¿Las pilas de combustible de hidrógeno llegarán a los equipos de construcción?

El nuevo concepto de excavadora de tamaño mediano de Komatsu funciona con una pila de combustible de hidrógeno. Foto: Komatsu

Además de las máquinas eléctricas de batería, los fabricantes de equipos de construcción y de motores están compitiendo para desarrollar nuevas tecnologías de motores que utilicen hidrógeno como combustible.

Hasta ahora, los motores de combustión interna (ICE) de hidrógeno se muestran prometedores, y varias empresas han revelado planes para producir motores ICE dedicados a H2 o independientes del combustible (entre ellos JCB, Perkins y Cummins).

Pero continúa el debate sobre la idoneidad de otra forma de hidrógeno, las pilas de combustible de hidrógeno, para aplicaciones fuera de carretera.

Las pilas de combustible implican alimentar gas hidrógeno comprimido desde un tanque de combustible reforzado con fibra de carbono a una pila de pilas de combustible que combina oxígeno e hidrógeno para generar electricidad para un motor eléctrico, en lugar de quemarlo.

Depende de a quién se le pregunte si es probable que se abran paso en los equipos de construcción del futuro, a medida que la industria continúa su camino hacia la descarbonización.

JCB: “Demasiado caro”

Esto quedó ilustrado durante la reciente Cumbre Diesel Progress en Louisville, EE. UU., organizada por la revista Diesel Progress de KHL, donde representantes de la empresa de soluciones energéticas Volvo Penta y el fabricante británico de equipos de construcción JCB ofrecieron puntos de vista divergentes sobre el asunto.

Chris Giorgianni, vicepresidente de producto de JCB Norteamérica, dijo en una mesa redonda que la empresa estaba comprometida con las máquinas eléctricas y las máquinas con motores de combustión de hidrógeno, pero había descartado las pilas de combustible.

JCB es uno de los varios fabricantes de motores que se preparan para lanzar al mercado motores de hidrógeno el próximo año. (Foto: JCB)

Dijo: “Vemos el valor de la electricidad, ya que tiene cero emisiones y poco ruido. Pero hay desventajas. Son muy caros: algunos equipos pueden costar casi el doble que sus homólogos diésel. Y también tienes el desafío del peso. El peso es una ventaja para usted en el lado compacto, pero a medida que avanza en el rango, el peso se convierte en un problema, especialmente si desea equipos más grandes que funcionen con baterías.

“También se depende de un suministro de minerales crítico en áreas donde Estados Unidos no tiene tanta influencia, por lo que la cadena de suministro podría ser problemática en el futuro. Luego está el acceso a la electricidad. En un entorno urbano, la electricidad tiene sentido: normalmente tendrás acceso a muchas fuentes de combustible. Pero a medida que uno se muda a sitios antiguos y nuevos, no es así”.

Teniendo en cuenta esos factores, Giorgianni dijo que JCB examinó las pilas de combustible y construyó algunas excavadoras más grandes impulsadas por pilas de combustible.

Si bien la compañía descubrió que, si bien las máquinas no necesariamente producían niveles de ruido más bajos, tenían “mejor calidad de ruido” y podían repostarse rápidamente, además de producir bajas emisiones.

Pero la mayor desventaja fue el coste, Giorgianni.

Dijo: “Es muy caro. Si miras una excavadora más grande, estás invirtiendo más de $100,000 en costos en la máquina. Nos preguntamos, ¿es algo que nuestros clientes están dispuestos a aceptar? JCB también adquirió algunos autobuses londinenses propulsados por pilas de combustible y desmontamos los sistemas de pilas de combustible. Descubrimos que se habían reemplazado muchas membranas y comenzamos a pensar en nuestros lugares de trabajo y en lo práctico que será cambiarlas en el lugar de trabajo. No nos pareció una solución práctica”.

Añadió que las pilas de combustible de hidrógeno requerían refrigerantes especiales que podrían confundirse fácilmente con otros refrigerantes si se utilizaran máquinas con diferentes tipos de motores en un solo sitio.

“Realmente sentimos que, desde el punto de vista de las pilas de combustible, aunque la tecnología es excelente, no nos sentíamos prácticos en nuestro entorno”, concluyó Giorgianni.

En cambio, JCB ha centrado sus esfuerzos en los motores de combustión de hidrógeno. Los ICE de hidrógeno de la compañía ya están impulsando prototipos de retroexcavadoras y manipuladores telescópicos Loadall, y la compañía también presentó recientemente su propio tanque de reabastecimiento de combustible móvil diseñado y construido para las máquinas.

Volvo Penta: “Tenemos toda la intención de ofrecer pilas de combustible”

Los comentarios de Giorgianni contrastaron con los de otro orador en la Cumbre del Progreso del Diesel, Darren Tasker, vicepresidente de ventas industriales de Volvo Penta de las Américas.

