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Un equipo de investigadores del Instituto CMT-Motores Térmicos de la Universitat Politècnica de València (UPV) trabaja, a través de una nueva configuración que conjuga los beneficios de los motores híbridos y la tecnología de combustión dual-fuel, en una nueva revolución para conseguir motores más eficientes y menos contaminantes

Los primeros resultados de la investigación, obtenidos en los bancos de pruebas del instituto y publicados en la revista Applied Thermal Engineering, constatan su idoneidad para hacer frente a los futuros límites de emisiones contaminantes del sector transporte.

Por ello, la investigación ha despertado el interés de empresas fabricantes de vehículos destinados al transporte por carretera como Volvo Group Trucks Technology (Francia) y compañías petroleras como Aramco Overseas Company (Francia), con las que CMT-Motores Térmicos de la UPV ha comenzado un proyecto conjunto con fines muy similares a los del trabajo.

"El objetivo del trabajo", señala Jesús Benajes, investigador en el Instituto CMT-Motores Térmicos de la UPV, "era evaluar el potencial de combinar dos estrategias de reducción de contaminantes, la tecnología dual-fuel junto con los motores híbridos, para conseguir una reducción drástica de las emisiones de dióxido de carbono (CO2), además de otros contaminantes característicos de los vehículos diésel como son los óxidos de nitrógeno y el hollín".

Reducción simultánea de las emisiones NOx, hollín y CO2

La principal novedad de la propuesta desarrollada por los investigadores de la UPV, por tanto, reside en la parte térmica del motor híbrido, que incorpora una parte dual-fuel. "Actualmente", apunta Antonio García, investigador también en el CMT-Motores Térmicos, "existen motores con configuración dual-fuel, de gas natural-diésel; y existen motores híbridos, como todo el mundo conoce, pero hasta la fecha, no hay ninguno que conjugue ambas tecnologías".

Entre las principales conclusiones del estudio, García destaca que las simulaciones que han llevado a cabo en los bancos de pruebas del instituto muestran que la tecnología de combustión dual-fuel permite reducir en torno a un 30% las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) respecto a la operación diésel, con muy bajos niveles de hollín y sin penalizar la eficiencia de motor.

Por otra parte, el uso de la tecnología dual-fuel en vehículos híbridos no enchufables permite reducir el consumo de combustible un 25% con respecto al vehículo diésel convencional, dado que es posible optimizar la zona de utilización del motor de combustión dual-fuel.

En este aspecto, García destaca que, "al aumentar el grado de electrificación de la planta motriz -motor- hacia vehículos híbridos enchufables, los beneficios de la combinación de ambas tecnologías son incluso superiores, reduciendo los niveles NOx un 70% respecto a la operación diésel, y las emisiones de CO2 en el escape hasta los 50 g/km, muy por debajo de los 95 g/km impuestos por la normativa anticontaminación para el año 2021".

Selección de la arquitectura del vehículo híbrida óptima para ser combinada

Javier Monsalve, profesor ayudante doctor e investigador en CMT-Motores Térmicos, indica que la combinación de los motores de combustión y eléctrico introduce nuevos "grados de libertad" que es necesario estudiar en detalle con el fin de optimizar el funcionamiento del vehículo.

En este sentido, uno de los principales resultados del trabajo ha sido la obtención de una metodología robusta que permite, a través de simulaciones por ordenador, seleccionar la arquitectura del vehículo híbrida óptima para ser combinada con el sistema de combustión dual-fuel, teniendo en cuenta las condiciones de operación.

"Esta metodología", destaca Monsalve, "permite acelerar el desarrollo de este tipo de vehículos, contribuyendo a la implantación de modos de Transporte inteligente, ecológico e integrado, tal y como describen la estrategia de Horizonte 2020 y el Plan Estatal de Investigación e Innovación Científica y Técnica, donde los vehículos híbridos se consideran como un aspecto estratégico europeo y una alternativa con potencial para la descarbonización del sector transporte a través de la progresiva electrificación del mismo".

Evaluación del impacto de la tecnología basado en el análisis del ciclo de vida

Por último, el equipo del Instituto CMT-Motores Térmicos de la UPV explica que, para comparar los beneficios reales de las diferentes soluciones de transporte, es necesario analizar el impacto de cada tecnología desde el punto de vista global. Por ello, el estudio del ciclo de vida es una de las herramientas más utilizadas por investigadores y organismos encargados de formular las políticas anticontaminación que, presumiblemente, se implantarán en futuras normativas.

"Nuestro método", concluye Santiago Martínez, investigador del CMT-Motores Térmicos, "diferencia el sistema de primer plano (producción, fase de uso y tratamiento de fin de vida del vehículo) del sistema de fondo (materiales, recursos, electricidad, provisión de infraestructura y generación de desechos), lo que permite identificar los principales componentes contaminantes y los posibles puntos de mejora".