¿El futuro del transporte? El coche eléctrico

El mes pasado se comercializó en Europa el Opel Ampera, uno de los pocos vehículos eléctricos disponibles en el mercado junto con otros el Toyota Prius o el Renault Z.E, modelos que podemos adquirir ya mismo en el concesionario aquí en España.

Sería demasiado extenso dedicarnos a destripar la mecánica de cada modelo para ver su funcionamiento exacto, ya que cada uno tiene una estrategia distinta para aprovechar la energía. Sin embargo, hay una serie de avances que se están empezando a aplicar de manera general, y que garantizan el ahorro y mejor aprovechamiento de la energía en nuestros vehículos.

Para empezar, un motor eléctrico (presente tanto en los eléctricos como en los híbridos) es más eficiente que uno de gasolina. Para demostrar esto, tenemos que recurrir a la definición de rendimiento. El rendimiento es el cociente entre la energía suministrada (por la electricidad o gasolina) y la energía útil (para mover las ruedas). Un coche que necesite menos energía que otro para realizar el mismo trayecto será más eficiente, su rendimiento será mayor. Pues bien, en este contexto, el rendimiento de los coches eléctricos supera el 75%, mientras que los diésel apenas llegan al 20% en el mejor de los casos.

¿Y esto por qué? Pues muy sencillo. El funcionamiento de un motor de gasolina requiere de muchos componentes en movimiento para realizar la combustión (como los cilindros), los cuales están sometidos a rozamiento, ya que tienen que estar constantemente bombeando la  gasolina en muchos puntos del motor. El rozamiento  hace perder mucha energía en forma de calor, ya que el contacto entre dos materiales “frena” el movimiento y por lo tanto, se pierde energía cinética, que pasa a ser energía térmica, que no es aprovechable y por tanto se desperdicia en grandes cantidades.

 Para disminuir la energía cinética, disminuimos v2 (velocidad) mediante el rozamiento

Por la ley de la conservación de la energía:

ΔEcinetica = ΔEtérmica

El decremento de energía cinética se transforma en incremento de energía térmica

 

En cambio, un coche eléctrico no requiere tanta maquinaria problemática, sólo unos cuantos metros de bobinado alrededor del rotor y el estátor. Únicamente con corriente eléctrica, podemos conseguir crear un campo magnético en el estátor (electroimán) y hacer que el rotor gire cuando circula la corriente por él. Una transformación de energía más sencilla y directa, lo que implica menos pérdida de energía y mayor eficiencia.

 Se ahorra energía con la electricidad en lugar de la gasolina en el motor, hasta ahí todo bien. Tenemos, por lo pronto, un coche más ecológico, porque no perjudica a la atmósfera (al menos directamente), y más eficiente. Pero además del rendimiento del motor, puede optimizarse la eficacia del coche mediante otros métodos.

Un coche eléctrico, como prácticamente cualquier aparato autónomo (móviles, portátiles, cámaras digitales) necesita una batería para almacenar la energía que utilizará. El funcionamiento de una batería lo conocemos muy bien: el coche obtendrá la energía de la batería hasta que ésta se agote. Pero es que, además, gracias a la facilidad de transformación de la energía eléctrica, el coche puede obtener energía de otras fuentes. Por ejemplo,  los frenos.

Cuando efectuamos la frenada en un coche convencional, la pastilla de freno entra en contacto con el neumático directamente, haciendo que disminuya su velocidad mediante rozamiento. El rozamiento consigue que la energía cinética de los neumáticos disminuya, que es precisamente lo que queremos, es decir, hay un decremento de energía cinética igual que antes, aunque esta vez lo hacemos a propósito.

Pero, ¿y si en vez de recurrir al rozamiento, utilizamos otro método que nos permita transformar esta energía cinética que nos sobra, en energía útil? Esa es la finalidad de los frenos regenerativos.

