Vamos a empezar en Motorpasión un especial para acercaros la realidad (con lo bueno y con lo malo) de los coches eléctricos. Aunque ahora se hable mucho de ellos, son un invento muy anterior al automóvil con motor de combustión interna de Karl Benz y Nikolaus Otto. La Historia los enterró y ahora los recupera.
El coche eléctrico es, a largo plazo, el futuro del automóvil. Se divide en dos tecnologías principales, los coches eléctricos de baterías (BEV) y los de pila de combustible (PHEV). Nos vamos a referir a coches eléctricos con baterías por omisión, ya que la pila de combustible se basa en otro principio y son diferentes.
También tienen mucha relación con los coches híbridos (HEV), que no son más que un coche que combina dos tipos de propulsión: térmica y eléctrica. Un coche eléctrico solo dispone de uno o más motores eléctricos, si incluye un motor térmico entonces estamos hablando de un coche híbrido.
¿Por qué usar electricidad?
A nivel mecánico los coches 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. Por otra parte, son lo más eficiente que hay, convierten en movimiento más del 90% de la energía que consumen.
No obstante, no se aprovecha toda la energía de la baterías, y se pierde energía por el calor de las mismas, en la transformación de la electricidad, el transporte y por las propias ruedas del vehículo. Aún considerando todas las pérdidas, la eficiencia es indiscutiblemente superior a un coche 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” (Well to Wheel) son menores en un coche eléctrico que el mejor de los coches convencionales, incluyendo híbridos. A igualdad de fuente de energía, como el petróleo, gastan y contaminan menos.
No producen ninguna emisión contaminante en su entorno, solo 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, maremotriz, geotérmica…) las emisiones globales son CERO.
Las baterías exigen cierto impacto ambiental en su fabricación, pero al final de su vida útil pueden ser recicladas 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. Este componente fija casi todas las limitaciones del vehículo.
La energía de las baterías solo puede provenir de enchufes de la red eléctrica. El uso de energía solar en el coche está demasiado en pañales, los coches solares son ridículamente ligeros, lentos y no pasan de ser prototipos. Para que os hagáis una idea, un coche como el Toyota Prius, con ocho horas de luz solar, no recupera energía ni para recorrer 200 metros.
Partes del coche 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 solo rellenan las baterías, también se preocupan de la refrigeración para evitar riesgo de explosión o derrames
- Baterías: el depósito de “combustible”, puede haber una batería auxiliar como la de cualquier coche convencional para sistemas de bajo consumo auxiliares
- Controladores: comprueban el correcto funcionamiento por eficiencia y seguridad, regulan la energía que recibe o recarga 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 coche eléctrico?
En una palabra: enchufándolo. Es un proceso que va desde minutos (en los mejores casos) hasta horas. La principal ventaja de los coches eléctricos es recargarlos de noche, cuando las tarifas son bajas y la demanda energética es muy baja, para aprovechar mejor la potencia instalada de un país.
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 vacías están las baterías, más rápido se recargan. Cuanto más llenas, más cuesta que se llenen.
Por eso, la primera mitad de carga es relativamente rápida, la otra mitad se tarda más en llenar. Si el vehículo no se usa en días, va perdiendo la carga por limitaciones electroquímicas, y si hace frío, se pierde antes. En automoción, las baterías no sufren efecto memoria, como sí pasa 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 en el futuro se piensa 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. Fíjate en la tabla adjunta. Las que mejor balance ofrecen hoy día son las de Ni-Mh (níquel metal-hidruro) y son las que usan los coches híbridos actuales.
Las baterías de plomo-ácido son muy pesadas y poco potentes en relación a su tamaño y peso. Las de litio en ese sentido son excelentes, pero carísimas. El alto precio de los coches 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.
Balance del coche eléctrico
Sus principales ventajas son la diversidad de fuentes energéticas, sus emisiones casi nulas y su alta eficiencia. Por contra, tienen 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 coches 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 coches eléctricos son tremendamente rentables y fiables.
¿Cuál es el medio de transporte motorizado más eficiente que existe? El tren, pero en automoción no podemos tender catenaria por todas partes, es una locura. Dentro de décadas podrán recuperar energía solar generada por la propia carretera a través de inducción, pero a día de hoy eso no es viable.
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 del coche convencional y el comienzo de su declive. Mientras tanto, los coches 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 le vaya a los consumidores de 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 testigo al eléctrico.
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