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Los vehículos electrónicos

Mientras, en los Países Bajos, el profesor Sibrandus Stratingh de Groninga construyó vehículos eléctricos a escala reducida en 1835. Para el año de 1890, gracias al químico Williams Morrison, aparece en los Estados Unidos, el vehículo eléctrico.

Los primeros vehículos de gasolina eran muy contaminantes, sucios, ruidosos, requerían bencina o gasolina la cual, en un principio, no era fácil de obtener, había que realizar los cambios de marcha muy rudimentariamente, se tenían que arrancar con manivela y en cualquier lugar eran susceptibles de fallar.

El vehículo eléctrico triunfaba por su simplicidad, fiabilidad, suavidad de marcha, sin cambio de marchas ni manivela; no hacían ruido, eran veloces, la autonomía era razonable y su coste era soportable para las clases altas de la época. Los primeros usuarios de automóviles, superaban por 10 a 1 a los de gasolina.

Sin embargo, el vehículo de gasolina recibió el motor de arranque (1912), Henry Ford inventó la producción en masa mecanizada, la gasolina alcanzó un precio muy popular, se empezaron a abrir carreteras al tránsito y entonces la autonomía pasó a ser una característica muy valorada, además del precio.

Algunas iniciativas de ley impulsaron a los fabricantes automovilísticos a investigar en el campo de Emisiones Cero, mientras que, a la vez, sostenían luchas en los tribunales.

El Estado de California, el más contaminado de EEUU, fue el pionero en legislar sobre Emisiones Cero (1990) cuyas implementaciones debían iniciar en 1998.

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Por entonces, el vehículo híbrido tenía más viabilidad como alternativa para cumplir con esta legislación. No obstante, aparecieron en las carreteras de California varios vehículos eléctricos con prestaciones muy razonables y autonomía similar a los de hoy. Casi todos eran vehículos convencionales transformados, unos pocos fueron desarrollados desde cero.

Algunos de los vehículos eléctricos de esa época fueron: el Chevrolet S-10 (100 km, recarga 7h), Solectria Geo Metro (80 km, recarga 8h), Ford Ecostar (112 km/h, hasta 160 km) o Ford Ranger (120 km/h, 105 km). Pero el que fue un éxito con diferencia fue el General Motors EV-1 que, junto a otros eléctricos, eran ofrecidos exclusivamente en alquiler y a largo plazo.

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La aceleración del vehículo hará que, al girar los generadores de las ruedas, estos produzcan electricidad, la cual es almacenada en la batería, electricidad que, a su vez, se vuelve a enviar al motor para que éste acelere o impulse el vehículo, repitiéndose el ciclo indefinidas veces.

El vehículo eléctrico es, a largo plazo, el futuro del automóvil.

Existen dos tecnologías principales, los vehículos eléctricos de baterías (BEV) y los de pila de combustible (FCEV). En esta oportunidad nos referiremos a los vehículos eléctricos de baterías, ya que la pila de combustible se basa en otro principio.

A nivel mecánico, los vehículos eléctricos no pueden ser más simples. El número de piezas móviles se reduce al máximo, apenas hay piezas de desgaste y son los motores más fiables conocidos por el ser humano.

Son lo más eficiente que hay, convierten en movimiento más del 90% de la energía que consumen, el restante 10% se pierde energía por el calor de las mismas, en la transformación de la electricidad, el transporte y por las propias ruedas del vehículo. La eficiencia es indiscutiblemente superior a un vehículo convencional o híbrido.

Luego está la cuestión del origen de la energía. Partiendo de la energía más contaminante, el carbón, las emisiones “del pozo a la rueda” son menores en un vehículo eléctrico que el mejor de los vehículos convencionales, incluyendo el híbrido. A igualdad de fuente de energía, como el petróleo, gastan y contaminan menos.

No producen ninguna emisión contaminante en su entorno, sólo en los lugares de generación, normalmente aislados de las poblaciones y en lugares controlados, y en menor cantidad. Si el origen de la energía es renovable (solar, eólica, mareomotriz, geotérmica, etc., etc.) las emisiones globales son cero.

Las baterías exigen cierto impacto ambiental en su fabricación, pero al final de su vida útil pueden ser reciclados en casi el 100% de los materiales y, de hecho, la normativa de la Unión Europea exige que se reciclen todas y en lugares específicos.

La energía de las baterías sólo puede provenir de enchufes de la red eléctrica. El uso de energía solar en el vehículo está demasiado lento en su popularidad, los vehículos solares son muy ligeros, lentos y no pasan de ser prototipos.

