Sistemas de combustible de hidrógeno líquido en la innovación marítima

Los controladores de caudal másico MCRQ de Alicat respaldan la embarcación de hidrógeno del Hydro Motion Team de TU Delft para el Monaco Energy Boat Challenge

Los controladores de caudal másico MCRQ de Alicat respaldan la embarcación de hidrógeno del Hydro Motion Team de TU Delft para el Monaco Energy Boat Challenge

Impulsar el descubrimiento sobre el agua

Figura 1: Mira en la presentación oficial. La embarcación de hidroalas propulsada por hidrógeno líquido del Hydro Motion Team para 2025.

La transición hacia una energía sostenible en el sector marítimo exige algo más que ambición: requiere precisión. Por eso Alicat Scientific se enorgullece de apoyar al Hydro Motion Team de TU Delft como socio Bronce en su innovador proyecto de 2025. Su objetivo es diseñar, construir, probar y competir con Mira, una embarcación de hidroalas propulsada por hidrógeno, diseñada con un sistema de hidrógeno dual, un depósito de hidrógeno gaseoso y un depósito de hidrógeno líquido totalmente integrado, que competirá en el Monaco Energy Boat Challenge.

Equipar este innovador sistema de combustible con nuestros controladores de caudal másico MCRQ permite al equipo gestionar el suministro de combustible de hidrógeno de forma segura y exacta, y le ayuda a demostrar que el hidrógeno líquido puede impulsar la próxima generación de propulsión marina limpia.

El reto: hacer que el hidrógeno funcione en el transporte marítimo

El objetivo del Hydro Motion Team de TU Delft es tan ambicioso como inspirador. Planean diseñar, construir, probar y competir con una embarcación plenamente funcional equipada con un sistema de hidrógeno dual, todo ello en un año, y participar en el Monaco Energy Boat Challenge 2025.

Pero más allá de la propia competición, la misión del equipo llega más lejos. Al demostrar que una embarcación puede funcionar con éxito con hidrógeno líquido, pretenden estimular una innovación más amplia en todo el sector marítimo. Este trabajo demuestra el potencial del hidrógeno como alternativa limpia y escalable a los combustibles fósiles.

Este proyecto se basa en los éxitos anteriores del equipo con hidrógeno comprimido, un combustible marino de cero emisiones ya probado. Ahora, a medida que el equipo busca más autonomía y eficiencia a bordo, el volumen de almacenamiento y la densidad energética son los siguientes grandes retos.

Para resolverlos, el equipo optó por trabajar con hidrógeno líquido. Su densidad energética volumétrica es tres veces superior a la del hidrógeno comprimido a 350 bar. Esto lo convierte en una forma potente de ahorrar espacio y ampliar la autonomía, requisitos clave en las embarcaciones de altas prestaciones.

Pero almacenar y utilizar hidrógeno líquido plantea retos. El combustible debe mantenerse a −253°C, lo que exige depósitos criogénicos aislados. El equipo lo resuelve con un sistema de depósitos de fibra de carbono personalizado, de doble pared y aislado al vacío. Esto limita la entrada de calor a solo 7 vatios, el equivalente a una pequeña bombilla LED. Para no desperdiciar energía, el calor residual de la pila de combustible se utiliza para llevar el hidrógeno hasta la temperatura de funcionamiento requerida, de unos ~20°C, antes de llegar a la pila de combustible.

Las contrapartidas (tasas de boil‑off, volumen del depósito, peso del almacenamiento y vaporización a bordo) son exactamente el tipo de limitaciones del mundo real que este proyecto está diseñado para explorar. Y aunque Mira es una embarcación compacta de hidroalas, la gran pregunta sigue en pie: ¿podría un sistema como este escalarse a embarcaciones mayores, como los ferris? Ese es el tipo de planteamiento que Alicat tiene la ilusión de apoyar, junto con socios que están ampliando los límites de lo posible.

El papel de Alicat: control de caudal tras la vaporización

En el sistema de hidrógeno de Mira, el hidrógeno se almacena como líquido criogénico. Antes de llegar a la pila de combustible, pasa por un vaporizador y se transforma en gas a temperatura ambiente. Esta fase es crítica: suministrar el gas a la presión y al caudal adecuados exige una regulación estable, una retroalimentación rápida y un control preciso.

Figura 2: Diagrama simplificado del sistema de hidrógeno del Hydro Motion Team.

Para satisfacer esta necesidad, el equipo integró el controlador de caudal másico MCRQ de Alicat inmediatamente aguas abajo del vaporizador. Este dispositivo gestiona el caudal másico de hidrógeno gaseoso hacia la pila de combustible y permite:

- Suministrar una presión de alimentación estable y precisa a la pila de combustible.

