La marca británica presenta en su fábrica inglesa de motores el nuevo modelo JCB 448-H2 propulsado por hidrógeno.

Primitivo Fajardo

Emulando al astronauta norteamericano Neil Armstrong cuando pisó la Luna por primera vez el 20 de julio de 1969, podemos decir que el paso hacia el hidrógeno que ha dado el fabricante británico JCB el pasado 14 de febrero «es un pequeño paso para JCB y un gigantesco salto para la industria de la maquinaria». Así lo hemos comprobado en su fábrica inglesa de motores, donde se ha gestado y ha sido presentada su tecnología de combustión de hidrógeno súper eficiente para maquinaria de construcción y agrícola, basada en el nuevo motor 448-H2, del que han fabricado medio centenar de ejemplares y cuyo lanzamiento internacional tendrá lugar en la feria Conexpo de Las Vegas este mes de marzo. Después de la apuesta por la electrificación, creando su nueva división de equipos eléctricos E-Tech, JCB ha dado un salto cualitativo hacia la propulsión por hidrógeno de sus máquinas en las gamas de producto compacta, media y pesada, siguiendo su política general de arribar en 2050 a las cero emisiones. Por tanto, dentro de un tiempo el oído deberá acostumbrarse en los tajos a un nuevo sonido en el entorno de trabajo de la maquinaria: el zumbido de equipos propulsados por hidrógeno, que nada tiene que ver con el ruido clásico que producen los motores de combustión. Mal comparado, es como el siseo casi imperceptible de un coche eléctrico. De ello hemos sido testigos en la cantera Wardlow de JCB, bajo los auspicios de un frío envuelto en niebla densa que nos recordó las descripciones que del Londres decimonónico hacen Dickens, Conan Doyle o Stevenson en sus novelas. El primer motor de hidrógeno de la industria de la maquinaria, sin embargo, no es una novela de ciencia ficción sino una rea lidad palpable que solo podía crear JCB en el corazón de Inglaterra. Bienvenidos al futuro.

Todos estamos sensibilizados con el cambio climático y asumimos los planteamientos globales sobre las consecuencias del calentamiento generado por la carbonización de la atmósfera, lo que ha llevado a la industria a tratar de atajar este grave problema, que surgió el mismo día que se descubrió una nueva energía llamada carbón, allá por la época de la Revolución Industrial, precisamente en Inglaterra. Mucho tiempo ha pasado desde entonces y nuevas formas de energía han ido surgiendo a lo largo de siglo y medio gracias a los avances de la física, que hicieron posible, por ejemplo, la transmisión de la electricidad y el uso de la energía nuclear.

Hoy tenemos un puñado de renovables (biogás, biometano, eólica, térmica, plantas solares, etc.) y se está imponiendo la electrificación de vehículos y máquinas en diversos sectores como alternativa a la propulsión clásica mediante combustibles fósiles como el petróleo, pero esta fórmula no es la panacea y está encontrando problemas de todo tipo para asegurar su futuro. El camino de la transición energética va a suponer auténticos quebraderos de cabeza en los próximos años, y a la espera de una fuente de energía limpia, barata y duradera como la fusión nuclear, que aún tardará medio siglo en estar disponible, la industria ha girado la vista hacia el hidrógeno como alternativa para acelerar el proceso de descarbonización y trabajar con efectos inofensivos para la atmósfera. Aunque hace falta definir una infraestructura que permita el desarrollo de un mercado competitivo y renovable, este elemento químico de número atómico 1 es, hoy por hoy, la única fuente que puede llevarnos a las cero emisiones netas de dióxido de carbono.

JCB POWER SYSTEMS HA DESARROLLADO EL PRIMER MOTOR DE HIDRÓ- GENO DEL SECTOR, QUE INSTALADO EN UNA MIXTA O EN UNA MANIPULADORA TELESCÓPICA PUEDE HACER LO MISMO QUE SU HOMÓLOGO DIÉSEL.

JCB, la pionera del hidrógeno

JCB, ahondando en sus raíces, ha sido pionera en esta visión de futuro y aunque habrá que esperar unos años el camino en lo que afecta a la industria de los equipos de construcción está trazado por la compañía británica, que está a la vanguardia del desarrollo de la tecnología eléctrica para satisfacer las demandas de los clientes de productos sin emisiones de carbono y persigue la electrificación de sus gamas, cosa que también está emprendiendo el resto de los fabricantes del mercado a marchas forzadas; pero además, con esa pulsión pionera, JCB apunta con fuerza al hidrógeno.

