LA
PERSECUCIÓN AL DIÉSEL
New-Holland T7 Methane Power
En
la entrega
anterior poníamos sobre la mesa como el sesgo de la Unión Europea (UE) se
ha decantado por ser más exigente con los propulsores de gasóleo frente a los
de gasolina.
¿Igualdad?: En Europa se ha perseguido más el CO₂ (obsérvese por ejemplo como los turismos
incorporan filtro de partículas DPF desde su Euro 5 cuando en realidad los
motores de gasolina solo lo hicieron con la Euro 6C)
Los
fabricantes de vehículos y por supuesto los motoristas, han intentado romper ideas
“atávicas” haciendo notar que no se puede meter en el mismo saco a todos los
motores diésel. En nada se parecen los motores actuales, y su nivel de
emisiones, con motores de hace 35 a 40 años. Los motores diésel actuales son
altamente eficientes y, hasta ahora, van cumpliendo con los límites de
emisiones impuestos. Entre un diésel actual y uno de hace 35 años hay una
disminución del 90 % de NOx en material particulado. Pero es que además un
diésel actual emite menos CO2 que uno de gasolina y en PM y NOx las
cifras son similares. En consecuencia, ¿no es demasiado pronto, y quizá
injusto, “matarlos” ahora cuando se ha alcanzado tal grado de eficiencia y
eficacia? ¿Por qué se persigue al vehículo diésel, o de combustión en general,
pero “miramos de lado” cuando se trata de otros “grandes contribuyentes” al tan
cacareado cambio climático y calentamiento global, por ejemplo, aviones,
cruceros, ejércitos, flota mercante…?
¡Cruceros!: El grupo de presión Transport & Environment (T&E) ha publicado que los cruceros de ocio, solo aquellos que atracaron en alguno de los puertos de la UE emitieron tantos óxidos de azufre (SOx) como 1000 millones de turismos. Sus emisiones, dejando aparte, sus vertidos al mar, son también, lógicamente, de óxidos de nitrógeno (NOx) y material particulado (PM)
¿HAY
ALTERNATIVA AL GASÓLEO EN LA AGRICULTURA?
Si
en el sector de la automoción se han barajado las alternativas de la
electricidad o los combustibles sintéticos, en el caso agrícola, y analizando
la generalidad del sector, y a día de hoy, no es viable apostar únicamente por
el camino eléctrico.
Muchas
son las voces que están en esta misma idea y en contra de las happy friendly
del “pacto verde europeo” del gurú-vicepresidente de la Comisión Europea, Frans
Timmermans. Más bien estamos en un sector, el agrícola o incluso de forma
general, el agrario, en el cual, las máquinas autopropulsadas, y en el estado actual
de la tecnología, se deberá apostar por alguna, o varias, de las siguientes
alternativas: Biocombustibles; combustibles sintéticos; hidrógeno
Biocombustibles
Se
trata de combustibles procesados a partir de residuos orgánicos como pueden ser
residuos vegetales, aceites usados, otros residuos orgánicos. Si de moda está la
denominada Economía Circular, más deberán estarlo los biocombustibles, y sobre
todo los denominados de 2ª generación. Buenos representantes de la famosa, y
bien vendida, Economía Circular, son el metano o biometano, el biodiesel y el
hidrógeno.
Valtra a biogás
Biometano:
Europa ha disparado su producción de
biometano en la última década. Obtenido a partir de la fermentación de residuos
orgánicos, como los desechos de alimentos, purines y estiércol. En la
actualidad Europa, según la European Biogas Association (EBA), produce más de
3,5 bcm de biometano (bcm: miles de millones o 109 m3) Sin
embargo se está muy lejos del objetivo de la Comisión Europea (plan REPowerEU)
que es llegar a 35 bcm en el 2030
Hay
países, a citar Alemania, Francia, Holanda y Dinamarca, que están claramente
apostando por incentivar la producción y la infraestructura necesaria
Combustibles
sintéticos (E-Diesel)
Como
se expuso en el artículo del mes de junio (Parte I de la presente dilogía) la
ventaja de estos combustibles sintéticos es que su huella de carbono es nula.
