Una batería del vehículo eléctrico ( BEV ), vehículo eléctrico puro , sólo vehículo eléctrico , vehículo completamente eléctrico o completamente eléctrico vehículo es un tipo de vehículo eléctrico (EV) que utiliza exclusivamente energía química almacenada en baterías recargables paquetes , sin fuente secundaria de propulsión (por ejemplo, pila de combustible de hidrógeno, motor de combustión interna, etc.). Los BEV utilizan motores eléctricos y controladores de motor en lugar de motores de combustión interna.(ICE) para propulsión. Obtienen toda la energía de los paquetes de baterías y, por lo tanto, no tienen motor de combustión interna, celda de combustible ni tanque de combustible . Los BEV incluyen, pero no se limitan a [1] [2] , motocicletas, bicicletas, scooters, patinetas, vagones, embarcaciones, montacargas, autobuses, camiones y automóviles.
En 2016, se utilizaron diariamente 210 millones de bicicletas eléctricas en todo el mundo. [3] Las ventas globales acumuladas de vehículos eléctricos puros de servicio liviano con capacidad para carreteras superaron el hito de un millón de unidades en septiembre de 2016. [4] A partir de octubre de 2020 [actualizar], el automóvil totalmente eléctrico más vendido del mundo en la historia es el Tesla Model 3 , con un estimado de 645,000 ventas, [5] seguido por el Nissan Leaf con más de 500,000 ventas a septiembre de 2020 [actualizar]. [6]
En 1884, Thomas Parker construyó un práctico automóvil eléctrico de producción en Wolverhampton utilizando sus propias baterías recargables de alta capacidad especialmente diseñadas. Introducidos por primera vez en 1889, los flotadores de leche para vehículos con batería se expandieron en 1931 y, en 1967, dieron a Gran Bretaña la flota de vehículos eléctricos más grande del mundo.
Los vehículos eléctricos híbridos utilizan tanto motores eléctricos como motores de combustión interna, y no se consideran vehículos puros o totalmente eléctricos. [7]
Vehículo eléctrico híbrido cuyas baterías que se pueden cargar externamente se denominan vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV) y funcionan como BEV durante su modo de agotamiento de la carga. Los PHEV con un tren motriz de serie también se denominan vehículos eléctricos de rango extendido (REEV), como el Chevrolet Volt y el Fisker Karma .
Los vehículos eléctricos enchufables (PEV) son una subcategoría de vehículos eléctricos que incluye vehículos eléctricos de batería (BEV) y vehículos híbridos enchufables (PHEV),
Las conversiones de vehículos eléctricos de vehículos eléctricos híbridos y vehículos de motor de combustión interna convencionales (también conocidos como vehículos de combustión total) pertenecen a una de las dos categorías. [7] [8]
En China, los vehículos eléctricos enchufables, junto con los vehículos eléctricos híbridos, se denominan vehículos de nueva energía (NEV). [9] Sin embargo, en los Estados Unidos, los vehículos eléctricos de vecindario (NEV) son vehículos eléctricos de batería que están legalmente limitados a carreteras con límites de velocidad publicados no superiores a 45 millas por hora (72 km / h), generalmente se construyen para tener un velocidad máxima de 30 millas por hora (48 km / h) y tienen un peso máximo cargado de 3,000 libras (1,400 kg). [10]
El concepto de vehículos eléctricos de batería es utilizar baterías cargadas a bordo de vehículos para propulsión. Los coches eléctricos a batería se están volviendo cada vez más atractivos con los precios más altos del petróleo y el avance de la nueva tecnología de baterías ( iones de litio ) que tienen mayor potencia y densidad de energía (es decir, una mayor aceleración posible y más autonomía con menos baterías). [11] En comparación con tipos de baterías más antiguos, como las baterías de plomo-ácido. Baterías de iones de litiopor ejemplo, ahora tienen una densidad de energía de 0,9 a 2,63 MJ / L, mientras que las baterías de plomo-ácido tienen una densidad de energía de 0,36 MJ / L (es decir, de 2,5 a 7,3 veces mayor). Sin embargo, aún queda un largo camino por recorrer si se compara con los combustibles y biocombustibles derivados del petróleo (la gasolina tiene una densidad energética de 34,2 MJ / L -38x a 12,92x más alta- y el etanol con una energía de 24 MJ / L -26x a 9.12x más alto).
