ANALISIS DEL POTENCIAL DE UN MOTOR DE AMONIACO Y AIRE ENRIQUECIDO CON OXIGENO PARA LA DESCARBONIZACION DE LA PROPULSION MARINA BASADA EN UN MODELO DIGITAL

2022

AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION

INV. COMPETITIVA PROYECTOS

Morena Borja Joaquín de la

El presente proyecto propone un concepto novedoso de sistema de propulsión marítima cero-emisiones basado en un motor de combustión de amoníaco con aire enriquecido en oxígeno. El amoníaco es visto como una de las alternativas más prometedoras para el transporte marítimo al ser un combustible sin carbono (y por tanto sin emisiones de CO2) con una densidad energética en volumen razonable a presiones y temperaturas moderadas, necesaria para mantener valores adecuados de tamaño, peso y coste en buques de largo recorrido. No obstante, la combustión de amoníaco presenta retos debido a su baja reactividad (alta resistencia al autoencendido y baja velocidad de combustión), por lo que los trabajos recientes por parte de fabricantes de motores marítimos se centran en el uso de estrategias bi-combustible. El enriquecimiento del aire con oxígeno entre un 30 y un 35% en fracción molar también permitiría compensar la baja reactividad del amoníaco según estudios previos, aunque éstos han sido realizados en condiciones diferentes a las de operación de un motor. Un análisis preliminar por parte del equipo investigador revela que dichos niveles son alcanzables con membranas poliméricas, una tecnología comercial utilizada para la generación de nitrógeno de alta pureza a partir de aire en procesos industriales. Sin embargo, es necesario encontrar un balance apropiado entre las ventajas del enriquecimiento del aire en la combustión, el tamaño e integración de las membranas poliméricas y el abatimiento de otras emisiones gaseosas mediante sistemas de postratamiento. Teniendo en cuenta los aspectos previos, la propuesta actual se fundamenta en dos pilares. Primero, la actualización de modelos holísticos de dos motores representativos del estado del arte, uno de encendido por compresión y otro de encendido provocado, para analizar la combustión de amoníaco con aire enriquecido. Dichos modelos han sido desarrollados y validados experimentalmente en proyectos previos relacionados con oxicombustión de hidrocarburos. Estos modelos servirán para proponer la configuración más adecuada para el concepto. En este sentido, la combinación de dichos modelos y la futura construcción de un motor prototipo según la configuración encontrada constituirían las herramientas necesarias para la investigación y desarrollo de motores marinos sin emisiones, consolidando al grupo investigador para futuros proyectos en este campo.