De hecho, emiten menos CO2 que el que se recupera durante la
producción del mismo, por lo que en ese sentido “mejora” la calidad del aire.
Además, la iniciativa promete generar independencia energética de los países
productores de petróleo.
El
e-diésel, combustible basado en “agua y aire”, se consigue mediante el uso de
agua y CO2 atmosférico; el procedimiento implica calentar el agua
hasta los 800ºC, así se consigue separar oxígeno e hidrógeno del agua. El
oxígeno se libera a la atmósfera, y el hidrógeno se usa para combinarlo con el
anhidrido carbónico para sintetizar metano (CH4) La energía
eléctrica utilizada en el proceso de electrolisis debe proceder de una fuente
renovable como la solar o eólica. El resultado es un líquido de color azul, de
ahí su apelativo “crudo azul”. El combustible obtenido es compatible con la
maquinaria actual, al igual que las infraestructuras de distribución y
repostaje existentes.
Sin
embargo, en el apartado de “contras” se encuentra el precio de obtención. Y es
que a día de hoy pocos pueden pronosticar un precio inferior a los 2 €/litro. Y
una duda más, con los límites que parece impondrá la Euro 7, los combustibles
sintéticos, aunque cumplan en emisiones de CO2, no podrán cumplir
con los del NOx.
Nada
nuevo… pero algo distinto: el
pueblo alemán lleva en su ADN grabado su dependencia energética. Ocurrió en la
Iª Guerra Mundial con el bloqueo británico; ocurrió durante la IIª GM y ha
ocurrido con la destrucción de los oleoductos Nord Stream.
Cuando
los nazis tomaron el poder en 1933 ya empezaron a trabajar con IG Farben
(un gigante químico que también fabricó el gas exterminador Zyklon B) para
intentar resolver la dependencia energética. En 1943, Alemania obtenía
aproximadamente la mitad de su combustible del carbón licuado. En 1944 Alemania
produce hasta 25 millones de barriles de combustible sintético.
Audi&Sunfire: Con la alianza en 2014 entre Audi y la
tecnológica Sunfire se inicia el e-diesel. Ambas empresas montaron una planta
en Dresden. La técnica actual difiere de aquella pues consiste en extraer
hidrógeno del agua y combinarlo con dióxido de carbono. Sin embargo, ambos
métodos tienen sus raíces en la denominada síntesis de Fischer-Tropsch, un
proceso desarrollado en la década de 1920 por dos químicos alemanes, Franz
Fischer y Hans Tropsch.
En
España es de resaltar la iniciativa de Repsol con Aramco con una planta
proyectada en Bilbao.
Lo
que parece quedar claro es que, se elija una línea u otra para alimentar a los
motores de combustión interna próximos, es que se irá incrementando el grado de
electrificación de componentes hasta incluso determinar cierto grado de hibridación
(microhibridación)
Hidrógeno
En
este caso se trata de utilizar hidrógeno como combustible en motores de
combustión interna “casi” convencionales y es por ello que se convierte en una
de las alternativas más atractivas. Con el hidrógeno se puede lograr la
autonomía suficiente para una jornada de trabajo con el tractor; además el
trabajo se puede desempeñar con una potencia similar a la que proporcionan
motores convencionales actuales.
Las
modificaciones al motor tampoco son excesivas en cuanto que se puede emplear el
hidrógeno en un MCI con ligeros cambios. En cuanto a la recarga se requiere de
una infraestructura propia, pero es cierto que es una operación rápida (a
diferencia de la recarga de las baterías de litio) Una alternativa con mínimo
“riesgo”, utilizando una industria muy madura, componentes ya desarrollados, y
eso siempre gusta a la industria.
Además,
el hidrógeno, amén de su uso directo como combustible, también puede utilizarse
como pila de combustible. En ambos casos, como combustible directo o vía pila,
es el mismo combustible, sin carbono.
