Impacto de la ubicación de tanques de hidrógeno en la eficiencia y seguridad de vehículos

Abstract

Este Trabajo Final de Grado analiza el impacto que tiene la ubicación de los tanques de hidrógeno en la eficiencia estructural y la seguridad de los vehículos propulsados por este gas. A través de un enfoque normativo y técnico, se estudian los requisitos de homologación establecidos por reglamentos internacionales como el reglamento UN No. 134, 110, 107 y 67, además de reglamentos europeos como el 2021/535. El objetivo es determinar posiciones óptimas para la instalación de los tanques que garanticen el cumplimiento legal, una distribución adecuada de masas y un comportamiento seguro en caso de impacto.

La metodología del proyecto incluye el análisis comparativo de normativas, el estudio y cálculo de masas y dimensiones en vehículos de categorías M y N, y el análisis de diferentes tipos de tanques (del tipo I al tipo V), evaluando sus propiedades mecánicas y su viabilidad en la industria automotriz. El trabajo también considera aspectos clave como la eficiencia energética del hidrógeno, sus formas de producción (verde, azul, gris), y los retos técnicos asociados al almacenamiento a alta presión.

Los resultados del estudio permiten establecer indicaciones para la ubicación de los tanques que minimicen los riesgos estructurales y maximicen el aprovechamiento del espacio y la eficiencia del sistema de propulsión, además de una comparativa en frente de los vehículos de combustión. Como conclusión, se propone una estrategia de diseño que no solo cumple con la normativa vigente, sino que también favorece la adopción segura del hidrógeno como combustible alternativo sostenible.

Aquest Treball Final de Grau analitza l'impacte que té la ubicació dels dipòsits d'hidrogen en l'eficiència estructural i la seguretat dels vehicles propulsats per aquest gas. A través d’un enfocament normatiu i tècnic, s’estudien els requisits d’homologació establerts per reglaments internacionals com els reglaments UN núm. 134, 110, 107 i 67, així com reglaments europeus com el 2021/535. L’objectiu és determinar les posicions òptimes per a la instal·lació dels dipòsits que garanteixin el compliment legal, una distribució adequada de masses i un comportament segur en cas d’impacte.

La metodologia del projecte inclou l’anàlisi comparativa de normatives, l’estudi i càlcul de masses i dimensions en vehicles de les categories M i N, i l’anàlisi de diferents tipus de dipòsits (del tipus I al tipus V), avaluant-ne les propietats mecàniques i la seva viabilitat dins la indústria de l’automoció. El treball també considera aspectes clau com l’eficiència energètica de l’hidrogen, les seves formes de producció (verd, blau, gris) i els reptes tècnics associats a l’emmagatzematge a alta pressió.

Els resultats de l’estudi permeten establir indicacions per a la ubicació dels dipòsits que minimitzin els riscos estructurals i maximitzin l’aprofitament de l’espai i l’eficiència del sistema de propulsió, a més de presentar una comparativa amb els vehicles de combustió. Com a conclusió, es proposa una estratègia de disseny que no només compleix amb la normativa vigent, sinó que també afavoreix l’adopció segura de l’hidrogen com a combustible alternatiu sostenible.

This Final Degree Project analyzes the impact of hydrogen tank placement on the structural efficiency and safety of vehicles powered by this gas. Through a regulatory and technical approach, the homologation requirements established by international regulations such as UN Regulations No. 134, 110, 107, and 67, as well as European Regulation 2021/535, are studied. The objective is to determine optimal positions for tank installation that ensure legal compliance, appropriate mass distribution, and safe behavior in the event of a collision.

The project’s methodology includes a comparative analysis of regulations, the study and calculation of mass and dimensions in category M and N vehicles, and the evaluation of different types of tanks (from Type I to Type V), assessing their mechanical properties and feasibility in the automotive industry. The work also considers key aspects such as the energy efficiency of hydrogen, its production methods (green, blue, grey), and the technical challenges associated with high-pressure storage.

The study’s results allow the establishment of guidelines for tank placement that minimize structural risks and maximize space utilization and propulsion system efficiency, in addition to providing a comparison with combustion vehicles. In conclusion, a design strategy is proposed that not only complies with current regulations but also promotes the safe adoption of hydrogen as a sustainable alternative fuel.