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Gas natural: el camino por delante

2017-10-19
Texto: Nic Townsend Fotografía: Arne Edström & DDR GBG
Con el nuevo motor a gas, el desafío de los ingenieros de Volvo Trucks era desarrollar un nuevo sistema de transmisión que fuera capaz de reducir inmediatamente las emisiones de CO2, que ofreciera a los clientes el mismo alto rendimiento que el diésel y que fuera una solución viable en el futuro. La solución final implicó el replanteamiento de todo el uso del principio diésel.
Volvo FH GNL en zonas rurales.
El Volvo FH y el Volvo FM con tecnología GNL son los primeros camiones a gas de trabajo pesado en el mercado que pueden ofrecer la potencia suficiente para satisfacer las necesidades de las operaciones de transporte pesado regional y de larga distancia.

La creciente preocupación por el calentamiento global aumenta la presión por buscar una alternativa a los combustibles fósiles. En muchas ciudades del mundo, los gobiernos de las ciudades principales buscan prohibir los automóviles diésel, en algunos casos incluso en un futuro cercano.

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 aún así ser una opción comercialmente viable para las empresas de transporte comunes? Volvo Trucks cree que la respuesta, al menos en parte, es el gas.

El Volvo FH y el Volvo FM con tecnología GNL son los primeros camiones a gas de trabajo pesado en el mercado que pueden ofrecer la potencia suficiente para satisfacer las necesidades de las operaciones de transporte pesado regional y de larga distancia. Ambos modelos, disponibles con 420 hp y 460 hp, ofrecen el mismo rendimiento y la maniobrabilidad que su equivalente a diésel y pueden recorrer hasta 1000 km antes de tener que reabastecerse de combustible. 

Lars Mårtensson, director de Medioambiente e Innovación de Volvo Trucks considera que el gas natural tiene un gran potencial para realizar reducciones inmediatas de CO<sub>2</sub> y ser una solución a largo plazo durante los próximos 20 a 30 años como mínimo.

De hecho, la única diferencia es el combustible, el gas natural licuado (GNL), que reduce los costos de combustible y las emisiones de CO2 considerablemente. Al funcionar con gas natural, que en el corto plazo es la opción más viable para la mayoría de los operadores de transporte, las emisiones de CO2 se reducen en un 20 % en comparación con el diésel. En el caso de un camión que recorre 120 000 km al año en transporte pesado, esto se traduce en un ahorro de 18 a 20 toneladas de CO2 al año. Pero el mayor potencial de ahorro se da cuando el vehículo funciona con biogás, en cuyo caso las emisiones de CO2 del tanque a la rueda se reducen en un 100 %. Además, aunque el consumo de combustible coincide con el de los motores diésel de Volvo Trucks, corresponde a un 15 a 25 % menos que los motores a gas tradicionales. 

“El GNL es prometedor como una alternativa al diésel, ya que ofrece una buena combinación de beneficios medioambientales y comerciales”, señala Lars Mårtensson, director de Medioambiente e Innovación de Volvo Trucks. “El gas natural es muy abundante en todo el mundo, y la red de infraestructura del GNL está en expansión”.

Anneli Soppi, jefa de Gestión de Proyectos de Volvo Group Trucks Technology, ha supervisado el desarrollo del sistema de transmisión a gas.

El GNL no es, para nada, un combustible nuevo. Sin embargo, Volvo Trucks es el primero en utilizarlo para ofrecer este nivel de caballos de fuerza en un camión a gas para transporte pesado. Esto se hizo posible gracias al uso del principio diésel en lugar de la tecnología de Otto, la cual es más común para los motores a gas. La principal diferencia es que los motores Otto usan un encendido por chispa, lo cual conlleva limitaciones en la potencia, la torsión y la confiabilidad, además de ser más sensibles a los golpes. Los motores con principio diésel pueden alcanzar caballos de fuerza y torsión mayores al usar la inyección directa y basarse en la compresión térmica para el encendido. 

“Hasta ahora el desafío es que el gas no se puede encender solo mediante compresión, es necesario contar con algún elemento que comience el proceso de combustión del gas. Un piloto diésel que se enciende por compresión es lo que enciende el gas en el motor”, explica Anneli Soppi, jefa de Gestión de Proyectos de Volvo Group Trucks Technology. “Pero ello aumenta el desafío de cómo inyectar dos combustibles distintos en el cilindro, ya que es muy complicado contar con dos inyectores”.

El GNL es prometedor como una alternativa al diésel, ya que ofrece una buena combinación de beneficios medioambientales y comerciales.

La respuesta adoptó la forma de dos agujas concéntricas que pueden inyectar directamente diésel y gas. Con el uso de esta tecnología exclusiva, se inyecta una pequeña cantidad de diésel en el cilindro antes que el gas para iniciar el encendido. 

“El diésel es básicamente como una bujía líquida”, señala Anneli Soppi. “El motor funciona principalmente con gas, de hecho, sustituye más de un 90 % del diésel utilizado en un motor diésel tradicional, y aún así obtiene todas las ventajas de un motor diésel, incluidas la misma potencia y torsión elevadas”.

En la actualidad, el mayor obstáculo para usar GNL es la falta de infraestructura para la distribución y el reabastecimiento. Sin embargo, está creciendo la inversión de parte del sector tanto público como privado.

