¿No tienes una cuenta?¿No tienes una cuenta?Julian Buckley visita Bowman Power para descubrir cómo sus sistemas eTurbo pueden mejorar la potencia del motor y reducir las emisiones“Estamos en un período de transición en lo que respecta a la eficiencia y el medio ambiente”, dijo Paul Dowman-Tucker, director ejecutivo de Bowman Power.“Si bien nos preparamos activamente para el próximo gran avance en términos de estrategia de combustible, también tenemos que hacer lo mejor que podamos con lo que tenemos”.El hardware desarrollado y ensamblado por Bowman Power está diseñado para hacer precisamente eso, maximizando la conversión de energía de combustible en energía, al mismo tiempo que reduce las emisiones relacionadas.Con sede en Southampton, Reino Unido, Bowman es desarrollador y ensamblador de turbinas eléctricas, compresores electrónicos y turbocompresores electrónicos;juntos conforman el negocio de eTurbo Systems.Las unidades están destinadas principalmente a mejorar la eficiencia y el rendimiento de los motores de combustión interna (ICE), desde grupos electrógenos estacionarios y móviles, hasta tractores, vehículos pesados ​​y locomotoras, que queman varios combustibles líquidos y gaseosos, aunque la tecnología también se está adaptando para otros sistemas de energía en el futuro, como las celdas de combustible de hidrógeno.Fundada en 2004, la empresa comenzó produciendo sistemas micro turbo.Avanzando hasta el día de hoy, Bowman cuenta con la mayoría de los principales productores de motores diésel y OEM como socios, incluidos Daimler, Volvo, FPT, John Deere, Cummins y Aggreko.En cuanto a la gama de productos actual, las tecnologías aumentan el rendimiento de diferentes maneras: Bowman eCompressor actúa como una asistencia de refuerzo adicional;la eTurbine es una unidad de recuperación de calor empernada;el eTurbo puede actuar como una unidad de recuperación de calor o asistencia de impulso integrada, o un eTurbo completo puede brindar asistencia de impulso y recuperación de calor.Mientras que empresas como BorgWarner y Garrett Motion dominan el mercado de motores turbo de baja potencia y alta velocidad que atienden a clientes principalmente en el sector de la automoción, Bowman desarrolla unidades con mayor potencia de salida, diseñadas principalmente para aplicaciones que producen desde 300 kW hasta 20 MW.Quizás lo más importante es que los productos de eTurbo Systems pueden ofrecer un rendimiento flexible, adaptable y con capacidad de respuesta en tiempo real, lo que ayuda a reducir el uso de combustible, las emisiones y los costos operativos.Dependiendo del tipo de motor (diésel ICE a pila de combustible de hidrógeno), las emisiones pueden reducirse entre un 10 % y un 100 %.Estructura de un sistema eTurboDowman-Tucker dijo que existen algunas diferencias clave entre un turbocompresor convencional y una unidad electrificada.A diferencia de un turbo automotriz convencional, que tiene la turbina y el compresor unidos en el mismo eje, el e-turbo une estos dos impulsores con un motor.El motor puede alimentar o purgar energía eléctrica según las condiciones del motor.Retener el eje mecánico significa que solo hay un juego de electrónica de potencia, lo que da como resultado una unidad más pequeña y un costo reducido, al tiempo que mantiene la redundancia y la posibilidad de falla de la unidad al mínimo.Esta configuración admite clientes en una variedad de industrias.Por ejemplo, un fabricante de motores de locomotoras en los Estados Unidos utiliza el eTurbo como sistema de recuperación de calor.En aplicaciones marinas, la asistencia de impulso de un eTurbo o eCompressor es más importante cuando se considera la maniobrabilidad y las emisiones en el puerto.El último ejemplo de esto, dijo Dowman-Tucker, es un sistema de entrada o salida de energía en un solo turbocompresor eléctrico, una idea que Bowman planea probar en un futuro cercano.Se pueden lograr mejoras de eficiencia de entre el 6 % y el 10 % instalando un eTurbine en un motor diésel.Pero tal es la flexibilidad de las unidades eTurbo que también pueden eliminar la necesidad de otros componentes del motor, incluidas válvulas de mariposa, válvulas EGR calientes, válvulas de descarga y otros actuadores.Se sabe que los motores de gas (incluidos el GLP y el gas natural) son más limpios que sus equivalentes diésel.En algunos casos, los motores a gas pueden producir hasta un 25 % menos de emisiones de CO2 y un 90 % menos de NOx que una unidad diésel equivalente.“El problema es que los motores de gasolina estándar no pueden responder rápidamente a demandas de carga rápida”, dijo Dowman-Tucker.“Pero la instalación de un eCompressor puede superar el retraso inherente del turbo y ofrecer una capacidad de respuesta equivalente a la de un motor diésel”.Mezcle biogás, gas sintético o incluso varios grados y porcentajes de hidrógeno (hasta H2 puro) y las emisiones se reducen aún más.