Coche
eléctrico, automóvil propulsado por uno o más motores eléctricos, que consume energía de una fuente de electricidad como
acumuladores. Los coches eléctricos son mecánicamente más simple y más
duraderos que los los coches de gasolina. Ellos producen menos contaminación
que los coches que funcionan con gasolina.
¿CÓMO
FUNCIONA coches eléctricos
En los coches eléctricos obtienen su energía de a
bordo, por lo general de las baterías, pero alternativamente con condensadores
o dispositivos de almacenamiento de
fuerza potencial del volante. O se puede generar energía a partir de una
célula de combustible o un generador. Una célula de combustible es una forma
especializada de la batería que combina hidrógeno con oxígeno en una reacción
química que produce electricidad y vapor de agua. A diferencia de una pila
eléctrica o batería, una pila de combustible no se agota ni requiere recarga,
sino que funciona siempre que el combustible y el oxidante se suministran
continuamente desde fuera de la célula. Las versiones más actuales de los
coches eléctricos utilizan una combinación de estas fuentes de energía. Los coches eléctricos puros, sin embargo, sólo se
ejecutan en baterías y necesitan un cargador para reponer energía de la batería
desde una toma de corriente eléctrica.
El vehículo eléctrico híbrido (HEV) utiliza tanto un
motor o motores eléctricos y un motor de gasolina o diesel para extender el
rango del automóvil y, a menudo para proporcionar energía adicional. Un vehículo eléctrico híbrido HEV convencional, tal como el Toyota Prius,
utiliza energía de la batería hasta ciertas velocidades y el motor de
gasolina para velocidades más altas, y puede recurrir a ambas fuentes de
alimentación si es necesario. Las baterías se recargan mediante el motor de gasolina, el cual actúa como un
generador, y en la mayoría de los modelos por la energía generada por el
frenado. Otro tipo de HEV, conocido como un plug-in de vehículo eléctrico
híbrido (PHEV), utiliza una batería adicional o baterías para prolongar la
autonomía del vehículo. El PHEV puede colocarse en una salida eléctrica típica
de 120-voltios, como las que se encuentran en la mayoría de los hogares, para
una recarga. Independientemente de la fuente de energía, un coche eléctrico
necesita un controlador, que está conectado al pedal del acelerador, para
dirigir el flujo de electricidad desde la fuente de energía al motor.
La mayoría de los coches eléctricos utilizan
baterías de plomo, pero los nuevos tipos de baterías, incluyen zinc-cloro,
hidruro metálico de níquel y sodio-azufre, son cada vez más comunes. El HEV
convencional utiliza hidruro de metal de níquel, mientras que algunos
fabricantes de automóviles prevén el uso
de baterías de litio, la General Motors, por ejemplo, puede utilizar esto en su
prototipo de vehículo eléctrico híbrido conocido como el Volt. El motor de un
coche eléctrico utiliza la energía eléctrica de la batería mediante la conversión
a energía cinética. El conductor simplemente se conecta la alimentación,
selecciona "adelante" o "atrás" con otro switch, y pisa el
pedal del acelerador.
Mientras que el motor de combustión interna de un
vehículo convencional tiene muchas partes móviles y debe convertir el
movimiento lineal de los pistones y las barras en movimiento rotativo en las
ruedas, un motor eléctrico tiene un solo elemento giratorio. Como un coche con
motor de gasolina, un coche eléctrico tiene un sistema (llamado tren de
potencia) ejes de los engranajes, y las
articulaciones que transmiten movimiento desde el motor a las ruedas del coche.
La mayoría de los coches eléctricos no tienen transmisiones de varias velocidades. Con el
fin de ir hacia atrás, el flujo de electricidad a través del motor se invierte,
cambiando
la rotación del motor y haciendo que el
tren de potencia pueda hacer girar las
ruedas en la otra dirección.