Los BEV incluyen automóviles , camiones ligeros y vehículos eléctricos de vecindario .
Los trenes eléctricos de batería en forma de BEMU (unidades múltiples eléctricas de batería) se explotan comercialmente en Japón . Se cargan a través de pantógrafos , ya sea al conducir en líneas ferroviarias electrificadas o durante las paradas en estaciones de tren especialmente equipadas. Usan energía de la batería para la propulsión cuando conducen en líneas ferroviarias que no están electrificadas, y han reemplazado con éxito varias unidades diésel en algunas de esas líneas.
Otros países también han probado u ordenado este tipo de vehículos.
Chattanooga, Tennessee opera nueve autobuses eléctricos de tarifa cero , que han estado en operación desde 1992 y han transportado a 11.3 millones de pasajeros y han cubierto una distancia de 3,100,000 kilómetros (1,900,000 millas), fueron fabricados localmente por Advanced Vehicle Systems. Dos de estos autobuses se utilizaron para los Juegos Olímpicos de Verano de 1996 en Atlanta. [12] [13]
A partir del verano de 2000, el aeropuerto de Hong Kong comenzó a operar un autobús lanzadera eléctrico Mitsubishi Rosa para 16 pasajeros , y en el otoño de 2000, la ciudad de Nueva York comenzó a probar un autobús escolar con batería para 66 pasajeros , una versión totalmente eléctrica de el Blue Bird TC / 2000 . [14] Se operó un autobús similar en Napa Valley, California durante 14 meses hasta abril de 2004. [15]
Los Juegos Olímpicos de Beijing 2008 utilizaron una flota de 50 autobuses eléctricos, que tienen un alcance de 130 km (81 millas) con el aire acondicionado encendido. Usan baterías de iones de litio y consumen aproximadamente 1 kW⋅h / mi (0,62 kW⋅h / km; 2,2 MJ / km). Los autobuses fueron diseñados por el Instituto de Tecnología de Beijing y construidos por Jinghua Coach. [16] Las baterías se reemplazan por otras completamente cargadas en la estación de recarga para permitir el funcionamiento de los autobuses las 24 horas. [17]
En Francia , el fenómeno de los autobuses eléctricos está en desarrollo, pero algunos autobuses ya están operando en numerosas ciudades. [18] PVI, una empresa mediana ubicada en la región de París, es uno de los líderes del mercado con su marca Gepebus (que ofrece Oreos 2X y Oreos 4X ). [19]
En los Estados Unidos , el primer autobús eléctrico de batería de carga rápida ha estado en funcionamiento en Pomona, California desde septiembre de 2010 en Foothill Transit . El Proterra EcoRide BE35 utiliza baterías de titanato de litio y puede cargarse rápidamente en menos de 10 minutos. [20]
En 2012, los camiones y autobuses pesados contribuyeron con el 7% de las emisiones del calentamiento global en California. [21]
En 2014, el primer autobús escolar totalmente eléctrico modelo de producción se entregó al Distrito Escolar Unificado de Kings Canyon en el Valle de San Joaquín de California . El autobús fue uno de los cuatro que ordenó el distrito. Este autobús escolar eléctrico de batería, que tiene 4 baterías de níquel-sodio, es el primer autobús escolar eléctrico moderno aprobado para el transporte de estudiantes por cualquier estado. [22]
En 2016, incluidos los vehículos ligeros y pesados, había aproximadamente 1,5 millones de vehículos pesados en California. [21]
La misma tecnología se utiliza para impulsar los Shuttles comunitarios de Mountain View. Esta tecnología fue apoyada por la Comisión de Energía de California, y el programa de transporte cuenta con el apoyo de Google. [23]
Thunder Sky (con sede en Hong Kong) construye baterías de iones de litio que se utilizan en submarinos y tiene tres modelos de autobuses eléctricos, el EV-6700 de 10/21 pasajeros con un alcance de 280 km (170 millas) en menos de 20 minutos de carga rápida, el Los autobuses urbanos EV-2009 y el autobús de carretera EV-2008 para 43 pasajeros, que tiene un alcance de 300 km (190 millas) con carga rápida (20 minutos a 80 por ciento) y 350 km (220 millas) con carga completa ( 25 minutos). Los autobuses también se construirán en Estados Unidos y Finlandia. [24]
Tindo es un autobús totalmente eléctrico de Adelaide, Australia . El Tindo (palabra aborigen para sol) está fabricado por Designline International [25] en Nueva Zelanda y obtiene su electricidad de un sistema solar fotovoltaico en la estación central de autobuses de Adelaida . Los viajes son de tarifa cero como parte del sistema de transporte público de Adelaide. [26]