¿Entonces esto significa que el gas natural es el futuro del transporte? La creencia popular es que la electricidad lo va a ser, y aunque eso puede ser cierto para los automóviles de pasajeros, el desarrollo de la tecnología de la movilidad eléctrica tiene que recorrer un largo camino hasta que pueda ofrecer un camión comercialmente viable para trabajo pesado en aplicaciones de larga distancia. 

“Los combustibles ganadores van a ser los que puedan ofrecer una buena eficiencia energética y un bajo impacto medioambiental”, señala Lars Mårtensson, director de Medioambiente e Innovación de Volvo Trucks. “Vamos a ver el desarrollo de una gran cantidad de combustibles alternativos, incluida la electricidad, y los diferentes combustibles se van a utilizar en distintas aplicaciones. El diésel va a seguir utilizándose ampliamente durante muchos años mientras realizamos esa transición. Sin embargo, cuando se trata de transporte pesado regional y de larga distancia, el GNL está mejor posicionado hoy en día para convertirse rápidamente en una alternativa al diésel disponible a nivel mundial”. 

En el largo plazo, debido a la posibilidad de usar biogás en lugar de gas natural, el GNL ofrece el potencial de reducir aún más las emisiones. “Cualquier transición futura a un biocombustible se realiza gradualmente, de esta manera los biocombustibles más exitosos van a ser aquellos que se pueden respaldar con una versión fósil de ese combustible durante dicha transición”, agrega Lars Mårtensson. “Por ejemplo, el gas natural garantiza la seguridad del suministro para cualquier vehículo que funcione con biogás. A medida que mejora la producción y la distribución del biogás y se reducen los costos, la posibilidad de funcionar con biogás aumenta de modo proporcional. En pocas palabras, va a ser posible reducir considerablemente las emisiones de CO2 solamente cambiando la fuente de combustible”.

Al utilizar el principio diésel en lugar de la tecnología Otto, el motor a gas de Volvo Trucks puede alcanzar caballos de fuerza y torsión mayores.

En la actualidad, el mayor obstáculo para usar GNL, ya sea gas natural o biogás, es la falta de infraestructura para la distribución y el reabastecimiento. Sin embargo, dado que el cambio climático cobra cada vez más importancia, muchos gobiernos nacionales están apoyando las inversiones en infraestructura de GNL. Esto significa que los proveedores de gas pueden ver ahora un enorme potencial comercial en proveer a la industria del transporte. 

“Creemos que el gas natural ofrece el mayor potencial, tanto por proveer reducciones inmediatas en las emisiones de CO2, como por ser una solución a largo plazo durante los próximos 20 a 30 años como mínimo”, señala Lars Mårtensson. “La falta de infraestructura es un desafío, pero también es un reto que no podemos enfrentar solos. Por ejemplo, la UE reconoce esta situación y ha destinado fondos y programas. Además, el desarrollo de camiones como el Volvo FH y el Volvo FM con tecnología GNL también ayuda a acelerar la producción de GNL, de modo que el potencial es enorme. 

Hasta ahora el desafío es que el gas no se puede encender solo mediante compresión, es necesario contar con algún elemento que comience el proceso de combustión.
Mats Franzén, gerente de Producto de Motores Volvo Trucks, dice que desde detrás de la rueda, nadie va a poder notar la diferencia entre los nuevos camiones a gas y los de diésel.

Del mismo modo, el Volvo FH y el Volvo FM con tecnología GNL se desarrollaron pensando en el largo plazo, lo que ha incluido a ingenieros de Volvo Trucks de varios lugares del mundo. ”Los motores diésel son un terreno familiar para Volvo Trucks, ya que los vienen desarrollando y mejorando desde hace más de 70 años”. Pero con la transmisión a GNL nos adentramos en nuevos territorios y eso inevitablemente lleva tiempo debido a la necesidad de desarrollar conocimientos internos y acumular experiencia”, señala Mats Franzén, gerente de Producto de Motores Volvo Trucks.

Para este proyecto, uno de los desafíos únicos de trabajar con gas a alta presión es garantizar que el sistema esté herméticamente sellado; de modo que se han dedicado muchas horas para asegurar que los sellos sean impenetrables y se han probado con rigor para garantizar su duración a largo plazo. 

En general, los nuevos vehículos se sometieron a las mismas pruebas y validación que Volvo Trucks aplica a todos sus motores y vehículos, incluidas pruebas de choque y duración y pruebas de campo exhaustivas, tanto en climas cálidos como fríos y a gran altitud.

“Ha sido un proceso extenso, pero como resultado vamos a tener camiones de muy alto rendimiento”, señala Mats Franzén. “Cuando los manejen, no van a poder detectar si se trata de un camión a diésel o uno a gas. ¡Son la combinación de ahorro en combustible con menores emisiones de CO2 y una duración similar al diésel!” 

Volvo FH y Volvo FM con tecnología GNL

Modelos: Disponibles como camiones tractores (4x2, 6x2, 6x4) y rígidos (4x2, 6x2, 6x4) con pesos brutos vehiculares de hasta 64 toneladas.
Motor: Volvo G13C Euro 6 con 420 hp/2100 Nm o 460 hp/2300 Nm.
Transmisión: Volvo l-Shift.
Tanques de combustible: disponibles con tanques de GNL de 115 kg (275 l), 155 kg (375 l) o 205 kg (495 l) para un rango de operación de hasta 1000 km, más de un tanque diésel más pequeño.
Sistema de postratamiento de gases de escape: sistema SCR y filtro particular.

El Volvo FH y el Volvo FM con tecnología GNL estarán disponibles en los mercados europeos en el primer semestre de 2018.

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