La electrificación de los vehículos
CONTAMINACIÓN Y ELECTRICIDAD
La contaminación de todo vehículo (eléctrico o no) debe contabilizarse sumando las emisiones directas, que son las emisiones que produce el propio motor del vehículo, y las emisiones indirectas, que son las emisiones producidas en sistemas externos al vehículo pero fundamentales para éste por proporcionarle la energía necesaria para funcionar.
Aunque un vehículo eléctrico no produce emisiones contaminantes durante su funcionamiento, la generación de energía eléctrica necesaria para mover el vehículo eléctrico da lugar a emisiones contaminantes y al consumo de recursos no renovables en mayor o menor medida, dependiendo de cómo se haya generado esa energía eléctrica.
Un caso particular es el de los vehículos que utilizan electricidad renovable como fuente de energía primaria (este es el caso de los vehículos recargados por electricidad solar, también conocidos como solar-charged vehicle). Asimismo, durante la generación, el transporte y la transformación de energía eléctrica se pierde parte de la energía, por lo que la energía útil es inferior a la energía primaria. Lo mismo sucede con el petróleo, que además de los gastos de transporte debidos a la diferencia geográfica de los lugares de producción y de consumo, es necesario transformar en refinerías en los diferentes productos derivados del petróleo, incluyendo los carburantes.
Para que un vehículo eléctrico recorra 100 km es necesario producir 15,35 kWh en la central eléctrica.
CONSUMO
Los vehículos eléctricos destacan por su alto rendimiento en la transformación de la energía eléctrica de la batería en la energía mecánica con la que se moverá el vehículo (60-85%), frente al rendimiento de la transformación de la energía del depósito de gasolina en la energía mecánica que mueve un vehículo de gasolina (15-20%).
El consumo medio cada 100 km de un vehículo eléctrico actualmente es de 13,78 kWh. Sin embargo, sólo es el consumo de los kWh que contiene la batería.
Como el proceso de carga de la batería o el transporte y distribución de la electricidad tienen pérdidas causadas por no tener un rendimiento perfecto, la cantidad de kWh que necesitan extraerse de una toma de corriente o que se fabrican en la central eléctrica es algo superiores.
Así, de esos 13,78 kWh consumidos de la batería de un coche eléctrico cada 100 km: se transforman en energía mecánica para desplazar el vehículo 9,73 kWh, será necesario extraer de una toma de corriente 14,38 kWh, será necesario producir en una central eléctrica 15,35 kWh y será necesario extraer del medio 31,66 kWh. El dato de los 31,66 kWh es solo válido para España, mientras que como media Europea sería algo superior, en torno a 40 kWh.
Debido a que se necesita extraer de la toma de corriente 14,38 kWh para recorrer 100km en un vehículo eléctrico, éste será el número de kWh que aparecerá en la factura por cada 100km recorridos. Y, estando en España el costo por kWh para pequeños consumidores en aproximadamente 0,115 €. El costo que supone proporcionar la energía necesaria a un vehículo eléctrico en España es de unos 1,65€/100 km.
Este dato es uno de los puntos fuertes de los vehículos eléctricos a baterías. Comparándolo con el consumo de un vehículo equipado con un motor de combustión interna, es verdaderamente ventajoso. Por ejemplo: un pequeño utilitario con un motor diésel (Renault Clío dci), combinando recorrido urbano y extra-urbano consume 4,7 L/100 km. Lo cual, con el coste actual del gasóleo (unos 1,35 €), supone 6,35 €/100 km.
LOS HÍBRIDOS
Se han llamado “híbridos” a los automóviles que utilizan un motor eléctrico, y un motor de combustión interna para realizar su trabajo. A diferencia de los automóviles solo eléctricos, hay vehículos híbridos que no es necesario conectar a una toma de corriente para recargar las baterías, el generador y el sistema de "frenos regenerativos" se encargan de mantener la carga de las mismas.
En algunos híbridos es posible recuperar la energía cinética al frenar, que suele disiparse en forma de calor en los frenos, convirtiéndola en energía eléctrica. Este tipo de frenos se suele llamar "regenerativo".
ESTACIONES DE CARGA
Una estación de carga o estación de carga eléctrica, también llamada electrolinera, es un lugar que provee electricidad para la recarga rápida de las baterías de los vehículos eléctricos, incluyendo los vehículos híbridos enchufables, mediante procedimientos que no llevan más de diez minutos (dispensadores rápidos de electricidad o estación de recambio de baterías).