El autobús de tránsito EcoRide BE35 de Proterra , llamado Ecoliner por Foothill Transit en West Covina, California, es un autobús eléctrico de batería de carga rápida y de servicio pesado. El sistema de propulsión ProDrive de Proterra utiliza un motor UQM y un frenado regenerativo que captura el 90 por ciento de la energía disponible y la devuelve al sistema de almacenamiento de energía TerraVolt, que a su vez aumenta la distancia total que el autobús puede conducir entre un 31 y un 35 por ciento. Puede viajar de 30 a 40 millas (48 a 64 km) con una sola carga, ahorra hasta un 600 por ciento más de combustible que un autobús típico a diésel o GNC y produce un 44 por ciento menos de carbono que el GNC. [27] Los autobuses de Proterra han tenido varios problemas, más notablemente en Filadelfia, donde toda la flota fue retirada del servicio. [28]
Durante la mayor parte del siglo XX, la mayoría de los vehículos de carretera eléctricos a batería del mundo eran botes de leche británicos . [29] El siglo XXI vio el desarrollo masivo de camiones eléctricos BYD . [30]
En marzo de 2012, Smith Electric Vehicles anunció el lanzamiento del Newton Step-Van, un vehículo totalmente eléctrico de cero emisiones construido sobre la versátil plataforma Newton que cuenta con una carrocería sin cita producida por Utilimaster, con sede en Indiana . [31]
BYD suministra a DHL una flota de distribución eléctrica de BYD T3 comercial . [32]
Una de baterías de coches eléctricos es un automóvil que está propulsado por motores eléctricos .
Aunque los automóviles eléctricos a menudo dan una buena aceleración y tienen una velocidad máxima generalmente aceptable, la energía específica más baja de las baterías de producción disponibles en 2015 en comparación con los combustibles a base de carbono significa que los automóviles eléctricos necesitan baterías que son una fracción bastante grande de la masa del vehículo, pero que a menudo dan un rango relativamente bajo entre cargas. La recarga también puede llevar mucho tiempo. Para viajes con una sola carga de batería, en lugar de viajes largos, los automóviles eléctricos son formas prácticas de transporte y se pueden recargar durante la noche.
Los automóviles eléctricos pueden reducir significativamente la contaminación de la ciudad al tener cero emisiones en el tubo de escape . [33] [34] [35] Los ahorros de gases de efecto invernadero de los vehículos dependen de cómo se genere la electricidad. [36] [37]
Los coches eléctricos están teniendo un gran impacto en la industria automotriz [38] [39] dadas las ventajas en la contaminación de la ciudad , la menor dependencia del petróleo y la combustión, y la escasez y el aumento esperado de los precios de la gasolina. [40] [41] [42] Los gobiernos mundiales están prometiendo miles de millones para financiar el desarrollo de vehículos eléctricos y sus componentes. [43] [44]
La Fórmula E es un campeonato internacional de monoplazas totalmente eléctrico. La serie se concibió en 2012 y el campeonato inaugural comenzó en Beijing el 13 de septiembre de 2014. La serie está autorizada por la FIA. Alejandro Agag es el actual director ejecutivo de Formula E. [45] [46]
El campeonato de Fórmula E está disputado actualmente por diez equipos con dos pilotos cada uno (después de la retirada del Equipo Trulli, temporalmente solo hay nueve equipos compitiendo). Las carreras generalmente se llevan a cabo en circuitos urbanos temporales en el centro de la ciudad que tienen aproximadamente de 2 a 3,4 kilómetros (1,2 a 2,1 millas) de largo. Actualmente, solo el ePrix de la Ciudad de México se lleva a cabo en un autódromo, una versión modificada del Autódromo Hermanos Rodríguez. [ cita requerida ]
Los vehículos para propósitos especiales vienen en una amplia gama de tipos, que van desde los relativamente comunes como carritos de golf , cosas como carritos de golf eléctricos , flotadores de leche , vehículos todo terreno , vehículos eléctricos de vecindario y una amplia gama de otros dispositivos. Algunos fabricantes se especializan en máquinas de trabajo eléctricas "en planta".
