Subscribe Us

SOCIEDAD. Los biocombustibles se suman a automóviles y camiones más limpios y eficientes

 


El año pasado, la economía de combustible promedio para los vehículos ligeros alcanzó un nuevo récord, mientras que la pandemia redujo el tiempo en la carretera, el consumo de combustible y las emisiones. Estas reducciones a corto plazo han estimulado los esfuerzos para consolidar ganancias de eficiencia de combustible a largo plazo y reducciones de emisiones aún mayores para los vehículos a gasolina, que probablemente constituirán la mayor parte del mercado automotriz en los próximos años. Al mismo tiempo, para satisfacer las demandas de entrega de los aumentos en los pedidos online durante la cuarentena, los camiones de carga han recuperado la actividad y los niveles de consumo de diesel son incluso más altos que los vistos antes de la pandemia.

Un informe publicado este mes destaca los avances más importantes del año pasado en la iniciativa Co-Optimization of Fuels & Engines (Co-Optima) del Departamento de Energía de EE.UU. (DOE), con detalles sobre los hallazgos que podrían traducirse en importantes gases de efecto invernadero (GEI) y  escapeInvestigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) y otros ocho laboratorios nacionales están colaborando para examinar cómo las mejoras simultáneas en los combustibles y motores de los vehículos pueden impulsar la eficiencia energética y el uso de combustibles renovables, al tiempo que se reducen las emisiones.

Gran parte de la investigación de Co-Optima se centra en componentes conocidos como mezclas, que se pueden producir a partir de un amplio espectro de recursos domésticos, incluida la biomasa renovable, como la silvicultura, la agricultura y los residuos alimentarios, y combinarlos con combustibles derivados del petróleoLos investigadores de Co-Optima han logrado un progreso significativo en la comprensión de los impactos de las mezclas de materiales en la eficiencia y las emisiones de los vehículos, con la investigación del año fiscal 2020 (FY20) concentrándose en las estrategias de combustión multimodo para vehículos ligeros (LD) y la ignición por compresión controlada por mezcla (MCCI) y Estrategias avanzadas de encendido por compresión (ACI) para vehículos de servicio mediano (MD) y de servicio pesado (HD).

Biocombustibles para cumplir con los objetivos de costos y emisiones para camiones

Los motores MCCI de combustible diesel que se encuentran típicamente en los camiones de carga y furgones comerciales brindan una gran potencia y economía de combustible, pero requieren sistemas de control costosos y complejos para cumplir con  regulaciones de La investigación Co-Optima del año fiscal 20 reveló el potencial de muchas mezclas de MCCI candidatas para reducir las emisiones de contaminantes de criterio MD y HD y reducir las emisiones de GEI del ciclo de vida en más del 60% en comparación con el diesel derivado del petróleo convencional, al tiempo que cumple con los requisitos de costos operativos y de producción de vehículos comerciales.

Las contribuciones de NREL a esta investigación de Co-Optima MD y HD incluyeron:

  • Uso de capacidades de modelado mejoradas para simular el despliegue de camiones de carga de Clase 8 usando una mezcla de biocombustible al 10%, lo que revela el potencial de una disminución del 7.5% en las emisiones acumuladas de GEI entre 2025 y 2050 (con mayores reducciones de emisiones a niveles más altos de mezcla de biocombustible)
  • Identificar una estructura molecular única, un catalizador y una estrategia de conversión de biomasa para producir una biomezcla potencialmente rentable  y de alto rendimiento para su uso en motores diésel.
  • Aplicación de métodos computacionales avanzados para descubrir estrategias óptimas de control de motores de encendido por compresión capaces de reducir las emisiones al triple sin una caída significativa de la potencia.
  • Cuantificar cómo las mezclas de biocombustibles con bajo contenido neto de carbono pueden ofrecer una alta eficiencia del motor, con menos emisiones dañinas del tubo de escape y menores emisiones de gases de efecto invernadero durante el ciclo de vida que el combustible diésel estándar.
  • Mostrar cómo la estructura química afecta la tendencia al hollín de los biocombustibles producidos a partir de desechos agrícolas y forestales para ayudar al diseño de nuevas mezclas de alto rendimiento más limpias.