La mayoría de los coches eléctricos tienen un
sistema de frenado regenerativo el sistema de frenado genera electricidad para el
sistema de cargado de batería. Cuando
los conductores aflojar el acelerador o pisar el pedal del freno, el motor
actúa como generador y convierte el impulso del vehículo nuevo en electricidad
y la almacena en la batería. La conversión de la energía cinética en energía
eléctrica frena el coche. Los coches eléctricos también tienen un pedal de
freno y un sistema de frenado tradicional, que utiliza fricción para detener el
vehículo para una detención rápida y de emergencia. Estos frenos de fricción
pueden convertir la energía cinética en
calor. En coches de gasolina se desperdicia esta energía, el calor se disipa en
el aire circundante. Conservación de la energía en automóviles eléctricos, sin
embargo, es tan importante que los ingenieros han encontrado una manera de recuperar el
calor y lo utilizan, por ejemplo, por calentamiento del compartimiento de
pasajeros.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Los coches eléctricos representan una forma más
limpia para convertir en poder automotriz que los coches que utilizan combustibles
fósiles-petróleo, carbón y gas natural producido a partir de los restos de
plantas y animales prehistóricos. Los combustibles fósiles son quemados en una
planta de energía abordo de los HEV, para producir electricidad para recargar
la batería. Sustancias que contaminan el aire puede ser controlada más
fácilmente en una planta de energía que en los tubos de escape de millones de
coches combustión de gasolina, y en HEV, los
controles electrónicos se pueden utilizar para hacer los motores funcionar sólo
cuando sea necesario y para hacerlo más eficiente. El resultado es que la
calidad del aire, especialmente en las grandes ciudades, se puede mejorar con los
coches eléctricos o híbridos.
Los coches eléctricos de hoy son más eficientes que
los coches de gasolina. Ellos se consideran una
forma fácil y eficaz para aprovechar las fuentes de energía existentes, ya que
cualquier fuente de energía puede ser convertida en electricidad. Los coches
eléctricos no requieren de nuevas formas de entrega de combustible porque la
electricidad ya se distribuye prácticamente a todos los hogares y negocios. Sin
embargo, los coches eléctricos requieren estaciones de carga, equipo especial
que permite recargar una batería de coche eléctrico de forma rápida y
eficiente. Este equipo especial puede ser instalado en un garaje de casa o en
el maletero del coche. Para extender el rango de un coche eléctrico, estaciones
de carga tendría que ser colocados estratégicamente por toda una ciudad.
A pesar de las ventajas del uso de la energía más
eficiente, los coches eléctricos no han sido ampliamente adoptado. Los coches
eléctricos no son prácticos porque la tecnología actual de la batería limita la
distancia de un coche eléctrico puede viajar antes de que la batería debe ser
recargada. Esta distancia es actualmente menos de 160 km (100 millas) en la
mayoría de los casos, y las baterías por lo menos tres horas para recargar con
estaciones de carga. Los coches eléctricos no son todavía capaces de acelerar,
crucero y subir lo suficientemente rápido como para competir con los coches de
gasolina. Y accesorios, tales como aire acondicionado o aparatos de radio,
agotar la batería más rápidamente. Además, dado que los coches eléctricos no
han sido ampliamente adoptados, pocas estaciones públicas de carga están en
existencia.
VEHÍCULOS
híbrido gas-eléctrico
Las debilidades de baterías llevó a las fallas del
mercado de algunos de los coches eléctricos, como pioneros EV1 de General
Motors y Honda EV Plus a finales de 1990. Los clientes se negaron a aceptar el
limitado rango y el poder de estos vehículos, y los fabricantes detuvo la
producción. Desarrollo de tales vehículos, sin embargo, empuja hacia delante la
tecnología para los trenes de energía eléctrica, lo que resulta en métodos más
eficientes de conversión de energía de la batería entre la corriente directa
(DC) que se utiliza en la mayoría de las baterías y la corriente alterna (AC)
requeridos por los motores más adecuados para uso automotriz. Aunque
desarrollado para los coches con pilas, esta tecnología del tren de potencia
eléctrica seguirá siendo útil en los coches que obtienen su electricidad a
partir de pilas de combustible. La mayoría de los fabricantes de autos parecen
estar mirando hacia un futuro en el que las células de combustible de hidrógeno
se convertirá, metanol, o algún otro combustible en electricidad para conducir
los coches del futuro. Muchos expertos creen que los coches propulsados por pilas de combustible se pondrán a la venta a
partir de 2010.