Tiene su lógica, se ha demostrado que las baterías eléctricas son adecuadas para máquinas más pequeñas, que trabajan menos horas y normalmente usan menos combustible, pero no son prácticas para equipos más grandes con una gran demanda de energía ni para máquinas que trabajan en ubicaciones remotas, como las excavadoras de gran tamaño. Las baterías pesarían demasiado, costarían demasiado y tardarían demasiado en cargarse, incluso aunque se contara con una infraestructura de carga, lo que las haría menos adecuadas para máquinas que trabajan a lo largo de varios turnos diarios y no tienen el tiempo de inactividad necesario para recargar.

Por el contrario, el hidrógeno como alternativa es procedente. Adaptando la tecnología de motores ya establecida con componentes fácilmente obtenibles se quema hidrógeno y se genera potencia de la misma manera que en un motor diésel, produciendo cero CO2 en el tajo.

El banco de pruebas de JCB

Los ingenieros de JCB Power Systems han desarrollado el primer motor de hidrógeno de nuestro sector y este, instalado por ejemplo en una retrocargadora o en una manipuladora telescópica, puede hacer lo mismo que su homólogo diésel.

Testigos privilegiados hemos sido de ello en el departamento de investigación y desarrollo de JCB Power System, en Derbyshire (Reino Unido), el laboratorio donde se está sometiendo a todo tipo de controles –temperatura, humedad, presión, resistencia, ruido, etc.– al nuevo motor de hidrógeno en 5 de los 18 bancos de pruebas dispuestos en batería en una parte de esta fábrica de motores donde las cámaras fotográficas están prohibidas y a la que no se accede sino bajo autorización y estricto control del personal. Caminamos por un largo pasillo viendo a los motores 448 de 4 cilindros como neonatos en sus incubadoras: aislados en salas selladas, monitorizados y supervisados desde fuera por técnicos con bata blanca que a través del cristal no les quitan el ojo de encima ni un segundo durante las 24 horas del día. Ni a ellos ni a los ordenadores y controles que vigilan sus constantes vitales.

El nuevo motor de hidrógeno 448-H2, que se ha probado durante miles de horas con resultados más que satisfactorios, ha sido desarrollado sobre la base del conocido 448 diésel de 55 kW y ofrece las mismas prestaciones tanto en potencia como en curva de par y mantiene un sistema de refrigeración similar en dimensiones. Ha sido revisada por completo la admisión para utilizar el hidrógeno como combustible, pues la combustión se produce a temperaturas bajas y la presión de inyección necesaria es también muy baja, de 10 MPa frente a los 200 MPa de un diésel common rail. Esto implica nuevos inyectores, un cabezal modificado, pistones rediseñados y de aleación diferente, un turbo con un impulsor de menor diámetro pero que alcance regímenes de rotación superiores y un sistema de escape sin post tratamiento pero con silenciador. Además, necesita un aceite de motor específico.

Este es el motor térmico impulsado por hidrógeno por el que ha apostado decididamente el fabricante británico para dar energía a sus máquinas medianas y grandes, después de analizar todas las tecnologías disponibles en la actualidad y descartar incluso las celdas de combustible de hidrógeno, que llevó a JCB en julio de 2020 a presentar la primera excavadora impulsada por H2 de la industria de la construcción: el modelo 220X, de 20 toneladas. Según las pruebas, las celdas de combustible son demasiado costosas, demasiado complicadas y no lo suficientemente robustas para equipos agrícolas y de construcción.

La fábrica Power Systems

El equipo de ingeniería de JCB asumió el desafío de pensar de manera diferente sobre el uso de la tecnología que nos rodea para lograr una forma de trabajo sin emisiones de carbono, de lo cual resultó el concepto de motor de hidrógeno JCB que hemos podido ver en exclusiva en febrero en la fábrica Power System y después instalado en sus máquinas en la cantera Wardlow, una explotación de caliza usada por JCB para la exhibición de sus equipos, sita en Stoke on Trent, en las proximidades de Rocester, donde se ubica el cuartel general de la compañía.

