¿Qué tanto sabe de los vehículos ‘verdes’? Conéctese con el nuevo lenguaje

A medida que surgen nuevas tecnologías también cambia el lenguaje. Esto no es ajeno a los carros, pues con esos avances surgen otros elementos. Así aprendimos qué era un carburador y cómo funcionaba, luego la inyección electrónica; qué era un distribuidor, una bujía, un pistón, una biela, el radiador.

Los carros existen hace tanto tiempo que al comprar uno ya estamos familiarizados con términos como caballos de potencia, torque, sabemos elegir entre una transmisión mecánica y una automática, o, qué es mejor, ¿un motor con correa o cadena de repartición? Si funciona con motor para diésel o a gasolina. Y la pregunta más importante de estos tiempos: ¿cuánta gasolina consume?

Más recientemente empezamos a usar nuevos términos y conceptos, y dentro de unos años, poco a poco, los que conocíamos ya no serán tan frecuentes en nuestro vocabulario porque ya conviven o van siendo incorporados gradualmente por cuenta de la transición hacia los vehículos ‘verdes’.

El lenguaje que está llegando es el de los carros híbridos o eléctricos en el cual sus iniciales distintivas provienen del idioma inglés. HEV: Hybrid Electric Vehicle; BEV: Battery Electric Vehicle; PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle; y E-REV: Extended Range Electric Vehicle.

Por fuera los carros eléctricos tienen pocas diferencias con los térmicos, pero sus componentes y funcionamiento son otro mundo por lo cual hay que ir conociendo esa nueva terminología y, sobre todo, aprender a leer las especificaciones de elementos claves como las baterías, tan fundamentales que en adelante el uso de un carro no se medirá en kilómetros recorridos, sino en el número de ciclos de vida de estas.

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Este término es clave porque es el que nos dice cuántos kilómetros se pueden recorrer con una sola carga. Para esto se usa el estándar EPA (Environmental Protection Agency) de Estados Unidos, considerado como una herramienta muy útil para conocer de forma sencilla la autonomía aproximada de los vehículos eléctricos, que depende de la capacidad de la batería que se mide por la cantidad de kilovatios hora (kWH) y de la forma como la consuma el vehículo.

El número de rango estimado de la EPA sobre la distancia que puede viajar un auto eléctrico con una sola carga proviene exactamente de la misma prueba de laboratorio que se ha aplicado a los automóviles con motores de combustión durante décadas. Los vehículos se ponen en un dinamómetro que replica las condiciones de conducción en carretera y funcionan a las velocidades requeridas durante períodos de tiempo específicos. El número en la etiqueta de la ventana es la cifra combinada que se basa en el 55 por ciento del resultado en la ciudad y el 45 por ciento de la prueba en carretera. Los vehículos eléctricos son mucho más eficientes desde el punto de vista energético a velocidades más bajas, por lo que en la conducción en el mundo real generalmente excederán su rango nominal en la ciudad, pero no lo alcanzarán a velocidades de autopista o en largas subidas.

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Los carros eléctricos tienen uno, dos o, en casos excepcionales, tres o cuatro motores que impulsan las ruedas traseras o delanteras, o en algunos en ambos ejes. Son versiones más grandes, resistentes y más potentes que los motores que accionan asientos, puertas, ventanas, plumillas, etc. Hay tres tipos principales de funcionamiento, pero todos producen el mismo efecto: toman energía de la batería para impulsar las ruedas. Los motores eléctricos generan un par o torque máximo a cero r. p. m., desde el momento en que comienzan a girar, por lo cual son tan reactivos y rápidos en comparación con los de gasolina. Y generan una gran potencia para su tamaño en comparación con los de combustión interna.

Cabe a notar que de todas maneras los carros eléctricos conservan un sistema tradicional de baterías de 12 o 24 voltios que se encarga de hacer funcionar los rios como radio, computadores, entretenimiento, luces, instrumentos, limpiabrisas, compresor del aire acondicionado, ventiladores de la mecánica y la calefacción, motores de los vidrios y sillas y demás rios convencionales. Esta batería se carga con un alternador tradicional que lo mueve el motor eléctrico principal del vehículo.

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La batería de un carro eléctrico se compone de módulos, que son esencialmente cajas de muchas celdas individuales que se han cableado entre sí. Luego, los módulos interconectan para formar el paquete de baterías. Este se aloja en una caja de metal grande, hermética, con conectores tanto para el flujo de corriente como para el líquido refrigerante, lo cual es necesario para mantenerla en el rango operativo óptimo.

