Notas - Basque Research

Un grupo de investigación de la Universidad Pública de Navarra
adapta un motor de turismo para funcionar con hidrógeno por
primera vez en España
Las emisiones de CO2 y otros gases de efecto invernadero se eliminan por
completo y el hidrógeno para el motor se obtiene de fuentes de energía
renovables
El Grupo Hidrógeno, constituido en la Escuela Técnica Superior de
Ingenieros Industriales y de Telecomunicación de la Universidad Pública de
Navarra, ha logrado adaptar, por primera vez en España, un motor de turismo
para que funcione con hidrógeno, lo que representa un hito destacable en el
desarrollo de tecnología relativa a este gas, de cara a futuras aplicaciones
energéticas. Esta investigación está enmarcada en un proyecto, financiado por
ACCIONA Energía, para desarrollar conocimiento y tecnología nacional en
aplicaciones de H2.
El hidrógeno es un combustible inagotable que en su combustión no produce
emisiones contaminantes ni de efecto invernadero. El gas utilizado en la
experiencia se obtiene por electrolisis del agua, a partir de energía suministrada
por un emulador de energía eólica, lo que reproduce en laboratorio las
condiciones de producción de “hidrógeno limpio”; es decir, a partir de fuentes
renovables.
El motor, adaptado en el banco de ensayos de motores de combustión de la
Universidad, llega a registrar 5.000 revoluciones por minuto y una potencia
suficiente para alcanzar los 140 kilómetros por hora.
El Grupo de Hidrógeno —del que puede encontrar información en la página
web http://www.grupohidrogeno.es— trabaja desde el año 2001 en el marco de un
programa financiado en su totalidad por la empresa Acciona Biocombustibles, que
patrocina las investigaciones del Grupo en temas relacionados con las
tecnologías del hidrógeno.
El objetivo de esta iniciativa conjunta es propiciar la creación de conocimiento,
tecnología y base empresarial con vistas al desarrollo del hidrógeno —
particularmente el obtenido a partir de energías limpias– como vector energético
relevante en un modelo sostenible, en el que se reduzca progresivamente la
aportación de los combustibles fósiles y se potencien las tecnologías bajas en
carbono.
Las líneas de investigación en marcha son tres: la producción de hidrógeno a
partir de energías renovables, la seguridad en la tecnología del hidrógeno y la
utilización de este gas como combustible en motores de combustión interna, tales
como los utilizados por los automóviles convencionales.
Iniciativa pionera en España
El Grupo Hidrógeno inició en 2005 su investigación en esta tercera línea,
con un objetivo claramente definido: desarrollar las modificaciones y adaptaciones
necesarias en un motor de coche convencional de gasolina, para hacerlo
funcionar alimentado con hidrógeno como combustible, consciente de que las
tecnologías asociadas al motor de combustión son una de las aplicaciones
fundamentales de dicho gas.
Según explica Pedro Diéguez Elizondo, profesor del Departamento de
Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales y Director del Proyecto, «para
conseguir nuestro objetivo hemos modificado tres sistemas esenciales del motor:
el control electrónico, la inyección de combustible y la refrigeración. También
hemos diseñado y construido una instalación experimental para que el motor
funcione de forma segura».
El equipo que dirige Diéguez está integrado actualmente por los ingenieros
Carlos Sopena Serna, Luis Gandía Pascual, José Carlos Urroz Unzueta, David
Sainz Casas, Susana Berdonces Evora, Carlos Fernández de las Heras
Almiñana, Lara Erviti Calvo e Iñigo Idareta Erro. A lo largo de sus siete años de
andadura, han trabajado además en el Grupo otros profesores y alumnos, un total
de veinte personas que han creado un importante activo de conocimiento en las
tecnologías del hidrógeno.
El motor utilizado para la investigación ha sido cedido por la compañía
Volkswagen y corresponde al modelo “Polo” que se ensambla en la factoría de
Landaben. La versión modificada por el Grupo se ha instalado en la celda de
ensayos del Laboratorio de Motores Térmicos de la Universidad Pública de
Navarra, dotándose al conjunto de las instalaciones de un sistema de seguridad
específico para el empleo del hidrógeno como combustible. Los laboratorios
dedicados a hidrógeno en la Universidad han sido homologados por la Dirección
de Seguridad Industrial del Gobierno de Navarra.
Este proyecto constituye el primer desarrollo de motores alimentados por
hidrógeno en España. «Hay grandes compañías como BMW, Ford o Mazda que
ya tienen motores con hidrógeno, pero en España no hay nadie que lo haya
hecho, aunque sí existen empresas que están trabajando en el desarrollo de
grupos electrógenos con hidrógeno» señalan los investigadores del Grupo
Hidrógeno.
