Vehículo eléctrico
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Este artículo trata sobre todos los tipos de vehículos eléctricos. Para coches eléctricos, consulte Coche eléctrico .

Tesla Semi 5.jpgMaglev en Daejeon 05.jpg
Trolebús eléctrico en São Paulo, BrasilTranvía eléctrico en Viena
Nissan LEAF (4055945788) .jpgBYD K9, un bus eléctrico alimentado con batería de fosfato de hierro a bordo
El Shatabdi Express en IndiaSolar Impulse, un avión eléctrico que dio la vuelta al mundo en 2015
Patinete eléctrico de fabricación española, Torrot MuviBicicleta eléctrica en Manhattan, Nueva York
Vehículos eléctricos de todo el mundo (desde arriba a la izquierda) :

Un vehículo eléctrico ( EV ) [nota 1] es un vehículo que utiliza uno o más motores eléctricos para la propulsión . Puede ser alimentado por un sistema colector , con electricidad de fuentes extravehiculares, o puede ser alimentado de forma autónoma por una batería (a veces cargada por paneles solares , o convirtiendo el combustible en electricidad usando celdas de combustible o un generador ). [1] Los vehículos eléctricos incluyen, entre otros, vehículos de carretera y ferroviarios , embarcaciones de superficie y submarinas ,aviones eléctricos y naves espaciales eléctricas .

Los vehículos eléctricos aparecieron por primera vez a mediados del siglo XIX, cuando la electricidad se encontraba entre los métodos preferidos para la propulsión de vehículos de motor , proporcionando un nivel de comodidad y facilidad de operación que no podían lograr los autos de gasolina de la época. Los motores de combustión interna fueron el método de propulsión dominante para automóviles y camiones durante aproximadamente 100 años, pero la energía eléctrica siguió siendo un lugar común en otros tipos de vehículos, como trenes y vehículos más pequeños de todo tipo.

En el siglo XXI, los vehículos eléctricos han experimentado un resurgimiento debido a los desarrollos tecnológicos y un mayor enfoque en las energías renovables y la posible reducción del impacto del transporte en el cambio climático y otros problemas ambientales . Project Drawdown describe los vehículos eléctricos como una de las 100 mejores soluciones contemporáneas para abordar el cambio climático . [2]

Los incentivos gubernamentales para aumentar la adopción se introdujeron por primera vez a fines de la década de 2000, incluso en los Estados Unidos y la Unión Europea , lo que llevó a un mercado en crecimiento para los vehículos en la década de 2010. [3] [4] Se espera que el aumento del interés y la conciencia pública y los incentivos estructurales, como los que se están incorporando a la recuperación ecológica de la pandemia COVID-19 , aumente enormemente el mercado de vehículos eléctricos. La Agencia Internacional de Energía dijo en 2021 que los gobiernos deberían hacer más para cumplir los objetivos climáticos , incluidas las políticas para vehículos eléctricos pesados. [5]Las ventas de vehículos eléctricos pueden aumentar del 2% de la participación mundial en 2016 al 30% para 2030. [6] [7] [8] Gran parte de este crecimiento se espera en mercados como América del Norte, Europa y China; [7] una revisión de la literatura de 2020 sugirió que el crecimiento en el uso de vehículos eléctricos de 4 ruedas parece económicamente improbable en las economías en desarrollo, pero que es probable que aumente el uso de vehículos eléctricos de 2 ruedas. [9] Hay más vehículos eléctricos de 2 y 3 ruedas que cualquier otro tipo. [10]

Historia

Artículo principal: Historia del vehículo eléctrico.
Edison y un modelo 47 de Detroit Electric de 1914 (cortesía del Museo Nacional de Historia Estadounidense )
Un vehículo eléctrico y un automóvil antiguo en exhibición en un salón del automóvil de 1912

La fuerza motriz eléctrica comenzó en 1827, cuando el sacerdote húngaro Ányos Jedlik construyó el primer motor eléctrico tosco pero viable, provisto de estator, rotor y conmutador; al año siguiente, lo usó para impulsar un automóvil diminuto. [11] En 1835, el profesor Sibrandus Stratingh de la Universidad de Groningen , Países Bajos , construyó un automóvil eléctrico a pequeña escala, y entre 1832 y 1839 (el año exacto es incierto), Robert Anderson de Escocia inventó el primer carro eléctrico tosco. alimentado por pilas primarias no recargables . [12] estadounidense herrero e inventor Thomas Davenportconstruyó una locomotora eléctrica de juguete, impulsada por un motor eléctrico primitivo, en 1835. En 1838, un escocés llamado Robert Davidson construyó una locomotora eléctrica que alcanzaba una velocidad de cuatro millas por hora (6 km / h). En Inglaterra se otorgó una patente en 1840 para el uso de rieles como conductores de corriente eléctrica, y se otorgaron patentes estadounidenses similares a Lilley y Colten en 1847. [13]

