Cómo la refrigeración con R-290 está transformando el sector automotriz y combatiendo los supercontaminantes

Al abordar las emisiones de los sistemas de aire acondicionado móviles, estas iniciativas no solo ayudan a reducir el calentamiento global, sino que también mejoran la calidad del aire y reducen los riesgos relacionados con el calor. Uno de los últimos avances que surgen de estas iniciativas es el uso seguro y energéticamente eficiente del R-290 (propano) como refrigerante en vehículos totalmente eléctricos. 

La adopción del R-290 como refrigerante natural es particularmente notable porque ofrece un bajo potencial de calentamiento global (GWP) y excelentes propiedades termodinámicas para los ciclos combinados de calefacción y refrigeración de vehículos eléctricos. Estas características lo convierten en una opción sostenible en comparación con los refrigerantes convencionales, con beneficios que se extienden a una mayor comodidad de los pasajeros, una mayor vida útil de la batería y una mayor autonomía de conducción del vehículo, factores clave para hacer que los vehículos eléctricos sean más atractivos tanto para los consumidores como para los operadores. La aplicación del R-290 en la industria automotriz requiere soluciones de ingeniería para sus características de inflamabilidad y la gestión del refrigerante durante el ciclo de vida, ambas promovidas por la CCAC.

Los sistemas de aire acondicionado para automóviles que utilizan refrigerante R-134a de alto GWP son una fuente importante de emisiones que impulsan el cambio climático, pero la adopción de alternativas sigue siendo lenta en mercados sensibles a los precios. CCAC En 2014, con el apoyo financiero aprobado, Tata Motors Ltd, Mahle y el Instituto de Gobernanza y Desarrollo Sostenible se propusieron crear un prototipo de sistema de aire acondicionado que redujera significativamente las emisiones de HFC. 

Para resolver este problema, el equipo de proyecto multifuncional creó el primer sistema de aire acondicionado móvil comercialmente viable, seguro y económico que utiliza R-152a, un refrigerante ligeramente inflamable con bajo potencial de calentamiento global utilizado en un nuevo diseño llamado “circuito secundario”. “La pequeña carga de un refrigerante inflamable se contiene de forma segura en componentes fuera del espacio ocupado con anticongelante no inflamable caliente y frío, que circula dentro del espacio ocupado para mayor comodidad y seguridad”, explicó el Dr. Stephen O. Andersen, Director de Investigación en IGSD.
El proyecto piloto, 'Un aire acondicionado automotriz más ecológico para salvar el mundo', se desarrolló y validó con éxito en un vehículo utilitario TATA Motors, con un sistema de aire acondicionado dual en 2019. 

“Una de las razones del extraordinario éxito de la demostración es que el pequeño equipo de proyecto de TATA y Mahle estuvo respaldado por cientos de ingenieros que trabajaban para cada empresa y que pudieron resolver cualquier problema con habilidades especializadas y recursos de taller mecánico”, dijo Timothy Craig, quien codirigió el trabajo para Mahle con Sangeet Kapoor como codirector para TATA.   

El equipo demostró un sistema que no solo redujo las emisiones, sino que también mejoró la eficiencia energética. Ganó el prestigioso premio a la Excelencia Ambiental en el Transporte (E2019T) 2 de SAE International. 

Sus esfuerzos también fueron reconocidos recientemente con el Premio de la Fundación SAEINDIA FY23-24, destacando entre otros el éxito de la CCAC Proyecto de demostración de aire acondicionado de circuito secundario, que desempeñó un papel clave en el desarrollo de sistemas de refrigeración respetuosos con el medio ambiente para vehículos eléctricos. Este premio demuestra cómo la innovación y la colaboración pueden generar avances significativos en el transporte sostenible. 

Con esta base, CCAC está participando en la siguiente fase, que se centra en ampliar estas tecnologías para un uso más amplio, incluida su aplicación en la movilidad eléctrica. En 2023, CCAC El Ministerio de Medio Ambiente aprobó un proyecto implementado por la Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial (ONUDI) que tiene como objetivo desarrollar e implementar sistemas prototipo para vehículos eléctricos de pasajeros (VE) y vehículos comerciales pequeños que utilicen R-290 en sistemas de aire acondicionado móvil de circuito secundario (SL-MAC), en colaboración con Tata Motors. El proyecto se alinea con los objetivos climáticos globales y apoya la Enmienda de Kigali al Protocolo de Montreal, que tiene como objetivo reducir gradualmente los refrigerantes basados ​​en HFC de alto PCA. 

