Grupo electrógeno de 3.000 ekW, 60 Hz: prueba diésel y HVO

Resultados de la prueba 

Se esperaba que el grupo electrógeno perdiera entre un 2 % y un 5 % de potencia según la literatura y las propias simulaciones de Caterpillar. En todos los puntos de carga parcial probados, el motor funcionó a la misma potencia. El mando del motor modificó la duración del inyector de combustible (bastidor) para estos puntos. Para documentar la pérdida de potencia en el punto de plena carga, el bastidor se mantuvo constante a la potencia nominal para las pruebas diésel y HVO. La prueba mostró que el motor perdió el 3,6 % de su potencia con HVO, como se muestra en la Figura 5. 

El combustible consumido en galones/h también se registró para estos 12 puntos de estado estable, como se muestra en la Figura 6. 

Dado que esta prueba no se realizó en una celda de prueba de desarrollo/certificación, se instalaron y registraron sensores de NOx y de humo para automóviles para documentar los cambios con los diferentes combustibles. 

Para los sensores de NOx, se agregó una barra de error del 5 % a todos los puntos de prueba medidos y muestra que no hay una diferencia significativa con cargas altas. Con una carga del 50 % o menos, el HVO muestra una reducción de NOx de hasta aproximadamente un 40 %. Los resultados de la prueba de NOx para 12 puntos de estado estable se muestran en la Figura 7. 

Se utilizó un medidor de humo AVL 415 para medir el número de humo del filtro (FSN, Filter Smoke Number) para los 12 puntos de estado estable. Los valores de FSN para HVO fueron hasta aproximadamente un 60 % más bajos que los valores diésel hasta aproximadamente un 28 % de carga. Los valores de FSN para diésel fueron más bajos que los valores de HVO hasta aproximadamente un 80 % con una carga de aproximadamente el 23 % o menos. Estos resultados se muestran en la Figura 8. 

La opacidad máxima del humo también se capturó para la prueba SpecSizer. Estos resultados se corresponden con los resultados de estado estable, mostrando que el humo producido con HVO es aproximadamente el 50 % del valor del diésel. Esto se muestra en la Figura 9. 

Las pruebas de respuesta transitoria con un regulador de voltaje de pendiente de 2:1 y un PF de 1,0 dieron como resultado que la caída de frecuencia cruzara el límite de G3 en aproximadamente un 41 % con HVO y un 43 % con diésel. El límite de G2 se cruzó en aproximadamente un 48 % con HVO y un 51 % con diésel.  Estos resultados de la prueba se muestran en la Figura 10. 

La Figura 11 muestra cómo se comporta la frecuencia con combustible diésel y HVO para cargas de bloque de 0-40 % a 0-60 %, en incrementos de 5 %. En todos los casos, la caída de frecuencia y el tiempo de recuperación con diésel son menores que con HVO. El aumento de frecuencia es ligeramente mayor con diésel que con HVO para el rechazo de carga de cargas en bloque en incrementos del 5 % desde el 40 % al 60 %, excepto en el caso del rechazo de carga del 45 %. 

Para probar la capacidad del Cat 3516E para cumplir con los requisitos de NFPA 110, Tipo 10 que estipulan  que se debe suministrar energía a los terminales de carga del interruptor de transferencia dentro de los 10 segundos, la temperatura del agua de las camisas del motor se mantuvo a 60 °C y se realizó una prueba de arranque con cada combustible tres  veces. Los resultados de cada una de las tres operaciones fueron similares, por lo que la tercera operación con cada combustible se muestra en la Figura 12. Como era de esperar, en base al número de cetano más alto, el tiempo de arranque con HVO fue ligeramente más rápido que con diésel. Hubo un ligero exceso en la velocidad del motor con HVO, lo que resultó en tiempos casi idénticos para alcanzar la velocidad de estado estable. En ambos casos, la velocidad de estado estable del motor alcanzó las 1.800 rpm (60 Hz) en menos de 7 segundos. 

Resumen 

Con algunas compensaciones, las pruebas demostraron la viabilidad de HVO como alternativa al combustible diésel: 

• La densidad de HVO limitó la entrega del inyector y el motor tuvo una pérdida de potencia del 3,6 % a plena carga (se esperaba una pérdida de potencia del 2 % al 5 %).
• El consumo de combustible fue ligeramente superior utilizando HVO en todos los puntos medidos.
• En general, se registraron menores emisiones de NOx, humo y hollín cuando se utilizó HVO.  Para la prueba de opacidad del humo, los resultados usando HVO fueron aproximadamente 50 % de diésel en todos los puntos medidos.
• En promedio, las pruebas de respuesta transitoria mostraron una caída de frecuencia un 1,3 % mayor con HVO.
• El tiempo de arranque con HVO fue más rápido que el diésel, pero el tiempo para alcanzar la velocidad de estado estable fue casi igual.