“Los turbocompresores eléctricos ofrecen flexibilidad de combustible”, continúa, “con asistencia de potencia entregada para adaptarse a la composición del combustible.Los parámetros de combustión se pueden detectar y modificar para lograr la mejor eficiencia”.Agrega que Bowman ha completado pruebas en motores de gas que funcionan con digestores anaeróbicos y gases de vertedero donde los valores caloríficos pueden cambiar con el tiempo.El e-turbo puede responder a eso variando la energía eléctrica generada por el eje eTurbo, controlando continuamente su velocidad, entregando la cantidad exacta de aire requerida para quemar el combustible de manera eficiente a medida que varía su composición.Esto es importante para el control de emisiones, pero también garantiza que se optimice el calor recuperado de los gases de escape, minimizando el consumo de combustible segundo a segundo.Más allá de esto, la capacidad de monitorear adicionalmente el eTurbo significa que se pueden acomodar cambios mucho más grandes en la composición del combustible, incluido el cambio de 100% de metano a 100% de hidrógeno, sin necesidad de reducir la potencia del ICE.Estos cambios no se pueden superar con los turbocompresores convencionales, ya que la demanda de aire y la entalpía de escape (contenido de calor del sistema) resultantes de la combustión son tan diferentes que el rendimiento del ICE se ve enormemente comprometido.Esencialmente, los turbocompresores estándar están optimizados para un punto de funcionamiento fijo.Las versiones electrificadas admiten entrada dinámica para crear las condiciones ideales para un impulso óptimo.Esto abre la puerta a soluciones de bajas emisiones en una variedad de aplicaciones y ciclos de manejo, como cumplir con los estándares de emisiones Euro 7 para garantizar los niveles de potencia constantes que necesitan los centros de datos.Las prohibiciones propuestas por el gobierno a los motores diesel podrían significar tiempos de preocupación para Bowman.Pero Dowman-Tucker señala que el hardware de eTurbo Systems se puede aplicar con éxito a los motores de combustión interna que utilizan hidrógeno, o incluso a las pilas de combustible de hidrógeno.Todo se reduce a los sistemas eTurbo que ayudan a crear parámetros de funcionamiento del motor predecibles.“Es fácil de definir, diseñar motores para un comportamiento transitorio da como resultado eficiencias subóptimas, o viceversa.Los sistemas eTurbo permiten que el rendimiento transitorio y la eficiencia se desacoplen y optimicen al mismo tiempo”, señala.El hardware de Bowman funciona en algunos de los entornos más hostiles, con unidades expuestas constantemente a temperaturas de gases de escape de hasta 700 °C.Además, las velocidades de rotación muy altas crean fuerzas centrífugas que requieren que el rotor de la máquina eléctrica esté envuelto en fibra de carbono para mantener los imanes en su lugar.Desde que se introdujeron por primera vez, la experiencia adquirida en el campo ha ayudado a mejorar la confiabilidad;colectivamente, las unidades ahora tienen más de 20 millones de horas de operación, con costos de mantenimiento calculados en centavos por hora.Los datos recopilados de los sensores relacionados en la unidad pueden respaldar un programa de mantenimiento preventivo, en lugar de un tiempo de inactividad programado.En casos como el motor de un camión, los requisitos del sensor pueden reducirse.“Una vez que un eTurbo se asigna a un motor y conoce el punto de carga y los parámetros relacionados, el flujo de aire que va al motor se puede estimar con precisión.Esto niega la necesidad de flujo másico y otros sensores.Se pueden lograr reducciones de orden de magnitud en las emisiones del ciclo de manejo incluso con una operación limitada.Para los motores HGV, el ciclo es de solo nueve segundos encendido, 27 segundos apagado, lo que resulta en una carga parásita muy pequeña en el sistema eléctrico.Otra ventaja es la reducción de NOx producido por el motor diésel, como explica Dowman-Tucker: "No apuntamos directamente a una reducción de NOx, pero donde hay un ahorro de combustible, ya hay una reducción".Agrega que la instalación de una eTurbine en un generador de gas de 1 MW puede, durante su vida útil operativa, generar ahorros de CO2 equivalentes a cambiar 1330 automóviles de combustible fósil por modelos eléctricos.“Si necesita usar un motor diesel, entonces podemos mejorarlo un poco”, dijo para cerrar.“Pero podemos ir más allá, permitiendo que un motor de gasolina con una potencia equivalente responda rápidamente, sea flexible en combustible y tenga una potencia de salida estable, ayudando a reemplazar el extremo más sucio del espectro de combustible”.Paul Dowman-Tucker, director general de Bowman Power, no está demasiado preocupado por las prohibiciones que podrían afectar a los motores diésel que se utilizan en algunas aplicaciones.El hardware entregado por la empresa se puede aplicar a motores que utilizan una variedad de combustibles, incluidos GLP, gas natural e hidrógeno.En el caso del eCompressor, la unidad se utiliza para complementar la presión de un turbocompresor estándar.Esto es fundamental cuando se considera el hidrógeno como combustible, ya que las relaciones aire-combustible requeridas para una combustión baja en NOx son excesivamente altas en comparación con un ICE convencional, por lo que complementar el suministro de aire durante los transitorios e incluso en estado estable mejora el retorno de energía en comparación con lo posible. con turbos convencionales.Si bien cada una de las unidades independientes producidas por Bowman se puede aplicar a motores de combustión interna que utilizan hidrógeno, eCompressor y eTurbo también se pueden usar para mejorar la producción de energía de las celdas de combustible de hidrógeno.Esto se logra en gran medida aumentando el volumen de aire que ingresa a la unidad, aumentando la densidad de potencia.Además, dado que los únicos subproductos de una celda de combustible son el calor y el agua, las unidades eTurbo también pueden capturar ese calor para ayudar a continuar con el círculo virtuoso de energía.