Después de décadas de debate, la Conferencia de COP26 del año pasado en Glasgow se unieron al mundo en una sola verdad: el cambio climático es la crisis existencial de nuestro tiempo. Y estamos en un momento crítico en esta lucha; con datos que ilustran claramente un techo de 900 giga toneladas de CO 2 para mantener el calentamiento global por debajo de 2 o Celsius 1 . Mientras tanto, el sector del transporte continúa estando en el centro, convirtiéndose en el mayor contribuyente de emisiones de gases de efecto invernadero (GHG) en los Estados Unidos, superando incluso la generación de electricidad. Pero al igual que la historia siempre ha estado marcada por la innovación, tenemos las soluciones necesarias para revertir nuestro camino si somos lo suficientemente valientes como para enfrentar el problema y actuar con un propósito decisivo.
El carbono es uno de los elementos más abundantes en el universo y el epicentro de la crisis climática, constituyendo tres cuartas partes de los GHG. No hay duda en la comunidad científica de que las emisiones de carbono hechas por el hombre están empujando a la humanidad hacia un punto de no retorno, pero las fuentes de estas emisiones siguen siendo el tema de señalar con un dedo considerable. Cuando nos retiramos y tratamos de ver nuestro mundo cambiante a través de una lente clara, surge un paradigma fundamental que no puede ser ignorado si queremos combatir el cambio climático en la fuente: la creciente prosperidad económica es un motor impactante de crecientes emisiones de carbono.
A medida que crecía la economía mundial, sacamos a más de mil millones de personas de la pobreza extrema y ampliamos la clase media. El Instituto Brookings, por ejemplo, marcó el puesto 2018 como el primer año en el que más de la mitad de la población mundial vivía en la clase media y en los hogares ricos. Esta creciente prosperidad económica impulsó el comercio, el desarrollo de infraestructura y la actividad industrial, y por desgracia, impulsó el crecimiento de las emisiones de carbono. Este vínculo intrínseco entre la prosperidad y las emisiones de carbono plantea la pregunta: ¿puede coexistir un crecimiento económico saludable y un planeta sano? Sí, invertir en descarbonización es una de las oportunidades de crecimiento más prometedoras para nuestra generación; y el progreso en él puede hacer que nuestra sociedad sea más próspera y nuestro planeta más saludable al mismo tiempo.
Este viaje a Destination Zero , que destaca el viaje de Cummins hacia la eliminación de emisiones de carbono, se basa en una hoja de ruta tecnológica integral para el transporte y la movilidad con tres componentes principales: tecnologías de cero emisiones como baterías eléctricas y celdas de combustible eléctricas, combustibles de bajo a cero carbono y plataformas de tren motriz independientes del combustible como tecnologías de transición.
Núm. 1: tecnologías de cero emisiones como la batería eléctrica y la pila de combustible eléctrica
Hoy en día, las soluciones eléctricas de baterías eléctricas y pilas de combustible son viables económicamente y operativamente para casos de uso de transporte comercial selectos. Estas tecnologías Zero-Carbon ya están ayudando con emisiones locales y problemas de calidad del aire ya que no emiten carbono desde una perspectiva de tanque a rueda. Además, cuando su fuente de energía es verde, por ejemplo, electricidad renovable utilizada para autobuses eléctricos con batería, estas tecnologías pueden ofrecer cero emisiones de carbono desde una perspectiva de pozo a volante. Ya nos asociamos con fabricantes de autobuses escolares y de transporte público para aplicaciones totalmente eléctricas, e incluso hay un tren de pasajeros en funcionamiento comercial impulsado por la tecnología eléctrica de célula de combustible.
Tenemos tecnologías impresionantes a nuestra disposición, sin embargo, todavía hay muchas aplicaciones de transporte comercial que se enfrentan a grandes obstáculos a la electrificación. La viabilidad económica, el logro de la misión y el respaldo de infraestructura son los factores clave detrás de estas aplicaciones difíciles de electrificar. Una escuela de pensamiento es esperar a que las tecnologías eléctricas de batería eléctrica o pilas de combustible estén a la vanguardia de estas aplicaciones, pero simplemente no podemos permitirnos liberar más emisiones de carbono cada día que no podemos recuperar. Cada gramo de carbono emitido contribuirá al cambio climático. Solo en EE. UU., los camiones medianos y pesados emiten más de 1 millón toneladas métricas de CO 2 cada día 2 . Para estas aplicaciones de transporte comercial difíciles de electrizar, hay opciones disponibles en la actualidad para reducir significativamente o eliminar por completo las emisiones de carbono: combustibles de bajo a cero carbono.
