El coche eléctrico

El coche eléctrico, que es y como funciona

HISTORIA
El coche eléctrico está de plena actualidad por ser una de las motorizaciones que más se están desarrollando de cara al inminente futuro.
Pero contra lo que se suele creer el coche eléctrico es más antiguo que el motor de gasolina, allá por 1890 ya había bastantes coches eléctricos en venta por la simple razón de que eran más sencillos que los motores de gasolina, más limpios y fáciles de arrancar cuando todavía no existían los motores de arranque y había que arrancar los coches de gasolina a manivela. En la primera década del siglo XX coexistieron con motores de vapor y gasolina, pero tenían la limitación que permanece hasta ahora de la duración de las baterías y no pudieron hacer frente a la rápida evolución de los motores de gasolina.
Con la evolución de la sociedad cayeron en el olvido hasta la crisis del petróleo de los años 1970’s en que algunos fabricantes volvieron a recuperar la idea, más de modo experimental que comercial, el problema seguía siendo la limitación de autonomía de las baterías, su costo y la electrónica de la época no permitieron un desarrollo comercial.
Hacia 2010 algunos fabricantes vieron en la electricidad un método para bajar las emisiones en ciudad pero salvo Tesla no tuvieron mucho éxito hasta 2015 cuando el escándalo llamado Dieselgate de Volkswagen recordó a las administraciones públicas los peligros de la contaminación.
La industria del automóvil ha reconocido que en el actual estado de la tecnología el coche eléctrico es comercialmente viable e imprescindible para cumplir los requisitos medioambientales que los organismos políticos van a imponer.
Actualmente en 2018 hay una carrera contra reloj entre los fabricantes para desarrollar coches eléctricos asequibles al público, prácticos y rentables para la industria.

 

 

 

 

 

FUNDAMENTOS
El coche eléctrico no emite gases contaminantes, pero se puede cuestionar el origen de la electricidad, no es igual de contaminante la generación eléctrica en centrales de carbón, nucleares o térmicas que la fotovoltaica o eólica. Pero, aunque la generación proceda de fuentes contaminantes, las emisiones generalmente son menores a la de los actuales motores térmicos en todo el ciclo de generación y transporte llamado "del pozo a la rueda".
Asimismo, hay un debate ecológico en cuanto al impacto de los recursos necesarios para producir las baterías y demás componentes así como su posterior tratamiento como residuos. La transición hacia el vehículo eléctrico va a producir cambios en los equilibrios geoestratégicos por la gran demanda de materias primas escasas y caras (litio, cobre, cobalto etc) para la producción principalmente de las baterías y demás elementos eléctricos.
Hasta ahora el petróleo era un elemento estratégico fundamental y ahora se añaden otros minerales en función de las tecnologías a desarrollar sobre todo para las baterías. Tambien es otro tema complejo la capacidad de producción de baterías y quien las fabricará, actualmente el mercado está en manos de unas pocas multinacionales de la electrónica ajenas a los fabricantes de automóviles que no pueden controlar ni producción ni precio. El desarrollo de nuevas tecnologías se hace imprescindible.

En lo que tiene clara ventaja el motor eléctrico es en eficiencia termodinámica que es de un 90% frente a un 30% de un buen motor térmico – un buen motor de Fórmula 1 de 2017 llega al 49%.
Otra ventaja que tiene el motor eléctrico respecto al térmico es el par constante en todo régimen de giro lo cual hace que en coches con relativamente poca potencia máxima se consiga muy buena respuesta al acelerador siendo la aceleración espectacular en los modelos más potentes, ver aquí lo que es la potencia y par.
En retenciones y frenadas el motor eléctrico hace de generador y carga la batería.
Otro aspecto a favor es un muy inferior ruido del motor y ausencia de vibraciones, siendo el ruido de rodadura el único apreciable.

El vehículo eléctrico es más sencillo y fiable, a nivel de grupo motopropulsor tiene muchas menos piezas que un vehículo térmico, necesita mucho menos mantenimiento y tiene menos averías a lo largo de su vida útil que además será más larga que un vehículo convencional.
Todo esto va a implicar profundos cambios en la industria: en la fabricación se reducirán los procesos y la mano de obra necesaria, en ventas habrá que vender más servicios que producto, en los talleres habrá mucho menos trabajo pero más cualificado. Todo añadido a las ayudas a la conducción y los servicios añadidos al “coche conectado” hará necesaria una adaptación de los sectores implicados.
Incluso la estética del automóvil va a cambiar, por ejemplo la característica rejilla emblema de cada marca ya no es necesaria por la mínima necesidad de radiador, los neumáticos anchos tienen poco sentido y de los agresivos tubos de escape nos olvidamos.


Las corrientes eléctricas con que trabajan los vehículos eléctricos hacen que la manipulación de ciertos elementos sea muy peligrosa por riesgo de descargas. Aunque la utilización del coche no supone ningún riesgo, la reparación de algunos elementos solo puede hacerse por personal cualificado en la prevención de riesgos eléctricos porque una descarga eléctrica de alta tensión puede tener consecuencias fatales.
Asimismo será necesaria formación sobre seguridad eléctrica a colectivos como bomberos, policía, sanitarios etc., para responder ante los posibles accidentes.

