Bosch eDistance Truck
Bosch ha presentado sus tecnologías para hidrógeno en el Bosch Tech Day. La empresa desarrolla tecnologías para la producción, la compresión, el almacenamiento y el uso del hidrógeno. Ha presentado, entre otros: módulos de pila de combustible; componentes para electrizadores, para uso en tierra y mar; y un accionamiento para compresores de H2 en estaciones de servicio.
La pila de combustible PEM es el corazón del sistema de pilas de combustible móviles. Son muchas pilas de combustible individuales las que componen la pila para aplicaciones móviles, variando su cantidad según la potencia.
En estas pilas, el hidrógeno reacciona con el oxígeno para producir electricidad y agua. La membrana de una pila de combustible impide que la electricidad circule entre el ánodo y el cátodo. Al mismo tiempo, también impide que el hidrógeno pase al oxígeno. La membrana es conductora de protones y deja pasar los iones de hidrógeno. Una de las tecnologías empleadas en la fabricación de las placas bipolares es la soldadura láser de alta velocidad, un proceso que sólo existe en Bosch. Se utiliza para hacer estancas al hidrógeno 1.200 metros de soldaduras en cada pila. Bosch fabrica estas pilas en sus plantas de Bamberg (Alemania) y Wuxi (China) y prevé nuevos emplazamientos futuros.
Durante la vida útil, la pila de combustible sufre un desgaste. Las partículas de platino y los soportes de carbono se oxidan y se degradan. Asimismo, las partículas de platino crecen y las capas de catalizador se hacen más finas. Bosch ha desarrollado un recubrimiento especial parra mitigar estos procesos. Incluso han desarrollado procesos de restauración que invierten el envejecimiento. Sus soluciones ayudarán en el futuro a prolongar la vida útil de las pilas de combustible PEM hasta 30.000 horas de funcionamiento.
El hidrógeno, más allá de la pila de combustible, se puede utilizar en motores. Son especialmente idóneos para vehículos presados que circulan largo tiempo con cargas pesadas. Entre ellos: camiones, maquinaria agrícola y de construcción. La ventaja es que la base pueden ser los propios componentes de los motores de combustión actuales. Los sistemas se pueden transferir a la estructura fundamental del sistema de combustible, de alimentación de aire y de escape.
Bosch desarrolla dos sistemas: la inyección de hidrógeno por puerto y la inyección directa.
El primero, debe funcionar sin la lubricación del combustible líquido y abrirse y cerrarse de forma fiable aproximadamente mil millones de veces a lo largo de la vida útil de un camión.
Se espera que los primeros vehículos de producción equipados con estos motores aparezcan en las carreteras en 2024.
Actualmente, el hidrógeno para vehículos de pila de combustible se almacena en depósitos de gran volumen reforzados con fibra de carbono a 700 bares. Bosch ha desarrollado un depósito con dos características nuevas. En primer lugar, está compuesto por cilindros de acero. En segundo lugar, se trata de un depósito bajo el suelo. Exteriormente, el sistema se parece a los depósitos de acero convencionales.
Sin embargo, el hidrógeno puede hacer que el acero se vuelva quebradizo. Con fondos públicos, Bosch ha desarrollado un prototipo que cumple las exigentes normas internacionales para sistemas de tanques de alta presión. El material del depósito le confiere una ventaja económica y lo hace reciclable.
El IVECO Heavy Duty FCEV (vehículo eléctrico de pila de combustible) es un semirremolque impulsado por hidrógeno para el mercado europeo. Con su propulsión eléctrica por pila de combustible, y en combinación con hidrógeno verde, el semirremolque emite cero emisiones locales. Con carga, el camión tiene hasta 800 km de autonomía. Y tarda 20 en repostar. Es idóneo para muchos usos, hasta para largos recorridos.
Bosch ofrece componentes individuales para la propulsión eléctrica, la pila de combustible y los sistemas de almacenamiento de H2. Pero también el módulo de potencia de pila de combustible completo.
Este módulo, el FCPM, es escalable. Aparte de la pila, combina todos los submódulos para el suministro de hidrógeno, el suministro de aire y la toma de corriente. Un sistema complejo que se ha reducido a una solución fácil de integrar.
Para que los vehículos puedan repostar hidrógeno de forma rápida y sencilla, el gas debe comprimirse hasta los 900 bares. Bosch Rexroth ha desarrollado compresores con accionamientos eficientes y de bajo mantenimiento. Con ellos, contribuirán a impulsar la infraestructura para hidrógeno.
Bosch Rexroth y Maximator Hydrogen han desarrollado una solución para la compresión eficiente de hidrógeno para estaciones de servicio, depósitos de almacenamiento y tuberías. Maximator Hydrogen tiene previsto fabricar unos 4.000 sistemas de compresión de aquí a 2030. Las unidades de accionamiento escalables con potencias de hasta 250 kilovatios ofrecen a los operadores de estaciones de servicio una forma asequible de introducirse en la tecnología del hidrógeno.
Bosch está desarrollando la pila de electrólisis, el elemento central de un electrolizador. Se compone de más de 100 células de electrólisis que dividen el agua en oxígeno e hidrógeno mediante electricidad. Está diseñada para una potencia de 1,25 megavatios. Esto equivale a la producción de 23 kilogramos de H2 por hora.
La pila de electrólisis de Bosch se puede utilizar tanto en instalaciones pequeñas de 1 megavatio o más como en instalaciones grandes de 1 gigavatio. Se espera que esté lista para el mercado a partir de 2025.
Los sistemas de pilas de combustible de óxido sólido (SOFC) de Bosch son centrales eléctricas distribuidas: Pueden utilizarse en edificios comerciales, plantas industriales y centros informáticos. Un sistema SOFC genera una potencia de 100 kilovatios. Dependiendo de las necesidades de potencia, se pueden combinar varios sistemas para obtener una potencia a escala de megavatios. Un sistema SOFC utiliza combustibles convencionales (biometano o gas natural; en el futuro también hidrógeno) para generar calor y electricidad. Alcanza una eficiencia global de hasta el 90%.
Bosch espera tener la tecnología en producción para 2025.
Reciclar el platino de las pilas de combustible las hace más sostenibles y económicas. Bosch ha desarrollado modelos de contrato que garantizan a la empresa el derecho de recompra de pilas para aplicaciones móviles.
También ha desarrollado soluciones que utilizan procesos químicos para recuperar el platino de forma ecológica.
Pero Bosch no sólo emplea soluciones al final de la vida útil del producto. También durante su funcionamiento también está previsto utilizar gemelos digitales para controlar la vida útil y el funcionamiento de los componentes en electrolizadores y pilas de combustible. Esto permite planificar con antelación el mantenimiento, la reparación y el reciclaje.
El hidrógeno y la electricidad verde tienen un enorme potencial para la calefacción industrial y el calor de proceso. Los generadores de vapor y calor de Bosch pueden funcionar de forma flexible con hidrógeno verde, electricidad verde o biocombustibles.
Otra tecnología prometedora son las calderas híbridas. Con un diseño que incluye un elemento calefactor eléctrico y un quemador, pueden utilizarse diferentes combustibles al mismo tiempo, tales como electricidad verde e hidrógeno.
Las calderas H2-ready de Bosch pueden funcionar inicialmente con gas natural y, posteriormente, convertirse fácilmente al hidrógeno cuando éste esté disponible. También es posible añadir un 20% de hidrógeno al gas de red sin necesidad de reequipar la caldera.
Una caldera preparada para H2 ocupa muy poco, lo que la convierte en una alternativa atractiva para edificios antiguos en los que el espacio es reducido.
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