Vehiculos eléctricos.
Un vehÃculo eléctrico es un vehÃculo de combustible alternativo impulsado por uno o más motores eléctricos.
Vehiculos eléctricos
Un vehÃculo eléctrico es un vehÃculo de combustible alternativo impulsado por uno o más motores eléctricos. La tracción puede ser proporcionada por ruedas o hélices impulsadas por motores rotativos, o en otros casos utilizar otro tipo de motores no rotativos, como los motores lineales, los motores inerciales, o aplicaciones del magnetismo como fuente de propulsión, como es el caso de los trenes de levitación magnética.
A diferencia de un motor de combustión interna que está diseñado especÃficamente para funcionar quemando combustible, un vehÃculo eléctrico obtiene la tracción de los motores eléctricos. Se clasifican según las fuentes de energÃa eléctrica:
- * Energia almacenada a bordo con sistemas recargables, que cuando estacionan almacenan energÃa que luego consumen durante su desplazamiento. Las principales formas de almacenamiento son:
- energÃa quÃmica almacenada en el las baterÃas: vehÃculo eléctrico de baterÃa.
- energÃa eléctrica almacenada en supercondensadores.
- almacenamiento de energÃa cinética, con volante de inercia sin rozamiento.
- Alimentación externa del vehÃculo durante todo su recorrido, con un aporte constante de energÃa, como es común en el tren eléctrico y el trolebús.
- Fuentes que permiten la generación eléctrica a bordo del vehÃculo durante el desplazamiento, como son:
- La energÃa solar generada con placas fotovoltaicas, que es un método no contaminante durante la producción eléctrica, mientras que los métodos descritos hasta ahora dependen de si la energÃa que consumen proviene de fuentes renovables para poder decir si son o no contaminantes.
- Generados a bordo usando una célula de combustible.
- Generados a bordo usando energÃa nuclear, como son el submarino y el portaaviones nuclear.
- También es posible disponer de vehÃculos eléctricos hÃbridos, cuya energÃa proviene de múltiples fuentes, tales como:
- Almacenamiento de energÃa recargable y un sistema de conexión directa permanente.
- Almacenamiento de energÃa recargable y un sistema basado en la quema de combustibles, incluye la generación eléctrica con un motor de explosión y la propulsión mixta con motor eléctrico y de combustión.
La tecnologÃa de vehÃculo eléctrico se aplica en el automóvil eléctrico, el avión eléctrico, el barco eléctrico, y la motocicleta eléctrica.
Fuentes de energÃa
Es importante distinguir entre fuente de energÃa y vector energético. Las fuentes de energÃa son convertibles en formas de energÃa aprovechable y se encuentran de manera natural en el planeta, mientras que los vectores energéticos también son convertibles en energÃa aprovechable, pero no se encuentran de forma natural, de modo que hay que producirlos, eso significa que hay que invertir energÃa proveniente de una fuente energética para fabricarlos, y luego podemos recuperar esta energÃa cuando la necesitemos, o sea que solo es un sistema de almacenamiento y transporte, pero en ningún caso una fuente de energÃa.
Las fuentes de energÃa las hay de cuatro clases:
- Las fuentes de energÃa renovable no contaminante son las que en el proceso de obtención de energÃa no liberan agentes tóxicos. Esta fuente incluye la energÃa solar, eólica, hidráulica, geotérmica, mareomotriz, gradiente térmico y energÃa azul.
- Las fuentes de energÃa renovable contaminante son aquellas que liberan agentes tóxicos durante el proceso de obtención de energÃa, pero son agentes que habÃan sido absorbidos del entorno por las plantas y animales de los que se obtiene la energÃa, por lo que al final no se han añadido sustancias tóxicas al entorno. Ejemplos de esta fuente son el aceite vegetal, el biogás del compostage, la biomasa forestal o agrÃcola.
- Las fuentes de energÃa atómica se basan en el principio de convertir materia en energÃa, pero existen dos formas de hacer eso, la fisión y la fusión. La fisión produce residuos muy peligrosos para todas las formas de vida, mientras que la fusión apenas genera residuos nocivos, el problema es que este segundo método aun está solo en fase experimental.
- Las fuentes de energÃa fósil de combustión, extraÃdas de yacimientos naturales finitos acumulados durante perÃodos de tiempo de escala geológica, y que al obtener su energÃa liberan agentes tóxicos, como son el petróleo, el gas natural y el carbón.
Estas fuentes de energÃa están ordenadas de menos a más contaminantes durante el proceso de obtención de energÃa (con la excepción de la energÃa de fusión), pero hay que puntualizar que absolutamente todas las fuentes producen alguna contaminación, algunas solo en la fabricación del mecanismo de obtención de la energÃa, y otras durante todo el proceso de obtención, de modo que un vehÃculo eléctrico será más o menos contaminante en función de cual de estas haya sido su fuente última de energÃa.