Antes de asistir a la cantera para comprobar sus cualidades en las máquinas propulsadas por este corazón de hidrógeno: la excavadora hidráulica 220X, la retrocargadora 3CX Eco y la manipuladora telescópica 532-70, en la fábrica pudimos abrazarnos al nuevo motor y confirmar que no es un sueño. Pudimos tocarlo físicamente y los responsables de JCB lo presentaron a la prensa internacional, aunque el estreno oficial tendrá lugar este mes de marzo en Las Vegas.

ADAPTANDO LA TECNOLOGÍA DE MOTORES YA ESTABLECIDA SE QUEMA HIDRÓGENO Y SE GENERA POTENCIA IGUAL QUE EN UN MOTOR DIÉSEL, CON CERO CO2.

El director de innovación y crecimiento de JCB, Tim Burnhope, fue el encargado de desentrañar los planes, procesos y objetivos relacionados con el hidrógeno. Le acompañaron el director de comunicación, John Kavanagh, y Nigel Chell, responsable de márketing y relaciones con la prensa. Y, por supuesto, los técnicos encargados del milagro en sus múltiples facetas: Ryan Ballard, Tom Beamish, Magnus Reiger, Lee Harper, Mark Richards y Ann Bracken. Hasta el mismísimo presidente de la compañía, Lord Anthony Bamford, apareció vía plasma para dejar constancia de los motivos de la apuesta de su compañía por el medio ambiente en línea con los objetivos europeos del cambio climático. Lord Bamford dejó claro que JCB está en ello desde 1990, se ha empeñado a tope en la actualidad, perseguirá la reducción del 55% para 2030 y llegará a las cero emisiones en 2050.

“El equipo de ingeniería de JCB –afirmó Lord Bamford, quien lidera el proyecto de buscar soluciones de cero emisiones– ha hecho un trabajo fantástico para desa rrollar un nuevo motor de hidrógeno. Han vuelto a los principios básicos para rediseñar completamente el proceso de combustión para que funcione con hidrógeno. Al hacerlo, han logrado dos cosas importantes: asegurar el lugar de JCB en la historia como la primera empresa de equipos de construcción en desa rrollar un motor de combustión alimentado por hidrógeno que funcione de forma eficaz y haber conseguido la producción de 50 motores de hidrógeno, un hito en este proyecto”.

El camino a las cero emisiones

Efectivamente, un equipo de un centenar de ingenieros ha estado trabajando en este desarrollo durante más de un año, y el motor de combustión de hidrógeno JCB número 50 ya ha salido de la línea de producción como parte del proceso de desarrollo. En este proyecto de producir motores de hidrógeno súper eficientes han invertido 113 millones de euros.

LAS BATERÍAS ELÉCTRICAS SON ADECUADAS PARA MÁQUINAS MÁS PEQUEÑAS, QUE TRABAJAN MENOS HORAS Y USAN MENOS COMBUSTIBLE, PERO NO SON PRÁCTICAS PARA EQUIPOS GRANDES CON UNA GRAN DEMANDA DE ENERGÍA

Burnhope recalcó las palabras de su presidente y el compromiso de JCB con la reducción de emisiones, que se remonta a casi 25 años atrás, señalando que los últimos motores diésel diseñados para cumplir con las normativas europeas Stage V ya han logrado una reducción del 97% en las emisiones de NOx, desde 1999, y una reducción del 98% en la emisión de partículas. Además, el impulso de JCB para reducir el consumo de combustible significa que las máquinas actuales de la marca usan un 50% menos de combustible en promedio que las fabricadas hace más de una década, lo que genera reducciones significativas de dióxido de carbono y ahorra a los clientes dinero en combustible.

Tim Burnhope señaló el camino a las cero emisiones. Han empezado por los productos eléctricos, han probado con diferentes combustibles, eligiendo el hidrógeno, han probado las celdas de hidrógeno y se han decidido por los motores de combustión de hidrógeno para sus máquinas. Explicó los objetivos europeos del cambio climático: 55% de reducción de emisiones para la automoción en 2030 y para 2050 las cero emisiones en los sectores de construcción y agricultura. Fue explícito aclarando los cuatro pasos que seguirán para alcanzar el objetivo (ver esquema 1), así como la demanda de energía para la gama de productos (esquema 2), y explicó la arquitectura de los equipos compactos eléctricos accionados por baterías y de los pesados potenciados por combustión de hidrógeno, de los que han experimentado con dos prototipos.

