No podemos negar que los vehículos de los que disponemos en la actualidad para el transporte de personas y mercancías han supuesto un avance definitivo para acortar el tiempo de los trayectos, llegar a todos los puntos del globo y democratizar nuestra movilidad.
Fue en el siglo XVIII cuando apareció el primer vehículo autopropulsado a vapor. Un poco después en la década de 1830, el empresario escocés Robert Anderson inventó el que sería el primer y rudimentario vehículo eléctrico a batería (BEV, por sus sigla en inglés). No fue hasta 1885 cuando se creó el primer vehículo de combustión interna de gasolina.
Estos hitos han dado lugar a la constante mejora de las tecnologías propulsoras que ha llegado hasta la actualidad
Retomar ciertos modelos tecnológicos, como es el caso de la electromovilidad, se debe principalmente a la preocupación creciente por la contaminación que generan los motores de combustión y su hegemonía en el mercado actual.
Desarrollar sustitutos que puedan evitar el uso de combustibles fósiles aprovechando fuentes renovables de energía es una cuestión determinante para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), aunque no podemos negar que sustituir un vehículo con motor de combustión por uno eléctrico no va a solucionar el problema. Esto de ir acompañado por la adopción de un nuevo modelo de movilidad responsable, colaborativo y sin emisiones.
La búsqueda de estos sustitutos nos llevó en los inicios a plantear modificaciones en el combustible utilizado por los motores de los vehículos (combustibles alternativos y renovables), posteriormente, innovaciones en el motor de combustión interna, con el fin de crear motores para varios combustibles, y finalmente, innovaciones que afectan al funcionamiento o método de propulsión del vehículo.
Fue en la década de los 90 del pasado siglo cuando se recuperó de manera decidida la electromovilidad en el mundo de automóvil, destacando en la actualidad 2 tipos que aglutinan una oferta creciente y que va a sustituir más pronto que tarde (aunque le pese a muchos), a la basada en motores alimentados por combustibles fósiles.
Estos tipos son los vehículos híbridos y los vehículos eléctricos. Vamos a ver el primer tipo:
Vehículos híbridos
El vehículo híbrido es aquel que funciona mediante la combinación de un motor de combustión interna y un motor eléctrico, por lo que dispone de un depósito de combustible convencional, que habitualmente suele ser gasolina.
Los vehículos híbridos se dividen comúnmente en dos tipos:
- HEV (Hybrid Electric Vehicle): Vehículo híbrido convencional
- PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle): Vehículo híbrido enchufable
El primero de ellos, el HEV, conocido como híbrido ó híbrido convencional, solo emplea como fuente energética la gasolina, mientras que el PHEV puede moverse tanto con electricidad, que es recargada mediante un enchufe que carga las baterías, como mediante gasolina (el diésel es raramente empleado en estos vehículos).
El motor eléctrico se encarga de generar energía mecánica, transformando energía eléctrica mediante campos magnéticos generados por sus bobinas.
Son máquinas eléctricas que están compuestos por una parte estática (estator) y otra móvil (rotor), y según su funcionamiento y su capacidad de reversibilidad pueden funcionar como generador, dínamo, o ambas funciones.
Estos motores pueden ser alimentados por corriente continua (DC) o corriente alterna (AC), proviniendo esta electricidad desde unas baterías dispuestas en el vehículo.
Este tipo de motor va a ser utilizado en vehículos híbridos y vehículos eléctricos como previamente se ha mencionado, pero con diferente función.
En el caso del vehículo híbrido enchufable (PHEV) y el vehículo eléctrico (BEV), en ambos transforma la energía eléctrica en energía mecánica.
Por otro lado, en los vehículos híbridos el papel de este motor eléctrico es de menor protagonismo que el de combustión, siendo empleado únicamente en momentos puntuales (arranque y velocidad constante).
Los vehículos híbridos se caracterizan por disponer de una batería eléctrica, de menor tamaño en el caso del HEV, que se recarga de la siguiente manera:
- Para los HEV: mediante frenada regenerativa y motor de combustión interna
- Para los PHEV: mediante carga por toma de corriente, aunque también mediante frenada regenerativa y motor de combustión interna
Vamos a ver con más detalle cada uno de los tipos en los que diferenciamos los vehículos híbridos:
HEV – vehículos híbridos convencionales
Aunque el primer vehículo híbrido eléctrico fue creado en 1898, no sería hasta 1997 cuando se creó un vehículo de estas características disponible en el mercado.
