Análisis de estrategias para la combustión dual gasóleo-hidrógeno orientadas a la reducción de emisiones: desarrollo teórico-experimental sobre motor diésel common-rail y aplicación en motores diésel lentos de dos tiempos

Resumen

Este trabajo de investigación con título “Análisis de estrategias para la combustión dual gasóleo-hidrógeno orientadas a la reducción de emisiones: desarrollo teórico-experimental sobre motor diésel "common-rail" y aplicación en motores diésel lentos de dos tiempos” se enmarca en el contexto actual de implantación de nuevas leyes y medidas para reducir las emisiones de gases de efectos invernadero, impulsar las energías renovables e incrementar la eficiencia energética. Es por ello que en esta tesis se realiza un estudio de los procesos de combustión de diferentes motores de combustión interna alternativos para su aplicación en distintos ámbitos: motores de vehículos convencionales, la producción de potencia y la propulsión naval; el empleo de diversas técnicas para la reducción de emisiones contaminantes en los mismos, analizando el impacto de éstos en la reducción de emisiones y en las prestaciones del motor. En el trabajo se analizan dos modos de combustión diferentes, un primer modo de combustión diésel convencional y un segundo modo de combustión dual, que combina el hidrógeno y el diésel como combustibles. El trabajo incluye dos partes, aunque ambas están ligadas: • Un primer estudio basado en un motor diésel convencional de turismos de producción actual que empleará la experimentación y un modelo termodinámico para analizar ambos modos de combustión, así como la implementación de las técnicas de reducción de emisiones: recirculación de gases de escape y la inyección de agua en la admisión del motor. • Un segundo estudio de un motor diésel de dos tiempos de baja velocidad, motor empleado en la propulsión naval y en la plantas de producción de potencia, mediante el desarrollo de un modelo termodinámico completo, incluyendo el compresor y la turbina, para el análisis de los modos de combustión en el mismo. El motor empleado en esta parte del trabajo es un motor representativo de este tipo de motores y que se encuentra presente en muchas de las centrales térmicas que existen en España, así como en la propulsión de grandes buques. Del trabajo se obtienen dos conclusiones de carácter global: • Queda demostrada la potencialidad del empleo del H2 como combustible combinado con la inyección de agua en MCIA y se ha ampliado los rangos de operación que se han analizado en estudios anteriores, con el objetivo de reducir de forma directa las emisiones de CO2 y controlar las emisiones de NOx. Esta tecnología presenta la ventaja de ser fácil de implementar y puede ser una solución a corto y medio plazo hasta que las tecnologías como los BEV o las FC sean competitivos y salven las desventajas que hoy en día presentan. • Se puede concluir que el empleo del H2 como combustible en motores diésel de 2T lentos combinado con la inyección de agua es factible y presenta resultados que igualan o mejoran en parte los resultados del modo de operación convencional de dicho tipo de motores para la producción de potencia y la propulsión naval como se ha demostrado con el análisis realizado con el modelo termodinámico para los motores de 2T. Presentando la ventaja de poder reducir las emisiones de CO2, debido a la menor utilización de fuel pesado y proponiendo una alternativa factible frente a las FC u otras tecnologías menos contaminantes que aún estarían lejos de ser competitivas.