Hasta los coches con tecnología de pila de
combustible llegan al mercado, expertos en automoción creen que los fabricantes
de automóviles ofrecerá vehículos eléctricos híbridos (HEV) en gran variedad.
Estos HEV representan un paso intermedio, tomando ventaja de la energía
eléctrica limpia, sino también de la tecnología probada motor de combustión
interna. Estos sistemas son similares a las locomotoras diesel-eléctricas que
sustituyeron a las máquinas de vapor en los trenes del ferrocarril. (En los
trenes, los motores diesel cargar las baterías que los motores de accionamiento
de las ruedas.) Componentes electrónicos permiten motores de combustión
interna, ya sea propulsados por gasolina o diesel, para cargar las
baterías de un coche, que impulsan por el camino, o apagar por completo. Un HEV
en un semáforo normalmente se mantiene al acecho, la quema de combustible y no
hacer ninguna contaminación, si las baterías están en un estado de carga
suficiente. Si impulsada lentamente, como en el tráfico pesado, el vehículo
puede moverse sólo con energía eléctrica. Sólo cuando más potencia que se exige
para la aceleración o para mover una carga pesada, hace que la gasolina o
diesel entran en juego.
Los primeros ejemplos de HEV, como el Honda Insight
y el Toyota Prius, utilizan motores eléctricos para complementar los motores
que son más pequeños y más eficientes en combustible de lo que serían si
tuvieran que proporcionar toda la energía sola. Estos coches son complejas, sin
embargo, debido a que los motores se utilizan no sólo como generadores para
cargar baterías, pero también para mover el coche. El uso de gasolina y electricidad
requiere más complicadas transmisiones y otros sistemas que añaden peso.
Algunos sistemas incluso utilizar el motor de gasolina para conducir las ruedas
traseras y la energía eléctrica a las ruedas delanteras para una forma de
tracción en las cuatro ruedas.
Actualmente, hay tres tipos de trenes de transmisión
que operan HEV. Un tren de transmisión es el sistema de componentes que
transferir la potencia al eje que gira, o las unidades, las ruedas del
vehículo. Los tres tipos son la transmisión serie, la transmisión paralela, y
la transmisión en serie / paralelo. En el tipo de serie sólo el motor eléctrico
hace girar las ruedas. El motor recibe la energía de las baterías o desde un
generador que es accionado por un motor de gasolina. El tipo de serie funcione
de forma óptima en ciudad stop-and-go. Prototipo de General Motors HEV Volt
utiliza una transmisión serie. En el tipo paralelo, tanto el motor de gasolina
y el motor eléctrico de generación de energía que hace girar las ruedas. Honda
Motor Company utiliza el tipo de paralelo en su Insight, Civic, Accord y HEV.
La serie / tipo paralelo combina los diseños de ambos y se utiliza en el Toyota
Prius y el Ford Escape Hybrid. Este tipo de tren de transmisión funciona como
un tipo de serie a baja velocidad y como un tipo paralelo a altas velocidades.
Se requiere un generador, una batería más grande que en otros tipos, y más
computadoras complejas.
Debido a que los HEV hacer menos contaminación y
ahorrar combustible, se espera que cada vez más frecuentes a pesar de la
complejidad. HEV actuales obtener unos 77 km (48 millas) por galón en ciudad y
72 km (45 millas) por galón en carretera, de acuerdo con las calificaciones de
eficiencia emitidos por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) en febrero de
2007. Sin embargo, los PHEV más prometedores para la eficiencia del combustible
y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, como el dióxido de
carbono liberado por los motores de combustión interna. Esto es porque la PHEV
puede operar en la batería por sí sola si conmutar del conductor sólo requiere
el uso del motor eléctrico, y el motor eléctrico se recarga a partir de una
toma de corriente doméstica. El PHEV nunca puede requerir el uso del motor de
gasolina. Las centrales eléctricas que suministran electricidad de la casa
puede usar sólo energía hidroeléctrica o nuclear o hacer un uso más eficiente
de los combustibles fósiles.