Los investigadores de Co-Optima de toda la iniciativa utilizaron análisis tecnoeconómicos y de ciclo de vida para evaluar y clasificar las posibles mezclas de MCCI frente a 19 métricas de preparación tecnológica, viabilidad económica e impactos ambientales. El diesel renovable producido a partir de desechos húmedos y aceite de cocina usado utilizando ciertos métodos ofreció el potencial económico y la reducción de emisiones más favorables. La mayoría de las mezclas de materiales candidatos ofrecían métricas económicas favorables, cuatro con precios de caso objetivo por debajo de $ 4 por galón de gasolina equivalente.

Propiedades del combustible para maximizar la eficiencia del motor multimodo para automóviles

Los motores que utilizan encendido por chispa reforzado (SI) durante la aceleración o el ascenso en pendientes y utilizan los modos ACI / Lean-SI en condiciones de conducción más típicas se conocen como motores multimodo. En el año fiscal 2020, los investigadores de Co-Optima identificaron 10 mezclas de base biológica que muestran potencial de compatibilidad con SI, ACI y otros modos de combustión avanzados, reducciones de emisiones de GEI del ciclo de vida de al menos un 60%, alto potencial de penetración en el mercado y mejor rendimiento cuando se utilizan. en motores LD multimodo.

La investigación Co-Optima LD de NREL incluyó:

  • Identificar técnicas para capitalizar las mezclas que brindan beneficios de propiedad de combustible no lineales para brindar un rendimiento, eficiencia y reducciones de emisiones superiores al promedio cuando se mezclan con combustibles futuros y se combinan con nuevas estrategias de combustión.
  • Desarrollar una herramienta en línea rápida y precisa para ayudar a los investigadores a identificar la estructura molecular de los biocombustibles de alta eficiencia y bajas emisiones en segundos en lugar de días.
  • Adaptar la composición de los biocombustibles hechos a partir de biomasa leñosa para proporcionar una mayor densidad de energía, junto con propiedades de ignición y bajo potencial de formación de hollín, vital para mejorar el rendimiento del motor multimodo y SI.

Los modos de combustión ACI y Lean-SI y las tecnologías del motor pueden aumentar la eficiencia y reducir las emisiones para todo tipo de vehículos en condiciones típicas, al tiempo que mantienen la densidad de potencia y las ganancias de eficiencia a través de la turboalimentación, la inyección directa,  reducción  tamaño del  reducción de velocidad. 

El equipo colaborativo de Co-Optima descubrió que los 10 candidatos de mezcla de materiales cumplían los criterios para su uso en motores multimodo, cinco de los cuales demostraban significativamente menos barreras para la adopción y uno (etanol) ya estaba en el mercado.

Nuevos socios para acelerar el desarrollo y la adopción

A través de un proceso competitivo, el DOE seleccionó nuevos proyectos liderados por la industria en el año fiscal 2020 para acelerar el desarrollo y la adopción de biocombustibles comerciales de alto rendimiento aprovechando las capacidades experimentales y computacionales únicas de los laboratorios nacionales. Shell fue elegida para colaborar con NREL en la aplicación de ingeniería metabólica y optimización de procesos a la producción biológica del isopropanol de mezcla de alto rendimiento. El equipo completó recientemente su análisis computacional inicial para el proyecto.

"A medida que los socios de la industria se han unido al equipo, estamos mucho más cerca de completar nuestro traspaso", dijo McCormick. "Con el tiempo, la industria utilizará los fundamentos científicos de Co-Optima para desarrollar los nuevos combustibles y motores de vehículos limpios, eficientes y asequibles que necesitamos para un futuro sostenible".

Más información: The report is available online: www.energy.gov/sites/default/f … -fy20-yir-report.pdf

PUBLICIDAD

Publicar un comentario

0 Comentarios