El
hidrógeno como combustible directo se inyecta en motores convencionales.
En
el caso del uso de pila de combustible, la propulsión mecánica proviene de
motores eléctricos que reciben la energía desde la pila y esta a su vez, recibe
un flujo de gas de hidrógeno: En la celda de combustible el hidrógeno reacciona
químicamente con el oxígeno del aire para producir electricidad.
Vehículos
Eléctricos de pila de combustible de hidrógeno (FCEVs): La energía se almacena en forma de
hidrógeno en un depósito de alta presión, no en baterías. Las pilas generan
electricidad a demanda para motores eléctricos mediante reacción electroquímica
entre el hidrógeno y el oxígeno. El hidrógeno va almacenado y el oxígeno se
suministra de la propia atmósfera.
Motor Cummins Hydrogen Engine X15H
La
potencia del motor, así como su autonomía, quedan determinados por el tamaño de
la pila y el volumen del depósito de hidrógeno. En cuanto al poder energético,
el del hidrógeno es varias veces superior al gasóleo.
Hidrógeno
verde: Para obtener el
“marchamo de verde”, el hidrógeno producido por la electrolisis del agua, debe producirse
utilizando la energía desde fuentes renovables.
Pero ojo, porque también el hidrógeno “verde” tiene un inconveniente, y es que produce NOx, en baja cantidad, pero no “cero” como exige la normativa 2035. Es decir que el hidrógeno quemado puede ser “verde”, producido por electrólisis, pero seguirá generando NOx al combustionar…
Y
LOS FABRICANTES DE MAQUINARIA
Desde
hace años, tanto los fabricantes de automoción, o los de transporte pesado, como
los fabricantes de maquinaria autopropulsada, se han ido afanando en mejorar el
consumo de sus máquinas, aumentar eficiencia y reducir emisiones.
La implementación de soluciones ha venido mejorando muchos componentes y sistemas:
- Soluciones precombustión: inyectores multipunto; common rail; la sobrealimentación
- Soluciones postcombustión: el uso de catalizadores, sistemas de recirculación de gases de escape (EGR), reducción catalítica selectiva (SCR), filtros de partículas (DPF)
- Soluciones a nivel vehículo: diseño de transmisiones más eficientes; o la gestión conjunta de motor-transmisión
- Soluciones a nivel de técnicas de trabajo: aumento de la eficiencia con técnicas propias de la agricultura de precisión y la gestión de flotas
ALGUNOS
EJEMPLOS CONCRETOS
Biometano
Ya
figura en la oferta de algún fabricante, tractores producidos en serie y que
trabajan con metano; por ejemplo los T6 y T7 Methane Power de New Holland.
T6
Methane Power: Es un tractor de New Holland que ya está
producido en serie impulsado al 100 % por biometano.
El
proyecto de New Holland es incluso más ambicioso pues pretende que agricultores
y ganaderos utilicen sus propios subproductos para la generación del biometano.
Motor Toyota de combustión de hidrógeno
Según
datos del fabricante, los tractores T6 Methane ofrece el mismo nivel de potencia
que su equivalente diésel, pero con una disminución de hasta el 30% en los
costes de funcionamiento. En cuanto a las emisiones, el T6 Methane genera 98%
menos de partículas y un 11 % menos de CO2. Su motor cumple con la
normativa Tier 5, y no necesita si SCR ni DPF.
El
tractor de biometano de NH está comercializado y es pionero en el mundo;
incluso hay 2 unidades trabajando en España y sobre 60 en Europa.
Combustibles
sintéticos
Repsol
y New Holland han iniciado una interesante colaboración consistente en la
evaluación del uso de combustibles renovables en el sector agrícola. El
proyecto contempla utilizar este combustible en productos New Holland como tractores,
cosechadoras, vendimiadoras…
Técnicos
de New Holland, Repsol y también de la Universidad de Castilla-La Mancha (UCLM)
irán evaluando el comportamiento del combustible en condiciones de trabajo
real. Se registrarán parámetros para determinar potencia, consumo, emisiones se
determinará la idoneidad de los nuevos combustibles y su comparativa con
respecto a los derivados del petróleo.