Hoy en día, el desarrollo de estas instalaciones está dividido en dos conceptos diferentes: los sistemas de recarga de baterías y los sistemas de cambio de batería.
Las estaciones de carga de uso público suelen ser sistemas automáticos de auto-servicio. Para pagar la energía consumida durante el proceso de carga de las baterías se han implantado diferentes soluciones en que los usuarios se identifican mediante algún sistema que les permite el pago. En algunas ocasiones también se identifican los vehículos mediante una etiqueta RFID que lee el sistema antes de realizar el servicio. El sistema de Tesla Motors, el supercargador, es gratuito para los Model S que tienen esta opción activa.
TIEMPOS DE RECARGA
Una electrolinera relativamente sencilla con 3,6 kilovatios de potencia (230 voltios a 16 amperios) requiere varias horas para recargar completamente un vehículo eléctrico. Por ejemplo, el Nissan Leaf, con una batería de 24 kilovatios-hora tardará aproximadamente 7 horas en recargar.
Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la mayoría de los usuarios recargarán todos los días, por lo que raramente necesitarán recargar totalmente la batería. Así pues, 3,6 kilovatios de carga pueden ser suficientes para recargar un vehículo aparcado en el hogar o el trabajo, pero nunca para “repostar” en medio de un viaje.
Una consecuencia directa de la implementación de electrolineras de recarga rápida es la necesidad de una infraestructura eléctrica capaz de suministrar las potencias demandadas ya que la carga rápida requiere un servicio eléctrico de tipo industrial.
El ejemplo siguiente ilustra las necesidades de potencia para un vehículo eléctrico tipo:
- Batería del vehículo: 50 kWh
- Eficiencia del cargador: 100%
- Tiempo de recarga: 10 min (carga rápida)
- % de recarga: 70% (del 10% al 80%)
Con estos datos, la potencia requerida por la red es de (0,7 x 50) / (10 / 60) = 210 kW.
A modo de comparación, se estima que la potencia media contratada por hogar en España es de 4,4 kW, por lo que 210 kW equivalen a la potencia de unos 50 hogares.
Una electrolinera diseñada para la carga rápida de varios vehículos similar a las estaciones de servicio de hidrocarburos actuales, puede requerir picos de potencia del orden de varios megavatios.
Las altas potencias requeridas por los sistemas de recarga rápida también pueden suponer un problema para la red eléctrica pudiendo provocar bajadas de tensión o incluso apagones durante las horas punta si demasiados vehículos deciden cargar al mismo tiempo.
Para tratar de optimizar la red se puede incentivar la recarga de vehículos en horas valle mediante tarifas eléctricas reducidas. Otra solución es el empleo de sistemas de almacenamiento de energía que permitan reducir la diferencia entre la demanda de la estación de recarga y la red eléctrica, aunque esto supondría una reducción de la eficiencia del sistema debido a las inevitables pérdidas de carga. Otra posibilidad es la generación in-situ, bajo demanda, de potencia eléctrica.
VEHÍCULOS ELÉCTRICOS
Los vehículos eléctricos están propulsados total o parcialmente por energía eléctrica procedente de baterías que se recargan en la red eléctrica. Su utilización presenta ventajas desde el punto de vista medioambiental, ya que permite disminuir el nivel de emisiones de CO2 a la atmósfera.
VEHÍCULOS HÍBRIDOS ENCHUFABLES (PHEV)
Son vehículos híbridos que combinan un motor de combustión interna y otro eléctrico con baterías que permite su recarga a través de un enchufe. El resultado es que pueden recorrer más kilómetros en modo cien por cien eléctrico que un híbrido normal (HEV).
Toyota ha puesto a la venta recientemente el Prius PHEV con una autonomía en modo eléctrico de 25 kilómetros frente a los 2 kilómetros que ofrece el Prius convencional.
Vehículos totalmente eléctricos (EV): Son una de las alternativas del futuro para la movilidad y transporte urbano ya que funcionan en exclusiva con un motor eléctrico.