El hidrógeno posee unas características muy especiales que lo convierten
en un buen candidato para ser usado como combustible en motores de
combustión interna: se mezcla rápidamente con el aire, necesita muy baja energía
de ignición, tiene una elevada velocidad de combustión y su octanaje es muy
superior al de cualquier gasolina.
Un tubo de escape que sólo emite vapor de agua
El 21 de diciembre de 2007, exactamente a las 12:46 horas, el motor
arrancó por primera vez y funcionó correctamente hasta agotar todo el
combustible disponible. El profesor Pedro Diéguez relata cómo aquello
representó, en alguna forma, la culminación de muchos meses de trabajo. «Tras
casi tres años de estudios, a mediados de diciembre de 2007 iniciamos las
primeras pruebas de arranque del motor con el nuevo combustible. A partir de
numerosos ensayos con gasolina en el motor original y simulaciones informáticas
con hidrógeno, elaboramos un mapa de inyección y encendido para el arranque y
otro mapa para el funcionamiento del motor a bajas revoluciones, por debajo de
1.500 revoluciones por minuto y en vacío. Por fin, el 21 de diciembre, el motor
arrancó y funcionó correctamente».
Las primeras experiencias y posteriores comprobaciones resultaron
alentadoras. Se logró arrancar el motor en cualquier condición de temperatura,
mantener un ralentí estable y hacerlo funcionar con cargas ligeras hasta unas
2.000 rpm, elaborando los mapas de inyección y encendido adecuados.
Casi un año después, en noviembre de 2008, el motor alimentado con
hidrógeno había alcanzado cotas muy destacables en cuanto a su
funcionamiento: 5.000 revoluciones por minuto, potencia para alcanzar una
velocidad de 140 kilómetros por hora y nulas emisiones de efecto invernadero. De
hecho, en el banco de ensayos se puede comprobar cómo lo único que despide el
tubo de escape es vapor de agua.
En cuanto al coste del hidrógeno, su precio varía considerablemente en
función del proceso que se utilice para obtenerlo. «De cualquier manera, se trata
de una tecnología en fase incipiente de desarrollo, por lo que no es comparable
con tecnologías maduras. El desarrollo del hidrógeno propiciará que en el futuro
sea competitivo en costes, y ello sin problemas ni de abastecimiento ni de
contaminación. También habría que tener en cuenta el tratamiento fiscal que
estableciera la Administración Pública, y que, si fuese favorable, podría impulsar
su desarrollo en base a las ventajas de reducción de la dependencia energética y
ausencia de emisiones que el hidrógeno conlleva».
Una de las ideas que se barajan para el futuro inmediato es la instalación
de un motor de hidrógeno en un vehículo para comprobar su funcionamiento.
«Estamos pulsando interés y financiación adicional para este nuevo proyecto, que
consistiría en colocar el motor de hidrógeno en un coche como prototipo»,
concluye el profesor Diéguez.
El Grupo Hidrógeno continúa trabajando en las tres líneas de investigación
sobre hidrógeno ya citadas, tal y como establece el contrato suscrito con Acciona
Biocombustibles, patrocinadora de estas investigaciones. Desde el año 2007, esta
actividad se enmarca en el programa CENIT (Consorcios Estratégicos Nacionales
de Investigación Técnica).
Algunas características del hidrógeno
El hidrógeno es el elemento más abundante del Universo y uno de los más
abundantes de la naturaleza.
Es un combustible inagotable que no produce emisiones contaminantes ni de
efecto invernadero y que puede ser producido por diversos métodos y utilizando
fuentes energéticas autóctonas y renovables.
Producido con renovables, representa una alternativa sostenible a los
combustibles fósiles.
Producido a partir de la electrolisis del agua mediante energía eléctrica de
origen renovable, cierra un ciclo natural y limpio.
Está llamado a ser uno de los protagonistas del inminente futuro modelo
energético.
Pamplona-Iruña, 9 de febrero de 2008
Nota: Si desea una fotografía para completar la información, puede
descargarla en el sitio web de la Universidad Pública de Navarra
(http://www.unavarra.es/info/noticias.htm).
Foto 1: De izquierda a derecha, los integrantes del Grupo Hidrógeno:
Iñigo Idareta Erro, Lara Erviti Calvo, Luis Gandía Pascual, Pedro Diéguez
Elizondo, Susana Berdonces Evora, Carlos Sopena Serna, David Sainz
Casas y José Carlos Urroz Unzueta.
Foto 2: El motor de hidrógeno.
Nota 2: Si desea más información puede contactar con Pedro Diéguez
Elizondo en el correo electrónico [email protected] o en el teléfono 948 16
93 30.