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El futuro de la automoción pasa por idear sistemas de propulsión
sostenibles, capaces de sustituir, total o parcialmente, los
combustibles derivados del petróleo por otras energías alternativas.
Veamos un compendio de las diversas alternativas existentes en la
actualidad, o que están en procesos de implantación, y sus
particularidades:
VEHICULOS HIBRIDOS.
Los vehículos híbridos son aquellos que utilizan dos motores como medio
de propulsión: un motor eléctrico y un motor de combustión. El eléctrico
emplea baterías en las que se almacena la energía eléctrica y es el que
se utiliza para arrancar el motor y para circular por ciudad. El de
combustión es un motor de gasolina convencional.
Según su modo de funcionamiento, los vehículos híbridos se clasifican en
las siguientes categorías:
• Semihíbrido o “Mild hybrid”
• Híbrido puro o “Full hybrid”
• Híbrido enchufable o “Plug-in-hybrid”
Variantes de vehículos híbridos.
Semihíbridos.
Son aquellos vehículos que utilizan el motor eléctrico sólo como ayuda
al motor de combustión en la tracción. Tienen la capacidad de recuperar
parte de la energía que se desprende durante la frenada y que utilizará
para arrancar y para impulsar al motor de gasolina cuando éste alcance
puntas de máximo esfuerzo (por ejemplo en pendientes pronunciadas). En
estos modelos, el motor eléctrico no funciona de modo independiente.
Híbridos Puros.
Poseen las mismas funcionalidades que los semihíbridos y además pueden
circular usando únicamente el motor eléctrico. Éste se activa de forma
automática en los casos en que existan abundantes paradas motivadas por
las circunstancias del tráfico, atascos o cuando se circule a bajas
velocidades. De forma voluntaria, también se puede activar cuando la
velocidad no supere los 60 km/h. En recorridos interurbanos, el motor
eléctrico únicamente entra en funcionamiento para impulsar al motor de
gasolina cuando alcance puntas de máximo esfuerzo.
Híbridos Enchufables.
Son aquellos vehículos que, además de cumplir lo dicho anteriormente
para los híbridos puros, recargan sus baterías conectados a la red
eléctrica. Permiten usar sólo el motor eléctrico durante un mínimo de 32
km, siempre que se realicen recorridos urbanos.
Ventajas de los vehículos híbridos frente a los tradicionales.
• Al complementarse con un motor eléctrico, el motor de gasolina puede
ser de menor cilindrada y por tanto tener un menor consumo.
• Optimizan el funcionamiento del motor de gasolina.
• El motor de gasolina deja de funcionar cuando el vehículo se detiene,
con el consiguiente ahorro de energía.
• Recupera la energía de frenada alimentando las baterías eléctricas.
• Son vehículos muy silenciosos cuando usan sólo el motor eléctrico.
Ahorro energético y económico que supone utilizar estos vehículos.
La eficiencia de este tipo de tecnología se optimiza en recorridos
urbanos, ya que el motor de combustión del vehículo híbrido se detiene
en las paradas y aprovecha las frenadas y los descensos para recargar su
batería. Cuando estamos en un atasco, acelerando y desacelerando
continuamente (momento en el que los vehículos convencionales consumen
más carburante), el híbrido, al utilizar sólo su motor eléctrico,
produce un considerable ahorro de energía.
Todo ello se traduce en un ahorro estimado de 189 litros de gasolina
para un vehículo que realice aproximadamente unos 20.000 kilómetros
anuales, ahorro que puede alcanzar hasta el 40% en recorridos urbanos.
Por otro lado, y debido a la reducción del consumo de combustible, las
emisiones de CO2 son inferiores a las del resto de vehículos. Las
emisiones de otros contaminantes atmosféricos, como NOx o partículas,
también se ven reducidas considerablemente en trayectos urbanos.
Usos recomendados para los vehículos híbridos.
El uso de los vehículos híbridos está muy recomendado para circuitos
urbanos. Para recorridos interurbanos, de media o larga distancia, se
comporta como un vehículo convencional al usar el motor de combustión
interna y tener el apoyo del motor eléctrico sólo cuando es necesario un
mayor aporte de energía en función de las condiciones de la conducción.
VEHICULOS ELECTRICOS.
Son los que utilizan la electricidad como único modo de propulsión. Se
conocen como Vehículos Eléctricos de Batería (BEV) porque almacenan la
energía eléctrica mediante baterías.
Los vehículos eléctricos poseen una arquitectura de construcción y
funcionamiento más sencilla que la de los vehículos con motor de
combustión interna, aunque la conducción es similar en ambos. En el caso
del motor eléctrico, éste transforma la energía eléctrica almacenada en
las baterías en energía mecánica, posibilitando así el desplazamiento
requerido al vehículo.
VEHICULOS DE BIODIESEL.
El biodiesel es un combustible producido mediante la conversión química
(trans-esterificación) de grasas orgánicas de origen vegetal o animal.
Las propiedades de este biocombustible son muy parecidas a las del
diesel convencional. El biodiesel obtenido a partir de grasas vegetales
crudas procedentes de las semillas de girasol, colza, coco, palma o
soja, entre otros cultivos, presenta una mayor calidad que el obtenido a
partir de grasas de origen animal.
Hoy en día, el sector del biodiesel es un sector en auge. En el futuro,
puede llegar a transformarse en una fuente de desarrollo económico de
gran potencia y valor añadido, gracias al cultivo de la materia prima,
cuya capacidad de producción representa el 11,5% del consumo de
carburantes para automoción.
VEHICULOS DE BIOETANOL.
