El DLR prueba propulsores de hidrógeno en el rango de los megavatios
El campo de pruebas se llama BALIS - el mismo nombre que el Proyecto BALIS puso en marcha a principios de 2021 un proyecto sobre sistemas de pilas de combustible con una potencia de unos 1,5 megavatios del que es responsable el Instituto de Termodinámica Técnica del DLR. En 2021, el DLR puso la primera piedra del campo de pruebas ya terminado en el Campus de la Innovación de Empfingen, en el norte de la Selva Negra, para desarrollar y probar propulsores de pilas de combustible para diversos medios de transporte. Mientras tanto, un proyecto de seguimiento, BALIS 2.0ya está en marcha. Pero hablaremos de ello más adelante.
En Empfingen se probarán de inmediato sistemas de pilas de combustible que aún no están disponibles en el mercado, como subrayan los investigadores. El campo de pruebas modular permitirá analizar componentes individuales o cadenas cinemáticas completas. Además de la propia infraestructura de pruebas, el DLR también está construyendo su propio sistema de propulsión eléctrica en la clase de rendimiento de megavatios, compuesto por un sistema de pila de combustible, un depósito de hidrógeno, un motor eléctrico, componentes de control y electrónica de potencia.
Según el DLR, esto la convierte en una de las primeras organizaciones en disponer de un sistema de este tipo. "Consta de un conjunto de pila de combustible, depósito de hidrógeno, motor eléctrico, componentes de control y electrónica de potencia y puede utilizarse para registrar, comprender y cualificar exhaustivamente todos los pasos del proceso de un sistema de propulsión por pila de combustible". Las pilas de combustible más grandes disponibles en el mercado para aplicaciones móviles tienen una potencia de hasta varios cientos de kilovatios. Para alcanzar el rango de los megavatios, los sistemas de pilas de combustible deben construirse a partir de varios módulos interconectados", explican los investigadores. Esto da lugar a tensiones y corrientes de funcionamiento elevadas. Éstas deben controlarse de forma óptima para un funcionamiento estable y eficaz. Al mismo tiempo, un bajo peso y una alta eficacia del sistema de accionamiento son cruciales para las aplicaciones comerciales en el sector de los vehículos pesados, prosiguen.
Por tanto, el trabajo se centra inicialmente en el comportamiento y la optimización de este sistema de propulsión de megavatios para un funcionamiento estable en diferentes escenarios de carga. El DLR describe el manejo de grandes cantidades de hidrógeno líquido ("LH2") para el funcionamiento de todo el sistema de propulsión como otro foco de investigación de la infraestructura de pruebas BALIS. Para ello, el DLR está construyendo actualmente un tanque de pruebas y la infraestructura de repostaje necesaria con una financiación adicional de unos tres millones de euros.
Hablando de fondos de adquisición: el Ministerio Federal de Asuntos Digitales y Transporte ha subvencionado el campo de pruebas BALIS con 26 millones de euros. Según el DLR, el campo de pruebas ya está plenamente utilizado para los próximos tres años, por ejemplo mediante proyectos de investigación o proyectos de cooperación con la spin-off del DLR H2FLY, el fabricante de pilas de combustible PowerCell, el especialista en propulsión Compact Dynamics y el fabricante de gas Air Liquide. En el sector de la aviación, el DLR afirma que colabora con empresas como Diehl Aerospace, GE Aerospace y Deutsche Aircraft. El socio con el que se ha diseñado y realizado el sistema es la empresa AVL.
"El diálogo entre la investigación y la industria que surge de la construcción y el uso de instalaciones a gran escala como BALIS tiene un valor incalculable para ambas partes. Así no sólo demostramos conjuntamente que las nuevas tecnologías son funcionales, sino que las desarrollamos hasta un tamaño y una viabilidad económica que las convierten en una solución interesante para la industria", subraya el profesor Karsten Lemmer, miembro del Consejo Ejecutivo del DLR y responsable de innovación, transferencia e infraestructuras científicas. "En la aviación en particular, el paso de un sistema de propulsión estable en tierra a la cualificación para su uso en aeronaves es muy complejo y lleva tiempo. Una instalación como BALIS proporciona la base y la fiabilidad necesarias para transformar la aviación".
Mientras tanto, el proyecto BALIS iniciado en 2021 como base para la creación del campo de pruebas tuvo un sucesor a principios de año con el proyecto de investigación y desarrollo. H2FLY se encarga ahora de BALIS 2.0. DLR y Diehl Aerospace actúan como socios colaboradores. El principal objetivo de los implicados es desarrollar y probar un módulo de pila de combustible compatible con la aviación con una potencia de 350 kW. Este módulo básico constituirá posteriormente la base para el desarrollo de sistemas de propulsión de megavatios. Según los iniciadores, en el futuro podría utilizarse para propulsar aviones comerciales regionales de 40 a 80 plazas con cero emisiones.
Las pruebas iniciales en tierra del sistema de pila de combustible de 350 kW están previstas para 2025. Junto con el aeropuerto de origen de H2FLY en Stuttgart, el ya mencionado centro de pruebas del DLR en Empfingen se considera la pieza central del proyecto. El Ministerio Federal alemán de Asuntos Digitales y Transporte financia el proyecto con unos 9,3 millones de euros.
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