Evaluación tecno-económica de la operaicón dual diésel-hidrógeno en motores marinos: viabilidad y análisis de conversión

Abstract

El presente informe evalúa el uso de gas Hidrógeno como aditivo en un motor diésel marino de una lancha de transporte liviano, con el objetivo de determinar si la conversión a combustible dual diésel-hidrógeno es factible técnicamente en materia de dimensiones, peso, autonomía y eficiencia, y estimar los posibles costos asociados que implicaría su realización con los potenciales beneficios que podría tener. Para ello se realizaron ensayos en laboratorio en condiciones estacionarias en banco de freno dinamométrico, siguiendo la metodología establecida por la norma ISO 8178-4 ciclos E2 a velocidad constante de 2400 RPM, sometiendo el motor a 4 ciclos de carga (100%, 75%, 50% y 25%), con 3 diferentes niveles de inyección directa de hidrógeno (10%, 20% y 30%) en el colector de admisión de aire del motor, dónde se midieron parámetros clave como la potencia, consumo, eficiencia y emisiones de gases contaminantes como CO2, CO, HC y NOx. Adicionalmente, se realizó una evaluación económica calculando el costo nivelado de la energía mecánica y realizando un flujo de caja para calcular el VAN y TIR, a partir de registros bibliográficos siguiendo la proyección de los precios del diésel e hidrógeno para el año 2030, que permita evaluar los potenciales ahorros que implique realizar la conversión en materia del costo asociado al consumo de combustible(...).

This research evaluates the use of Hydrogen gas as an additive in a marine diesel engine of a light transport boat. The objective is to determine whether conversion to a dual diesel-hydrogen fuel system is technically feasible in terms of dimensions, weight, range, and efficiency, and to estimate the potential associated costs of implementation against the potential benefits it could yield. To this end, laboratory tests were conducted under stationary conditions on a dynamometer brake bench, following the methodology established by the ISO 8178-4 standard, E2 cycles, at a constant speed of 2400 RPM. The engine was subjected to 4 load cycles (100%, 75%, 50%, and 25%) with 3 different levels of direct hydrogen injection (10%, 20%, and 30%) into the engine's air intake manifold. Key parameters such as power, fuel consumption, efficiency, and emissions of polluting gases like CO2, CO, HC, and NOx were measured. Additionally, an economic evaluation was performed by calculating the leveled cost of mechanical energy and conducting a cash flow analysis to determine the Net Present Value (NPV) and Internal Rate of Return (IRR). This was based on bibliographic records and the projected prices of diesel and hydrogen for the year 2030, allowing for an assessment of the potential savings in fuel consumption costs associated with the conversion(...).