 

PARTES DEL VEHÍCULO ELÉCTRICO

  • Motor: puede tener uno o varios, dependiendo del diseño. También recupera energía (inversor).
  • Puerto de carga: recibe la electricidad del exterior, puede haber otra toma específica para carga rápida.
  • Transformadores: convierten la electricidad de una toma casera o de recarga rápida en valores de tensión y amperaje válidos para el sistema de recarga. No sólo recargan las baterías, también se ocupan de la refrigeración para evitar riesgo de explosión o derrames.
  • Baterías: el depósito de “combustible”, puede haber una batería auxiliar como la de cualquier vehículo convencional para sistemas de bajo consumo auxiliares.
  • Controladores: comprueban el correcto funcionamiento por eficiencia y seguridad, regulan la energía que recibe o recargan el motor.

 

Los motores eléctricos ofrecen una curva de par planísima, con un rendimiento excelente, sobre todo, a bajas revoluciones. Son capaces de girar a regímenes de 20,000 o más RPM, con un ruido casi nulo y sin vibraciones de ningún tipo. Apenas tienen mantenimiento, si es que lo tienen.

Las baterías determinan la potencia que puede usar el motor, la autonomía y el diseño del vehículo. Esto es así porque son grandes y pesadas, tienen poca densidad de energía por unidad de masa. Su rendimiento se ve afectado por la temperatura, empeoran especialmente con el frío.

Al ser los motores totalmente progresivos, no hace falta caja de cambios, como mucho hay dos relaciones de transmisión. No necesitan embrague, ya que empujan desde 0 RPM sin ningún problema, algo que un motor térmico no puede hacer. Se gana peso por las baterías, pero se ahorra mucha mecánica por otro lado.

 

¿CÓMO SE RECARGA UN VEHÍCULO ELÉCTRICO?

En una palabra: enchufándolo. Es un proceso que va desde minutos (en los mejores casos) hasta horas. La principal ventaja de los vehículos eléctricos es recargarlos de noche, cuando la demanda energética es más baja.

Durante el proceso de carga, las baterías se mantienen a una temperatura controlada mediante ventiladores. El tiempo depende del voltaje y amperaje. Una toma doméstica no puede admitir recarga rápida.

Cuanto más descargadas están las baterías, más rápido se recargan y cuanto más cargadas, más cuesta que se carguen.

Por eso, la primera mitad de carga es relativamente rápida, la otra mitad se tarda más. Si el vehículo no se usa en días, va perdiendo la carga por limitaciones electroquímicas y si hace frío, se pierde antes. En el área automotriz, las baterías no sufren efecto memoria, como ocurre en pequeños aparatos electrónicos.

 

TIPOS DE BATERÍAS

Dependiendo de la composición de sus electrolitos varían sus características. Se rellenan con electrones, su masa no varía de la carga total al vacío, al menos no varía en un número relevante por grande que sean las baterías. Las primeras baterías eran de plomo-ácido, luego siguieron las de níquel y ahora se trabaja en litio.

Hay tres parámetros relevantes en una batería: potencia, capacidad y densidad de carga. Por otro lado, tenemos el voltaje, precio, resistencia interna y seguridad. Las que mejor balance ofrecen hoy día son las de      Ni-Mh (níquel metal-hidruro) y son las que usan los vehículos híbridos actuales.

Las baterías de plomo-ácido son muy pesadas y poco potentes en relación a su tamaño y peso.

Las de litio son excelentes en ese sentido, pero de mayor precio. El alto precio de los vehículos eléctricos viene dado por las baterías, pasará un tiempo hasta que alcancen precios “populares” y sean más económicas para el que las fabrica y el que las usa.

 

CONCLUSIONES

Sus principales ventajas son la diversidad de fuentes energéticas, sus emisiones casi nulas y su alta eficiencia.

Pero tiene desventajas como poca autonomía, poca oferta comercial, son caros (de adquirir, no de mantener) y requieren una infraestructura adecuada para permitir a sus usuarios una movilidad decente.

A corto plazo, los vehículos convencionales son más rentables. A medio plazo, los híbridos serán los grandes competidores porque aglutinan lo mejor de ambos mundos, especialmente si son enchufables. A muy largo plazo, los vehículos eléctricos son tremendamente rentables y fiables.

Sin duda, la electricidad es el futuro, se puede sacar de cualquier lado y la naturaleza la regala todos los días. Ahora vivimos el apogeo de los vehículos convencional y el comienzo de su declive. Mientras tanto, los vehículos híbridos tendrán un compromiso excelente entre las ventajas de los dos mundos y pocos inconvenientes.

Pero queda mucho por hacer. Se tienen que mojar los fabricantes, las administraciones y la sociedad. Existen movimientos incipientes que darán sus primeros frutos relevantes durante esta década y aumentarán mucho a partir de 2020, todo depende de lo bien o mal que les vaya a los consumidores del oro negro.

Cuando su implantación sea masiva, se reducirá la dependencia energética del petróleo, mejorará mucho la calidad de vida en la ciudad (ruido, contaminación) y se hará un uso muy eficiente de los recursos energéticos. En su día el caballo dio paso al motor térmico, ahora el motor térmico empieza a ceder su lugar al eléctrico.

Lic. César Raúl García Rodríguez Acreditador Técnico cesargarcia@kinal.org.gt

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