El conjunto puede pesar hasta media tonelada o más. En la mayoría de los vehículos eléctricos es casi tan ancho como el automóvil, pasa por debajo del compartimiento de pasajeros desde el eje delantero hasta el trasero y tiene un poco menos de 30 cm de alto.

La potencia eléctrica se mide en kilovatios (un kilovatio equivale a 1.000 vatios); la abreviatura es kW. Para tener una idea de cuánta energía es eso, recuerde que los viejos bombillos eran de 60, 75 o 100 vatios. Un kilovatio equivale a 1,34 caballos de potencia, por lo que un motor eléctrico de 100 kW equivale o tiene 134 caballos. La mayoría de los fabricantes convierten la potencia de salida de sus sistemas de propulsión de kW a caballos de potencia para que los compradores lo entiendan más fácilmente.

El grupo de baterías de un vehículo se asimila al tanque de gasolina, pues allí se almacena la energía. La capacidad de energía de una batería se mide en kilovatios-hora (kWh), que es la cantidad de kilovatios que se puede entregar durante un período de tiempo, en horas. Por ejemplo, una batería con una capacidad de 80 kWh puede entregar 80 kW (107 caballos de potencia) durante una hora. Puede parecer poco, pero los vehículos de hoy usan solo una fracción de su potencia disponible para moverse en el tráfico normal. Es por eso que ese mismo automóvil puede rodar durante muchas horas y kilómetros con su batería de 80 kWh antes de necesitar recargar. Si bien este mismo paquete de ejemplo también podría generar teóricamente 800 kW (1073 hp) durante seis minutos, existen límites físicos y químicos sobre la potencia máxima que puede generar la unidad. De hecho, la potencia máxima de un auto eléctrico generalmente está limitada por la cantidad de energía que puede fluir de la batería, no por las limitaciones de los motores y su autonomía por la forma como se demanda la energía mediante el acelerador o la condición del terreno.

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Así como una batería entrega energía a una tasa determinada de kilovatios en el tiempo, también se puede recargar a una rata determinada. Hay que anotar que el cargador que pasa la energía de la red externa a las baterías reside en el carro y tiene numerosos parámetros electrónicos para controlar la operación.

La intensidad de carga depende de tres componentes, los cuales pueden tener diferentes niveles: la máxima, la cantidad de energía que puede recibir el cargador integrado y el nivel de energía del equipo de carga. La mayoría de los vehículos eléctricos cubren la mayor parte de kilómetros con la recarga en el hogar, que generalmente se realiza por la noche; o durante el día en el lugar de trabajo. Ambos tipos de recarga se realizan mediante el uso de corriente alterna en el nivel 1, que está en el enchufe de pared estándar de 120 voltios, o el nivel 2 más potente, a través de una estación de carga doméstica con su propio circuito de 240 voltios. Esta carga es lenta; agregará aproximadamente 2 a 5 kilómetros de alcance por hora de conexión. La carga de nivel 2 puede sumar hasta 40 kilómetros por hora según la clasificación del cargador a bordo del automóvil, que puede variar de 3,3 a 19,2 kW. La matemática es bastante simple: una batería de 80 kWh que se carga a 8,0 kW podría llenarse completamente en aproximadamente 10 horas.

La forma más rápida de agregar rango es conectarlo a un cargador rápido de corriente continua -CC- si el vehículo tiene capacidad receptora. A estos potentes cargadores solo se puede acceder en lugares públicos. Los vehículos eléctricos más antiguos pueden aceptar carga de CC hasta 50 kW, pero los modelos más nuevos pueden manejar al menos 100 kW, a menudo de 150 a 200 kW, y algunos pueden aceptar hasta 350 kW por un período corto.

Sin embargo, esas tasas de carga no se mantienen durante todo el ciclo de carga, lo que significa que un automóvil capaz de cargar a 350 kW solo puede cargar a esa velocidad rápida cuando la batería está casi agotada, y solo durante el 10 al 20 por ciento del tiempo de recarga. Más allá de ese punto, automáticamente comenzará a disminuir la velocidad de carga para proteger la batería, ya que el llenado rápido produce mucho calor, que es el enemigo de la vida útil de la batería. La carga rápida de CC se vuelve bastante lenta por encima del 80 por ciento de la capacidad de la batería; al igual que en su teléfono móvil, ese último 20 por ciento puede tardar tanto como el resto del “tanqueo”.