Los
desafíos actuales
Los fabricantes de automóviles anticipa más
regulaciones gubernamentales dirigidas a reducir las emisiones de contaminación
del aire y el consumo de combustible. En consecuencia, se están desarrollando
una amplia gama de nuevas tecnologías. Algunos expertos predicen el desarrollo
de pequeños coches eléctricos que se pueden utilizar en los entornos barriales,
tanto como los carros de golf. O los fabricantes de automóviles pueden producir
de tamaño completo camionetas deportivas que utilizan motores eléctricos para
hacer funcionar sus motores y puede transportar un gran número de pasajeros en
viajes de larga distancia. Los ingenieros han mejorado la eficiencia de los
vehículos eléctricos puros con estructuras ligeras, aire acondicionado más
eficientes, y la aerodinámica de bajo arrastre. También han encontrado estas
mejoras útiles para la gasolina, el híbrido eléctrico-, y el sistema eléctrico
de pila de combustible. Los electrónicos puros es probable encontrar un nicho
como de corto alcance y entrega vehículos de recogida.
Historia de los coches eléctricos
Los primeros vehículos eléctricos pueden haber
aparecido ya en 1830. Los historiadores en general JK Starley crédito, un
inventor Inglés, y Fred M. Kimball de Boston, Massachusetts, con la
construcción de los primeros coches eléctricos prácticos en 1888. En 1896 la
Compañía de Maderas de Vehículos de Motor de Chicago se convirtió en el
fabricante estadounidense de primera.
En 1904 cerca de un tercio de todos los coches en
Nueva York, Chicago y Boston fueron accionados eléctricamente. En 1912 había
20.000 vehículos eléctricos y 10.000 camiones y autobuses eléctricos en los
Estados Unidos. Un puñado de fabricantes, en particular Baker y Detroit
Electric, se quedó en la década de 1930. A pocos devotos continuaron impulsando
los coches eléctricos hasta bien entrada la década de 1940, a pesar de su limitado
rango y poder.
Un puñado de pequeños fabricantes reapareció por
primera vez en la década de 1960 en respuesta a las preocupaciones ambientales
y de nuevo en la década de 1970 a raíz de la escasez de petróleo (véase el
Suministro de Energía, World: Crisis Energética). Más recientemente, en 1996,
General Motors Corporation anunció el primer moderno, producido en masa coche
diseñado específicamente como un coche eléctrico, el EV1. También en 1996, la
compañía Honda Motor presentó otro coche eléctrico, el primero con baterías de
níquel e hidruro metálico, para su venta en los Estados Unidos. Sin embargo,
para el 2003 General Motors había recordado a todos sus EV1, después de
suspender la producción debido a lo que la compañía dijo que era baja demanda.
La Toyota Motor Corporation presentó el HEV primera vez en 1997 en Japón,
cuando se comercializa el Prius. Honda siguió con su HEV, el Insight, en 1999,
cuando se introdujo en Japón y los Estados Unidos. El Prius se convirtió
disponible en los Estados Unidos en 2000. Posteriormente, Honda también lanzó
una versión híbrida de su modelo Civic y su modelo Accord. En 2004 la Ford
Motor Company se convirtió en el primer fabricante de automóviles de EE.UU.
para producir un HEV. El Ford Escape Hybrid, que fue introducido para el año
modelo 2005, fue también el primer híbrido vehículo utilitario deportivo (SUV).
En enero de 2007 General Motors anunció que tenía la
intención de producir un coche de concepto conocido como el Volt, que espera
tener en el mercado en 2010. El Volt se están diseñando con un tren motriz de
serie, un tipo de tren de transmisión que combina las baterías y un generador
de gasolina, pero depende enteramente de energía eléctrica para girar las
ruedas. La transmisión serie utiliza gasolina sólo para alimentar un generador
que recarga las baterías a bordo del vehículo. GM tenía la intención de utilizar
baterías de litio, como los utilizados en los teléfonos celulares, aunque la
empresa reconoció que las baterías de litio de gran alcance suficiente para
operar un vehículo eficiente aún no se han desarrollado. Las baterías se pueden
recargar con una toma de corriente doméstica normal, por lo que el Volt plug-in
de vehículos híbridos eléctricos conocido como un PHEV.
