Casi todos los fabricantes de vehículos están trabajando para cumplir con los requisitos globales cada vez más difíciles de reducción de emisiones mediante el desarrollo de motores eléctricos. Sin embargo, la electrificación es costosa. Y esos paquetes de baterías grandes son pesados, lo que afecta el rendimiento y la capacidad de carga Garrett Motion Inc., un pionero en el turboalimentación, cree que tiene una solución para muchas aplicaciones. Es uno que no romperá el banco o la balanza y puede mantener los motores de combustión interna en el juego.
La compañía ha desarrollado un turbocompresor eléctrico ligero y compacto, llamado eBoost, para propulsores híbridos de gas, diesel y gas natural. Garrett también lo ha escalado para funcionar como un ligero pero potente compresor para motores eléctricos de celda de combustible.
POTENCIAL SIGNIFICATIVO
El potencial de mercado para ambos sistemas es significativo, dijo Sam Abuelsamid, analista avanzado de sistemas de propulsión en Navigant Research.
Definitivamente, hay un mercado para los e-boosters, ya que las reglas de emisiones en todo el mundo se vuelven más restrictivas, dijo Abuelsamid.
“El mercado de vehículos de celdas de combustible se está desarrollando a un ritmo más lento, pero China lo está presionando con fuerza”, dijo.
“El compresor eléctrico de Garrett tiene una gran ventaja. Es significativamente más pequeño, más liviano y más silencioso que los compresores utilizados en generaciones anteriores de celdas de combustible”, dijo Abuelsamid.
¿CÓMO FUNCIONAN LOS TURNO DE GARRETT MOTION?
El trabajo de un turbocompresor es comprimir el aire. El aire comprimido se mezcla con el combustible para mejorar la combustión. Eso a su vez proporciona un escape más limpio y una explosión más poderosa en los cilindros.
Los turbos también ayudan a mejorar la eficiencia porque son impulsados por los gases de escape producidos después de que se quema el combustible. Y no desvían la potencia del motor como lo hacen los supercargadores accionados mecánicamente.
Su inconveniente es el llamado turbo lag. Se tarda de una fracción de segundo a varios segundos para que el gas de escape gire el impulsor de un turbocompresor a la máxima velocidad.
Los turbos eléctricos curan ese rezago. Inicialmente, son accionados por un pequeño motor eléctrico que los hace funcionar en una fracción del tiempo que tardan los gases de escape.
Garrett no es el único productor de e-turbo. Pero su versión coloca el motor eléctrico dentro de la carcasa del turbo. La compañía afirma que crea un paquete más pequeño, más liviano y menos complejo.
El compresor de celda de combustible de la compañía se usa en un sistema que no tiene emisiones de escape, por lo que un motor eléctrico suministra toda la potencia. El aire comprimido fluye hacia la pila de celdas de combustible del vehículo. Ahí es donde se combina con el hidrógeno para producir electricidad. También ayuda a enfriar el sistema.
UN GRAN BOOST
La primera versión de producción del sistema eBoost de Garrett se lanzará en 2021 en un vehículo de pasajeros de grandes marcas. Le seguirán los SUV, las camionetas y las camionetas comerciales, dijo Rob Cadle, director de innovación de Garrett, quién no reveló al fabricante.
Utiliza un pequeño motor eléctrico montado dentro de la carcasa del turbo para girar casi instantáneamente el compresor a la velocidad de operación. Cuando la presión de los gases de escape es suficiente para impulsar el compresor, el turbo se detiene usando la energía del motor eléctrico.
Cuando no está conduciendo el turbo, el motor eléctrico se utiliza como generador para producir energía que se almacena en la batería del híbrido. Eso permite que el vehículo funcione con asistencia eléctrica con mayor frecuencia.
Un beneficio adicional de los turbocompresores es que reducen la contrapresión del motor al desviar los gases de escape. Eso puede permitir una combustión de combustible más eficiente y una corriente de escape más limpia en la mayoría de las condiciones de carga y operación.
Debido a que su motor eléctrico funciona de inmediato, el sistema de Garrett funciona incluso en ralentí, lo que lo hace particularmente beneficioso para reducir las emisiones de diesel, dijo Cadle.
Garrett también está probando el sistema de turbo eBoost en una serie de aplicaciones más pesadas, incluido un camión de clase 8.
La compañía ve un enorme potencial para su compresor de celda de combustible en China. También está trabajando con clientes norteamericanos y europeos, dijo Cadle.
El compresor es esencialmente un turbocompresor sobredimensionado operado por su motor eléctrico montado internamente. Fue desarrollado para vehículos de pasajeros eléctricos con pila de combustible, pero también tiene aplicaciones en los autobuses de tránsito con pilas de combustible y en camiones comerciales, dijo.
Las células de combustible producen electricidad al pasar hidrógeno y oxígeno a través de un catalizador, despegando los electrones en cada átomo. El aire comprimido que proporciona el oxígeno necesario también ayuda a enfriar las cosas. La energía de la celda de combustible hace funcionar el motor eléctrico del vehículo.
El diseño compacto de Garrett hace que su compresor sea más fácil de encajar en los vehículos, dijo Cadle.
BONO COMERCIAL DE CAMIONES
El peso ligero del compresor es un bono para camiones comerciales. Allí, cada libra perdida por el tren motriz se puede traducir en una libra extra de capacidad de carga que genera ingresos.
Las versiones de producción del compresor de celda de combustible de Garrett aligerarán un sistema de celda de combustible típico en más de 30 libras, dijo la compañía. El compresor ocupa menos de un pie cúbico de espacio.
Numerosos desarrolladores de camiones y motores, incluyendo Toyota Motor Co., están experimentando con motores de celdas de combustible. Pero solo uno ha fijado una fecha firme para lanzar ventas minoristas generalizadas. Nikola Motor, con sede en Arizona, dice que traerá camiones de celda de combustible de Clase 8 al mercado para el año 2022.
“En China, sin embargo, las celdas de combustible ya están funcionando con una gran cantidad de camiones y autobuses de tránsito.
No vemos mucho al respecto en nuestras noticias aquí en los Estados Unidos, pero China está realmente presionando”, dijo Cadle.
Cadle vio un área que contenía al menos 500 camiones de celda de combustible, alineados y listos para irse, mientras visitaba a un cliente el año pasado. Eso representaba a una sola empresa en una sola región de China. Eso se compara con solo un puñado de camiones de combustible experimentales en todo Estados Unidos.
Los próximos camiones Nikola de celdas de combustible incorporarán tecnología avanzada en el diseño de camiones pesados, una industria que resiste al cambio en general.
