Coche eléctrico listo paira estrada
1993/02/01 Otaolaurretxi, Jon Iturria: Elhuyar aldizkaria
Estímase que paira o ano 2000 circularán en Europa 200 mil coches eléctricos. Aínda haberá que superar grandes obstáculos, xa que hai moitos problemas técnicos (Ver Elhuyar. No número 40 de Ciencia e Técnica, de outubro de 1990 O automóbil eléctrico: un artigo sen fin), os principais fabricantes presentan os seus prototipos: Peugeot Mod. 106, Citroen “AX”, Renault “Elecktro Clio”, Fiat “Cinquecenta Elettra”, Opel “Astra Impuls”, Mercedes 190-4, etc.
A pesar de que Fiat vende o seu coche eléctrico en Italia a uns dous millóns e medio de pesetas, o resto de marcas non se venden até 1995. A compañía PSA, pertencente ao grupo Peugeot, prevé a fabricación a finais desta década de 50 mil vehículos ao ano, mentres que Fiat prevé a fabricación de 70.000 automóbiles, cun total de 200.000 vehículos eléctricos en Europa.
Inicialmente trátase de vehículos principalmente urbanos e suburbanos, cunha autonomía media de 50 km/h de 100 km, cunha velocidade máxima de 100 km/h.
O tres primeiros pasos
A proliferación de coches eléctricos nas cidades requirirá tres pasos. O primeiro é experimental e durará até 1995. Durante este período probarase a fiabilidade das baterías novas para que teñan o máximo volume e enerxía co menor peso posible. Doutra banda, tamén se probarán os sistemas de carga de baterías en caso de falta de corrente (instalación de enchufes de corrente nos parques).
O segundo paso producirase entre 1995 e 2000. Fabricaranse os actuais modelos eléctricos de automóbil e os primeiros vehículos “lixeiros” deseñados especificamente paira a propulsión eléctrica.
O terceiro paso producirase cara ao ano 2000 e o coche eléctrico sairá da cidade, competindo aos coches de gasolina coa carga automática de baterías. Serán coches térmicos/eléctricos e o condutor elixirá o motor eléctrico ou de gasolina.
Motor eléctrico
O motor eléctrico é practicamente innecesario. Porque sen contaminar o aire ten un rendemento enerxético inmellorable. Consta de dúas pezas principais: o estator fixo e o rotor móbil que o contén. Cando circula corrente eléctrica no estator xéranse forzas electromagnéticas que fan virar a bobina que hai no rotor. O movemento de xiro do rotor transmítese a través de una caixa de engrenaxes até as rodas. A transmisión é moito máis simple que o motor de explosión, xa que o movemento lineal cara atrás non debe converterse nun movemento de xiro con bielas e manivelas.
O motor eléctrico é moi silencioso, ao non existir ningún tipo de explosión no seu interior, e ao vehículo só se lle ouve o ruído que desprenden os pneumáticos co chan. Ademais, ao non existir pezas que se rozan, pode percorrer millóns de quilómetros sen quentarse. Ademais, o rotor desempeña a función de eixo de transmisión e como só se perde enerxía en forma de calor no sistema de engrenaxes, o rendemento adoita ser superior ao 80%. No motor de explosión só se aproveita nas rodas o 30% da enerxía total gastada, mentres que o resto desperdíciase en fricción e gases queimados.
A única opción no motor eléctrico é a de realizar corrente continua ou corrente alterna. Cada un ten as súas vantaxes e inconvenientes. A corrente continua é flexible e só necesita escandalmente un variador electrónico paira modular a intensidade das correntes dos circuítos de alimentación ao estator e ao rotor. Con todo, necesita unhas pezas que se desgastan (cepillo ou carbón). Deben colocarse paira fornecer electricidade ao rotor e ser substituídos por un desgaste duns 30.000 km.
Os motores de corrente alterna non conteñen pezas en movemento e poden percorrer máis de 150.000 km sen ningún tipo de reparación ou substitución, pero requiren un aspecto electrónico máis sofisticado. Necesitan por unha banda un cadro paira transformar a corrente continua da batería en alterno e por outro un microprocesador paira gobernar desde o estator a excitación do campo magnético e a corrente inducida. Na actualidade, a electrónica de control do motor en corrente alterna vale tres veces máis que o propio motor e no motor de corrente continua os custos de control e dun mesmo motor son similares.
