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Gas: el camino por recorrer

2017-10-19
Texto: Nic Townsend Fotografía: Arne Edström y DDR GBG
Con el nuevo motor propulsado por gas, el reto para los ingenieros de Volvo Trucks era desarrollar una nueva línea motriz que pudiera reducir las emisiones de CO2 inmediatamente, ofrecer a los clientes el mismo alto rendimiento que el diésel y ser una solución viable para el futuro. La solución final implicó replantear todo el uso del principio del diésel.
El Volvo FH LNG en el campo.
El Volvo FH LNG y el Volvo FM LNG son los primeros camiones de gran tonelaje propulsados por gas en el mercado que pueden ofrecer suficiente potencia para responder a las necesidades de las operaciones de transporte pesado regional y de largo recorrido.

La creciente preocupación sobre el calentamiento global aumenta la presión para dejar de usar combustibles fósiles. En muchas ciudades del mundo, los ayuntamientos están planteando la prohibición de los vehículos diésel, en algunos casos para implantarla en pocos años.

La pregunta es: ¿cuál será la alternativa? ¿Qué fuente de combustible puede reducir las emisiones de CO2, ofrecer la potencia y el rendimiento necesarios y seguir siendo una opción comercialmente viable para una empresa de transporte media? Volvo Trucks cree que la respuesta, al menos en parte, es el gas.

El Volvo FH LNG y el Volvo FM LNG son los primeros camiones de gran tonelaje propulsados por gas en el mercado que pueden ofrecer suficiente potencia para responder a las necesidades de las operaciones de transporte pesado regional y de largo recorrido. Ambos modelos, disponibles con 420 CV y 460 CV, aportan el mismo rendimiento y la misma facilidad de conducción que sus equivalentes en diésel y pueden recorrer hasta 1.000 km antes de tener que repostar. 

De hecho, la única diferencia es el combustible: el gas natural licuado (LNG), que reduce en gran medida los costes de combustible y las emisiones de CO2. Cuando se utiliza gas natural, que es una opción más viable a corto plazo para la mayoría de transportistas, el CO2 se reduce un 20 por ciento en comparación con el diésel. En el caso de un camión que recorra 120.000 km año en tareas de transporte pesado, esto se traduce en un ahorro de 18 a 20 toneladas de CO2 al año. Pero el mayor potencial de ahorro estriba en propulsar el vehículo con biogás, en cuyo caso las emisiones de CO2 del depósito a las ruedas se reducen al 100 por cien. Por otro lado, si bien el consumo de combustible es equivalente al de los motores diésel de Volvo, es entre un 15 y un 25 por ciento inferior al de los motores de gas convencionales. 

“El LNG constituye una prometedora alternativa al diésel, ya que ofrece una combinación óptima de ventajas medioambientales y empresariales”, afirma Lars Mårtensson, director de Medio Ambiente e Innovación de Volvo Trucks. “Existe una gran abundancia de gas natural en todo el mundo y la red de infraestructuras de LNG se está expandiendo”.

El LNG no es en absoluto un nuevo combustible. Sin embargo, Volvo Trucks es el primero en utilizarlo para aportar este nivel de potencia en un camión de gas de gran tonelaje. Esto es posible utilizando el principio del diésel en lugar de la tecnología Otto, que es la más habitual en los motores de gas. La principal diferencia es que los motores Otto utilizan un encendido con chispa, lo que supone limitaciones de potencia, par y fiabilidad y son más sensibles al picado de bielas. Los motores con el principio del diésel pueden lograr una mayor potencia y par mediante la inyección directa y recurriendo a la compresión caliente para la ignición. 

“Hasta ahora, el reto ha sido que el gas no se puede quemar solo mediante compresión, sino que se necesitaba algo para iniciar el proceso de combustión del gas. El piloto diésel con ignición por compresión es lo que quema el gas en el motor”, explica Anneli Soppi, jefa de proyecto principal de Volvo Group Trucks Technology. “Pero eso plantea el reto de cómo inyectar dos combustibles distintos en el cilindro, ya que es muy difícil tener dos inyectores”.

El LNG constituye una prometedora alternativa al diésel, ya que ofrece una combinación óptima de ventajas medioambientales y empresariales.

La respuesta llegó con dos agujas concéntricas que pueden inyectar tanto diésel como gas directamente. Mediante esta tecnología exclusiva, se inyecta una cantidad pequeña de diésel en el cilindro antes del gas, para iniciar la ignición. 

“El diésel es esencialmente como una bujía líquida”, comenta Anneli Soppi. “El motor funciona sobre todo con gas. De hecho, sustituye más del 90 por ciento del diésel utilizado en un motor convencional, pero seguimos contando con las ventajas de un motor diésel, incluida la misma potencia y el mismo par”.




¿Significa esto que el gas natural es el futuro del transporte? La percepción popular es que lo será la electricidad y, si bien puede ser cierto para los vehículos de pasajeros, aún queda mucho por recorrer en el desarrollo de la tecnología de la electromovilidad para ofrecer un camión de gran tonelaje comercialmente viable en aplicaciones de larga distancia. 

