Pilas de combustible de hidrógeno en equipos de manipulación de materiales

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Uno de los combustibles más populares para el funcionamiento de carretillas elevadoras es el propano. Durante un reciente seminario web del Engine Technology Forum sobre el gas propano para automoción, Gavin Hale, del Propane Education & Research Center (PERC), afirmó que el propano impulsa alrededor de 600.000 carretillas elevadoras en los Estados Unidos.

Sin embargo, las fuentes de energía eléctrica están ganando terreno en el sector de las carretillas elevadoras. Jacob Whitson, de la organización sin fines de lucro CALSTART, se venderían casi 250.000 carretillas elevadoras eléctricas a batería en los EE. UU. para fines de 2029.

También están ganando impulso las carretillas elevadoras eléctricas con pilas de combustible de hidrógeno. Un portavoz del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) dijo por correo electrónico que actualmente hay más de 60.000 de estas máquinas desplegadas en todo Estados Unidos. Esto supone un aumento respecto de las 20.000 de noviembre de 2018, según publicado en ese momento.

Variedad de manipulación de materiales

Y no se trata solo de carretillas elevadoras. Las pilas de combustible de hidrógeno se están abriendo camino en una variedad de soluciones de manipulación de materiales.

Un manipulador de contenedores con pila de combustible eléctrico en el puerto de Los Ángeles, California. (Foto: Hyster)

“Si bien el uso de fuentes de energía eléctrica avanzadas, como los HFC (pilas de combustible de hidrógeno) o las baterías de iones de litio, es generalmente más maduro para líneas de equipos más pequeños y de menor capacidad, como las carretillas elevadoras, vale la pena señalar que la adopción de HFC está creciendo en otros tipos de equipos de manipulación de materiales, como los equipos de manipulación de contenedores que se utilizan comúnmente para mover contenedores de envío en los puertos�, dijo Lucien Robroek, presidente de Soluciones Tecnológicas Globales de Hyster Company, por correo electrónico.

“De hecho, las aplicaciones que utilizan equipos de manipulación de contenedores se encuentran entre las que tienen mayor potencial para los HFC�, afirmó. Esto se debe en gran medida a la alta capacidad de carga de la máquina y a la necesidad de funcionar prácticamente 24 horas al día, 7 días a la semana y 365 días al año.

Vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV) frente a vehículos eléctricos de batería (BEV)

Robroek afirmó que existen diversos factores que contribuyen a la elección de un vehículo eléctrico de pila de combustible (FCEV) en lugar de un vehículo eléctrico de batería (BEV) en aplicaciones de manipulación de materiales. Entre ellos se incluyen las fuentes de energía, el tamaño de la flota, los tiempos de funcionamiento, el espacio disponible, los objetivos de sostenibilidad y el entorno normativo.

“En general, sin embargo, el tiempo requerido para la carga y el tiempo que el equipo puede funcionar con una carga han sido históricamente desafíos clave para la energía eléctrica de batería en aplicaciones de alta capacidad con ciclos de trabajo pesados�, dijo Robroek.

Por ejemplo, dijo que para las operaciones alimentadas por IC que tienen ciclos de trabajo que duran el equivalente a varios turnos de ocho horas, cambiar a una solución eléctrica de batería puede significar invertir en carretillas elevadoras adicionales para abordar las máquinas que deben retirarse temporalmente de servicio para recargar la batería.

“Las pilas de combustible, por otro lado, no necesitan recargarse�, explicó Robroek. “En su lugar, los operadores reabastecen un tanque de hidrógeno, un tiempo similar al que se emplea en repostar un motor de combustión interna�.

Agregó que las innovaciones en máquinas eléctricas a batería han hecho posible que las carretillas elevadoras funcionen durante ocho horas completas antes de necesitar recargarse.

"Para las operaciones que no requieren que los camiones funcionen continuamente durante varios turnos o que pueden acomodar una flota de camiones más grande, la batería eléctrica puede ser una buena opción", dijo Robroek.

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Estabilidad de la red

Sin embargo, otro desafío para los equipos eléctricos de batería es la red eléctrica, que según Robroek requiere una evaluación de la estabilidad de la red local.

“Un hogar medio consume 29,5 kWh al día�, afirmó. “En cambio, cargar una flota de 100 manipuladores de contenedores con un paquete de baterías de 260 kWh una vez al día requiere más de 20.000 kWh, una demanda suficiente para sobrecargar la capacidad de la red�.

Las flotas más pequeñas combinadas con la capacidad de cargar durante la noche o con un cronograma de carga escalonado pueden no ser un problema tan grande, particularmente cuando la red es sólida, dijo Robroek.

Infraestructura de abastecimiento de combustible

Según Robroek, el abastecimiento de combustible para los FCEV requiere estaciones de servicio de hidrógeno en el lugar y, dependiendo de la estrategia de abastecimiento de hidrógeno de la empresa, almacenamiento.

“El combustible de hidrógeno puede entregarse en estaciones de almacenamiento y abastecimiento o generarse en el lugar�, afirmó. “La cantidad de hidrógeno que utiliza una operación es un factor crítico para determinar qué método de obtención de hidrógeno es el más adecuado�.

Por ejemplo, cuando se abastece de combustible a un solo vehículo, una organización puede optar por recibir simplemente paquetes de tanques de hidrógeno para volúmenes más pequeños o un remolque tubular para volúmenes más grandes, dijo Robroek. Sin embargo, la generación de hidrógeno en el sitio tiene sentido una vez que el consumo supera los 800 kg por día o si la distancia de entrega se convierte en un problema.

“En cuanto al manejo y almacenamiento de combustible de hidrógeno, las operaciones deben almacenarlo en un lugar seguro que esté limpio y seco y consultar el manual del operador o de servicio para conocer la temperatura de almacenamiento y las condiciones ambientales adecuadas�, dijo Robroek. “Las operaciones también deben eliminar todas las fuentes de ignición dentro de los 25 pies del área de almacenamiento y no pueden realizar trabajos en caliente (trabajos que requieran una llama abierta) a menos de 25 pies del área de almacenamiento�.

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