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Colaborando en la reducción de carbono
El cambio climático está ocupando un lugar central en la conciencia global. Es una realidad, y la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) es un objetivo para todos los sectores público y privado. Más importante aún, requiere el desarrollo de nuevas tecnologías que aborden este desafío global.
Una de esas tecnologías emergentes es el hidrógeno. Esta tecnología desempeñará un papel en la visión de Wabtec de lograr una red ferroviaria mundial sin emisiones. Sin embargo, dado el costo y la madurez de la tecnología, actualmente no está lista para su implementación comercial en la industria ferroviaria de carga. Se trata de una tarea monumental que requiere un enfoque colaborativo para cerrar la brecha entre la tecnología emergente y la aplicación práctica.
Para identificar soluciones para la aplicación del hidrógeno en la industria ferroviaria, Wabtec firmó acuerdos de investigación y desarrollo colaborativos (CRADA) con los laboratorios nacionales de Oak Ridge y Argonne, dos de los principales centros de excelencia del país especializados en soluciones relacionadas con la energía. Esta semana, los investigadores del equipo multidisciplinario pusieron en marcha el proyecto y celebraron la instalación de la locomotora monocilíndrica de doble combustible de Wabtec en el Centro Nacional de Investigación del Transporte, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía ubicada en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL).
Esta colaboración forma parte del enfoque tecnológico de doble vía de Wabtec sobre la energía de hidrógeno para ferrocarriles. Un enfoque consiste en utilizar pilas de combustible como fuente de energía alternativa para las locomotoras. El año pasado, Wabtec anunció una colaboración en materia de pilas de combustible con General Motors, un área en la que el fabricante de automóviles tiene una enorme experiencia.
El enfoque paralelo consiste en mejorar los motores de locomotoras de combustión interna existentes en Wabtec para que quemen hidrógeno. Este enfoque es el objetivo de la CRADA con los dos laboratorios nacionales.
El equipo se centra en llevar la tecnología de combustión de hidrógeno de la simulación a la realización utilizando el motor Wabtec. El hidrógeno como combustible tiene muchas ventajas, pero los motores de las locomotoras deben modificarse para garantizar un funcionamiento seguro, eficiente y limpio. El equipo desarrollará estrategias de hardware y control para el motor, que funcionará con hidrógeno y diésel para demostrar la viabilidad del uso de combustibles alternativos.
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«Nos entusiasma formar parte de esta colaboración porque aborda la necesidad de descarbonizar la industria ferroviaria mediante el avance de la tecnología de motores de hidrógeno para las locomotoras actuales y futuras», dijo Josh Pihl, investigador distinguido del ORNL y líder del grupo de investigación sobre catálisis aplicada y emisiones. «También es un ejemplo perfecto de cómo una colaboración financiada por el DOE entre la industria y los laboratorios nacionales puede acelerar el desarrollo y la comercialización de tecnologías para ayudar a reducir las emisiones de carbono del transporte».
En la primera fase del proyecto, el equipo de la ORNL trabajará en los cambios de hardware para modernizar las locomotoras. Su objetivo es reducir las emisiones de CO2 de las aproximadamente 25 000 locomotoras que ya se utilizan en Norteamérica. Las locomotoras tienen una vida útil de más de 30 años, por lo que reemplazar toda la flota llevaría décadas.
Durante la segunda fase del proyecto, ORNL y Wabtec seguirán modificando el hardware del motor para aumentar la cantidad de hidrógeno que se puede utilizar. El objetivo del equipo es reemplazar completamente el diésel por hidrógeno o combustibles con bajo contenido de carbono en las locomotoras nuevas.
Al mismo tiempo, Argonne aprovechará más de una década de experiencia en la modelización de la inyección y la combustión de hidrógeno para crear un marco de modelado que permita estudiar las tecnologías de combustión y control de emisiones utilizadas en los motores de combustión de hidrógeno. Expertos en inyección de combustible, modelización de cinética y combustión, optimización del diseño, computación de alto rendimiento y aprendizaje automático llevarán el proyecto de principio a fin.
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«Muchos ferrocarriles tienen objetivos ambiciosos en lo que respecta a la reducción de las emisiones de CO2, que rondarán el 30 por ciento durante la próxima década», afirma Eric Gebhardt, director de tecnología de Wabtec. «Los resultados de este CRADA con los laboratorios nacionales de Argonne y Oak Ridge contribuirán en gran medida a la descarbonización de la industria ferroviaria mediante el uso del hidrógeno. Ayudará a posicionar la tecnología para que sea rentable y se implemente de manera práctica en las operaciones ferroviarias».
Wabtec proyecta que la economía del hidrógeno será viable y, en última instancia, conducirá a la adopción comercial tanto de una opción de modernización como de una nueva unidad. Esto se basa en que el coste y el rendimiento de las pilas de combustible han mejorado drásticamente a lo largo de la década y en que el coste del hidrógeno ecológico se ha reducido y está más disponible durante el mismo período.
La colaboración con los laboratorios es otro ejemplo de la inversión de Wabtec para liderar la industria ferroviaria en materia de hidrógeno, como lo ha hecho con las locomotoras Tier 4 y las locomotoras eléctricas a batería.
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