Fue la multinacional Toyota la que lanzó su modelo Prius en Japón, para poco después, en el año 2000, ya venderlo en todo el mundo.
Este vehículo tuvo como novedad, respecto del vehículo de combustión tradicional, que mediante un sistema de frenos regenerativos almacenaba energía en la frenada para así apoyar al motor principal y reducir las emisiones que provocan el uso de éste.
La evolución hasta lo que hoy en día consideramos híbridos ha sido paulatina. Los primeros vehículos que iban más allá de los convencionales, denominados microhíbridos disponían de un motor más eficiente y de una batería eléctrica que aguantaba más ciclos stop/start que la tradicional.
El siguiente paso fue el de los semihíbridos (mild-hybrid, en inglés), que fueron capaces de transformar la energía cinética en eléctrica gracias a la frenada regenerativa. Estos vehículos incorporaban un pequeño motor eléctrico de poca potencia cuya función era aliviar el consumo de combustible del motor principal.
Los primeros híbridos, propiamente dicho, se corresponden con la configuración híbrido en paralelo.
En estos vehículos, a diferencia de los anteriores, no sólo es el motor de combustión el que mueve las ruedas, sino que éstas también pueden ser movidas por el motor eléctrico.
A diferencia de los híbridos en paralelo, en los híbridos en serie es el motor eléctrico quien, exclusivamente mueve las ruedas. Esta configuración será la que acabará dirigiendo al desarrollo de los EREV (vehículos eléctricos de autonomía extendida).
La siguiente evolución fue la de los híbridos en serie-paralelo, que son los HEV tal cual los conocemos hoy en día. Estos vehículos disponen de un generador independiente que carga la batería de alto voltaje y pone en marcha el motor térmico.
En estos vehículos, la energía cinética se transforma en electricidad no solo con la frenada regenerativa, sino también con el propio motor de combustión.
Estos vehículos pueden tener 3 tipos distintos de funcionamiento: vehículo de combustión, vehículo eléctrico (con muy baja autonomía) y un mix entre ambos, decidiendo el propio ordenador del vehículo en qué momento es más eficiente uno u otro funcionamiento.
La autonomía es ligeramente superior a la del coche convencional ya que el motor principal es el mismo, con igual tamaño de depósito, si bien se incrementa debido a la recuperación energética que realiza. El motor eléctrico funciona en este caso en el arrancado y a velocidades constantes.
Es importante remarcar que, pese a disponer de elementos eléctricos en su configuración, la única fuente energética que alimenta al vehículo híbrido es el combustible (gasolina).
Estos vehículos pueden admitir distintos tipos de baterías, siendo las más habituales las Ni‑MH (níquel-metalhidruro) y las ion litio NMC (que emplean cátodos formados por capas de níquel, manganeso y cobalto).
PHEV – vehículos híbridos enchufables
El primer vehículo híbrido enchufable de producción comercial fue el F3DM y apareció en 2009 de la mano del fabricante chino BYD.
Constituyó un gran cambio con respecto al HEV ya que el motor eléctrico cobraba una mayor importancia con respecto al híbrido convencional y además, permitía al vehículo poder circular exclusivamente con electricidad en trayectos cortos.
El coche híbrido enchufable consume electricidad y gasolina. Su batería eléctrica puede cargarse en la red eléctrica convencional (baja tensión).
Así, sus baterías se cargan de distintas maneras: enchufando el coche a la red, con el movimiento del motor de combustión o mediante frenada regenerativa.
Una vez descargada la batería eléctrica, el motor de combustión se pone en marcha. En este coche, tanto el motor eléctrico como el de combustión pueden mover las ruedas.
Al igual que el HEV, puede funcionar exclusivamente en modo combustible, en modo eléctrico, o combinando ambos según detecte el ordenador de abordo como más eficiente en cada momento.
La autonomía del PHEV es superior a la del HEV, al tener unas baterías eléctricas de mayor tamaño
Sin embargo, al contrario que con los EREV (vehículos eléctricos de autonomía extendida), la parte eléctrica sigue teniendo un menor protagonismo que la de combustión, siendo mayor la autonomía proporcionada por el combustible que por la electricidad.
En cuanto al tipo de baterías empleadas, suelen ser del tipo ion litio NMC.
En nuestra próxima entrega nos vamos a ocupar de los vehículos eléctricos puros y los distintos tipos que podemos encontrar.
Y tu, ¿tu próximo vehículo será electrificado?
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