El pasado año la Fundación Hidrógeno Aragón llevó a cabo un importantísimo avance en las tecnológicas del hidrógeno y pilas de combustible. Este avance trata de la puesta en marcha de una hidrolimpiadora (barredora de limpieza vial propulsada con hidrógeno). La hidrolimpiadora está pensada para su uso en los cascos urbanos de las ciudades.
Esta hidrolimpiadora se diseñó en el marco del Proyecto LIFE+ ZeroHytechpark. Un proyecto subvencionado por la convocatoria LIFE+ de la Comisión Europea.
El motivo por el que se desarrolló este prototipo fue debido a que el actual modelo energético basado en los combustibles fósiles es insostenible; hay una gran dependencia de estos combustibles ubicados en regiones exclusivas, de alta contaminación y el aumento de los precios de estos combustibles es cada vez mayor. Por ello, hay una necesidad real de cambio, donde la movilidad representa una parte importante, ya que es el principal consumidor de estos combustibles.
Hoy en día, se está desarrollando nuevos vehículos de bajas o nulas emisiones: vehículos híbridos, vehículos eléctricos de baterías y vehículos eléctricos de pila de combustible de hidrógeno.
Los gobiernos de varios países están fomentando ayudas para la compra de estos vehículos. Cada vez es más común, la apuesta de los gobiernos por este tipo de vehículos y poco a poco los están introduciendo en las empresas de transporte público. En la Unión Europea, hay ya varios proyectos de demostración de movilidad sostenible que están promoviendo el testeo y uso de estos nuevos vehículos. Esto demuestra, el compromiso que existe para reducir el uso de los combustibles fósiles y la emisión de CO2 a la atmósfera, a favor de la flota de transporte sostenible.
Las barredoras de limpieza que utilizan motor de combustión están siendo utilizadas para limpiar algunas zonas en las ciudades. Así pues, los principales problemas son la gran cantidad de contaminación acústica y las emisiones producidas por los motores de éstas. Una solución es el uso de barredoras de limpieza viales con baterías eléctricas, cuentan con menos autonomía que las convencionales y la batería es de largo tiempo de recarga. Sin embargo, con el uso de una pila de combustible de hidrógeno en las barredoras de limpieza (también llamadas hidrolimpiadoras), es posible aumentar la autonomía y reducir el tiempo de recarga de los vehículos. Además, el silencio de la pila de combustible ayuda a poder utilizar estas máquinas en los cascos urbanos.
El sistema de propulsión de esta hidrolimpiadora se basa en una pila de combustible. Una pila de combustible es un dispositivo electroquímico que convierte directamente la energía química de un combustible en energía eléctrica a través de una reacción química con el oxígeno u otro agente oxidante.
El hidrógeno es el combustible más común, pero los hidrocarburos también pueden ser utilizados, por ejemplo el gas natural o el metanol. Las pilas de combustible se diferencian de las baterías, en que proporcionan un suministro continuo de energía eléctrica hasta el cese de la entrada de combustible.
Una pila de combustible consiste en un stack compuesto por varias celdas. Independientemente del tipo de pila de combustible, cada celda se compone de tres componentes básicos: dos electrodos porosos (positivos o negativos de cátodo y ánodo), separados por un electrolito, que es un medio dieléctrico, mal conductor de la electricidad, pero que permite el paso de ciertos iones.
El uso de la pila de combustible para propulsar vehículos implica varias ventajas. La más importante, es la alta eficiencia. Otra de las ventajas es que la energía eléctrica se produce directamente por procesos químicos que hacen que sea un sistema silencioso. Una ventaja más a añadir a la lista sería la no contaminación del medio ambiente, ya que el uso de hidrógeno en pilas de combustible, produce solamente agua como único subproducto.
Realizada la introducción pasaremos a explicar cuál ha sido el diseño de la hidrolimpiadora de hidrógeno desarrollada por la Fundación Hidrógeno Aragón.
El prototipo consiste en un remolque autopropulsado que lleva a bordo una bomba eléctrica de presión de agua, una pila de combustible y todo el tren de potencia. Todo el sistema está alimentado por una pila de combustible que funciona con hidrógeno.
El primer paso fue realizar una simulación del tren de potencia utilizando el software Matlab / Simulink para decidir la configuración óptima.
Se han utilizado varios ciclos para la simulación. Uno de éstos, los llamados ciclos de simulación estándar. Estos ciclos constan de dos partes, una es el ciclo de conducción para desplazar el remolque y otra el consumo de la bomba de agua durante la limpieza.
En esta etapa se llevaron a cabo varias decisiones técnicas. Una de las más importantes fue el diseño de dispositivos de electrónica de potencia. En este proyecto, evitamos la instalación de un convertidor DCDC, reduciendo los costes y el peso del prototipo y proporcionando una alta eficiencia en la conversión de energía. La salida de la pila de combustible está conectada directamente a los motores y la bomba, evitando así la instalación de convertidores DCDC, baterías y/o supercondensadores.
Se han instalado dos motores de corriente continua en las ruedas del vehículo, para conseguir que éste sea autopropulsado, la energía eléctrica encargada del movimiento de estos motores, proviene de la pila de combustible de hidrógeno.
El peso de remolque no puede exceder de 750 kg con carga completa debido a la normativa europea, con el fin pertenecer a la categoría de remolque ligero. Los remolques pertenecientes a esta categoría tienen la ventaja de contar con un proceso de homologación más sencillo, además de no estar obligados a pagar impuestos.
Una vez que los elementos del tren de potencia fueron diseñados, el siguiente paso fue desarrollar un remolque específico para la aplicación.
El combustible se almacena en la parte delantera del remolque como un gas comprimido en los depósitos de hidrógeno a una presión de 300 bares. La pila de combustible y la bomba de agua están situadas en la parte trasera. Y en el centro del remolque se encuentra un tanque cuya capacidad es de 350 l, para almacenar el agua que se utilizara para la limpieza.
Si desea obtener más información sobre este proyecto puede consultar su web en el siguiente enlace: http://www.zerohytechpark.eu/es