Es evidente que un coche eléctrico necesita electricidad para funcionar y esta llega a través de la red general a los puntos de carga donde conectamos nuestro coche lo que implica adaptación de la red de generación y distribución y la correspondiente administrativa y urbanística en nuestras ciudades para proveer los necesarios puntos de carga, así como la instalación de puntos particulares en garajes comunitarios y domicilios. Una carga digamos standard tarda alrededor de 8 horas, pero hay la posibilidad en algunos puntos de carga rápidos de hacer una carga rápida en una media hora un porcentaje alto de batería (sobre un 80%). Pensemos cuantos puntos de carga serían necesarios si por ejemplo un 5% del parque de vehículos fueran eléctricos y el impacto en el urbanismo de las ciudades.
Tambien las empresas eléctricas deben adaptar el aumento de consumo modificando las capacidades de generación y distribución que pueden suponer fuertes inversiones.


Con los actuales precios de la electricidad el vehículo eléctrico es más económico por kilómetro recorrido que uno con motor térmico, pero hay bastante disparidad de precios entre los distintos puntos de recarga y tarifas eléctricas. Para hacer un cálculo económico total hay que calcular el precio de compra mayor que el de un coche térmico equivalente y mantenimiento, las posibles subvenciones de los gobiernos, las baterías en algunos casos son alquiladas por el fabricante durante la vida del vehículo. Hay infinidad de opciones comerciales y hay que hacer muchos cálculos.
No conviene olvidar que los precios de los combustibles que usan nuestros coches alrededor del 70% son impuestos, la electricidad como servicio público tiene un impuesto mucho menor y un precio más o menos controlado por los gobiernos.
¿Estarán los distintos gobiernos dispuestos a perder una buena parte de ingresos fiscales por menor consumo de combustibles si el parque de coches eléctricos supone un por ejemplo 10% del total de un país? Además de menores ingresos fiscales por subvenciones a la compra y un importante gasto en infraestructuras de puntos de recarga. Interesante análisis que tendrán que hacer las administraciones.

 

COMO FUNCIONA UN COCHE ELECTRICO
El principio fue al igual que en los motores térmicos desarrollado hace más de 120 años: Una batería almacena corriente continua y a través de un convertidor lo transforma a corriente alterna que con su correspondiente gestión electrónica alimenta un motor de corriente alterna que a través de unos sencillos engranajes desmultiplicadores (no suele haber caja de cambios) mueven las ruedas.
Cuando queremos cargar la batería conectamos nuestro coche con un cable a un punto de carga y el cargador junto con el convertidor transforma la corriente alterna de la red en continua que carga la batería. Todo el sistema está inicialmente gestionado por una red eléctrica con una batería convencional de 12V.
El resto de sistemas: carrocería, frenos, suspensiones, dirección, etc... son más o menos iguales con algunas modificaciones a las de un vehículo convencional. Otros en cambio deben ser más profundamente modificados como la climatización. 

Hay vehículos eléctricos desarrollados a partir de vehículos convencionales que están en el mercado desde hace años , simplificando mucho - a un vehículo le cambiamos el grupo motopropulsor por uno eléctrico, colocamos una batería y con algunas modificaciones de sistemas tenemos un vehículo eléctrico y evitamos los costes de desarrollo de un vehículo completamente nuevo, un ejemplo es el Renault Kangoo. Es el sistema utilizado hasta que los fabricantes han apostado definitivamente por el vehículo eléctrico.
Hay empresas que adaptan coches convencionales, especialmente clásicos a eléctricos, digamos que quitan las tripas mecánicas viejas y adaptan los componentes para electrificar nuestro querido coche “viejo” en un flamante y ecológico coche eléctrico con la imagen clásica.
Lo ideal es desarrollar un coche nuevo sobre una hoja en blanco para hacer un coche eléctrico buscando las características más adecuadas y optimizando todos los sistemas. Ejemplos son el Nissan Leaf,Renault Zoe, BMW i3.
Otra tendencia es desarrollar los nuevos modelos para equipar distintas motorizaciones (térmicas y eléctricas) porque en futuro próximo coexistirán en la misma gama ambas variantes, se reducen los costos con buenas características en todos los modelos.
En un vehículo térmico el consumo es importante pero en su diseño no es lo fundamental, con parar a repostar con más o menos frecuencia si nuestra economía lo permite se soluciona. En cambio en un vehículo eléctrico todo debe ir optimizado para conseguir el mínimo consumo y por tanto mayor autonomía, por ello se busca que el coche sea lo más ligero posible, se suelen usar neumáticos específicos de bajo rozamiento, también se afina la aerodinámica en busca de la mínima resistencia, los elementos auxiliares y de confort deben consumir la mínima electricidad posible y sobre todo la climatización debe estar optimizada.
En un motor térmico se desperdicia mucha energía en forma de calor, ese calor se puede usar para la calefacción y un pequeño excedente de potencia para el aire acondicionado y demás elementos auxiliares sin que la influencia en el consumo en función del uso de estos servicios sea importante.
En un coche eléctrico todo sale de la batería y el uso de elementos eléctricos, climatización, limpias, luces, radio… todo influye en la autonomía, por eso en función del uso la autonomía real varía más o menos sobre la declarada por el fabricante.
Otro aspecto importante es la pérdida de capacidad por envejecimiento de las baterías y la variación de rendimiento según la temperatura ambiente.
El coche eléctrico con la tecnología actual y la prevista a medio plazo es dificil que sea una alternativa de transporte que sustituya a los motores térmicos sino que tendrá que convivir en mayor o menor porcentaje con los motores Diesel, gasolina, hibrídos, GLP, gas natural, pila de combustible... etc.

En el siguiente capítulo vemos con más detalle como funcionan todos los elementos.

jainft@jaicar.com

Capitulo II Funcionamiento y componentes