Sangeet Kapoor, director general y jefe del Departamento de Control Climático del Centro de Investigación de Ingeniería de Tata Motors Ltd y uno de los principales colaboradores de este esfuerzo, ha sido fundamental para que el proyecto fuera un éxito. "Para los ingenieros de TATA Motors es un gran orgullo trabajar en refrigerantes alternativos de bajo potencial de calentamiento global (GWP) en el ámbito de los sistemas de aire acondicionado móvil (MAC). El fortalecimiento continuo de las competencias de desarrollo de los sistemas térmicos en vehículos eléctricos y de combustión interna (en metodologías de simulación, dimensionamiento de componentes y creación de prototipos (con proveedores), integración de los mismos en prototipos de vehículos completos, validación del rendimiento de refrigeración y calefacción en condiciones climáticas extremas) es crucial para el éxito de cualquier OEM, en particular en territorios más cálidos como la India", afirmó Sangeet Kapoor. "Proyectos como estos ponen a prueba nuestras habilidades de ingeniería para desarrollar arquitecturas de sistemas MAC seguras y energéticamente eficientes para la industria automotriz india".

Al hablar sobre el proyecto, el Sr. Sven Patuschka, Director de Tecnología de Tata Motors Passenger Vehicles Ltd y TATA Motors Electric Mobility, dijo: "Tata Motors ha estado a la vanguardia de la innovación y trabaja constantemente para dar forma al futuro de la movilidad. Como parte de nuestros esfuerzos de I+D, estamos comprometidos a ser pioneros e inventar soluciones para un futuro más ecológico en la industria automotriz y esta iniciativa es un paso en esa dirección. Seremos el primer OEM en la India que desarrollará y evaluará un aire acondicionado móvil y un sistema de enfriamiento de batería que utiliza de manera segura R-290 en vehículos eléctricos. Estamos encantados de asociarnos con instituciones como CCAC y la ONUDI contribuirá a la iniciativa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente”.
"Sobre la base de CCAC“En el proyecto anterior de ONUDI sobre el desarrollo de un sistema de aire acondicionado basado en difluoroetano (R152a) para vehículos con motor de combustión interna, este proyecto explora el uso seguro del refrigerante R290 altamente eficiente y de bajo potencial de calentamiento global (GWP) en vehículos eléctricos”, dijo Yunrui Zhou, Oficial de Desarrollo Industrial y Gerente de Proyectos de ONUDI.  

El proyecto abordará desafíos técnicos clave, como la inflamabilidad y la optimización del sistema. El equipo de ingeniería de TATA Motors Ltd aprovechará diseños avanzados de los sistemas de circuito secundario, intercambiadores de calor y compresores eléctricos para garantizar la seguridad, la eficiencia energética y la sostenibilidad ambiental. Al demostrar la viabilidad del R-290 en aplicaciones de refrigeración y calefacción tanto para vehículos eléctricos de pasajeros como comerciales, esta iniciativa podría impulsar un cambio sistemático en el sector global de aire acondicionado móvil (MAC), acelerando la transición hacia refrigerantes respetuosos con el medio ambiente.

“Los pioneros de Mahle, TATA, IGSD, CCAC“Y ahora la ONUDI es parte de la razón por la que Ford Motor Company, en nombre de muchos otros fabricantes de automóviles globales, solicitó a la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (US EPA) que incluya el R-290 en la lista de todos los vehículos eléctricos”, dijo Timothy Craig.
La opción de CCACEl trabajo de a lo largo de los años, desde los primeros seminarios web hasta el reconocimiento de la industria, ha allanado constantemente el camino para soluciones más ecológicas en refrigeración automotriz. Cada hito acerca al mundo a un futuro en el que la movilidad sea eficiente y responsable con el medio ambiente.

“El uso de R-290 en autobuses eléctricos representa más que un simple progreso técnico; es una demostración de cómo las alianzas globales y los objetivos compartidos pueden generar beneficios tangibles para el clima y la salud”, afirmó Martina Otto, directora de la CCAC Secretaría. “Este proyecto es una prueba viviente de cómo la financiación a pequeña escala puede impulsar una transformación a gran escala y constituye un sólido ejemplo de cómo podemos realizar la transición hacia sistemas de transporte más limpios y ecológicos”.