A través de su división Porsche Engineering, Porsche ha llevado a cabo un prototipo de motor de combustión de hidrógeno con el objetivo de competir con la potencia de los actuales motores de gasolina de altas prestaciones. Desde la firma automovilística señalan que, por el momento, es «poco probable» que entre en producción
La compañía alemana señala en un comunicado que los motores de hidrógeno que actualmente se diseñan para vehículos comerciales tienen una potencia de 68 caballos, una cifra que la marca cree insuficiente para el sector de los turismo.
Por ello, el estudio llevado a cabo por Porsche de manera virtual parte de un motor de gasolina de ocho cilindros y 4,4 litros, modificando su estructura añadiendo una relación de compresión más alta, un nuevo sistema de turboalimentación y una combustión adaptada al hidrógeno. «Para una combustión limpia de hidrógeno, los turbocompresores tienen que, por un lado, proporcionar alrededor del doble de masa de aire que en los motores de gasolina. Por otro lado, sin embargo, las temperaturas más bajas de los gases de escape resultan en una falta de energía para su propulsión en el lado del escape», explica Vincenzo Bevilacqua, experto sénior en simulación de motores de Porsche Engineering. Esta discrepancia no se puede resolver con turbocompresores convencionales. Por lo tanto, Porsche Engineering ha examinado cuatro conceptos alternativos, particularmente potentes, de turbocompresor, algunos de los cuales provienen del mundo del automovilismo.
Todos los sistemas constan de varios turbocompresores asistidos eléctricamente, algunos de ellos combinados con válvulas de control adicionales en el sistema de aire o compresores accionados eléctricamente. «En los estudios de referencia, cada sistema de turboalimentación mostró ventajas y desventajas específicas. Por lo tanto, la elección del concepto correcto depende en gran medida del perfil de requisitos del motor de hidrógeno en cuestión», dice Bevilacqua. Para el estudio del motor en cuestión, el equipo de desarrollo seleccionó un sistema de turboalimentación con compresores consecutivos. La característica especial de este diseño es la disposición coaxial de dos etapas del compresor, que son impulsadas por la turbina o el motor eléctrico de soporte utilizando un eje común. El aire del proceso fluye a través del primer compresor, se enfría en el intercooler y luego se recomprime en la segunda etapa.
Pruebas del motor de hidrógeno de Porsche
Con una potencia de alrededor de 440 kW, el motor de hidrógeno está a la par con la unidad de gasolina original. Con el fin de evaluar mejor el rendimiento del tren motriz, Porsche Engineering lo probó en un vehículo de referencia del segmento de lujo con un peso total relativamente alto de 2.650 kg en el Nürburgring Nordschleife, aunque de forma totalmente virtual: la conducción se llevó a cabo utilizando lo que se conoce como un gemelo digital, es decir, una representación informática del vehículo real. Con un tiempo de vuelta de ocho minutos y 20 segundos, el vehículo demostró un alto potencial con respecto a la dinámica de conducción. Debido a su composición química, ni los hidrocarburos ni el monóxido de carbono se liberan durante la combustión del hidrógeno.
Resultados de emisiones
Además de sus emisiones apenas medibles, el motor de hidrógeno ofrece una alta eficiencia en el ciclo de medición WLTP, así como en los ciclos relevantes para el cliente. «De este modo, hemos cumplido nuestro objetivo de proyecto autoimpuesto: el desarrollo de un motor de hidrógeno limpio, económico y deportivo, en todos los ámbitos», concluye Bevilacqua.
El coste de un tren motriz de hidrógeno en la producción en serie podría ser comparable al de un motor de gasolina. Aunque el sistema de turbocompresor y una serie de componentes mecánicos del motor de hidrógeno son más complejos y, por lo tanto, más caros, no hay necesidad del tratamiento posterior de los gases de escape requerido para el motor de gasolina bajo Euro 7.
