El vehículo eléctrico y su infraestructura de carga. Ana Pozo Ruz
2.1.1 Historia y desarrollo de los vehículos eléctricos
Los primeros automóviles surgen durante la segunda mitad del siglo XIX aunque ya desde principios del siglo XVII existían diversos mecanismos, como el motor de vapor, para evitar la dependencia de la tracción animal o humana. En el siglo XVIII surgen los primeros vehículos accionados con este tipo de motores. Después de los motores de vapor, se desarrollaron los motores de gas, que presentaban el inconveniente de tener que transportar un generador de energía. Este generador implicaba una alta relación entre el peso del vehículo y la potencia necesaria para moverlo, por lo que se reducían sustancialmente las posibilidades de carga útil.
Un hito importante en el desarrollo del automóvil lo marcó Robert Anderson quien, entre 1832 y 1839, inventó el que sería el primer automóvil eléctrico rudimentario mediante pila de energía no recargable. Poco después se patenta la línea electrificada, que en principio solo era válida para trenes y trolebuses. En 1880, con la aparición de las primeras baterías recargables, se empiezan a desarrollar los primeros vehículos eléctricos (figura 2.1). Gracias a las mejoras del diseño de los acumuladores empezó a aumentar el número de vehículos eléctricos tanto en Francia como en Gran Bretaña, además de importar esta tecnología a Estados Unidos.
Pero el despegue del automóvil lo marcó Nicholas Otto en 1876, que desarrolla el primer motor de gasolina. Poco después, en 1886, Karl Benz desarrolla el primer vehículo que funciona completamente con gasolina. La evolución exigió tanto el perfeccionamiento de los sistemas de alimentación del carburante como los dispositivos de encendido de la mezcla aire-combustible, lo que permitía aumentar el número de revoluciones, disminuyendo el peso y el tamaño del motor. Sin embargo, a pesar de estos avances, los primeros vehículos de gasolina tenían grandes inconvenientes: eran muy sucios, contaminantes, ruidosos, con cambios de marcha rudimentarios, arranque mediante manivelas y susceptibles de fallar en cualquier momento.
A partir de aquí comienza una carrera muy competitiva entre países y marcas por imponer su forma de dar propulsión al automóvil (eléctrica o de gasolina), que tras sucesivas etapas, acaba con la “muerte” del vehículo eléctrico durante la Primera Guerra Mundial, en donde la velocidad, la durabilidad y la potencia en el campo de batalla resultaron fundamentales. Además, el hecho de que empezara a distribuirse petróleo de forma global permitió que el vehículo de combustión interna llegara a las masas, sobre todo a las familias de clase media.
Figura 2.1. Coche eléctrico y Thomas Edison
La introducción del arranque eléctrico en los vehículos simplificó enormemente la puesta en marcha del motor de combustión interna. Antes de incluir esta mejora, dicha tarea solía resultar difícil e incluso, en ocasiones, peligrosa. Esta innovación, junto con el sistema de producción en cadenas de montaje de forma masiva y relativamente barata implantado por Ford, contribuyó a la caída del vehículo eléctrico.
Sin embargo, a pesar del importante peso que cobraron los vehículos de combustión interna, las ventajas de los vehículos eléctricos seguían siendo muchas: eran simples, suaves en las marchas, silenciosos y con una autonomía y costes razonables para el usuario. Sin embargo, los tiempos de recarga eran elevados y el peso de las baterías aumentaba demasiado el peso total del conjunto. Todos estos factores aumentaron la caída en desuso del vehículo eléctrico.
Es hacia mediados de los años sesenta cuando se empieza a tener conciencia de la sostenibilidad del planeta. Sin embargo, fue la crisis del petróleo de 1973 el detonante para la reaparición de los vehículos eléctricos. Esta situación forzó a los fabricantes de vehículos de todo el mundo a mejorar su eficiencia, resultando necesario buscar alternativas al petróleo, sobre todo en países en los que su escasez podía derrocar su economía o encarecerla notablemente.
Quitando prototipos, modelos anecdóticos y vehículos industriales, hay que irse a 1990, cuando General Motors presenta el “Impact” en el Salón de Los Ángeles. Este fue el precursor del coche eléctrico más famoso hasta ahora: el General Motors Experimental Vehicle 1, o EV-1.
Algunas iniciativas legislativas de exigir vehículos de emisión cero impulsaron a las grandes empresas de automóviles a investigar en este campo. El estado de California, de los más contaminados de EEUU, fue el pionero con su Zero Emission Mandate (1990). Así, aparecieron en las carreteras de California varios coches eléctricos con prestaciones muy razonables y autonomía similar a los de hoy. Casi todos eran coches convencionales transformados, y solo unos pocos fueron desarrollos desde cero.
A pesar de los avances y de una normativa cada vez más comprometida con el medio ambiente, el coche eléctrico no interesaba por diversas razones: había “pocos clientes”, debían mantener repuestos para unas pocas miles de unidades, no requerían mantenimiento ni generaban dinero en la postventa, suponía mucho dinero en I+D y no salían rentables porque, en realidad, la población no los necesitaba.
No obstante, la realidad actual es bien diferente y todo indica que esta vez el vehículo eléctrico ha venido para quedarse. Los avances tecnológicos realizados han sido notables. Diversos fabricantes ya están desarrollando baterías de Litio Ion con más capacidad y mayor autonomía con menos tiempo de recarga. Parece que ahora se dan todas las condiciones necesarias para el lanzamiento de una nueva generación de vehículos eléctricos. Además, el desarrollo de energías renovables y las necesidades de reducir las emisiones de CO2, el ruido y la contaminación atmosférica, contribuyen a la efectividad de esta demanda.
2.1.2 Necesidad de los vehículos eléctricos
El automóvil eléctrico se presenta en la actualidad como la alternativa de futuro en cuanto a transporte urbano se refiere y trae, como consecuencia fundamental, la disminución de contaminación medioambiental en las grandes ciudades.
Se puede definir al vehículo eléctrico como un vehículo cuya energía de propulsión procede, total o parcialmente, de la electricidad de sus baterías, cargadas a través de la red eléctrica. De forma más exhaustiva, se puede denotar como cualquier vehículo impulsado exclusiva o principalmente por un motor eléctrico, alimentado desde una batería, un acumulador recargable o desde otros dispositivos de acumulación de energía recargables, utilizando para la recarga la energía de una fuente exterior al vehículo, por ejemplo, la red eléctrica.
2.2 Tipos de vehículos eléctricos
Los motores de combustión interna alternativa están diseñados específicamente para funcionar mediante la quema de combustible. Los vehículos eléctricos obtienen la energía a través de motores eléctricos. Sin embargo, esta energía puede generarse de diferentes formas:
• Recibir un aporte constante externo de energía al vehículo durante todo el recorrido, como es común en el tren eléctrico.
• Recibir enegía a través de un conjunto de productos químicos o baterías, almacenados en el vehículo que, mediante la adecuada reacción química, genera electricidad para el motor eléctrico. Ejemplo de esto es el coche híbrido no enchufable.
• Generar energía a bordo mediante el uso de placas fotovoltaicas que se alimentan de energía solar. Es un método no contaminante de producción eléctrica.
• Almacenar energía eléctrica mediante sistemas recargables incorporados al vehículo. Generalmente suelen utilizarse las baterías antes comentadas, los supercondensadores o los volantes de inercia sin rozamiento. Además, al sistema recargable para almacenar energía se le puede añadir un sistema basado en la quema de combustibles, que incluye la generación eléctrica con un motor de explosión y la propulsión mixta con motor eléctrico y de combustión.
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