Combustibles alternativos

Según Burnhope, la compañía examinó en detalle cada uno de los posibles futuros combustibles que generan cero emisiones. “En la búsqueda de uno eficaz para este tipo de máquinas, asegurando el máximo tiempo de actividad y un reabastecimiento rápido, se probaron y analizaron sustancias como el HVO, biogás, E-combustibles, amoníaco e hidrógeno”. Según Lord Bamford: “La mayoría de estos combustibles alternativos requieren la producción de hidrógeno, por lo que tiene mucho sentido usar hidrógeno en primer lugar porque es un combustible limpio y sin carbono que se puede producir a partir de energía renovable. El hidrógeno también ofrece una solución potencial al desafío de las baterías en máquinas más grandes; permite un reabastecimiento de combustible rápido y es una solución transportable, lo que permite llevar el combustible al lugar donde se encuentre la máquina”.

Lord Bamford manifestó que “las propiedades de combustión únicas del hidrógeno permiten que el motor de hidrógeno proporcione la misma potencia, el mismo par y la misma eficiencia que impulsan en la actualidad las máquinas JCB con motor térmico convencional, pero sin emisiones de carbono. Los motores de combustión de hidrógeno también ofrecen otros beneficios significativos y, lo que es más importante, la tecnología de combustión interna es bien conocida en equipos agrícolas y de construcción. Es una tecnología rentable, robusta, fiable y bien implantada en aplicaciones de todo tipo”.

DESPUÉS DE NUMEROSAS PRUEBAS, JCB SE DECIDIÓ POR LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN DE HIDRÓGENO PARA SUS MÁQUINAS.

En la cantera de JCB

Los motores de hidrógeno de JCB ya están impulsando prototipos de retrocargadoras y manipuladoras telescópicas de la serie Loadall, y la compañía ha presentado su propio camión cisterna de reabastecimiento móvil diseñado para llevar el combustible hasta la máquina. La cisterna tiene suficiente hidrógeno para llenar 16 retrocargadoras de hidrógeno y puede transportarse en la parte trasera de un tractor Fastrac modificado o en un módulo de remolque, como pudimos comprobar en la cantera, donde los operarios se encargaron de hacer una demostración del abastecimiento desde el depósito de hidrógeno instalado en el Fastrac hasta el depósito de la mixta 3CX Eco, a través de una manguera similar a las clásicas pero con sus disposiciones particulares, considerando su volatilidad y que la presión del depósito debe estar a 350 bar. Es una fórmula que proporciona una manera rápida y directa de repostar las máquinas en su lugar de trabajo. También exhibió uno de sus motores de hidrógeno instalado en un camión marca Mercedes de 7,5 toneladas.

Allí, Burnhope dijo que el hidrógeno es el elemento más abundante del universo. Explicó su ciclo desde el mar hasta el depósito de las máquinas y, a nivel práctico, que un motor de hidrógeno utiliza una tecnología similar a la de los sistemas de propulsión ya existentes. También es resistente y rentable y puede integrarse en todo tipo de transmisiones. “Y al tratarse de una tecnología poco compleja, el hidrógeno supone una solución ideal sin emisiones de carbono para nuestros clientes, y nuestra cadena de suministro de fabricación de alta calidad ya existente es capaz de satisfacer la demanda”.

El poder de cambiar el mundo

“Nunca me he conformado con el statu quo. El hecho de que las cosas se hayan hecho siempre de una determinada manera no es motivo para no hacerlas de otra diferente. Las empresas que triunfan necesitan reinventarse constantemente, mantenerse por delante de los acontecimientos, estar por encima de la competencia y, lo más importante, mantener contentos a los clientes”. Esta es una máxima expresada por el presidente Lord Bamford, que apostilló: “Este es el motivo por el cual en JCB se anima a todo el mundo a buscar siempre una manera mejor de hacer las cosas. Así funcionamos; nos sirve para asegurarnos de que JCB hace en todo momento lo correcto para beneficio de nuestros clientes y es lo que nos hace destacar en el sector”. Con el hidrógeno, JCB está en el camino de cumplir su propio axioma: “El poder de cambiar el mundo”.