El complejo sue?o de los coches el¨¦ctricos

Si los androides imaginados por Philip K. Dick so?aban con ovejas el¨¦ctricas, los fabricantes de autom¨®viles, gobernantes y ciudadanos parecen coquetear con un futuro en el que los veh¨ªculos se enchufen a postes de la red, no contaminen y se deslicen con un suave siseo. Pero es un sue?o m¨¢s complejo de hacer realidad de lo que parece. Espa?a se ha puesto las pilas para no quedar atr¨¢s en la carrera por el veh¨ªculo ecol¨®gico y hace dos a?os aprob¨® llevar adelante el Proyecto Verde, con un presupuesto de 40 millones de euros, aportados en un 49% por el Ministerio de Ciencia e Innovaci¨®n a trav¨¦s del programa Cenit. Los trabajos van a buen ritmo, seg¨²n han se?alado recientemente los responsables del proyecto.

Liderado por Seat desde Martorell (Barcelona) y por el Centro Tecnol¨®gico de Manresa (CTM) como responsable cient¨ªfico, en el proyecto est¨¢n implicadas 16 empresas como Iberdrola, Endesa, Lear, Siemens, ACS, Cegasa y Ficosa, y tambi¨¦n 14 universidades y centros tecnol¨®gicos. Se investiga en temas clave que permitan la fabricaci¨®n y comercializaci¨®n de veh¨ªculos ecol¨®gicos en Espa?a, afirma Santi Castellano, responsable de Electromovilidad de Seat. La esperanza es tener un demostrador funcional del veh¨ªculo para finales del a?o 2012 y, aparte, el fabricante automovil¨ªstico espa?ol espera demostrar varias unidades de su modelo h¨ªbrido y enchufable Seat Leon Twin Drive a principios del pr¨®ximo a?o.

Las principales l¨ªneas de investigaci¨®n del Proyecto Verde son la definici¨®n de los par¨¢metros del proyecto demostrador y la construcci¨®n y la validaci¨®n de las tecnolog¨ªas en un prototipo. Entremedias, destacan el desarrollo de tecnolog¨ªas en el campo del almacenamiento el¨¦ctrico (bater¨ªas electroqu¨ªmicas) o la electr¨®nica de potencia y los sistemas de recarga."Tratamos de crear tecnolog¨ªas para el veh¨ªculo el¨¦ctrico que sean totalmente transparentes para el usuario, como ha sucedido con la telefon¨ªa m¨®vil, que no ha necesitado formarse para utilizarlo", explica Luis Romeral, director del ¨¢rea de Energ¨ªa del CTM.

El consorcio tambi¨¦n estudia cu¨¢l ser¨¢ la mejor estructura del veh¨ªculo el¨¦ctrico para optimizar la distribuci¨®n de temperaturas que se producen en ¨¦l. Para ello, analizan algoritmos predictivos que permitan conocer cu¨¢l es la distribuci¨®n ¨®ptima de energ¨ªas entre la parte t¨¦rmica y la parte el¨¦ctrica del veh¨ªculo, o c¨®mo adecuar el uso de las bater¨ªas teniendo en cuenta la conducci¨®n del usuario, las condiciones de circulaci¨®n e informaci¨®n adicional procedente de la v¨ªa p¨²blica.

Bater¨ªas, nudo gordiano

Las diferentes formas de carga de una bater¨ªa, "un verdadero nudo gordiano", pueden tener un impacto distinto en su vida ¨²til, a?ade Romeral. Siendo optimistas, para recorrer 50 kil¨®metros con autonom¨ªa el¨¦ctrica hacen falta unos 10 kilovatios por hora (kWh) y, para 100 kil¨®metros, 20 kilovatios hora, lo que equivale aproximadamente a unos 10 litros de gasolina seg¨²n valores medios, explica."Si pensamos que con la tecnolog¨ªa actual, un veh¨ªculo completamente el¨¦ctrico puede recorrer entre 300 y 400 kil¨®metros, lo que equivaldr¨ªa a unos 50-60 kilovatios hora, estamos hablando de unos pesos cercanos a los 300 kilogramos de bater¨ªas (lo que en un coche de combusti¨®n significar¨ªan 40-50 litros de gasolina)". Por este motivo es necesario mejorar el almacenamiento qu¨ªmico y electroqu¨ªmico, "y estamos estudiando nuevos compuestos de litio y la refrigeraci¨®n de decenas de celdas de las bater¨ªas". La carga y descarga coordinada de estas celdas no es un asunto trivial, ya que estos procesos de forma r¨¢pida significan un mayor calentamiento de las celdas y se estudian nuevas configuraciones y materiales que permitan una refrigeraci¨®n r¨¢pida de las bater¨ªas -por aire, l¨ªquidos, etc¨¦tera.

