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Pre-Normative Research for Thermodynamic Optimization of Fast Hydrogen Transfer

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Repostaje de hidrógeno en menos de tres minutos

El coste de los vehículos impulsados por hidrógeno ha empezado a descender y diversas ciudades de Europa han empezado a implantar las infraestructuras necesarias. Ahora se ha creado un protocolo que asegura el repostaje de estos vehículos en no más de tres minutos que supone un jalón más en el camino hacia una adecuada implantación de la movilidad basada en el hidrógeno.

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En su propósito de reducir las emisiones de dióxido de carbono (CO2), la Unión Europea considera fundamental dar con alternativas a los vehículos que funcionan con gasolina. Un elemento importante en ese proceso es el uso de vehículos impulsados por pilas de combustible que en su ciclo vital generen unas emisiones de CO2 casi nulas. Con toda probabilidad, ni siquiera los motores de combustión interna más perfeccionados podrán emitir menos de 110 gramos de CO2 por kilómetro. Algunos de los grandes fabricantes de automóviles tienen ya listos para su producción en serie vehículos con pila de combustible de hidrógeno. Sin embargo, construir una nueva infraestructura de repostaje de hidrógeno supone todo un impedimento para la correcta implantación en el mercado de estos novedosos vehículos, dado que no resulta nada sencillo garantizar la eficiencia del proceso de repostaje en toda la gama de condiciones ambientales. El proyecto HYTRANSFER (Pre-normative research for thermodynamic optimization of fast hydrogen transfer) se puso en marcha con el apoyo económico de la UE para mejorar el repostaje de los vehículos de hidrógeno. En última instancia, su propósito era reducir la inversión y los costes de explotación, potenciando al tiempo la fiabilidad de las estaciones de repostaje y acortando la duración de éste. Los experimentos han demostrado que la transferencia de calor entre el gas hidrógeno y la pared del depósito es bastante ineficaz. Incluso cuando el hidrógeno del interior del depósito alcanza una temperatura de 85 °C (la máxima especificada en la legislación, los códigos y las normas en materia de depósitos integrados en vehículos), la temperatura de la pared del depósito se mantiene por debajo de esa cifra. Aplicar la termodinámica para determinar la relación entre el hidrógeno inyectado, parámetros de llenado como la tasa de caudal de hidrógeno y la temperatura ambiente puede ayudar a optimizar el proceso de transferencia de hidrógeno. Según explicó Jan Zerhusen de Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH (Alemania), nuevo coordinador del proyecto: «Se consiguió una comprensión sensiblemente más profunda de las condiciones térmicas en el interior de los depósitos (y sistemas de depósitos) en cuestión gracias a una extensa campaña de experimentos y una concienzuda labor de modelización termodinámica. A partir de esos nuevos conocimientos, se propusieron mejoras en el repostaje de hidrógeno». A continuación añadió que «se desarrolló un protocolo nuevo e innovador de repostaje de vehículos, con las correspondientes recomendaciones para la legislación, los códigos y las normas pertinentes, y todo ello se puso en conocimiento de entidades interesadas. Con el protocolo propuesto se puede reducir drásticamente la inversión y el coste de explotación de un puesto de repostaje de hidrógeno. Además, el protocolo acorta la duración del repostaje, y ello redunda de manera positiva en la experiencia del cliente». En concreto, el protocolo de HYTRANSFER comporta una reducción destacada de la temperatura previa a la refrigeración, de -40 °C a -20 °C aproximadamente, lo que abarata la inversión y los costes de explotación de la unidad de pre-refrigeración, un elemento fundamental de los puestos de repostaje. Por tanto, los operadores de estos puestos podrían aumentar sus beneficios económicos en hasta 20 000 euros anuales. Para los clientes, la consiguiente disminución del tiempo de repostaje y del precio del hidrógeno podría suponer un incentivo decisivo de cara a utilizar los vehículos de hidrógeno o seguir usándolos. Zerhusen subrayó que «nos encontramos al principio del proceso de construir una infraestructura de repostaje de hidrógeno y de implantar los vehículos de pilas de combustible. Si se aplica con retraso el protocolo propuesto de repostaje, pueden necesitarse cambios en los puestos o en los depósitos de vehículos ya existentes, y ello comporta costes evitables». A este respecto, el equipo de HYTRANSFER llevó a cabo una serie de pruebas con depósitos y sistemas de depósitos suministrados por los socios industriales. También se analizaron las posibilidades de optimizar el proceso de transferencia de hidrógeno con la legislación, los códigos y las normas vigentes y con la tecnología más avanzada, con el fin de proponer a los organismos internacionales un itinerario hacia un nuevo protocolo de repostaje.

Palabras clave

Repostaje de hidrógeno, pilas de combustible de hidrógeno, HYTRANSFER, termodinámica, protocolo de repostaje

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