Así es el gigantesco motor de combustión que puede transformarse en una central de energía limpia y barata

Si hace apenas unos meses hablábamos de la revolucionaria turbina que da luz gratis a poblaciones tan grandes como Vizcaya, adaptándose a diferentes mezclas de hidrógeno y gas, ahora le toca el turno al motor Wärtsilä 31. Este prodigio de la ingeniería, que figura en el Libro Guinness de los Récords por ser el motor marino de 4 tiempos más eficiente del mundo, será el corazón de las primeras centrales eléctricas a gran escala preparadas para funcionar con hidrógeno al 100%. Eso sí, sin renunciar al gas natural, que todavía tiene mucho que ofrecer.

"Debemos ser realistas y pensar que el gas natural seguirá formando parte de nuestros sistemas eléctricos durante muchos años", ha asegurado Anders Lindberg, presidente de Wärtsilä Energy, en un comunicado de prensa. "Nuestros motores de combustible flexible pueden utilizar gas natural hoy para proporcionar flexibilidad y equilibrio, permitiendo que prospere la energía renovable. Luego pueden convertirse para que funcionen con hidrógeno cuando esté fácilmente disponible, lo que garantiza el futuro del camino hacia la energía neta cero".

Cómo funciona

El motor Wärtsilä 31 lleva desde 2015 instalándose en todo tipo de embarcaciones, desde ferris y cruceros hasta petroleros, portacontenedores, buques de apoyo a plataformas o de perforación submarina. Una de sus grandes virtudes es precisamente su versatilidad y flexibilidad operativa, ya que permite que "los operadores utilicen combustibles de distintas calidades, desde gasóleo muy ligero hasta fuelóleo muy pesado, así como una gama de diferentes calidades de gas", según su propia carta de presentación en la web de Wärtsilä Energy.

En su versión diésel, su eficiencia consigue un consumo de combustible tan bajo como 165 g/kWh, con diferentes configuraciones entre los 8 y los 16 cilindros en V, con una potencia total que oscila entre los 4,6 MW y los 10,4 MW. Sus dimensiones son considerables, con 4,7 metros de altura y 8,7 de longitud, suficientes para desarrollar más de 13.000 CV cuando utiliza gasóleo. 

Una de las centrales eléctricas de gas a partir del motor Wärtsilä 31SG Wärtsilä Omicrono

Ahora, la compañía finlandesa acaba de presentar dos versiones de ese motor diseñadas para centrales energéticas. Por un lado, el motor Wärtsilä 31SG-H2, que funciona con gas natural y con mezclas de hidrógeno de hasta un 25% de volumen antes de la conversión. Cuando el hidrógeno sea más accesible, gracias a un pack de conversión el motor podría funcionar sin necesidad de combustibles fósiles.

Por su parte, el motor de hidrógeno puro Wärtsilä 31H2 funcionará al 100% con hidrógeno y permitirá generar electricidad sin emisiones de carbono desde el principio, aunque también puede funcionar sólo con gas natural o mezclando ambos componentes.

Según se explica en un vídeo corporativo, para extremar las medidas de seguridad el hidrógeno llega a la central a través de una tubería y la presión se reduce hasta un punto seguro establecido. A continuación, pasa por un sistema de tratamiento para garantizar su pureza, mientras su temperatura y presión se controlan constantemente.

En el interior de la sala de máquinas, las tuberías de gas de doble pared añaden una capa extra de seguridad, mientras se bombea nitrógeno para controlar la elevada temperatura de combustión en el interior del motor. Este también sirve para eliminar el oxígeno antes de introducir el hidrógeno en el sistema.

Todo está pensado para evitar posibles fugas de hidrógeno, un elemento muy volátil e inflamable. Para ello, se colocan varios monitores que pueden detectar su presencia en los lugares más críticos de la central, además de cámaras térmicas para localizar posibles incendios de hidrógeno, invisibles al ojo humano. 

Además, el sistema de detección de incendios es capaz de descubrirlos y notificarlos en cuestión de segundos. Durante la puesta en servicio y el mantenimiento, se realiza una prueba de estanqueidad del sistema en los posibles puntos de fuga, utilizando una mezcla de helio y nitrógeno, con un tamaño molecular similar al del hidrógeno.

Todas estas medidas han servido para que los motores de hidrógeno de Wärtsilä consigan superar la fase 1 de la certificación TÜV- SÜD, la más elevada del sector. Por delante todavía tiene nuevas pruebas y dos certificaciones aún más exigentes antes de que se inicie la construcción de las primeras unidades, previstas para su entrega en 2026.

Mix energético

Estas nuevas centrales de hidrógeno pueden ser fundamentales para reforzar las redes eléctricas basadas en energías renovables, como la que tenemos en España, que en 2024 está por encima del 50% del mix energético, según datos de Red Eléctrica Española. Su diseño permite aumentar o disminuir rápidamente la potencia, ya que no tiene tiempos mínimos de arranque o parada, a diferencia de otro tipo de centrales como las nucleares.

Diseño de una de las centrales de hidrógeno de Wärstilä Wärtsilä Omicrono

Según sus responsables, las plantas basadas en diferentes versiones del motor Wärtsilä 31 pueden sincronizarse con la red eléctrica en sólo 30 segundos con sólo pulsar un botón, lo que ofrece un dinamismo y capacidad de adaptación sin precedentes a la inestabilidad de la producción y la demanda energéticas. 

"No alcanzaremos los objetivos climáticos mundiales ni descarbonizaremos totalmente nuestros sistemas eléctricos sin una generación de electricidad flexible y sin emisiones de carbono, que pueda aumentar y disminuir rápidamente para apoyar a la energía eólica y solar intermitente", sostiene Lindberg.

Los motores de Wärtsilä ya han demostrado de lo que son capaces, con más de un millón de horas de funcionamiento y más de 1.000 MW instalados hasta la fecha. Sin embargo, aún queda comprobar cómo se adaptan a sus nuevos usos y hasta qué punto son rentables frente a otros modelos como las pilas de combustible, capaces de convertir el hidrógeno directamente en electricidad.