En el caso de vehÃculos que utilizan un vector energético, como es por ejemplo el hidrógeno, su grado de contaminación dependerá de como se haya obtenido ese hidrógeno, porque en estado natural solo se encuentra combinado con otros elementos, y para aislarlo hay que invertir mucha energÃa. Los métodos actuales de producción son la hidrólisis del agua, mediante electricidad, el refinado del gas natural para aislar el hidrógeno, proceso que libera el CO2 del gas, también existen métodos experimentales para obtener el hidrógeno mediante la fotosÃntesis de algas especiales que lo liberan del agua. Con el primer método el hidrógeno obtenido habrá sido contaminante o no en función del origen de esa energÃa eléctrica empleada, con el segundo método en el proceso ha producido mucha contaminación por CO2, y con el tercer método se obtiene un hidrógeno totalmente ecológico que no ha generado contaminación.
Consumo
Los motores eléctricos destacan por su alta eficiencia a diferentes regÃmenes de funcionamiento. Para analizar su eficiencia energética hemos de centrarnos en la forma de suministro de energÃa eléctrica al motor. El futuro de los vehÃculos puramente eléctricos (sin contar con el apoyo de un motor de combustión interna, esto es, vehÃculos hÃbridos) parece pasar por las nuevas generaciones de acumuladores quÃmicos (BaterÃa de ión de litio) cada vez con mayor densidad de carga y longevidad, que permiten mover motores más potentes y aumentar la autonomÃa hasta los 200 e incluso 400 km .
El gasto energético del motor de un vehÃculo eléctrico oscila entre los 10 y los 20 kWh en un recorrido tipo de 100 km. Tomando como ejemplo el consumo anunciado para el Tesla Roadster de 11 kWh/100 km (un deportivo de 180 kW de potencia máxima), podemos aproximar la energÃa con la que hemos de cargar esas baterÃas para realizar dicho recorrido. Suponiendo una eficiencia de carga del 85% y una eficiencia del ciclo de descarga del 95% (80% en picos de potencia), habremos de alimentar las baterÃas con 13,6 kW*h para esa distancia de 100 km .
En España, el coste del kWh para pequeños consumidores es de 0,11€. Por lo tanto, a grosso modo, podemos afirmar que el coste de utilización de un vehÃculo eléctrico es de 1,5€/100 km.
Este dato es uno de los puntos fuertes de los vehÃculos eléctricos a baterÃas. Comparándolo con el consumo de un vehÃculo equipado con un motor convencional, es verdaderamente ventajoso. Un ejemplo: un pequeño utilitario con un motor muy frugal consume 4,5 L/100 km (ejemplo: Renault ClÃo 1.5dci). Lo cual, con el coste actual del gasóleo (1,2€/L), supone 5,4€/100 km.
Incluso es un gasto por kilómetro muy pequeño comparándolo con un vehÃculo hÃbrido. El Toyota Prius tiene un consumo medio homologado de 4,3 L/100 km, sólo un poco inferior al del utilitario convencional. En euros supondrÃa un coste de 5€/100 km.
Contaminación
Es falso que un vehÃculo eléctrico no contamine. A un vehÃculo eléctrico a baterÃas se le podrán imputar unas emisiones que serán las producidas para generar, transportar y transformar la energÃa eléctrica con que cargamos sus baterÃas.
Siguiendo con el ejemplo del apartado anterior: para hacer un recorrido de 100 km, hemos de cargar sus baterÃas con 13,6 kWh. Asumiendo que la red eléctrica española tiene unas pérdidas de un 10%, habrá que generar 15 kWh para hacer dicho recorrido.
La contaminación dependerá, evidentemente, de qué método de generación de electricidad se emplee. Tomemos como indicador las emisiones de CO2.
- El 16% de la energÃa eléctrica generada en España viene de centrales térmicas de carbón (REE). Suponiendo una media de 0,75 kg de CO2/kWh, obtenemos que, para circular esos 100 km con el coche eléctrico que usamos de ejemplo, habrán de ser emitidos 1,8 kg de CO2 a la atmósfera por la combustión de carbón.
- Otro 22% (REE) de la producción es gracias a las centrales nucleares. Evidentemente, no hay emisiones de CO2 achacables a esta forma de generación de energÃa, pero si a la generación de residuos activos cuyo almacenamiento o desactivación constituye uno de los principales problemas del sistema energético español y mundial.
- Las centrales de gas de ciclo combinado tienen menores emisiones contaminantes, también del conocido CO2, y producen el 34% de la energÃa eléctrica (REE). Podemos estimar del orden de 0,26 kg/kWh. Para circular esos 100 km con el coche eléctrico que usamos de ejemplo, habrán de ser emitidos 1,326 kg de CO2 a la atmósfera por la combustión de gas.
- La centrales hidroeléctricas o campos eólicos no emiten en su funcionamiento, como es lógico, gases contaminantes. Sin embargo su instalación usa materiales de construcción que gastaron CO², y provoca también daños en los ecosistemas que los albergan, quedando más o menos degradados. Daños que, en parte proporcional, también deberán ser imputables a ese carga para el recorrido homologado de 100 km.
Por lo tanto, las emisiones de CO2 totales por cada 100 km serÃan de unos 3,126 kg, una cifra muy inferior a los 12 kg que emitirÃa un vehÃculo con motor convencional (Renault ClÃo 1,5dci).
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