El hidrógeno vuelve a los motores de combustión. Si, “vuelve” porque tiempo atrás algunas marcas experimentaron con la posibilidad de incorporarlo, en automoción, a sus coches como combustible para sus motores e, incluso, hubo quien hasta quien lanzó al mercado, allá por 2006, un vehículo así: BMW tuvo un Serie 7 cuyo motor, un 6.0 V12, igual podía quemar indistintamente hidrógeno o gasolina, de modo análogo a un coche con motor adaptado al uso de gas, ya sea éste GNC o GLP. De este modo, usando hidrógeno, todas las emisiones eran mucho menores e, incluso, el CO2 emitido exclusivamente venía del uso del lubricante para las piezas móviles de ese motor. Este BMW utilizaba hidrógeno líquido.

Renault también trabajó sobre el uso de hidrógeno experimentalmente en sus motores hace ya unos decenios sin llevar al mercado sus proyectos, mientras que otras como Toyota ya lo ha llevado, en fase de pruebas y decidida a sacarlos de los laboratorios y los centros de experimentación, a uno de sus coches de carreras: un Corolla Sport que lleva bajo el capó un 1.6 procedente de un GR Yaris y con el que ha competido el propio presidente de la marca, Akio Toyoda.

El GE16-GTS es un motor de tres cilindros sobre el que Toyota está trabajando para que utilice hidrógeno.

Porsche también ha presentado recientemente los resultados obtenidos por un motor alimentado por hidrógeno, probado virtualmente, en “un vehículo de referencia del segmento de lujo con un peso total relativamente alto, de 2.650 kilogramos”. Esta prueba virtual se realizó utilizando el trazado Nordschleife de Nürburgring utilizando un gemelo digital: una representación realizada por ordenador de un vehículo real, obteniendo un meritorio tiempo de 8 minutos y 20 segundos. El mejor tiempo oficial de un Porsche lo tiene un 911 GT2 RS MR que, el año pasado, consiguió 6 minutos y 38 segundos: el más bajo obtenido por un coche que alguien pueda comprar y que esté homologado para circular con él por la carretera.

Los gemelos digitales permiten simular, analizar y diagnosticar el funcionamiento de sistemas, basándose en datos y sin las limitaciones del mundo real, usando para ello una conexión en red y sistemas de inteligencia artificial centralizado.

Muy al margen de récords, el objetivo de Porsche era conseguir una potencia específica relativamente alta, similar a la del motor de un coche de gasolina de altas prestaciones, ya que uno de los inconvenientes de usar hidrógeno como combustible es que ésta resulta muy baja. Un ejemplo está en que ese BMW Serie 7 Hydrogen obtenía tan sólo 260 CV, es decir, 43,5 CV/l, cuando el 760i conseguía 445 CV, 74,5 CV/l; si bien Porsche arrancaba de una cifra cercana a ésta última, 68 CV/l, que considera “ineficiente”.

La sobrealimentación, clave para conseguir una alta potencia específica

El punto de partida del equipo de Simulación de Motores en Porsche Engineering fue el conjunto de datos digitales de ocho cilindros y 4,4 litros existente. Para adaptarlo al hidrógeno los turbos tuvieron que proporcionar el doble de masa de aire que en uno de gasolina, por un lado; mientras que por otro, la temperatura más baja de los gases de escape disminuye su energía. Esto llevó a tener que experimentar con varios tipos de turbos, hasta que entraron en juego los asistidos eléctricamente con válvulas de control adicionales o compresores de accionamiento eléctrico. En el caso de este estudio se recurrió a un sistema de sobrealimentación con compresores en paralelo.

Buena parte del trabajo de Porsche Engineering fue encontrar el tipo de sobrealimentación que se adaptase óptimamente al uso del hidrógeno. Entre varias propuestas se eligieron los turbocompresores eléctricos de dos etapas, con un intercooler entre cada una de ellas.

Así se pudo obtener de este motor una potencia de unos 598 CV -135,9 CV/l- llevado ese gemelo digital y que no produce ni hidrocarburos sin quemar, ni monóxido de carbono, ni partículas. Así las cosas, el enemigo era los NOx, óxidos de nitrógeno que se rebajaron mediante una combustión pobre y, por tanto, más fría que permitía evitar tratamientos posteriores de los gases de escape. Al final, los resultados de los NOx emitidos, según el departamento de Porsche Engineering fueron inferiores a los que fija la Euro 7 que entrará en vigor en 2025.

La combustión pobre también permitió reducir el consumo, en torno a un cinco por ciento que en un motor de gasolina, mientras que el coste de producción de este motor de hidrógeno, según Porsche, sería equivalente al de uno convencional: aunque la sobrealimentación tiene un coste extra, se compensa con la eliminación del equipo para el tratamiento de gases de escape.

Para la marca de Stuttgart, estos resultados abren la puerta a trabajar sobre la evolución de los motores de combustión más allá de los carburantes sintéticos o biocombutibles.