“Los combustibles ganadores serán aquellos que puedan ofrecer una eficiencia energética óptima y un bajo impacto climático”, afirma Lars Mårtensson, director de Medio Ambiente e Innovación en Volvo Trucks. “Veremos cómo se desarrolla una serie de combustibles alternativos, incluida la electricidad, y se emplearán diferentes combustibles en distintas aplicaciones. El diésel seguirá utilizándose de forma generalizada durante muchos años, a medida que realizamos esa transición. Sin embargo, en lo que respecta al transporte pesado regional y de larga distancia, el LNG es claramente el mejor posicionado en la actualidad para convertirse en una alternativa al diésel que se encuentra disponible en todo el mundo”. 

A largo plazo, debido a la posibilidad de utilizar biogás en lugar del gas natural, el LNG brinda el potencial de reducir las emisiones aún más. “Cualquier transición futura al biocombustible se realizará de forma gradual, por lo que los biocombustibles de mayor éxito serán aquellos que puedan sustentarse con una versión fósil de ese combustible durante la transición”, añade Lars Mårtensson. “Por ejemplo, el gas natural garantiza una seguridad de suministro para cualquier vehículo propulsado por biogás. A medida que la producción y la distribución del biogás mejore y se reduzcan los costes, la posibilidad de operar con biogás aumentará en consecuencia. En definitiva, se podrá reducir el CO2 considerablemente solo con cambiar de fuente de combustible”.




En la actualidad, el mayor obstáculo del uso de LNG, ya sea gas natural o biogás, es la falta de infraestructura para la distribución y el repostaje. Sin embargo, puesto que el cambio climático preocupa cada vez más, muchos gobiernos nacionales están apoyando las inversiones en infraestructuras de LNG. Esto implica un enorme potencial comercial para los proveedores de gas que suministren al sector del transporte. 

“Creemos que el gas natural ofrece el máximo potencial, tanto para registrar reducciones inmediatas de CO2 como para constituir la solución a largo plazo, o al menos para los próximos 20 a 30 años”, afirma Lars Mårtensson. “La falta de infraestructura es un reto, pero no somos los únicos que nos enfrentamos a él. Por ejemplo, la UE lo reconoce y ha puesto en marcha programas y financiación para solventarlo. Y el desarrollo de camiones como el Volvo FH LNG y el Volvo FM LNG también contribuirán a acelerar la producción de LNG, por lo que el potencial es inmenso. 

Hasta ahora, el reto ha sido que el gas no se podía quemar solo mediante compresión, sino que se necesitaba algo para iniciar el proceso de combustión.

Por ello, el Volvo FH LNG y el Volvo FM LNG se han desarrollado teniendo en cuenta el panorama a largo plazo y han participado en su diseño ingenieros de Volvo Trucks de distintos lugares del mundo. “Los motores diésel son un territorio familiar para Volvo Trucks, ya que llevamos más de 70 años desarrollándolos y mejorándolos. Pero con la línea motriz de LNG nos hemos adentrado en un terreno nuevo y eso inevitablemente lleva tiempo para adquirir los conocimientos internos y la especialización necesarios”, expone Mats Franzén, jefe de producto de Motores de Volvo Trucks.

En este proyecto, uno de los retos de trabajar con el gas a alta presión es asegurar que el sistema sea hermético; por ello, se han invertido innumerables horas en garantizar que todas las juntas son impenetrables y se han sometido a exhaustivas pruebas para asegurar su durabilidad a largo plazo. 

En general, los nuevos vehículos han pasado por las mismas pruebas y validaciones que Volvo Trucks aplica a todos sus motores y vehículos, incluidas las pruebas de durabilidad e impactos y exigentes pruebas sobre el terreno, tanto en climas fríos como cálidos y a gran altitud.

“Ha sido un proceso largo, pero el resultado son unos camiones con un rendimiento muy alto”, afirma Mats Franzén. “Al conducirlos, no se nota la diferencia entre un camión diésel y uno de gas. Combinan ahorro de costes y menos emisiones de CO2 con la durabilidad de un diésel”. 

Volvo FH LNG y Volvo FM LNG

Modelos: Disponibles como tractoras (4x2, 6x2, 6x4) y vehículos rígidos (4x2, 6x2, 6x4) con masas máximas de hasta 64 toneladas.
Motor: Volvo G13C Euro 6 con 420 CV/2.100 Nm o 460 CV/2.300 Nm.
Transmisión: Volvo I-Shift.
Depósitos de combustible: Disponible con 115 kg (275 l), 155 kg (375 l) o 205 kg (495 l) de LNG para una autonomía operativa de hasta 1.000 km, más un depósito de diésel más pequeño.
Tratamiento posterior de los gases de escape: SCR y filtro de partículas diésel.

Tanto el Volvo FH LNG como el Volvo FM LNG estarán disponibles en los mercados europeos durante el primer semestre de 2018.