Los vehículos de tres ruedas incluyen rickshaws eléctricos , una variante motorizada del rickshaw ciclista . La adopción a gran escala de vehículos eléctricos de dos ruedas puede reducir el ruido del tráfico y la congestión de las carreteras, pero puede requerir adaptaciones de la infraestructura urbana existente y las normas de seguridad. [47]
Ather Energía de la India ha puesto en marcha su motor BLDC impulsado ather 450 scooter eléctrico con baterías de iones de litio en el año 2018. [48] [49] Además de la India, AVERA [50] - una nueva y renovable compañía de energía va a lanzar dos modelos de electricidad scooters [51] a finales de 2018, con tecnología de batería de fosfato de hierro y litio . [52] [ necesita actualización ]
India es el mercado de vehículos de 2 ruedas más grande del mundo con 22 millones de unidades por año. Para 2024, los vehículos eléctricos de 2 ruedas serán un mercado de $ 2 mil millones con más de 3 millones de unidades vendidas en la India. [53] El gobierno indio está lanzando esquemas e incentivos para promover la adopción de vehículos eléctricos en el país, y apunta a ser un centro de fabricación de vehículos eléctricos en los próximos cinco años. [54] [55]
China ha experimentado un crecimiento explosivo de las ventas de bicicletas eléctricas no asistidas, incluido el tipo scooter, con ventas anuales que pasaron de 56.000 unidades en 1998 a más de 21 millones en 2008, [56] y se estima que alcanzaron los 120 millones de bicicletas eléctricas en la carretera. a principios de 2010. China es el principal fabricante mundial de bicicletas eléctricas, con 22,2 millones de unidades producidas en 2009.
Se está fabricando una variedad cada vez mayor de transportadores personales , incluidos los monociclos autoequilibrados de una rueda , los patinetes autoequilibrados , los patinetes eléctricos y las patinetas eléctricas .
Varios barcos eléctricos de batería operan en todo el mundo, algunos para negocios. Se están operando y construyendo transbordadores eléctricos . [57]
Tipo de vehiculo | Combustible usado |
---|---|
Vehículo íntegramente de petróleo | Mayor uso de petróleo |
Vehículo eléctrico híbrido regular | Menor uso de petróleo, pero no se puede conectar |
Vehículo híbrido enchufable | Menor uso de petróleo, uso residual de electricidad |
Vehículo totalmente eléctrico (BEV, AEV) | Utiliza exclusivamente electricidad |
El controlador del motor recibe una señal de potenciómetros conectados al pedal del acelerador y usa esta señal para determinar cuánta energía eléctrica se necesita. [58] Esta potencia de CC es suministrada por el paquete de baterías y el controlador regula la potencia al motor, suministrando CC de ancho de pulso variable o CA de amplitud variable de frecuencia variable, según el tipo de motor. El controlador también maneja el frenado regenerativo , mediante el cual se acumula energía eléctrica a medida que el vehículo disminuye la velocidad y esta energía recarga la batería. [58] Además de la gestión de potencia y motor, el controlador realiza varias comprobaciones de seguridad, como detección de anomalías, pruebas de seguridad funcional y diagnóstico de fallos.[59]
La mayoría de los vehículos eléctricos actuales utilizan una batería eléctrica , que consta de celdas electroquímicas con conexiones externas para proporcionar energía al vehículo. [60]
La tecnología de baterías para vehículos eléctricos se ha desarrollado desde las primeras baterías de plomo-ácido utilizadas a fines del siglo XIX hasta la década de 2010, hasta las baterías de iones de litio que se encuentran en la mayoría de los vehículos eléctricos en la actualidad. [59] La batería en general se conoce como paquete de batería , que es un grupo de varios módulos y celdas de batería. Por ejemplo, el paquete de baterías Tesla Model S tiene hasta 7,104 celdas, divididas en 16 módulos con 6 grupos de 74 celdas en cada uno. Cada celda tiene un voltaje nominal de 3-4 voltios , dependiendo de su composición química.