Mercedes propón outra solución paira o seu modelo 190-4. Coloca o rotor por fóra do estator, conseguindo así una maior forza motriz con menor velocidade de xiro. As rodas teñen a mesma velocidade que o motor e ao non existir caixa de engrenaxes na transmisión, o rendemento é superior ao 90%.
Batería
Con todo, os problemas máis graves serán conseguir baterías lixeiras e pequenas. A enerxía electroquímica almacenouse até hai pouco en baterías de chumbo, pero a relación enerxía//masa 32 Wh/kg é demasiado pequena comparada coa relación 13.300 Wh/kg que ten a gasolina. Por tanto, requírese una batería mínima de 730 kg de chumbo para que o vehículo teña una autonomía de 100 km/h. Por iso, para que una dea electróns e a outra colla electróns, é necesario un par de elementos lixeiro e estable paira facer a batería adecuada. Pero a investigación non é fácil, xa que as reaccións de oxidación-redución da batería danan os materiais dos electrodos.
A relación litio/fluoro alcanzaría 3.000 Wh/kg (8 quilos de baterías serían suficientes paira percorrer una distancia de 100 km), pero tanto o litio como o flúor son demasiado activos paira facer una batería estable e duradeira (sen corrosión).
Aínda que teoricamente pódense seleccionar 5.000 pares de elementos químicos da Táboa Periódica paira formar a batería, na práctica só se poden aproveitar uns poucos. A parella niquel/cadmio é una das máis exitosas, xa que ademais de ter una duración de 150.000 km, ten una relación 58 Wh/kg, é dicir, pesa a metade das baterías actuais.
A outra parella de éxito é o sodio e o xofre. Máis barato que Nin/Cd, ten una relación de 81 Wh/kg, pero este tipo de baterías traballa a 300ºC e o 10% da enerxía utilízase paira quentarse antes de pór en marcha o vehículo. Varias casas de Suecia e Estados Unidos están a tratar de conseguir baterías de Na/S de electrolito sólido (e non líquido).
Outro tipo de baterías é o de litio e ferro sulfuroso, que tamén funciona a alta temperatura (450 ºC) e ten una relación enerxética similar á de sodio/xofre con electrolito sólido. Esta batería necesita un gran sistema de refrixeración, xa que pola contra alcanzaríanse temperaturas de 2.000 ºC.
Dous tipos de automóbiles
Ao final da era experimental dentro dun par de anos, os coches eléctricos estarán á venda, pero á vista dos prototipos que agora se presentaron, pódense observar dúas vías. Bátaa é europea e caracterízase por ser un coche pequeno e de carrozaría lixeira. Así é o modelo “Citela” presentado por PSA. Ten una lonxitude de tan só tres metros e na carrozaría só ten un chasis metálico. Por iso, coa batería só pesa 800 quilos. Por seguridade, as baterías están unidas ao chasis para que o conxunto sexa máis ríxido. Con todo, “Citela” non é un coche paira andar rápido. A velocidade media é de 50 km/h e dispón de baterías de 240 quilos de Nin/Cd cunha autonomía de 110 quilómetros na cidade.
O outro camiño é o elixido en Estados Unidos e Xapón. Proxectáronse con moderación coches normais pero de forma moi aerodinámica. O modelo FEV (Future Electric Vehicle) de Nissan ten una lonxitude de catro metros e o modelo “Impact” de General Motors ten prestacións equivalentes aos automóbiles de motor de explosión. Partindo en repouso, alcanzan una velocidade de 100 km/h en 8 segundos, pero cunha velocidade máxima de 130 e 110 km/h respectivamente e una velocidade media relativamente inferior. No modelo Impact alcánzase una autonomía de 88 km/h de 190 km.
Outra solución pensada paira os automobilistas é a construción dun vehículo de dous motores. Tería motor de explosión e motor eléctrico. Funcionaría con batería e motor eléctrico sen contaminación urbana e con motor de gasolina fóra da cidade. O modelo “Mozo” de Volkswagen funciona así. Cando a velocidade é superior a 60 km/h acéndese o motor de explosión e a baixa velocidade o motor eléctrico. No modelo de audio “100 Duo” a tracción dianteira realízaa o motor de explosión e a posterior o motor eléctrico.
A empresa PSA propón una nova vía nesta parella de motores de explosión e eléctricos. Un motor diesel faría de dinamo (é dicir, de cargar a batería) e o coche sempre funcionaría con batería e motor eléctrico, obtendo una velocidade media de 100 km/h e una autonomía de 750 km. Outra alternativa sería a substitución do motor diesel por unha turbina de gas, pero paira iso poderían existir maiores barreiras técnicas.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
