Una de las sorpresas del Plan Anual de Contratación del Ministerio de Defensa recientemente publicado es la inclusión de un programa de I+D destinado al desarrollo de una pila de combustible compatible con el sistema de propulsión independiente del aire (AIP) para el submarino S-80 de la Armada española.
Concretamente el programa de la Dirección General de Armamento y Material (DGAM) recibe el nombre de MEDUSA 300 y recibe una financiación de 1 millón de euros bajo el formato de contrato negociado sin publicidad para una eventual Fase I.
Cabría preguntarse por el motivo de iniciar ahora el desarrollo de un sistema tan complejo como este puesto que ya allá por 2011 Navantia, constructora de los sumergibles, recibió la pila de combustible para el sistema AIP. Tras casi diez años de la llegada de aquella primera pila de combustible suministrada por la compañía estadounidense UTC, la tecnología ha evolucionado considerablemente ofreciendo mayores rendimientos, menor sensibilidad a las impurezas del hidrógeno y una mayor vida útil. Además el grupo empresarial en el que se integraba la compañía fabricante ha cambiado de manos en repetidas ocasiones.
Defensa habría considerado de interés potenciar el desarrollo nacional de uno de los escasos componentes del sistema de propulsión que no está siendo desarrollado en España, que funcionaría de forma conjunta con el reformador de bioetanol por el que compiten Abengoa y Técnicas Reunidas y del que sabremos el sistema elegido en febrero. Se trata de hecho de dos de las compañías que podrían ofrecer pilas de combustible o participar en el desarrollo de la que busca ahora la Armada.
Concretamente Hynergreen Technologies (ahora Abengoa Hidrógeno) se adjudicó en 2012 un contrato de la Dirección General de Armamento y Material (DGAM) en el marco del programa Coincidente denominado “Equipos Estacionarios para la Generación de Energía Eléctrica por Combustión de Hidrógeno (H2-Electrogen-M) valorado en más de 300.000 euros. Para la agencia andaluza IDEA, desarrolló entre 2011 y 2015 el proyecto Procyon para el desarrollo de un sistema estacionario de cogeneración basado en carbonato fundido (Molten Carbonate Fuel Cell o MCFC) precisamente de 300 Kw, por valor de 7,7 millones de euros.
Abengoa Hidrógeno trabaja actualmente en el desarrollo de sistemas de pila de combustible en varias líneas distintas como Balance of Plant o BoP, células de combustible basadas en membranas de intercambio de protones (Proton-Exchange Membrane Fuel Cells o PEMFC), células de combustible de carbonato fundido (Molten Carbonate Fuel Cell o MCFC) o células de combustible de óxido sólido (Solid Oxide Fuel Cell o SOFC).
Como funciona
El funcionamiento del complejo sistema de propulsión de los submarinos S-80 fue analizado en detalle en el número 468 de la revista Defensa, correspondiente al mes de marzo de 2017. En concreto, el submarino emplea un motor eléctrico de imanes fijos (Motor Eléctrico Principal o MEP) suministrado por Gamesa Electric que es alimentado por un módulo de potencia de célula de combustible (Fuel Cell Power Module o FCPM) de 300 Kw, suministrado por la estadounidense UTC Aerospace Systems (anteriormente UTC Power) dado que en aquel momento no había un desarrollo nacional de una pila de combustible se recurrió a una solución comercial. La denominación del programa como “MEDUSA 300” daría una pista sobre el objetivo de potencia eléctrica a desarrollar, en el orden de 300 Kw.
Para que este módulo genere electricidad es necesario que se produzca en su interior una reacción química a partir de la mezcla de hidrógeno puro con un oxidante que es oxígeno en estado gaseoso (LOX). Para ello, y esta es la principal novedad del programa, el S-80 contará con un sistema de producción de hidrógeno a bordo, a diferencia de otras soluciones.
El núcleo de esta tecnología es el llamado reformador, que se encarga de generar hidrógeno puro a partir de etanol o en el caso español, bioetanol. El Ministerio de Defensa apostó por el bioetanol frente al etanol por la capacidad nacional para producirlo y por la disponibilidad de las materias vegetales ricas en azúcares, almidón o celulosa de los que se obtiene y no depender así de la producción internacional de etanol. Abengoa y Técnicas Reunidas han desarrollado prototipos funcionales del reformador que han estado sometidos a pruebas.
El reformador asegura una generación eléctrica tal que permite al submarino permanecer quince días o más bajo el agua (dependiendo de la capacidad de los tanques de bioetanol) sin tener que salir a superficie, dar el snorkel ni arrancar los generadores diésel.
Lo avanzado del proyecto implica que los dos primeros submarinos se entregarán sin AIP pero se han realizado los necesarios cálculos y habilitado la necesaria reserva de espacio y peso para que, de resultar satisfactorio el resultado del programa AIP, este se integre a posteriori, bien en grada o bien ya a flote, mediante una escotilla habilitada al efecto. (José Mª Navarro García)
Fotografía: Infografía del S-80 (Navantia)
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El S-81 durante la ceremonia de cierre del casco resistente (autor)