Los coches eléctricos han utilizado tradicionalmente motores de CC bobinados en serie, una forma de motor eléctrico de CC cepillado . Los imanes permanentes y excitados por separado son solo dos de los tipos de motores de CC disponibles. Los vehículos eléctricos más recientes han hecho uso de una variedad de tipos de motores de CA , ya que son más simples de construir y no tienen escobillas que puedan desgastarse. Suelen ser motores de inducción o motores eléctricos de CA sin escobillas que utilizan imanes permanentes. Hay varias variaciones del motor de imán permanente que ofrecen esquemas de accionamiento más simples y / o de menor costo, incluido el motor eléctrico de CC sin escobillas .
Una vez que se suministra energía eléctrica al motor (desde el controlador), la interacción del campo magnético dentro del motor hará girar el eje de transmisión y, en última instancia, las ruedas del vehículo. [58]
El almacenamiento de la batería de los vehículos eléctricos es un elemento clave para la transición energética global que depende de más almacenamiento de electricidad en este momento. Dado que la disponibilidad de energía es el factor más importante para la vitalidad de una economía, la infraestructura de almacenamiento móvil de baterías para vehículos eléctricos puede verse como uno de los proyectos de infraestructura más significativos que facilitan la transición energética hacia una economía totalmente sostenible basada en energías renovables. Un metaestudio que muestra gráficamente la importancia del almacenamiento de electricidad describe la tecnología en contexto. [61]
Los vehículos eléctricos no producen emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en funcionamiento, pero la electricidad que se utiliza para alimentarlos puede hacerlo en su generación. [62] Los dos factores que impulsan las emisiones de los vehículos eléctricos a batería son la intensidad de carbono de la electricidad utilizada para recargar el vehículo eléctrico (normalmente expresada en gramos de CO 2 por kWh) y el consumo del vehículo específico (en kilómetros / kWh). .
La intensidad de carbono de la electricidad varía según la fuente de electricidad donde se consume. Un país con una alta participación de energías renovables en su mezcla eléctrica tendrá un CI bajo En la Unión Europea, en 2013, la intensidad de carbono tuvo una fuerte variabilidad geográfica, pero en la mayoría de los estados miembros, los vehículos eléctricos eran "más ecológicos" que los convencionales. unos. En promedio, los automóviles eléctricos ahorraron entre un 50% y un 60% de las emisiones de CO 2 en comparación con los motores de diesel y gasolina.
Además, el proceso de descarbonización reduce constantemente las emisiones de GEI debido al uso de vehículos eléctricos. En la Unión Europea, en promedio, entre 2009 y 2013 hubo una reducción en la intensidad de carbono de la electricidad del 17%. [63] En una perspectiva de evaluación del ciclo de vida , considerando los GEI necesarios para construir la batería y su final de vida, los ahorros de GEI son un 10-13% más bajos. [64]
El marco del modelo VencoPy de código abierto se puede utilizar para estudiar las interacciones entre vehículos, propietarios y el sistema eléctrico en general. [sesenta y cinco]
Los GEI también se emiten cuando se fabrica el vehículo eléctrico. Las baterías de iones de litio utilizadas en el vehículo requieren más materiales y energía para producir debido al proceso de extracción del litio y el cobalto esenciales para la batería. [66] Esto significa que cuanto más grande es el vehículo eléctrico, más dióxido de carbono emitido.
Las minas que se utilizan para producir el litio y el cobalto utilizados en la batería también están creando problemas para el medio ambiente, ya que los peces están muriendo hasta 150 millas (240 km) aguas abajo de las operaciones mineras debido a fugas de productos químicos y los productos químicos también se filtran en el fuentes de agua que utilizan las personas que viven cerca de las minas, lo que genera problemas de salud para los animales y las personas que viven cerca. [67]
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