Tasker dijo que Volvo Penta esperaba que hubiera una combinación de tecnologías para impulsar los motores del futuro.

Prototipo de excavadora de pila de combustible de hidrógeno HW155H de 14 toneladas de Hyundai. (Foto: KHL)

Sobre el hidrógeno, dijo: “Esta será claramente una tecnología sólida del futuro. Hoy. Tenemos nuestro motor de combustible dual hidrógeno-diésel. Dentro de 18 meses a dos años, lanzaremos un motor a gas natural. Esto es para la evolución de la tecnología del hidrógeno. Ese motor de gas natural será de encendido por chispa total y el siguiente paso en esa línea será tener una gama de motores de chispa 100% de hidrógeno.

“El siguiente paso es la pila de combustible. Y, por supuesto, no solo estamos trabajando en el aspecto tecnológico de que el hidrógeno pueda usarse en aplicaciones fuera de carretera y de generación de energía, sino que estamos analizando cómo podemos trabajar de manera efectiva con los proveedores de hidrógeno para proporcionar hidrógeno verde en consonancia con nuestro objetivo 2050. objetivos. Así que es un camino de desarrollo tecnológico, pero también es un camino de desarrollo de disponibilidad de combustible que creo que no sólo Volvo sino varios proveedores de trenes de potencia de la cadena de suministro están en ese camino”.

Cuando se le preguntó si consideraba que las pilas de combustible eran adecuadas para aplicaciones fuera de carretera, dado el debate en torno al tema, Tasker dijo: “Consideramos que las pilas de combustible que estamos desarrollando son lo suficientemente robustas para aplicaciones fuera de carretera. Puede ser una fuente de combustible independiente, pero será más eficaz si se utiliza con baterías.

“La tasa de cambio será más fácil de adaptar si se quiere pasar de cero a 100% de carga con almacenamiento de energía a bordo también. Pero ciertamente las pilas de combustible serán lo suficientemente robustas. Tenemos la intención de ofrecer las pilas de combustible que estamos desarrollando para aplicaciones fuera de carretera”.

Se requieren nuevos modelos de negocio

Sin embargo, Tasker reconoció que había trabajo por hacer para ayudar a los clientes con el alto costo de capital que implican las nuevas formas de tecnología.

Añadió: “Como proveedores de trenes de potencia, necesitaremos ayudar a los clientes a realizar la transición con éxito. Sabemos que hay que pagar una tarifa alta por esta tecnología. Es una tecnología costosa, y se requiere una importante investigación y desarrollo para desarrollarla.

“Los primeros usuarios se enfrentarán al desafío de [la cuestión de] ¿cómo comercializamos esto? Y ahí vamos a tener que mirar diferentes modelos de negocio. ¿Cómo cobramos por la energía como servicio en lugar de como hardware? ¿Cómo analizamos las opciones de arrendamiento? ¿Cómo pensamos reducir esa tarifa de emplear y poner en funcionamiento la energía y al mismo tiempo compensar el costo durante un período de tiempo con costos operativos más bajos?

Tecnologías complementarias

También hablando en la Cumbre, Jim Nebergall, gerente general de motores de hidrógeno de Cummins, dijo que la compañía estaba buscando ambos tipos de tecnología.

“Realmente no vemos esto como pilas de combustible o motores. Son bastante complementarios. El llenado del equipo es igual para una pila de combustible que para un motor. La producción y distribución del combustible pueden ser complementarias. Es raro tener dos tecnologías tan diferentes (un motor y una pila de combustible) que puedan utilizar el mismo combustible. Por lo tanto, tener dos opciones ayudará a construir esa infraestructura e impulsar la demanda”.

Paul Mercurio, director de ventas en Estados Unidos de sistemas de inyección de combustible de Liebherr, también dijo que esperaba que las pilas de combustible fueran “parte de la combinación”.

Este es especialmente el caso de las máquinas más grandes, donde Mercurio dijo que Liebherr también ve la necesidad de motores de combustión interna alimentados con diésel, biodiésel e hidrógeno.

Añadió que también existen algunas aplicaciones desafiantes, como camiones mineros, grandes movimientos de tierra y excavadoras que operan en condiciones extremas donde “los sistemas eléctricos de batería pueden no alcanzar todo el potencial requerido”.

Y añadió: “Al mismo tiempo, aquí también existen aplicaciones para las pilas de combustible. Hay algunas preocupaciones con las pilas de combustible en términos de que la pureza del hidrógeno que se utiliza en una pila de combustible tiene que ser muy alta y en lugares de trabajo como este es muy sucio y polvoriento. Esto es algo que hay que tener en cuenta a la hora de repostar combustible en el lugar y también de mantener limpias las pilas de combustible para que funcionen correctamente”.