El bioetanol es un alcohol que se obtiene a partir de la fermentación de
materias primas que contienen almidón, como las patatas o los cereales,
o azúcares, tales como la remolacha, la caña de azúcar o el sorgo. El
uso de estas materias primas renovables contribuye a evitar el uso de
los combustibles fósiles. Pero es más, como el CO2 que se emite durante
la combustión es parte del ciclo natural, al bioetanol podemos
considerarlo un combustible renovable. A largo plazo, el denominado
bioetanol «de segunda generación», el que utiliza materias primas no
competitivas con la alimentación humana (algas, paja, hierbas, residuos
madereros, etc.) nos ofrece una alternativa prometedora y eficiente.
Los vehículos alimentados principalmente por bioetanol (mezclados con
gasolinas en porcentajes superiores al 80%) se conocen como vehículos
Flexifuel o FFV.
VEHICULOS DE GAS NATURAL.
El gas natural es el combustible de origen fósil que menos contamina y,
por tanto, el más limpio. Está compuesto principalmente por metano,
aunque su composición completa varía en función de la naturaleza del
yacimiento del que se obtenga. Es un gas no corrosivo y no tóxico.
Debido a que ocupa un gran volumen a presión ambiente, para su uso en
automoción lo podemos encontrar almacenado de dos formas:
• Gas natural comprimido (GNC): el gas natural se halla comprimido a
altas presiones, entre 200 y 220 bar. Es la forma más utilizada en
automoción.
• Gas natural licuado (GNL): el gas natural es almacenado en estado
líquido a temperaturas de -162 ºC para un bar de presión.
Los GLP (gases licuados del petróleo) son la mezcla de gases
condensables presentes en el gas natural o disueltos en el petróleo. Se
obtienen mediante el refino del petróleo o la purificación del gas
natural durante su extracción. En la práctica, se puede decir que los
GLP son una mezcla de propano y de butano.
VEHICULOS DE HIDROGENO.
El hidrógeno, que a presión y temperatura ambiente se encuentra en
estado gaseoso, puede usarse como combustible para dos tipos de sistemas
de propulsión en vehículos:
• Puede utilizarse en motores de combustión interna como los
combustibles convencionales.
Actualmente, esta aplicación no es de desarrollo prioritario, debido a
que es una opción energética mucho menos eficiente que las pilas de
combustible. La ventaja del hidrógeno radica en que el producto de su
combustión es agua, por lo que no produce CO2.
• La segunda forma en la que puede usarse el hidrógeno en automoción, es
mediante una pila de combustible para producir electricidad, la cual,
mediante un motor eléctrico, puede transformarse en energía mecánica.
Una pila de combustible es la unión de muchas celdas de combustible.
Cada una de estas celdas está constituida por un ánodo y un cátodo.
Entre ambos, hay una membrana, generalmente de tipo plástico, que
permite el paso de protones y que está envuelta por una fina capa de
material catalizador (platino o paladio) que acelera la reacción química
del hidrógeno y el oxígeno generando agua y electricidad.
Un motor eléctrico, conectado al bloque de pilas de combustible para
recibir la energía eléctrica que éstas producen, transforma ésta en
energía mecánica que es enviada al sistema de tracción del vehículo para
que éste pueda moverse.
VEHICULOS DE AIRE COMPRIMIDO.
Existe una modalidad de vehículo que utiliza el aire comprimido como
medio de propulsión.
Tienen un funcionamiento mecánico muy parecido a los motores de
combustión interna, con la salvedad de que no existe combustión. Ésta es
sustituida por la alta presión del aire que entra al cilindro y que es
capaz de desplazar hacia abajo los pistones, produciendo, de esta
manera, el trabajo necesario para desplazar el vehículo.
VEHICULOS IMPULSADOS POR ENERGIA SOLAR.
El aprovechamiento de una energía solar fotovoltaica eficiente para
aplicaciones automotrices se encuentra en fase de experimentación, pero
que resulta muy prometedora, si no exclusivamente solar, quizás
combinándola con otros combustibles, especialmente en el caso de
transporte de mercancías a larga distancia.
El transporte por carretera acapara una importante cuota del consumo
energético automovilístico.
Debido a la naturaleza de los problemas que derivan de este sector, a
los que responden parte de las actuales políticas de Ahorro y Eficiencia
Energética, un objetivo prioritario es el impulso de aquellas
tecnologías que consigan paliar la dependencia energética de productos
derivados de petróleo y los problemas medioambientales que llevan
asociados, fomentando la investigación, el desarrollo y la introducción
en el mercado de fuentes energéticas alternativas (biocombustibles,
electricidad, etc.) a las convencionales para abastecer la demanda de
energía del sector transporte.
Todas estas actuaciones, además de favorecer una diversificación de las
energías utilizadas como combustibles, propician una reducción de las
emisiones de gases de efecto invernadero (CO2), así como de otras
sustancias contaminantes que la acompañan (NOx, SO2, etc.), con lo que
se consiguen efectos beneficiosos sobre el medio ambiente, tanto a
escala global (efecto invernadero) como local (mejora de la calidad del
aire de las ciudades). No obstante, para garantizar una implantación
masiva de estas actuaciones y tecnologías, es fundamental que la
sociedad tome conciencia y sea partícipe de la necesidad de este cambio
de tendencia.
En general, y sea cual sea el tipo de medio de propulsión empleado, es
necesario realizar exhaustivas pruebas funcionales de arranque en frio,
rendimiento y respuesta técnica, bajo diversas condiciones
climatológicas adversas. Para ello se utilizan las cámaras climáticas de
laboratorio.
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