Una idea adelantada por Julio verne en el libro “El Paris del siglo XX” (1856) puede ser llevada a la práctica: el vehículo impulsado por aire comprimido. Estos vehículos no emiten gases contaminantes y según la autora del artículo "refrescan el ambiente". Bueno, supongo que se refiere exclusivamente a cuando se usan, porque al comprimirse previamente el aire seguro que sí se produce algún calentamiento, pero en cualquier caso el impacto atmosférico será menor que el que produce la utilización del petróleo.

La pregunta ahora es: ¿será práctico, eficiente y rentable y se utilizará o prevalecerán otros mecanismos de propulsión?

 

 

El motor de aire: De Julio Verne a las ciudades del el siglo XXI

Aunque el petróleo nos acompaña desde hace apenas 150 años, la búsqueda de sustitutos de este combustible nos resulta altamente complicada y casi imposible de imaginar. Que la historia se repite es un hecho suficientemente demostrado, por lo tanto tal vez no sea descabellado que para encontrar alternativas al petróleo echemos un vistazo a que es lo que había antes de él: esto es lo que en a principios de los noventa puso en práctica el francés Guy Negre siguiendo la idea de un compatriota suyo, Julio Verne, que en 1856 y en el libro “El Paris del siglo XX” predijo que los coches funcionarían con aire comprimido.

Aunque en principio suena a una quimera, el motor de aire es la base del motor de explosión tal como lo conocemos en la actualidad y comparten su funcionamiento. En el motor de explosión una chispa inicia la combustión del combustible, provocando una explosión en el cilindro que mueve los pistones. En el motor de aire la fuerza impulsora está provocada por la expansión del aire comprimido que impulsa los motores pistones que mueven un émbolo que a su vez mueve la biela y el cigüeñal.

Los transportes (automóviles, autobuses, trenes, barcos, etc.) equipados con estos motores utilizarían como combustible una combinación de aire atmosférico y aire a presión que se distribuiría en unas bombonas similares a las del gas natural o hidrógeno, pero con la ventaja de que es un gas totalmente inocuo y sin peligro de explosión o contaminación. En cuanto a las emisiones de este motor lógicamente se reducirían a aire que además, como en la primera etapa de admisión pasa por un sistema de filtrado, sería más limpio que el de la atmósfera, contribuyendo así a la reducción de partículas en la misma. Además, como en la expansión el aire se enfría (la temperatura de salida del aire por el tubo de escape está entorno a los –15ºC), su utilización generalizada en las ciudades contribuiría también a refrescar el ambiente.

La comercialización de estos automóviles prevista inicialmente para este año podría llevarse a cabo en 18 o 20 meses, ya que la empresa de Ruy Negre ha firmado un acuerdo con una empresa india para comenzar su fabricación en serie. El primer modelo del tamaño de un Smart alcanzará 110 km/h, tendrá una autonomía de 200 km en ciudad y la recarga de aire costaría aproximadamente 1 euro.

El primer motor de aire se debe a Denis Pupin y data de 1687. Fue perfeccionado y en 1838 se prueba el primero de los hermanos Motav, éste utilizaba aire a 80 bares y consumía 14 kg/km, empleando un calentador de agua para aumentar la temperatura del aire antes de la expansión. Una locomotora con esta tecnología estuvo en funcionamiento en Alemania hasta 1917.

El descubrimiento del petróleo, la fabricación de motores de explosión en serie y el abaratamiento de los costes tanto de combustibles como de los automóviles fueron precisamente los que pusieron fin a esta tecnología. Unos siglos después ésta se presenta como una alternativa real al petróleo frente a otras que no acaban de arrancar, tales como las pilas de combustible cuya comercialización estaba prevista inicialmente para el 2000-2005 y que aún no resultan ni técnica ni económicamente rentables debido a las dificultades que implica el almacenamiento del hidrógeno, la exigencia en cuanto a la pureza de combustible y sobre todo a la gran cantidad de platino que requieren .

