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 4.2    TIPOS DE VEHÍCULOS ELÉCTRICOS

 

 

VEs con baterías

VEs híbridos

VEs con células de combustible

VEs con alimentación por cables

VEs solares

VEs con volante de inercia y supercondensadores

 

 

 

VEs con baterías

El vehículo se compone esenciamente de una batería eléctrica para el almacenamiento de energía, un motor eléctrico y un sistema electrónico de control. Normalme¬nte la batería se recarga de la red eléctrica a través de un enchufe y una unidad de carga de la batería o cargador, que puede llevarse a bordo o integrado en el punto de carga. El controlador normalmente controla la potencia suministrada al motor, y por lo tanto la velocidad del vehículo, adelante y atrás. Por lo general, conviene hacer uso del freno regenerativo, tanto para recuperar la energía como una forma de frenado sin fricción.

 

 

VEs híbridos

Un vehículo híbrido tiene dos o más fuentes de energía, y hay un gran número de variaciones posibles. Los tipos más comunes de los vehículos híbridos combinan un motor de combustión interna con una batería y un motor eléctrico y un generador. Hay dos tipos básicos de vehículos híbridos, el híbrido en serie y el híbrido en paralelo.

 

 

Figura 4.3. Elementos del tren de tracción del PHEV Chevrolet Volt

 

 

• En el híbrido en serie el vehículo es impulsado por uno o más motores eléctricos que se alimentan tanto de la batería como del generador accionado con el motor de combustión o de ambos.

• En el híbrido en paralelo, el vehículo podrá ser accionado por el motor de combustión directamente a través de un sistema de transmisión a las ruedas, o por uno o más motores eléctricos, o tanto por el motor eléctrico y el motor de combustión a la vez.

 

 


Figura 4.4. Posición de los VE híbridos en el rango de electrificación y sus tipos

 

 

En ambos, en serie y en paralelo, la batería puede ser recargada por el motor y el generador mientras se mueve, por lo que la batería no necesita ser tan grande como en un vehículo de batería puro. Además, ambos tipos permiten la regeneración de frenada, pudiendo el motor de accionamiento trabajar como un generador y al mismo tiempo frenar el vehículo y cargar la batería. El híbrido en paralelo, tiene un ámbito de aplicación muy amplio.

 

 

VEs con células de combustible

El principio básico de los vehículos eléctricos que utilizan combustibles es similar al vehículo eléctrico de batería, pero con una pila de combustible o una batería de aire-metal que sustituye a la batería eléctrica recargable. La mayoría de las principales compañías han desarrollado automóviles propulsados con motores de pila de combustible muy avanzados. Daimler Chrysler, por ejemplo, ha desarrollado vehículos de pila de combustible basado en la serie A de Mercedes, equipados con pilas de combustible de Ballard que funciona con hidrógeno que se almacena en forma líquida. Un problema importante con las células de combustible es que, generalmente, requieren de combustible de hidrógeno. Esto puede ser almacenado a bordo, aunque esto no es fácil.

 

Una alternativa es obtener el hidrógeno a partir de un combustible como el metanol. Este es el criterio adoptado con el Necar 5 que sólo puede ser alimentado con metanol en la misma forma que un vehículo normal se llena el depósito de gasolina. El coche tiene una velocidad máxima de 150 km/h, un consumo total de combustible de 5 l/100 km de metanol. Las baterías de metal-aire son una variante de las células de combustible. Se llena el depósito sustituyendo los electrodos metálicos, que pueden ser reciclados.

 

 

VEs con alimentación por cables

Tanto el trolebús como el tranvía son bien conocidos, y al mismo tiempo se utiliza ampliamente como un medio de transporte de la ciudad. Se trata de un sistema efectivo, la forma de emisión cero de transporte de la ciudad que todavía se usa en algunas ciudades. Normalmente, la electricidad es suministrada por las líneas de suministro aéreas, y una pequeña batería se utiliza en el trolebús para permitir recorrer un rango limitado sin necesidad de utilizar las líneas de suministro.

 

Ahora es difícil ver por qué la mayoría de estos han sido retirados del servicio. Se debe recordar que en el momento en que se puso de moda para eliminar los tranvías y trolebuses de servicio, el costo era un criterio más importante que las consideraciones ambientales y las preocupaciones acerca de los gases de efecto invernadero. Los combustibles fósiles eran baratos y las líneas aéreas eran antiestéticas, inflexibles, caras y una carga de mantenimiento.

 

 

VEs solares

Los vehículos impulsados por energía solar, como el Dream Honda, que ganó el desafío solar mundial 1996, son caros y sólo funcionan con eficacia en las zonas de alta intensidad de radiación solar. El Solar Dream Honda Solar alcanzó velocidades promedio de 85 km/h. Aunque es poco probable que un coche de esta naturaleza sea una propuesta práctica como un vehículo para uso diario, la eficiencia de células solares fotovoltaicas están aumentando continuamente, mientras que su coste está disminuyendo. El concepto de la utilización de células solares se puede llevar a la superficie del coche para mantener las baterías de un vehículo de pasajeros es una idea perfectamente factible y si el coste se reduce y aumenta la eficiencia algún día podrá considerarse una propuesta práctica.

 

 

VEs con volante de inercia y supercondensadores

Como regla general, estos dispositivos tienen altos poderes específicos, lo que significa que pueden tomar y dar la energía muy rápidamente. Sin embargo, la cantidad de energía que puede almacenar es bastante pequeña. En otras palabras, a pesar de que tienen una densidad de potencia buena, tienen una densidad de energía pobre.

 

Una batería inercial es un acumulador que almacena energía, en forma de energía cinética, utilizando para ello un volante o disco giratorio. Con base en este principio se ha diseñado un sistema que almacena mucha energía utilizando un disco con mucha masa, de gran diámetro o que gira a gran velocidad y que no pierde su energía con rapidez. Se consigue eliminando los rozamientos. Para reducir la fricción se utilizan cojinetes magnéticos, que evitaban todo contacto, y se hace el vacío en la cámara que contiene el disco.

 

El material más adecuado para fabricar el disco es la fibra de carbono. Aunque tiene menor densidad que el acero, es más resistente y puede girar a mayor velocidad, hasta 100.000 rpm. Sólo falta que un sistema eléctrico acelere el disco para cargarlo de energía y lo decelere para hacerle devolver su energía. Este sistema es muy útil para vehículos, ya que puede suministrar una gran cantidad de potencia en aceleraciones, y absorberla también de manera casi instantánea, en frenadas o retenciones. Tampoco tienen efecto memoria y almacenan mucha más energía en relación a su peso, comparado con las baterías químicas.

 

Un problema de este sistema es el efecto giroscópico que produce un disco girando a altas revoluciones. Para paliarlo se prevé utilizar dos discos girando uno en sentido contrario al otro.

 

Han sido probados también vehículos experimentales utilizando condensadores para almacenar la energía, normalmente se utilizan como parte de un vehículo híbrido. La principal fuente de energía puede ser un motor de combustión interna o podría ser una célula de combustible. En cualquier caso, el propósito del condensador es permitir la recuperación de energía cinética cuando el vehículo se desacelera, y para aumentar la potencia máxima disponible durante tiempos de aceleración, lo que permite un motor más pequeño o de células de combustible para mover un vehículo.

 

 

 

 

     
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