Repsol
se ha marcado como objetivo tener una producción de 2 millones de toneladas en
España para 2030. A día de hoy Repsol ya tiene estaciones de servicio con combustible
100% renovable y cero emisiones de CO2, es decir son compatibles con
los e-fuel que autoriza Bruselas.
Hidrógeno
Muy
interesantes los desarrollos mostrados tanto por Fendt como por New Holland con
tecnología de hidrógeno. También el fabricante Versatile, con su motorista
Cummins, ha presentado un modelo prototipo que utiliza el hidrógeno como
combustible.
Cummins X15H: El fabricante motorista ha apostado por un bloque multicombustible y lo ha hecho a lo grande, para cilindradas de 15 y de 6,7 litros. Así que Cummins está pensando en clientes que necesiten motores grandes como pueden ser sus clientes de transporte por carretera o minería u obras públicas y, por supuesto, agricultura.
Su
motor actual el Cummins X15 (diésel) ya tiene un hermano de hidrógeno, el X15H.
Ambos motores comparten muchos componentes y dan una potencia similar: bloque
motor, cigüeñal, ensamblaje, mantenimiento… Los usuarios y fabricantes van
“sobre seguro”, utilizando transmisiones, centralitas ya desarrolladas.
A pesar del buen ejemplo del X15H de Cummins, pienso que la forma más eficiente de usar el hidrógeno no será como combustible directo, si no en forma de pilas de combustible.
MI
OPINIÓN
No soy de los que pienso que puedo trazar la línea por la que discurrirá el universo energético en los próximos años. Pero quizá si me atrevo a realizar algún boceto:
- No veo un futuro “eléctrico” en el mundo de la agricultura, transporte pesado, incluso el sector marítimo y aéreo, así como vehículos militares
- Se tendrá que mejorar mucho la tecnología en baterías. Las de ion litio no son solución, las de estado, electrolito, sólido están en desarrollo embrionario
- La política de “cero emisiones” es, simplemente, una quimera de algunos políticos europeos (súmense sus paralelos en países como EEUU, Canadá, Japón…) no es una política real
- Considero que se avanzará en la línea de los combustibles sintéticos, del hidrógeno, de los biocombustibles
Batería
de estado sólido: Es una
evolución de la batería de iones de litio. Ambas funcionan con el mismo
principio: dos electrodos de metal (cátodo y ánodo)
inmersos en un líquido conductor (electrolito) formando una celda, y el
conjunto de varias celdas es la batería.
En
el caso de baterías de iones de litio el electrolito es una sal de litio que es
la que proporciona los iones para la reacción química reversible.
La
diferencia entre ambas está en el tipo de electrolito; si en el caso de las de ion
litio es un líquido, en las de estado sólido es un sólido… pero la clave, y el
secreto, está en el tipo de sólido.
Sus ventajas son grandes (mejor habría que decir que “serán”): poseen más densidad de carga (más energía para el mismo tamaño), más autonomía, más vida útil, capaz de funcionar incluso a -20 ºC, más seguras, recarga más rápida…
- La transición energética es un gran desarío. Si el potencial para descarbonizar con hidrógeno verde puede parecer enorme; también lo es que en muchas aplicaciones se requerirá un escenario alternativo de combustible tradicional para mantener un negocio viable.
Pienso
que no existe una respuesta única que sirva para todos. Se desarrollará la hibridación
en mayor o menor grado, el hidrógeno vía combustible y vía pila, los
combustibles alternativos… Todo está sobre la mesa y the truth is out there
(la verdad está ahí fuera)
El Admiral Ushakov
(que alguien le diga que debe estar en Fase 7)
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FUENTES CONSULTADAS (Parte I y II)
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