El grupo propulsor es un moto-alternador de 5 KW que actúa como motor del grupo de compresión, motor de arranque, alternador y freno eléctrico, así como también aporta energía extra momentánea. El ciclo del motor es complejo: En un primer paso se toma aire de la atmósfera y se comprime hasta 21 bares, el propio proceso de compresión eleva la temperatura del aire hasta 400ºC, este aire ya comprimido pasa a través de una válvula a una segunda cámara esférica y aislada térmicamente y se mezcla con aire comprimido frío proveniente del depósito de aire y a volumen constante. Posteriormente la mezcla pasa a través a una válvula a una segunda cámara de mayor volumen produciéndose la expansión hasta presión próxima a la atmosférica. En este proceso se provoca un enfriamiento hasta temperaturas entorno a los –15 ºC lo que hace que se mueva el pistón y gire el motor. Una parte de este aire se utiliza en el sistema de climatización y vuelve al ciclo de compresión, el resto de aire frío sale a la atmósfera más limpio de lo que entró porque en la admisión durante la primera etapa de compresión hay unos filtros de carbón activo que eliminan la contaminación existente antes de entrar en el compresor. Por lo tanto, contrariamente al automóvil de combustión, el de aire comprimido limpia y refresca el ambiente.

El primer vehículo con motor de aire comprimido diseñado por Negre y que ha bautizado como CAT (Compressed Air Technology) que fabrica en su propia empresa MDI (Motor Development International) utiliza aire almacenado a 300 bares en depósitos de fibra de vidrio (en caso de accidente nunca explotarían porque la fibra de vidrio se resquebraja, no revienta). Un depósito de 100 litros proporciona autonomía para 200 km o funcionamiento de 4 horas en zonas urbanas. Sin embargo, en carretera y velocidades entorno a los 110 km/h esta autonomía se reduce a 70 km. El coste estimado del aire comprimido consumido es de 1 euro (diez veces menos que el coste de gasolina equivalente).

Como alternativa para el transporte en carretera la empresa MDI propone el RoudCAT`s que utiliza un motor bienergía (aire-gasolina). En este caso la gasolina es utilizada para precalentar el aire que proviene del almacenamiento antes de mezclarse con el aire de compresión. Este vehículo tiene una autonomía de 2.000 km con un motor de aire de 100 m3 y 50 litros de gasolina lo que supone un consumo de 1,7 litros cada 100 km y unas emisiones de CO2 de 35 g/km muy inferiores a los automóviles convencionales.

Con el fin de aligerar peso el CAT incorpora como principales innovaciones la utilización de chasis de fibra de vidrio, bastidor de aluminio y un sistema de control también patentado por él que sustituye a la multitud de cables del convencional con un peso estimado de 22 kg, por un único cable que conecta todos los elementos del coche, esto supone un peso de 700 kg con una carga útil de 500 kg. Para la recarga de aire comprimido existen varias alternativas: • conexión a la red durante 4-5 horas para a 380 V y 220 V respectivamente, en este caso el compresor tomaría aire de la atmósfera y lo comprimiría. • utilización de sistemas de provisión de aire en gasolineras similares a los previstos para el hidrógeno o el gas natural, en este caso 2 ó 3 minutos serían suficientes para llenar el depósito. El origen de este aire comprimido podría ser incluso renovable utilizándose sistemas eólicos o hidráulicos para comprimir el aire directamente. Con respecto al precio previsto para estos sistemas si comparamos el multicat´s de cuatro módulos (104 pasajeros) con un autobús articulado de capacidad para 135 pasajeros, el precio del sistema de aire comprimido está estimado en 125.000 euros frente a los 340.000 del autobús con motor de combustión. Además, la recarga de aire para un recorrido de 100 km supone 10 euros frente a los 67 que supone la gasolina necesaria. Las principales ventajas del vehículo con motor de aire comprimido con respecto al convencional son claras: no utiliza combustibles fósiles, la electricidad y el aire comprimido que utiliza son renovables por lo tanto las emisiones de CO2 son nulas y contribuye a limpiar y refrescar la atmósfera de las ciudades. Aunque la puesta en el mercado de esta tecnología esta sufriendo un ligero retraso (estaba prevista para el 2004), países como Francia, Israel, España, Italia, Méjico, etc. ya han adquirido derechos de franquicia para fabricarlos y en 18 o 20 meses se empezarán a comercializar en el mundo.

Este artículo se publicó en el blog Energía y Sostenibilidad, gestionado por David Serrano, el 13 de septiembre de 2007. Podéis acceder al original desde este enlace.