VEHÍCULOS ELÉCTRICOS DE AUTONOMÍA EXTENDIDA (EREV)
Tienen las mismas características que los vehículos eléctricos de batería pero llevan además otra fuente secundaria que funciona como un generador interno y que recarga las baterías permitiendo aumentar la autonomía del vehículo.
VENTAJAS DEL VEHÍCULO ELÉCTRICO FRENTE AL DE COMBUSTIÓN INTERNA
Entre las ventajas de un motor eléctrico frente a uno de combustión interna destaca su menor tamaño y peso, su mayor sencillez de componentes técnicos, un rendimiento más elevado, un par constante desde el inicio de la marcha y que no contamina directamente.
BATERÍAS DEL MOTOR ELÉCTRICO
El motor eléctrico funciona gracias a baterías encargadas de acumular la electricidad. Las baterías han ido evolucionando y encontramos de níquel-cadmio (Ni-Cd), de níquel-hidruro metálico (Ni-MH) o las más avanzadas y potentes de iones de litio (Li-ion). Ésta última es la que tiene las mejores perspectivas a corto y medio plazo para el desarrollo de este tipo de vehículos.
PRECIO DE LOS VEHÍCULOS ELÉCTRICOS
En la actualidad el precio de adquisición de los vehículos eléctricos es más elevado que el de un vehículo de combustión tradicional, especialmente si están equipados con baterías de litio. Tanto el coste de la energía que los impulsa como el mantenimiento son más baratos pero no son suficientes para compensar el sobreprecio.
CONSUMO DE LOS VEHÍCULOS ELÉCTRICOS
Según datos de los fabricantes el consumo del vehículo eléctrico varía entre los 16 kWh/100 km para un utilitario urbano y los 20 kWh/100 km. de un microbús.
Para un coche de tipo medio el ahorro en consumo puede estar entre 1.065 y 1.335 euros al año para un recorrido de 15.000 kilómetros, comparado con un turismo convencional.
Los eléctricos no emiten contaminantes cuando circulan pero sí se generan emisiones en el proceso de generación de la fuente de energía. Aun así, un vehículo eléctrico provoca aproximadamente la mitad de emisiones que uno de combustión interna, es decir, en torno a 50-60 gr/km de CO2. Para 15.000 kilómetros al año el ahorro sería entre 0,90 y 1,35 toneladas de CO2 anuales con respecto a un vehículo de combustión interna.
El consumo de electricidad es más barato que el de combustible. El ahorro final depende mucho del tamaño del vehículo. Para un consumo medio de 16 kWh/100 km. recargando en horario nocturno puede suponer aproximadamente un coste de unos 1,5 euros/100 km. frente a una media de 6 euros/100 km de un vehículo de combustión tradicional.
Pero no sólo se ahorra en consumo, el gasto en mantenimiento también es mucho menor. No hay aceites, ni lubricantes, escaso desgaste de frenos, ausencia de transmisiones mecánicas, etc. Pero hay que tener en cuenta que la vida útil de las baterías es limitada y sustituirlas es muy caro. Renault es uno de los pocos fabricantes que ha apostado por ofrecer las baterías de su gama eléctrica a través del leasing, el cliente paga un precio al mes y a cambio tiene garantizado su reemplazo en caso de que se agoten o se estropeen.
AUTONOMÍA DE LOS VEHÍCULOS ELÉCTRICOS
La autonomía de un vehículo eléctrico depende del modelo y de la batería. Con las baterías de ion-litio, más avanzadas tecnológicamente, el Renault Fluence Z.E. puede recorrer sin parar en torno a los 185 kilómetros.
La autonomía de la mayoría de modelos se sitúa en el rango que va de los 130 a los 200 kilómetros según cifras homologadas por los fabricantes.
El fabricante Tesla es de los más avanzados en fabricar coches eléctricos. Su modelo Tesla S, recién llegado al mercado, es capaz de conseguir hasta 482 kilómetros de autonomía. ¿El motivo? Sus potentes baterías de 40 Kwh (257 km), 60 Kwh (370 km) y 80 kW (482 km).
RECARGA DE LOS VEHÍCULOS ELÉCTRICOS
En la red de carga de las baterías de un vehículo eléctrico encontramos uno de los principales problemas para su introducción masiva en el parque español. En la actualidad encontramos cada vez más puntos de recarga en la vía pública pero aún son escasos. Un punto de recarga es comparable a un surtidor de gasolina aunque en el caso del vehículo eléctrico se realiza enchufando el coche a la red eléctrica con el cable que incluye el propio coche.
