A pesar de haber sido desarrollado constantemente durante el último siglo para convertirse en una unidad de energía altamente eficiente en el consumo de combustible, el motor diésel ahora está bajo amenaza como nunca antes. Entonces, ¿cuál es el futuro del motor diésel? Conozca la opinión del Dr. Staffan Lundgren, Asesor Senior de Tecnología para Powertrain en el Grupo Volvo.
¿Por qué el diésel se ha mantenido como una fuente de alimentación tan popular?
La combustión por difusión, donde la combustión se concentra alrededor de la ignición y el oxígeno se difunde alrededor del área de combustión, es muy eficiente. Tiene pérdidas mínimas de energía en las paredes del motor por radiación o por convección mucho menores que en un motor de gasolina. El motor diésel básico es muy robusto y puede soportar presiones muy altas.
¿Qué tan eficiente es?
Ha habido grandes mejoras: saltando de aproximadamente un 35% de eficiencia en la década de 1980 a un 50% de la eficiencia actual. Eso significa que la mitad del combustible ahora se transforma en un trabajo mecánico útil. Como referencia, un motor de gasolina tiene una eficiencia de alrededor del 35%. Estos beneficios provienen de los sistemas de inyección de combustible de riel común de alta presión, la turbo-carga y la introducción de la potencia de cómputo para controlar con precisión la combustión y los sistemas de gestión de post-tratamiento.
¿Está aumentando la demanda de los clientes hacia la eficiencia de combustible?
Sí, una buena eficiencia de combustible es el elemento más importante, pero los clientes también requieren un buen rendimiento y durabilidad del motor. Entonces, tiene que ser duradero y cumplir con los requisitos de emisiones, y estos a veces compiten entre sí.
¿Los motores también se están volviendo más potentes?
Hay una tendencia al alza: los clientes están moviendo mayores cargas más grandes y eso requiere una mayor potencia. El de mayor rendimiento del Grupo Volvo es ahora de 1.000 hp. Pero en comparación con los automóviles de pasajeros, todas las aplicaciones de servicio pesado siguen siendo (relativamente) poco potentes.
El motor diésel es considerado perjudicial para el medio ambiente ¿Cómo contra restarlo?
Hacer los motores diésel muy limpios es posible y eso es algo en lo que la industria pesada ha progresado más que el sector de los livianos. Parte de la razón de esto es que la eficiencia demandada por los clientes en el sector de servicio pesado es mucho mayor.
¿Qué tan difícil ha sido aumentar la eficiencia y reducir las emisiones al mismo tiempo?
Ha sido un desafío refinar el proceso termodinámico para compensar la carga de haber agregado el sistema de post-enfriamiento SCR. Pero ahora estamos de nuevo en camino para aumentar la eficiencia paso a paso.
¿Hasta dónde pueden ir las "cero emisiones"?
Depende de a qué te refieres con emisiones. Si propulsa el motor con combustible que no tiene carbono y lo complementa con un proceso de combustión eficiente que no genera hollín, entonces es posible cero emisiones. Hemos estado trabajando en el uso de metano y DME (dimetil éter) como alternativas limpias al diésel. Esta no es una idea nueva, en 1900 el motor diésel funcionó exitosamente con aceite de cacahuete. El problema no está en la tecnología de hacer que funcionen los combustibles limpios, sino en su disponibilidad. Pero si se puede resolver el problema del suministro de combustibles renovables, entonces es posible que los motores diésel funcionen al 100 % sin CO2.
¿No limpiar los combustibles también tiene su propio desafío ambiental?
La producción de bio-combustibles no debería competir con la producción de alimentos, pero hay otros combustibles donde esto no es un problema. Los combustibles eléctricos (combustibles E) utilizan energía solar o eólica para descomponer el agua y combinarla con el CO2 del metano, y estos combustibles presentan una eficiencia bastante alta, hasta un 80 %. Esto podría ser un complemento interesante para la electrificación.
¿Cómo diferentes combustibles afectan la combustión?
Desde un punto de vista de eficiencia, al motor no le importa si la molécula de combustible proviene de un fósil o una fuente renovable. Entonces, con la inversión en el tipo correcto de combustibles renovables, la transición a las energías renovables debe ser sencilla.
Entonces, ¿cómo podemos reducir más el consumo de combustible?
El siguiente gran paso para aumentar la eficiencia del motor / reducir el consumo de combustible es su combinación con la electromovilidad. La demanda de motores en el futuro no será tan variada como lo es hoy. Hay una diferencia entre la eficiencia de un motor en su "punto óptimo" y la eficiencia en todo el rango operativo del mundo real. Los motores de asociación con motores eléctricos, como en los híbridos paralelos, permiten que el motor funcione a su nivel más eficiente. Sin duda, la electrificación formará parte de la futura solución de transmisión por combustión.
¿Puede otra tecnología ayudar a bajar las facturas de combustible?
Algunos ejemplos son la tecnología de parada / arranque y los sistemas eléctricos de 48 V que alimentan eléctricamente los elementos complementarios, en lugar de hacerlo mecánicamente. Todos estos pueden tener usos futuros en aplicaciones de servicio pesado, una vez que se demuestre su robustez. Pero otra fuente importante de mayor eficiencia es la recuperación de calor. Esta no es una tarea fácil en motores pesados, ya que funcionan con escapes relativamente fríos, pero todavía hay esperanza de capturarlos y hacerlos comercialmente viables.
¿Cuál es la máxima eficiencia que un motor puede lograr?
El motor diésel tiene una eficiencia teórica del sistema de entre el 55 al 60 %. Para referencia, las mejores estaciones de energía funcionan con una eficiencia del 50 al 55 %, y las celdas de combustible también tienen una eficiencia de alrededor del 50 %, por lo que los motores diésel pueden ser increíblemente eficientes. Esto, sumado al hecho de que los motores que trabajan con electrificación a menudo tendrán una menor demanda de potencia, significa que el uso de combustible disminuirá en el futuro.
¿Cuánto tiempo puede sobrevivir el motor diésel?
El motor de combustión diésel sigue siendo una solución muy rentable para crear energía mecánica. Dicho esto, la legislación, especialmente en Europa, está impulsando la electrificación con bastante fuerza, y eso puede impactar directamente en la longevidad del motor de combustión. Nuestra sensación es que su uso se basará en la aplicación y que continuará durante un tiempo considerable en los usos de larga distancia, como los barcos oceánicos y los camiones de larga distancia. Pero incluso aquí probablemente habrá una combinación de tecnologías en uso.
¿El diésel es parte del futuro?
El motor diésel, en una forma modificada, puede ser muy limpio y eficiente. También juega bien con la electrificación. Como fabricantes, necesitamos encontrar la mejor solución, basada en las decisiones que toma la sociedad. Sean cuales sean, necesitamos estar preparados.
Fuente: VolvoCE
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