce los costes iniciales del vehículo sino también su peso, lo que a su vez mejora la capacidad de carga de un camión de pila de combustible.
Descarbonizar desde todos los ángulos
Está claro que el hidrógeno verde desempeñará un papel fundamental en un futuro neto cero. No libera emisiones de carbono y puede producirse a partir de fuentes renovables. Y aunque todavía quedan desafíos por superar, Eaton está ayudando a allanar el camino. Estos desafíos caen justo en el punto óptimo de la empresa: la convergencia de la energía eléctrica y mecánica.
El trabajo de Eaton en este espacio también está alineado con la misión de la compañía (mejorar la calidad de vida y el medio ambiente) y con su ambicioso proyecto basado en la ciencia. Objetivos de sostenibilidad para 2030. Eaton se ha comprometido a reducir las emisiones de carbono de Alcance 3 de sus tecnologías y de toda su cadena de valor en un 15 por ciento para 2030. Y a gastar 3 mil millones de dólares en investigación y desarrollo de soluciones sostenibles en ese mismo período.
La experiencia de Eaton en controles de vehículos y trenes motrices, combinada con su experiencia en la gestión de flujos de gas y eléctricos, ayudará a desarrollar soluciones de cero emisiones eficientes, confiables, seguras y rentables para el futuro.
Fuente: https://www.greenbiz.com/article/decarbonizing-heavy-duty-transportation-hydrogen-answer