- Medir el consumo de hidrógeno mediante la supervisión del caudal másico en tiempo real

- Supervisar la presión y la temperatura para ayudar a evitar problemas en la pila de combustible, como la deshidratación o la falta de combustible.

- Respaldar la validación de las pruebas y la optimización del rendimiento en condiciones reales.

El MCRQ es compacto, está certificado ATEX Zona 2 y está diseñado para una respuesta rápida del sistema. Se integra fácilmente en las estrictas limitaciones de una embarcación lista para competir. Su papel es vital durante el desarrollo del sistema, ya que ayuda al equipo a recopilar datos, ajustar parámetros y prepararse para el rendimiento el día de la carrera. En resumen, ayuda a traducir una ingeniería audaz del hidrógeno en fiabilidad operativa.

Por qué se eligió el MCRQ

Figura 3: La unidad MCRQ de Alicat montada dentro del sistema de control de hidrógeno del Hydro Motion Team.

El Hydro Motion Team, junto con nuestros ingenieros de aplicaciones, seleccionó la serie MCRQ de Alicat por su capacidad probada en aplicaciones con hidrógeno gaseoso de bajo caudal, que ofrece una potente combinación de precisión, rapidez y seguridad. Entre las características clave que influyeron en la decisión figuran:

- Rango de caudal de 0 – 1,5 g/s, lo que se traduce en una incertidumbre de ± 0,01 g/s con un caudal nominal de 1 g/s, suficientemente pequeña para mantener una potencia constante de la pila de combustible.

- Salida analógica de 4 – 20 mA, elegida específicamente por sus altas velocidades de actualización (rango de kHz)

- Certificación ATEX Zona 2 IIC, que requiere una infraestructura de seguridad adicional mínima.

- Posición de la válvula aguas arriba, que permite una regulación precisa de la presión de alimentación aguas abajo y admite valores objetivo como los ~2,5 bar habituales en los stacks de pilas de combustible.

- Exactitud de ± 1,0 % de la lectura (o ± 0,2 % del fondo de escala)

En conjunto, estas características ofrecen al equipo una solución robusta, compacta y con buena capacidad de respuesta, un factor clave para las pruebas en condiciones reales y un paso hacia una propulsión de hidrógeno limpia y escalable.

Progreso en la competición y próximos pasos

El equipo de TU Delft presentó Mira a principios de este año y la puso a prueba en el Monaco Energy Boat Challenge 2025, compitiendo en la clase SeaLab, la clase superior que impulsa la innovación en propulsión alternativa para el sector marítimo.

A lo largo de la semana, Mira demostró lo que es posible con el hidrógeno. El equipo navegó principalmente con su depósito de hidrógeno gaseoso. El sistema de hidrógeno líquido se construyó por completo, se probó en tierra y se integró en la embarcación, listo para futuras carreras. Lograr este sistema dual es un hito importante que sienta las bases de futuros avances.

En la competición, Mira obtuvo resultados impresionantes: 3.º puesto en Maniobrabilidad y en la Carrera de Velocidad de 16 millas náuticas, 2.º puesto en el Récord de Velocidad, con una velocidad máxima de 50 km/h, y 1.º puesto en la Prueba de Resistencia, demostrando su fiabilidad durante tres horas constantes. Estos buenos resultados valieron al equipo un impresionante 2.º puesto en la clasificación general de la clase SeaLab, muestra de la resistencia de la embarcación y de la dedicación que hay detrás.

La instrumentación de Alicat desempeñó un papel vital al garantizar un caudal de hidrógeno estable y preciso, respaldar el funcionamiento seguro de la pila de combustible y aportar valiosos datos de rendimiento en condiciones reales de carrera. Esta colaboración es algo más que suministrar un controlador de caudal. Muestra cómo surge la innovación sostenible cuando se unen la educación, la ingeniería y las pruebas en el mundo real. Al apoyar al Hydro Motion Team y su trabajo en Mira, Alicat contribuye a:

- Hacer avanzar los sistemas de combustible de hidrógeno líquido en el transporte marítimo

- Fomentar una formación en ingeniería práctica

- Promover tecnologías de propulsión prácticas y de bajas emisiones

Nos honra formar parte de este proyecto y nos enorgullece saber que nuestros instrumentos están ayudando a dirigir el futuro de la energía marítima limpia, y esperamos ver cómo el próximo equipo lleva este avance aún más lejos.

Juntos, no solo estamos midiendo hidrógeno. Estamos ayudando a impulsar el futuro.

Más información sobre las soluciones de ensayo y control de caudal para pilas de combustible de hidrógeno $ Ver soluciones de hidrógeno