Resumen
Se ha demostrado que las actividades humanas, responsables de generar gases de efecto invernadero, han causado el rápido aumento de la temperatura global en los últimos 200 años. Actualmente, la temperatura media de la Tierra es 1,1°C más alta que en la época preindustrial, y la última década ha sido la más cálida registrada. El cambio climático no solo implica temperaturas más altas, sino que también afecta al equilibrio del planeta, provocando sequías, escasez de agua, incendios, aumento del nivel del mar, inundaciones, deshielo polar, tormentas extremas y pérdida de biodiversidad.
En este contexto, la lucha contra el cambio climático exige descarbonizar las actividades humanas que generan gases de efecto invernadero, especialmente aquellas relacionadas con la quema de combustibles fósiles, como el carbón, el petróleo y el gas. Entre las fuentes mas notables de emisiones se incluyen la energía, la industria, el transporte, la agricultura, el uso de la tierra y la deforestación.
En el ámbito del transporte por carretera, han surgido distintas alternativas con el objetivo de reducir la dependencia de los combustibles convencionales como la gasolina o el diésel. Entre estas opciones destaca el uso del hidrógeno, un vector energético sin carbono en su composición química que ha despertado gran interés en aplicaciones tanto de transporte como en procesos industriales.
El objetivo principal de esta tesis es analizar la aplicación del hidrógeno a motores de combustión interna alternativos. Concretamente, esta investigación tiene como propósito estudiar la transición a una economía del hidrógeno estudiando los efectos sobre la planta propulsiva, y los efectos en las emisiones globales, así como el estudio sobre los distintos sistemas de inyección de hidrógeno y en el efecto sobre el proceso de mezcla del combustible y aire.
El primer paso en el estudio de la transición hacia el hidrógeno consistió en caracterizar el proceso en distintas etapas temporales, cada una con una disponibilidad específica de hidrógeno verde. Este enfoque resulta crucial para garantizar que el uso del hidrógeno contribuya efectivamente a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, evitando escenarios en los que las emisiones sean equivalentes o incluso superiores a las generadas por los combustibles fósiles. Cada etapa fue representada mediante mezclas específicas de combustibles fósiles e hidrógeno, simulando una transición gradual con limitaciones realistas y considerando la necesidad de desarrollar la infraestructura de producción y distribución de hidrógeno a nivel territorial. La investigación incluyó ensayos experimentales con mezclas de gas natural comprimido (CNG) e hidrógeno, además de simulaciones para evaluar los impactos de esta transición.
Por último, se analizaron distintas configuraciones de inyección de hidrógeno, evaluando su influencia en el proceso de combustión y en la eficiencia de la mezcla aire-combustible. Los resultados ofrecen una perspectiva completa sobre la aplicación del hidrógeno en motores de combustión interna alternativos, proporcionando información clave para una transición energética eficiente y sostenible.