Núm. 2: combustibles bajos a cero en carbono más bajos y eliminación de emisiones de carbono con una base de pozo a volante
Los combustibles de carbono bajo a cero emiten menos carbono, con una base de pozo a volante, que el combustible diésel cuando se usa para producir energía. Categorizo estos combustibles de bajo a cero de carbono en cuatro grupos.
En primer lugar, los combustibles bajos en carbono. Estos combustibles todavía emiten carbono cuando se queman pero emiten menos carbono que el combustible diésel. En segundo lugar, los combustibles carbono neutro. Estos combustibles también emiten carbono cuando se queman, pero las emisiones de carbono están completamente compensadas por otra actividad. El tercero es cero combustibles de carbono. Estos combustibles no emiten carbono en absoluto cuando se queman. Por ejemplo, el hidrógeno verde es un combustible de carbono cero. El cuarto son los combustibles negativos para carbono. Estos son los combustibles donde el impacto de la generación de combustible y el consumo resulta en una disminución neta de las emisiones de GEI.
Desde este campo lleno de combustibles de bajo a cero carbono, pocos serán los más impactantes: hidrógeno, gas natural y biodiésel. Más allá de estos tres combustibles sintéticos, también conocidos como e-combustibles, son una tecnología adicional apasionante que puede surgir como un factor dominante en el futuro.
hydrogen es un portador de energía cada vez más popular. Esto se debe principalmente a que es un combustible de carbono cero cuando se produce a partir de fuentes de energía renovables como el solar, el viento y la energía hidráulica para el agua de electrolizar. El hidrógeno puede alimentar vehículos a través de un motor de combustión interna o una célula de combustible de hidrógeno y ofrecer reducciones impresionantes en las emisiones de carbono. Un modelo con cabina de cama de 2027 clase 8 de tipo "semi", alimentado por un motor de hidrógeno y alimentado por hidrógeno verde, ahorraría entre 1 y 437 toneladas métricas de CO 2 durante su vida versus su homólogo con motor diésel 3 . Estos son logros ambientales impresionantes, pero el hidrógeno se enfrenta hoy a dos obstáculos principales: la disponibilidad de infraestructura y la abundante capacidad de hidrógeno verde, un pozo de combustible de carbono cero a la rueda.
A diferencia del hidrógeno, gas natural es un combustible fósil, pero produce menos carbono que otros combustibles fósiles como el diésel. El gas natural también ofrece reducciones importantes de emisiones ahora que la infraestructura para tecnologías de cero carbono continúa desarrollándose. En ciertos casos de uso, el gas natural renovable (RNG) también puede ser negativo en carbono. Por ejemplo, el RNG producido a partir de la degradación de la materia orgánica, que de otro modo quedaría para emitir emisiones de metano, tiene una intensidad de carbono negativa. Mientras tanto, hay dos debates en marcha en torno al papel de gas natural en la reducción de emisiones de carbono. En primer lugar, se acepta ampliamente que una parte de las ganancias de emisiones del conducto trasero de gas natural se compensa con las fugas de metano a través de las tuberías. Segundo, la matemática detrás de la intensidad de carbono negativa de RNG. Es importante reconocer que no todos los RNG tienen una intensidad de carbono negativa, y debemos evaluar cómo se originó el metano capturado y la eficiencia del transporte de RNG para determinar si el uso posterior del RNG resulta en una disminución neta de las emisiones de GEI.
biodiésel es un combustible renovable producido principalmente a partir de grasas y aceites vegetales. Las plantas utilizadas como materia prima para producir biodiésel retiran el carbono de la atmósfera, y cuando se quema el biodiésel, devuelven los mismos átomos de carbono de vuelta a la atmósfera; teóricamente, esto hace que el carbono del biodiésel sea neutral 4 . En la práctica, las emisiones generadas a la vez que crecen estos cultivos y producen biodiésel también deben ser consideradas. B20 ya está en nuestras vidas hoy en día con muchos motores capaces de funcionar con él; el siguiente paso para reducir las emisiones será tener motores que puedan funcionar con B40 y luego con B100, biodiésel puro.
combustibles sintéticos, o combustibles electrónicos, vienen en diversas formas; e-diesel y e-Gasoline son los dos que son más relevantes para aplicaciones de transporte comercial. Estos combustibles se pueden producir usando CO 2 y Green hydrogen; por lo tanto, son neutrales al carbono, ya que liberan el carbono que se usó originalmente para crearlos de vuelta a la atmósfera. Además, también pueden aprovechar nuestra infraestructura de abastecimiento de combustible existente. En la actualidad, hay dos obstáculos en torno a estos combustibles: su alto costo y disponibilidad limitada.
