Coches eléctricos.

Introducción.

Hace años era relativamente normal ver desarrollos experimentales de coches eléctricos. Desarrollos que no llegaban a materializarse, salvo para carritos usados en el Golf, algún vehículo industrial y poco más.
En este artículo, vamos a repasar el estado actual de esta tecnología tanto desde un punto de vista técnico como los "números" asociados que son los que determinan al final que algo se implante o no se implante.

Dependencia actual del petróleo.

Lo primero ver la foto del panorama actual, es decir, los grandes números asociados al petróleo. La distribución del consumo energético es aproximadamente la siguiente:

Petróleo Gas natural Carbón Energía nuclear Hidroeléctrica Geotérmica, solar, viento, …
38% 23% 26 % 6% 6% 1 %
180 EJ 110 EJ 120 EJ 30 EJ 30 EJ 4 EJ

Como chuleta para las unidades:

Unidad Multiplicador Abreviatura
kilo x1000 = x103 K
mega x106 M
giga x109 G
tera x1012 T
peta x1015 P
exa x1018 E
zetta x1021 Z
yotta x1024 Y

Por lo que las unidades usadas en la tabla son ExaJulios.
Las reservas estimadas son:

Petróleo Carbón Gas
18.4 ZJ 290 ZJ 15.7 ZJ

Hablando del petróleo, las cifras aproximadas son:

  • Consumo actual: 31100 millones de barriles / año = 0.18 ZJ / año
  • Reservas: 8 ZJ (reservas cuya existencia es probada y además son recuperables) hasta 110 ZJ (optimistas, incluyendo no recuperables y fuentes no "tradicionales").
  • 1 barril = 159 litros = entre 119kg y 151kg (según la densidad)
  • Del petróleo, el consumo aproximado por sectores es el siguiente (en USA, no en el mundo):
Transporte Industrial Residencial/Comercial Generación de electricidad
63% 24% 10% 3%

Hagamos un coche eléctrico.

Si nos ponemos ha desarrollar un coche elétrico, nos encontramos con una sorpresa. Es infinitamente más fácil de hacer. Los motores eléctricos son más que conocidos, seguros, necesitan poco mantenimiento, tienen pocas partes móviles, excelente rendimiento energético en cualquier condición de funcionamiento, excelente par motor desde el comienzo, alcanza alas revoluciones, lo que permite hacer coches de una sola marcha, en comparación son ligeros y ocupan menos, pueden funcionar como generador por lo que recuperan electricidad al frenar, en cuestas abajo, mecánicamente es muy sencillo, por ejemplo, no se necesitan diferenciales o el hacer un tracción total es muy sencillo: basta con introducir 4 motores, toda la parte mecánica se sustituye por electrónica que es más barata, ligera y permite mayor control, lo que es muy deseable para sistemas tipo ESP, por ejemplo.
Luego necesitamos una batería. Aquí están los problemas, las desventajas respecto a un depósito de gasolina son:

  • Son pesadas: baterías hechas con nanomateriales flexibles y ligeras.
  • Son voluminosas. La densidad energética es superior en la gasolina. Esto hace que el volumen de las baterías sea superior.
  • Son muy caras: posibemente no con materiales.
  • Problemas de calentamiento. Riesgos de incendio, explosión.
  • Tiempos de carga no competitivos: cambiando, con nanomateriales, 10 minutos.

¿Se puede hacer un coche competitivo?

Las respuesta es sí. ¿En que nicho del mercado puede competir? Hasta ahora podía competir en áreas donde se necesitaba pogo mantenimiento, no generación de humos, …
Pero se ha visto otro campo en el que son muy aptos: los coches deportivos. Conseguir un coche rápido, hasta ahora, era algo limitado por ejemplo a un V10 o un V12. Si no habéis visto un motor así, es lo más parecido a un motor de camión. Por lo que para producir mucha potencia, se necesita un motor grande y pesado. El problema es que los motores de coche se "escalan" bien. Es decir, sería muy difícil hacer un motor de gasolina muy pequeño y lo mismo con motores muy grandes. Los motores eléctricos se escalan muy bien. Además como se pueden repartir bien y son más pequeños, se pueden distribuir mejor para bajar el centro de gravedad del coche.
Se puede poner menos baterías, porque el que se compra un deportivo no está pensando en la autonomía, por lo que puede ser razonable el tener autonomías inferiores a los 250km.
Rendimiento:

  • El rendimiento de un coche eléctrico es muy superior y además es superior en todos los regímenes de giro.
  • La electricidad se obtiene de los medios productivos existentes en la actualidad. Por ello, un coche eléctrico contamina. La ventaja es que las ciudades serían si humos y los rendimientos de las cetnrales generadores son muy superiores a los de los motores de coche.
  • Ese es el paradigma de los coches híbridos. Se genera electricidad con un motor que funciona en el régimen en el que se siente cómodo. Fuera de ese régimen se usa un motor eléctrico que da más o menos siempre el mismo rendimiento.

Comercialmente:

Biodiesel

De aquí, se extrae una conclusión importante:

  • El transporte consume: 0.63*31100 · 106 * 159 = 3.12 · 10 12 litros de petroleo cada año

Los distintos biocombustibles producen:

  • Soja: produces 50 cubic metres per square kilometre per year
  • Colza: (rape seed) produces 100 to 140 cubic metres
  • (palma)mustard yields 130 and palm oil 610 cubic metres

Ventajas:

  • Contamina mucho menos. El motivo es que para generar la planta se absorve el CO2 de la atmósfera luego la planta "se quema" volviendo a generar CO2, por lo que es aproximadamente un ciclo cerrado.
  • Cualquiera puede cultivar esas plantas, luego desde un punto extratégico es deseable, pues reduce la dependencia de otros países.

Desventajas:

  • Se requiere mucha superficie. Tanta que no puede sustituir al petróleo.
  • Se requiere mucha agua.
  • Compite con los cultivos destinados a la alimentación. Al precio al que está el petróleo, interesa cultivar para producir biocombustibles que para producir comida. Esto hace que el precio de la comida aumente y lo que es peor, si la demanda se mantiene y la oferta disminuye habrá quien muera de hambre.

Algas

  • Algas: produce 10,000 to 20,000 cubic metres of biofuel per square kilometre per year.

Como alternativa las algas: 2mill litros/ hectárea. Luego para sustituir el petróleo, se necesita una superficie aproximada de: 52000km^^ 2^^ (dos veces la comunidad valenciana) para suplir el consumo mundial de petróleo. Esto es unas 400 veces que cualquier otra fuente de biodiesel. Precio: 35centimos/litro (antes de impuestos). Otra ventaja es que no depende de terrenos culivables, sino que se puede usar terreno "malo", por ejemplo, un desierto.
Empresas:

Noticia
* En un metro cúbico hay lo mismo que en un millón de metros cúbicos de agua de mar: no compite con el mar.

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