A diferencia de los motores convencionales que mezclan hidrógeno con gas natural o reducen la potencia, esta tecnología permite mantener la misma salida de potencia usando únicamente hidrógeno.
Revolucionaria tecnología de combustión de hidrógeno para grandes motores
Kawasaki Heavy Industries, Ltd. ha anunciado el desarrollo de una tecnología que permite la combustión estable utilizando únicamente hidrógeno como combustible, sin emitir dióxido de carbono en grandes motores de gas con una potencia de generación de 5 MW o más. Este avance tecnológico es el primero en su tipo a nivel mundial.
Un avance en la combustión de hidrógeno
En los motores de combustión interna que usan hidrógeno como combustible, es común reducir la potencia o mezclar hidrógeno con gas natural debido a las características específicas de la combustión del hidrógeno. Sin embargo, Kawasaki ha logrado superar este desafío. En sus pruebas con un motor monocilíndrico de encendido eléctrico, basado en los motores Kawasaki Green Gas Engines, ampliamente utilizados en la generación de energía, se ha demostrado que es posible operar de manera estable solo con hidrógeno, manteniendo el mismo nivel de potencia que al usar gas natural.
Este avance marca un paso significativo hacia la comercialización de motores de hidrógeno, un proceso que la compañía estima podría completarse alrededor del año 2030. Con esta innovación, Kawasaki busca abordar problemas ambientales críticos, como el calentamiento global y el agotamiento de los recursos energéticos, promoviendo el uso del hidrógeno, considerado la fuente de energía limpia definitiva al no generar dióxido de carbono durante su combustión.
Desafíos en la combustión de hidrógeno
El hidrógeno presenta desafíos técnicos debido a su velocidad de combustión más rápida y su temperatura de combustión más alta en comparación con el gas natural. Esto genera preocupaciones sobre la posibilidad de combustión anómala y el deterioro prematuro de las piezas de la cámara de combustión debido al sobrecalentamiento. Para superar estos obstáculos, Kawasaki ha desarrollado una combinación de «especificaciones de motor compatibles con el combustible de hidrógeno» y una «tecnología para ajustar las características de combustión del hidrógeno». Esto permite controlar adecuadamente el estado de la combustión según la proporción deseada de mezcla entre hidrógeno y gas natural, previniendo así la combustión anómala y el deterioro temprano, independientemente de si se utiliza hidrógeno puro o en combinación con otros combustibles.
Implicaciones para la sociedad descarbonizada
Con miras a la expansión del uso de la energía de hidrógeno en una sociedad descarbonizada, Kawasaki está promoviendo el desarrollo tecnológico de la cadena de suministro de hidrógeno, que abarca la producción, el transporte, el almacenamiento y el uso. En este contexto, los motores de gas de hidrógeno son productos clave en el campo del «uso» de esta energía, particularmente en el sector de generación eléctrica, que representa aproximadamente el 40 % de las emisiones de dióxido de carbono en Japón. Esta tecnología contribuirá significativamente a la descarbonización de este sector.
El uso de hidrógeno como combustible es esencial en el camino hacia la neutralidad de carbono. El hidrógeno puede producirse a partir de fuentes renovables como la electrólisis del agua utilizando energía solar o eólica, lo que lo convierte en una opción ideal para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Además, el hidrógeno ofrece flexibilidad, ya que puede almacenarse y transportarse de manera eficiente, lo que facilita su integración en diversas aplicaciones industriales y energéticas.
Especificaciones técnicas del motor KG-18-T
- Diámetro del cilindro x carrera (mm): 300 x 480
- Potencia (kW):
- 50 Hz / 750 rpm: 7.800 kW
- 60 Hz / 720 rpm: 7.500 kW
- Índice de calor bruto LHV (kJ/kWh): 7.129
- Índice de calor bruto LHV (bTu/kWh): 6.757
- Eficiencia eléctrica: 51 %
- Emisiones de NOx (ppm) [O₂=0 %]: Menos de 250 (a O₂ = 0 %)
- Rango de operación: 30～100 % de carga
- Tipo de turbocompresor: De dos etapas
- Sistema de control del turbocompresor: Válvula de derivación
Perspectivas futuras
La combustión de hidrógeno en motores de gas de gran escala como los desarrollados por Kawasaki es una pieza crucial en el rompecabezas de la transición energética hacia un futuro sostenible. Estos motores no solo proporcionan una alternativa viable al uso de combustibles fósiles en la generación de electricidad, sino que también podrían ser aplicados en otras industrias intensivas en energía que actualmente dependen del gas natural o el carbón.
En términos de eficiencia, la capacidad de operar de manera estable a plena potencia con hidrógeno puro coloca a esta tecnología en la vanguardia de las soluciones de energía limpia. Al eliminar las emisiones de dióxido de carbono durante la combustión, estos motores representan una solución directa para reducir la huella de carbono en sectores donde la electrificación total es difícil de implementar.
Además, el desarrollo continuo de la infraestructura del hidrógeno, como la producción mediante energías renovables, el almacenamiento y el transporte eficiente, será crucial para garantizar la adopción generalizada de esta tecnología. Japón, con su fuerte compromiso con la neutralidad de carbono y su dependencia de las importaciones de energía, se encuentra bien posicionado para liderar este cambio.
El desarrollo de la tecnología de combustión de hidrógeno por parte de Kawasaki representa un hito en la búsqueda de soluciones sostenibles para la generación de energía. A medida que el mundo se enfrenta al desafío de mitigar el cambio climático y reducir la dependencia de los combustibles fósiles, innovaciones como esta serán esenciales para alcanzar los objetivos de neutralidad de carbono a nivel global. Con la implementación prevista para 2030, esta tecnología promete transformar la industria energética y contribuir significativamente a la lucha contra el cambio climático.
Vía kga.com