El desarrollo de coches enchufables tambi¨¦n se deber¨¢ enfrentar a temas como la seguridad el¨¦ctrica y electromagn¨¦tica o el impacto medioambiental, debido a que aunque no necesiten catalizador, habr¨¢ que reciclar millones de bater¨ªas de litio.

Los motores el¨¦ctricos son una tecnolog¨ªa madura en la industria, con decenas de a?os de existencia, pero las condiciones ambientales en un veh¨ªculo son muy distintas (temperaturas, corrosi¨®n, calentamiento de los componentes y dem¨¢s). El proyecto investiga nuevas tecnolog¨ªas de motores el¨¦ctricos de imanes de alta eficiencia de combinaciones de tierras raras o derivados de ferritas cer¨¢micas, porque son los que ofrecen en estos momentos "la mayor densidad de potencia por volumen", a?ade Romeral. Europa no tiene yacimientos de tierras raras y aunque las ferritas tienen peores condiciones, no habr¨ªa dependencia de suministro de terceros pa¨ªses.

Otros problemas a resolver son la ubicaci¨®n de los motores o c¨®mo mejorar los componentes de fabricaci¨®n del motor (por ejemplo, al a?adir silicio a las chapas magn¨¦ticas aumenta la fragilidad de esos materiales). Investigan sistemas de control tolerantes a fallos para que en el caso de un sistema de tracci¨®n mixta siempre exista el auxilio del motor t¨¦rmico.

Muchos de los actuales puntos de recarga de veh¨ªculos, dice Romeral, usan sistemas que crean arm¨®nicos indeseables en las redes el¨¦ctricas. Dentro un veh¨ªculo enchufable, los sistemas electr¨®nicos est¨¢n basados en el silicio y funcionan c¨®modamente con temperaturas por debajo de los 65-70 grados cent¨ªgrados; pero, en los veh¨ªculos h¨ªbridos, el motor de combusti¨®n se encuentra c¨®modo funcionando a unos 90-95 grados cent¨ªgrados. "Por tanto, parece haber incompatibilidad en los sistemas de refrigeraci¨®n de ambos modos de motorizaci¨®n; una soluci¨®n inmediata ser¨ªa un doble sistema de refrigeraci¨®n que multiplicar¨ªa los costes de fabricaci¨®n, pero el consorcio estudia otra alternativa que utilizar¨ªasemiconductores de banda ancha, de carburo de silicio, que permiten trabajar con temperaturas de funcionamiento de 150-160 grados cent¨ªgrados sin destruirse y soportar tensiones de operaci¨®n (de corriente) muy superiores a los de silicio".

Los nuevos veh¨ªculos deber¨¢n contar con sistemas de comunicaci¨®n inteligente con los postes de recarga, que adviertan a las redes de distribuci¨®n del estado de su carga y otros par¨¢metros. "No basta con colocar un poste en la calle y esperar a que un veh¨ªculo se enchufe, es algo mucho m¨¢s complejo porque hablamos de centenares de miles de postes y millones de veh¨ªculos", dice el especialista en energ¨ªa del CTM. Un veh¨ªculo que tenga 60 kilovatios hora para 300 kil¨®metros de autonom¨ªa, con una carga trabajando a 32 amperios en trif¨¢sica es una potencia de alrededor de 20 kilovatios; por tanto ser¨¢n necesarias tres horas de recarga. Habr¨¢ que prever sistemas de recarga r¨¢pida, lo cual puede ir en detrimento de la vida ¨²til de las bater¨ªas. Tendr¨¢ el mismo concepto que un tel¨¦fono m¨®vil, que lo ponemos a cargar en cuanto podemos porque sabemos que si se agota la bater¨ªa nos quedamos sin comunicaci¨®n. Probablemente, el usuario aprovechar¨¢ las ocasiones que tenga para provocar una recarga continua hasta 75-80% y evitar que se agote y tener largos periodos de recarga.

Harina de otro costal ser¨¢ cuando, en 2014, circulen los 250.000 veh¨ªculos el¨¦ctricos previstos por el Plan Nacional de Desarrollo del Veh¨ªculo El¨¦ctrico. ?Habr¨¢ suficiente energ¨ªa y postes para suministrar a la legi¨®n de nuevos coches cuando lo necesiten?