El proceso tiene una duración mínima de 30 minutos para cargar el 80% de la capacidad o 10 minutos para una autonomía de 60 kilómetros con un sistema de carga rápida (50 kW de potencia). Actualmente el protocolo CHAdeMO es el más extendido a nivel mundial para la recarga rápida. Con el tipo de recarga convencional en un enchufe doméstico (16 amperios, 230 voltios y entregando una potencia de 3,6 kW) la batería tarda en cargarse entre seis y ocho horas.
Aunque diferentes estudios sobre hábitos de conducción establecen que el 40 por ciento de los viajes se realizan en menos de 10 minutos y que un 80 por ciento de los europeos recorren menos de 70 kilómetros diarios, el hecho es que por cada hora de conducción se necesitan cinco horas de carga y esto genera ansiedad en el conductor.
Los fabricantes y sectores implicados no dejan de estudiar sistemas para facilitar la recarga. Una opción son los servicios de cambio de baterías en estaciones de servicio en menos de tres minutos, como el desarrollado por la empresa Better Place, pero los diferentes tipos de baterías y su posición dentro del vehículo, de momento, lo hacen poco viable.
Otra solución la encontramos en Endesa, que ha presentado recientemente un sistema de recarga sin cables en el que el coche, subido a una plataforma, se recarga al 80% en sólo 15 minutos. Volvo también ha empezado a probar un nuevo cargador rápido en el C30 eléctrico (todavía en pruebas) que reduce el tiempo de recarga convencional a tan sólo 1,5 horas.
VEHÍCULOS HÍBRIDOS
El funcionamiento de un vehículo híbrido se basa en la combinación de dos tipos de motores, uno eléctrico y otro convencional o de combustión interna, a través de un sofisticado sistema de control híbrido y de un paquete de baterías.
En general, un vehículo híbrido funciona como uno convencional al que se le ha unido un motor eléctrico cuya misión es bien ayudar al motor de combustión cuando se precise una mayor potencia o bien impulsar él solo al vehículo, con el motor de combustión desconectado, cuando la potencia requerida sea pequeña, por ejemplo en condiciones favorables de conducción.
Los vehículos híbridos se clasifican en tres tipos atendiendo al modo en que se conectan ambos motores: híbridos en serie, híbridos en paralelo e híbridos mixtos.
ARQUITECTURA EN SERIE
En los híbridos en serie el vehículo es impulsado enteramente por el motor eléctrico gracias a la electricidad suministrada por el motor de combustión, el cual arrastra a su vez un generador eléctrico. La batería actúa por lo tanto como acumulador de la electricidad (energía) sobrante y, cuando está cargada, permite la desconexión temporal del motor de combustión, de forma que el vehículo puede impulsarse momentáneamente de manera totalmente eléctrica.
Los flujos energéticos característicos de la configuración en serie son los siguientes:
- El motor de combustión, a través del generador, puede alimentar al motor eléctrico y también cargar la batería.
- La batería puede alimentar al motor eléctrico pero también, gracias a la capacidad de éste de actuar como freno regenerativo, el motor eléctrico puede, a su vez, recargar la batería. El frenado regenerativo consiste en decelerar el vehículo no del modo convencional basado en el rozamiento de las pastillas contra los discos de freno, sino invirtiendo el funcionamiento del motor eléctrico y haciéndolo funcionar como un generador de electricidad.
ARQUITECTURA EN PARALELO
En los híbridos con arquitectura paralela tanto el motor de combustión como el motor eléctrico trabajan simultáneamente para impulsar las ruedas del vehículo. El sistema de tracción no es excesivamente complejo mecánicamente en esta arquitectura, puesto que el motor eléctrico simplemente trabaja en paralelo con el motor de combustión. Esto supone una notable simplificación a la hora de desarrollar una hibridación por parte de cualquier fabricante.
Los flujos energéticos característicos de la configuración en serie son los siguientes:
- El motor de combustión, a través del motor eléctrico, puede también impulsar al vehículo y, también, cargar la batería funcionando éste último como un alternador.
- La batería puede alimentar al motor eléctrico y, gracias a la capacidad del freno regenerativo, el motor eléctrico puede también recargar la batería.
