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A finales de mayo se celebró en Bruselas la última reunión del proyecto Horizonte 2020 «GasOn» con la Comisión de la UE. El objetivo de este proyecto de la UE fue el desarrollo de motores de gas para automóviles y camiones. Alrededor de 20 socios participaron, entre ellos ETH Zurich y Empa, así como cuatro fabricantes europeos de automóviles y proveedores conocidos. Los vehículos de gas generalmente emiten menos contaminantes que los coches de gasolina o diesel. Ellos probablemente ganarán importancia en el futuro debido a su posibilidad de ser alimentados por energía renovable.
Courtesy EMPA by | CHRISTIAN BACH : Además de los motores eléctricos e hidrógeno, los motores de gas también desempeñan un papel importante en el Centro de competencia suizo para la investigación de energía en el campo de la movilidad («Movilidad SCCER») liderado por ETH Zurich. Esto ocurre porque los vehículos movidos por biogás preprocesado o metano sintético («e-gas») tienen emisiones de CO2 muy bajas. El metano sintético se produce a partir del exceso de electricidad renovable y CO2. El biogás preprocesado y el metano sintético se pueden mezclar a voluntad y, con hasta 130 octanos, tienen una resistencia a la velocidad significativamente mayor que la gasolina, convirtiéndolos en combustibles ideales para motores de combustión interna. Para cargas pesadas, como en la autopista, los vehículos de gas ya alcanzan mayores eficiencias que los motores de gasolina.
Sin embargo, la eficiencia aún puede incrementarse considerablemente-debido a la alta resistencia al golpe del metano- porque los motores de gas actuales en los coches de pasajeros son típicamente motores de gasolina ligeramente adaptados, es decir, conceptos que aún no se han optimizado para operar con metano. Para identificar este potencial inexplorado, el proyecto de la UE «GasOn» fue lanzado en 2015. Los investigadores de ETH Zurich y de Empa también participaron en este proyecto como parte de un paquete de trabajo liderado por Volkswagen Group Research.
Un motor optimizado de gas
Un proceso de combustión altamente eficiente fue implementado para un motor de gas con dos litros de desplazamiento: Una mezcla de gas pobre es inflamada por medio de una pre-cámara calibrada por flujo y tamaño de un dedal. En el laboratorio ETH para aerotermia y sistemas de combustión, se realizaron experimentos básicos en motores ópticamente accesibles. Estos se utilizaron para investigar el comportamiento de la ignición en la pre-cámara y el desbordamiento de los rayos calientes a la cámara de combustión principal. En base a estos datos, las herramientas numéricas fueron desarrolladas para calcular los procesos detalladamente usando simulaciones computacionales. Estos resultados permitieron que Volkswagen Group Research optimizara el diseño de la pre-cámara y la principal cámara de combustión. Los científicos de Empa montaron un motor de acuerdo e investigaron el proceso de combustión. Un sistema de control del motor desarrollado por el Instituto de Sistemas Dinámicos y Tecnología de Control de la ETH Zurich fue utilizado, lo que coordina el sistema general complejo y permite la adaptación a los nuevos descubrimientos al mismo tiempo.
Resultado: eficiencia récord para los motores de los turismos
En comparación con el estado de la técnica, el consumo del nuevo motor a gas con proceso de combustión pre-camara se redujo en un 20% (convertido en consumo estándar WLTP para un coche de pasajeros de tamaño mediano). El pico de eficiencia en la mejor configuración del motor fue superior al 45%, con eficiencias de más del 40% alcanzadas en una amplia gama operativa. Estos valores se alcanzan actualmente sólo por motores significativamente mayores, como los utilizados en vehículos comerciales, estacionarios o marítimos. El 45% es un nuevo récord para los motores de los turismos. En comparación, los motores de gasolina normalmente tienen una eficiencia de 35 a 40%. El proyecto GasOn aún no ha tratado el tratamiento de los gases de escape de dicho motor; todavía hay necesidad de más investigaciones, debido al proceso de combustión enjuaga.
En general, se ha demostrado que los motores de gas tienen el potencial de alcanzar eficiencias similares a los de los motores diesel (significativamente mayores). Además, se pueden operar fácilmente con cualquier mezcla de metano biogénico o sintético renovable y, por lo tanto, alcanzar las emisiones de CO2 muy bajas. Los fabricantes de vehículos implicados ahora están a punto de descubrir cómo los resultados del proyecto GasOn se pueden transferir a la producción de vehículos.
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