Es tan fácil como invertir el sentido de rotación del motor. ¡Entonces se convierte en un generador! Piénsalo detenidamente: en este caso, el método para frenar no es el rozamiento, sino el propio “freno motor”. Así matamos dos pájaros de un tiro: reducimos la velocidad, porque el neumático está girando contracorriente, y reduciendo su velocidad; y además, generamos energía, porque el motor ya no suministra velocidad, sino que la “absorbe” y la transforma en energía eléctrica, que va a la batería.

Así que no sólo tenemos un motor más eficiente que utiliza una energía más ecológica, sino que además se reutiliza parte de la energía que consume. ¿Por qué no se ha comercializado antes un vehículo así? Es una buena pregunta. En realidad, hace más de un siglo que se empezó a trabajar con coches eléctricos, pero su autonomía siempre ha sido un gran problema. Fabricar una batería con suficiente capacidad no ha sido posible hasta nuestra época, por lo que un coche eléctrico no era viable, aunque sí hay otros vehículos (como barcos) que utilizan la electricidad para desplazarse desde hace más tiempo.

Tenemos el motor, tenemos la energía, un sistema de frenos para recuperar energía perdida y una batería para poder almacenar la energía. ¿Qué nos queda? La potencia. Un coche eléctrico puede moverse, pero ¿puede hacerlo igual de bien que uno de gasolina? Comprobadlo por vosotros mismos:

Visto lo visto, el coche eléctrico es todo ventajas. Sólo queda perfeccionar algunos detalles como la autonomía: los coches no están preparados para viajes entre ciudades porque la batería es demasiado pequeña (aunque su peso es, por ejemplo en el Opel Ampera, de unos 200 kilos), y porque todavía muchas marcas no se atreven a apostar por uno eléctrico "puro" sin refugiarse en la seguridad que permite el híbrido, a pesar de que contamina. Pero todo indica que dentro de unos años éste será el estándar.

Andrés Jiménez Cuenca

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6 Comentarios en “¿El futuro del transporte? El coche eléctrico”

  1. Avatar
    andresjimenez marzo 14, 2012 at 3:00 pm #

    Féliz, si lees más detenidamente "Tenemos, por lo pronto, un coche más ecológico, porque no perjudica a la atmósfera (al menos directamente)", se entiende que indirectamente sí podría contaminar, es decir, en el proceso de producir la electricidad. En cuanto a los enchufes, poco a poco se van incoporando (yo ya he visto un par), pero desde luego es un detalle a tener en cuenta para el hogar. Esperemos que en el futuro esto se adapte, desde luego sería benificioso.

    Rubén, el tema al final es energía térmica que se pierde y se desaprovecha. He entendido que el rozamiento es la principal causa, así como la complejidad del mecanismo del motor que hace que se pierda energía, que al fin y al cabo es, partiendo del funcionamiento del motor más que de la transformación en sí, lo mismo. Si ha quedado un poco ambiguo pido disculpas.

  2. Avatar
    Félix Díaz marzo 14, 2012 at 1:50 pm #

    Un detalle sobre los aspectos ecológicos del coche eléctrico. Depende de como se produzca la electricidad: si procede de centrales que no generen CO2, perfecto. Pero si la electricidad procede de una central térmica, lo único que conseguimos es trasladar la fuente de contaminación.
    Otro problema es como enchufarlo a la red. Vale que pueda hacerse en las gasolineras, pero lo ideal sería disponer de una conexión en la casa o en el garage; y eso funciona si uno vive en una vivienda unifamiliar o un adosado con garage. ¿Cuándo podremos ver enchufes en los aparcamientos públicos, o en los garages de los edificios? Porque muchos lo que tenemos es una plaza en un garage, y sin posibilidad de enchufes...
    Es una sugerencia para las comunidades de vecinos...

  3. Avatar
    Ruben marzo 14, 2012 at 9:28 am #

    A mí me da la impresión que la ineficiencia del motor de combustión no está en el rozamiento de las piezas tanto como en el mismo proceso de transducción energética, la combustión. Una explosión es un proceso muy rápido y muy irreversible, tanto, que debe tener una eficiencia muy baja.

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