ARQUITECTURA MIXTA
Esta configuración proporciona la posibilidad de propulsar al vehículo enteramente mediante el motor de combustión, enteramente mediante el motor eléctrico o mediante una combinación de ambos motores.
El concepto de un vehículo mixto es el de un vehículo híbrido con arquitectura serie en el que se ha conectado el motor de combustión directamente a las ruedas. Así, tanto el motor de combustión como el generador y el motor eléctrico están todos ellos interconectados a través de un sistema de engranajes diferencial el cual, a su vez, está conectado a la transmisión del vehículo.
El flujo de la energía en los vehículos con arquitectura mixta sería el siguiente:
- El motor de combustión impulsa al vehículo a través del conjunto diferencial.
- El generador, que está también conectado a ese conjunto diferencial, es impulsado por el motor de combustión produciendo así electricidad. Esa electricidad es usada unas veces para recargar las baterías y otras para alimentar al motor eléctrico, según las necesidades.
- El motor eléctrico es alimentado por las baterías y a su vez éste es capaz de recargar las baterías en los momentos que funcione a modo de freno regenerativo.
- El motor eléctrico impulsa las ruedas a través del conjunto diferencial.
Las ventajas del sistema híbrido mixto con respecto a los demás sistemas son las siguientes:
- Gracias al conjunto diferencial, el motor de combustión puede ser conectado a las ruedas en aquellos momentos en los que opere en el rango óptimo de revoluciones (rango de máximo rendimiento y mínimo consumo).
- Al trabajar el motor de combustión en dichas condiciones y al disponer del refuerzo del motor eléctrico, ya no es necesario dotar a estos vehículos de complicadas, y caras, cajas de cambios.
El sistema de control de ambos motores consigue que el funcionamiento del conjunto esté siempre optimizado.
Las desventajas incluyen el incremento de la complejidad mecánica en general, con el correspondiente aumento del costo tanto en la parte mecánica como en la relativa al sistema de control del conjunto.
CONTAMINACIÓN AMBIENTAL Y ACÚSTICA
Los vehículos a motor representan una de las principales fuentes de contaminación ambiental y de emisión de gases responsables del efecto invernadero. Los dos gases de efecto invernadero más importantes son el CO2 y el metano.
Por otra parte, las principales emisiones contaminantes causadas por los vehículos son los óxidos de nitrógeno (NOx), los hidrocarburos (HC) y el monóxido de carbono (CO). Las emisiones de estos gases procedentes de los vehículos representan respectivamente el 58%, el 50% y el 75% del total de emisiones atmosféricas.
Además, los vehículos contribuyen a la emisión de otros contaminantes tóxicos como el plomo, el benceno, el butadieno y otros carcinógenos asociados a las pequeñas partículas sólidas emitidas por el tubo de escape.
En la tabla (1) se puede ver la reducción media de emisiones en un vehículo híbrido con respecto a otro vehículo convencional que cumpla la normativa actual de emisiones EURO IV, y según sea de gasolina o diésel.
Los vehículos diésel emiten hasta cinco veces más partículas sólidas que los propulsores de gasolina: mientras que los primeros emiten entre 20 y 30 microgramos de partículas por cada kilómetro recorrido, los segundos únicamente expulsan 5 microgramos a lo largo de esta distancia.
En tanto en cuanto utilizan un motor de combustión interna, los automóviles híbridos no pueden considerarse vehículos de emisión cero y todavía son fuente tanto de contaminación atmosférica como acústica, al igual que un vehículo convencional.
En la tabla (2) se compara la reducción anual que se obtendría con diferentes escenarios (ritmos) de adquisición de vehículos híbridos, tomando como referencia las emisiones totales anuales de los turismos y los límites de emisión contemplados en el Protocolo de Kioto para nuestro país.
Al igual que sucede con las emisiones contaminantes, los vehículos híbridos ofrecen las mayores reducciones de consumo durante la conducción por ciudad y cuanto más denso sea el tráfico.
La posibilidad de apagar su motor de combustión y moverse utilizando el motor eléctrico junto al freno regenerativo aportan un importante ahorro en consumo. Los ahorros que se derivan del freno regenerativo equivalen generalmente a un litro de combustible por cada 100 kilómetros recorridos en conducción por ciudad.