La preparación para la infraestructura es un obstáculo común para una mayor adopción de algunos combustibles de bajo a cero carbono. Mientras tanto, hay aplicaciones de transporte comercial que no requieren una extensa red de estaciones de abastecimiento de combustible y otras infraestructuras. Por ejemplo, las flotas que operan camiones de trabajo mediano y pesado pueden crear itinerarios utilizando un pequeño número de estaciones de abastecimiento de combustible situadas en rutas fijas. Esto puede impulsar la acumulación de infraestructura necesaria.
Hoy en día, estos combustibles de bajo a cero de carbono están disponibles para aquellos que buscan avanzar en sus esfuerzos de descarbonización. Y su uso se puede expandir con la ayuda de una tecnología conocida: los motores de combustión interna, pero con un giro innovador: plataformas de motor independientes del combustible. Estas plataformas son los medios para ayudarnos a comprender los beneficios de los combustibles de bajo a cero en carbono.
Núm. 3: las plataformas de motor y tren motriz independientes del combustible pueden expandir el uso de combustibles de bajo a cero de carbono
Las plataformas de motor independientes del combustible tienen una serie de versiones de motor que se derivan de un motor básico común. El extremo inferior del motor tiene el mismo aspecto y las cabezas de cilindro únicas están diseñadas para acomodar un combustible de carbono bajo o nulo diferente. Cada versión del motor funciona con un tipo específico de combustible, incluidos el diésel, el propano, el gas natural o el hidrógeno. Estos motores aprovechan la tecnología existente y pueden reducir las emisiones de GEI utilizando combustibles de bajo y cero carbono. Tienen prácticas de funcionamiento conocidas, instalación de vehículos y características de rendimiento con los motores de diésel de hoy en día. Estas plataformas independientes del combustible son ideales para casos de uso donde las soluciones eléctricas de baterías eléctricas y pilas de combustible aún no son viables en lo financiero ni lo operativo. Esta es una industria en primer lugar en el desarrollo de motores de combustión interna agnósticos de combustible desde cero. Este es nuestro esfuerzo de mezclar y combinar los motores adecuados para las aplicaciones correctas a medida que avanzamos hacia un futuro con cero emisiones.
También es importante recordar que estos tres componentes dentro de la hoja de ruta de la tecnología no son opciones binarias. Puede combinar soluciones de batería eléctrica con plataformas de tren motriz independientes de combustible para crear soluciones híbridas para los casos de uso correctos.
El cambio climático es la crisis existencial de nuestro tiempo, y un número cada vez mayor de gobiernos y compañías de todo el mundo ya han prometido ser carbono cero o negativo. Estas soluciones ofrecen un camino viable en este viaje durante las próximas dos décadas. Pero los usuarios finales no deben esperar para tomar medidas tangibles en sus viajes. Ahora es el momento de desarbonizar. Nuestro planeta no puede esperar. Y ahora, los usuarios finales tienen las herramientas e innovaciones necesarias para alquilar sus propios caminos únicos hacia el destino cero.
Referencias:
1 Panel Intergubernamental sobre cambio climático. (2021 de agosto). Cambio climático 2021, base de ciencia física [archivo PDF]. Obtenido de https://www.ipcc.ch
2 Agencia de protección ambiental de los Estados Unidos. (2021 de diciembre). Emisiones de gases de efecto invernadero del sector de transporte de EE. UU. [Archivo PDF]. Obtenido de https://www.epa.gov/
3 Análisis realizado con el modelo de emisiones de gases de efecto invernadero (GEM) de la EPA para el cumplimiento de vehículos para trabajo mediano y pesado. Se asume una carga útil de 19 toneladas, 120, 000 mil millas por año de uso. Obtenido de https://www.epa.gov/
4 Administración de información de energía de los Estados Unidos. (n.d.). Se explican los biocombustibles, el diésel con base de biomasa y el medioambiente. [Página Web]. Obtenido de https://www.eia.gov/
Srikanth Padmanabhan
Srikanth Padmanabhan es vicepresidente y presidente de Comercio de Motores, el más grande de los cuatro segmentos comerciales de Cummins. En este cargo, supera los límites de la innovación centrada en los clientes para posicionar a Cummins como el proveedor de trenes motrices líder, con su catálogo que varía de trenes motrices diésel y de gas natural a híbridos y eléctricos. leer más sobre Srikanth en más de 30 años en Cummins.