El sistema de parada del motor de combustión puede suponer por sí solo un ahorro de consumo del 10% en el ciclo urbano, llegándose al 17% si la circulación es muy intensa, y de en torno al 6% en ciclo mixto.
Una de las grandes novedades que ha aportado el vehículo híbrido consiste en la posibilidad de recuperar parte de la energía gracias al freno regenerativo.
Este sistema de frenado es capaz de recuperar durante la frenada parte de la energía cinética que posee el vehículo por el mero hecho de desplazarse a una determinada velocidad.
En un sistema de frenado convencional la energía cinética se transforma (se disipa) en calor o energía calorífica resultado de la fricción entre pastillas o zapatas, por un lado, y discos o tambores, por otro.
Así, en las fases de deceleración y frenado el motor eléctrico actúa como un generador de electricidad y aprovecha la energía cinética del vehículo para obtener electricidad que se almacena en las baterías.
Esto permite recuperar una cierta cantidad de energía que se perdería en forma de calor en el caso del sistema de frenado convencional. El sistema de frenado regenerativo actúa siempre que se usen los frenos y también siempre que el vehículo deje de acelerar, por lo que este sistema ofrece su mayor eficiencia en aquellas situaciones en las que existen continuas aceleraciones y deceleraciones, como es el caso de la conducción en ciudad.
En conducción en autopista el sistema de frenado regenerativo sigue funcionado esporádicamente, por ejemplo en bajadas prolongadas o al reducirse la velocidad después de una maniobra de adelantamiento.
En general, se estima que es posible recuperar hasta el 30% de la energía cinética, lo cual se traduce en un ahorro medio de cerca de un litro de gasolina por cada 100 km recorridos en ámbito urbano en donde se producen frecuentes frenadas. Además, el frenado regenerativo permite reducir en un 22% el peso del sistema de frenado convencional, alargándose también su vida útil.
Existe otra contaminación no tan reconocida inicialmente, pero no por ello menos perjudicial: la contaminación acústica producida por los vehículos a motor. Las principales fuentes de contaminación acústica en la sociedad actual provienen de los vehículos a motor, los cuales se calcula que son responsables de casi un 80% de dicha contaminación.
En zonas urbanas con mucho tráfico, y al margen de los motores, el propio rozamiento entre los neumáticos y la calzada produce ya un considerable ruido en el ambiente.
Los fabricantes de automóviles han desarrollado en las últimas décadas un enorme esfuerzo para disminuir el ruido procedente de los automóviles. Así, se ha mejorado el sistema de escape, se ha aislado y encapsulado el compartimiento del motor y se han optimizado acústicamente otras fuentes de ruido como las entradas de aire o la aerodinámica exterior.
Los vehículos híbridos siguen siendo vehículos hasta cierto punto convencionales en tanto en cuanto disponen de un motor de combustión que utilizan en mayor o menor medida.
Por ello, cuando su motor de combustión está en marcha a velocidades medias o elevadas, prácticamente el 100% de las fuentes de ruido coinciden con las de un vehículo convencional. Sin embargo, cuando el vehículo híbrido está detenido o se mueve a baja velocidad algunos híbridos paran el motor de gasolina y funcionan sólo con el sistema eléctrico para impulsarse, con lo que la emisión de ruidos puede reducirse en más de un 95%.
En ciudad esta última circunstancia se da habitualmente, ya que una gran parte del tiempo los vehículos se mueven en caravana y a velocidades lentas (por debajo de 45 km/h) o, simplemente, están detenidos.
La gran ventaja del vehículo híbrido en este sentido es por tanto su uso silencioso en ciudad, donde mayor impacto negativo tiene la contaminación acústica.
CARACTERÍSTICAS DEL VEHÍCULO ELÉCTRICO
Su principal ventaja es que permiten regeneración, es decir, recuperan parte de la energía del vehículo de cada frenada. Si se compara con el vehículo de combustión, los EV son más eficientes y sencillos, poseen menos partes móviles, requieren menos mantenimiento y no liberan emisiones. Sin embargo, son más caros y su autonomía es limitada.
CARACTERÍSTICAS DEL VEHÍCULO HÍBRIDO
Los vehículos híbridos (HEV) combinan el motor de combustión interna de un vehículo convencional con un conjunto de baterías y un motor eléctrico de un EV obteniendo, producto de la combinación de ambos, un ahorro de combustible significativo si lo comparamos con los vehículos convencionales.
Esta combinación otorga la amplia autonomía y rápida recarga esperada por los usuarios, además de un gran beneficio ambiental al disminuir significativamente las emisiones y ser notablemente más eficientes.
La gran versatilidad de configuraciones de los vehículos híbridos junto a la necesidad de interacción de las distintas fuentes de energía hace necesario un sistema de manejo global de los flujos de energía, de modo que ambas fuentes operen de manera óptima. Esto último agrega un nivel de complejidad no encontrado en los automóviles convencionales.
CARACTERÍSTICAS DEL VEHÍCULO HÍBRIDO SERIE
Los beneficios de esta configuración se resumen en:
- El motor nunca se detiene ya que debe preocuparse de mantener el estado de carga de las baterías.
- El motor a combustión se mantiene funcionando en una zona óptima, lo que reduce las emisiones.
- No necesita caja de transmisión.
Finalmente, una de las desventajas de esta configuración es que el motor a combustión trabaja arduamente en mantener la carga de las baterías.
CARACTERÍSTICAS DEL VEHÍCULO HÍBRIDO PARALELO
Los beneficios de esta configuración se resumen en:
- El vehículo tiene más potencia debido a que tanto el motor a combustión como el eléctrico proveen la potencia simultáneamente.
- No necesitan un generador separado debido a que el motor eléctrico regenera a las baterías.
- Debido a que la potencia va acoplada directamente a la transmisión, suelen ser más eficientes.
LA FUNCIÓN STAR/STOP
Cuando el vehículo se detiene el motor se apaga automáticamente y, apenas las condiciones necesarias vuelven a estar presentes, el sistema vuelve a arrancar sin que el conductor tenga que intervenir.
Es posible utilizar esta función sólo en determinadas condiciones. El motor se desconecta cuando se cumplen todos estos requisitos:
- El vehículo está parado o avanza a una velocidad inferior a 3 km/h
- Tras el último paro del motor el vehículo ha alcanzado una velocidad superior a 5 km/h
- La palanca del cambio tiene que estar en punto muerto
- El pedal del embrague no tiene que estar pisado y el volante no se mueve
- El número de revoluciones del motor es casi igual al régimen de ralentí
TECNOLOGÍA MICROHÍBRIDA
Este concepto consiste en agrupar en un solo componente el motor de arranque eléctrico y el alternador. Con ello se consigue un sistema Star/Stop más eficiente y silencioso que el convencional con motor de arranque reforzado.
Parte de la energía cinética se puede transformar en eléctrica para cargar la batería durante las frenadas (freno regenerativo).
Los vehículos dotados de esta tecnología no se pueden conducir en modo sólo eléctrico, es decir, siempre es el motor térmico el que mueve las ruedas.
Utiliza una batería de 12 voltios de malla de fibra de vidrio absorbente (AGM) de capacidad suficiente para soportar los frecuentes arranques del motor.
TECNOLOGÍA SEMIHÍBRIDA
En estos vehículos el motor eléctrico sirve de apoyo al motor térmico. Normalmente no es posible conducir el vehículo en modo sólo eléctrico o las condiciones del modo exclusivamente eléctrico son muy limitadas.
En estos vehículos, gran parte de la energía cinética se recupera durante las deceleraciones y frenadas y se almacena en forma de energía eléctrica en la batería de alto voltaje.
Los componentes eléctricos y la batería se han de diseñar para soportar una mayor tensión y potencia.
Gracias al apoyo que proporciona el motor eléctrico, el motor térmico puede funcionar en su margen óptimo de eficiencia.
TECNOLOGÍA HÍBRIDA PURA
En estos vehículos se instala un motor eléctrico más potente en combinación con el térmico. De hecho el motor eléctrico es tan potente que puede desplazar el vehículo en modo exclusivamente eléctrico.
El motor eléctrico también sirve de apoyo al motor de combustión cuando las condiciones lo permiten.
Trayectos a baja velocidad y sin mucha pendiente pueden realizarse en modo exclusivamente eléctrico.
El motor eléctrico asume la función Star/Stop del motor térmico. Durante la desaceleración y el frenado se recupera la energía para cargar la batería de alto voltaje.