Los primeros vehículos eléctricos producidos en masa aparecieron en Estados Unidos a principios del siglo XX. En 1902, Studebaker Automobile Company ingresó al negocio automotriz con vehículos eléctricos, aunque también ingresó al mercado de vehículos de gasolina en 1904. Sin embargo, con el advenimiento de los autos de línea de ensamblaje baratos de Ford, la popularidad de los autos eléctricos disminuyó significativamente. [14]

Debido a las limitaciones de las baterías de almacenamiento en ese momento, los autos eléctricos no ganaron mucha popularidad; sin embargo, los trenes eléctricos ganaron una inmensa popularidad debido a sus economías y velocidades alcanzables. En el siglo XX, el transporte ferroviario eléctrico se convirtió en algo común debido a los avances en el desarrollo de las locomotoras eléctricas . Con el tiempo, su uso comercial de uso general se redujo a roles especializados como camiones de plataforma , carretillas elevadoras , ambulancias, [15] tractores de remolque y vehículos de reparto urbano, como el icónico flotador de leche británico ; Durante la mayor parte del siglo XX, el Reino Unido fue el mayor usuario mundial de vehículos eléctricos de carretera. [dieciséis]

Se utilizaron trenes electrificados para el transporte de carbón, ya que los motores no utilizaban el valioso oxígeno de las minas. La falta de recursos fósiles naturales de Suiza obligó a la rápida electrificación de su red ferroviaria . Una de las primeras baterías recargables  , la batería de níquel-hierro  , fue favorecida por Edison para su uso en automóviles eléctricos.

Los vehículos eléctricos se encontraban entre los primeros automóviles y, antes de la preeminencia de los potentes motores de combustión interna ligeros , los automóviles eléctricos tenían muchos récords de velocidad y distancia en tierra a principios del siglo XX. Fueron producidos por Baker Electric , Columbia Electric , Detroit Electric y otros, y en un momento de la historia se vendieron más que los vehículos de gasolina. En 1900, el 28 por ciento de los automóviles que circulaban en Estados Unidos eran eléctricos. Los vehículos eléctricos eran tan populares que incluso el presidente Woodrow Wilson y sus agentes del servicio secreto recorrieron Washington, DC en su Milburn Electrics, que cubría entre 100 y 110 km por carga. [17]

Varios desarrollos contribuyeron a la disminución de la popularidad de los automóviles eléctricos. [18] La infraestructura vial mejorada requería un alcance mayor que el ofrecido por los automóviles eléctricos, y el descubrimiento de grandes reservas de petróleo en Texas, Oklahoma y California condujo a la amplia disponibilidad de gasolina / gasolina asequible, lo que hizo que los automóviles de combustión interna fueran más baratos para operar en largas distancias. [19] Además, los coches de combustión interna se volvieron cada vez más fáciles de operar gracias a la invención del motor de arranque eléctrico por Charles Kettering en 1912, [20]lo que eliminó la necesidad de una manivela para arrancar un motor de gasolina, y el ruido emitido por los autos ICE se hizo más soportable gracias al uso del silenciador , que Hiram Percy Maxim había inventado en 1897. A medida que se mejoraron las carreteras fuera de las áreas urbanas, los La gama de vehículos no podía competir con la ICE. Finalmente, el inicio de la producción en masa de vehículos a gasolina por Henry Ford en 1913 redujo significativamente el costo de los autos a gasolina en comparación con los autos eléctricos. [21]

En la década de 1930, National City Lines , que era una sociedad de General Motors , Firestone y Standard Oil of California, compró muchas redes de tranvías eléctricos en todo el país para desmantelarlas y reemplazarlas con autobuses de GM. La sociedad fue condenada por conspirar para monopolizar la venta de equipos y suministros a sus empresas subsidiarias, pero fueron absueltas de conspirar para monopolizar la prestación de servicios de transporte.

Experimentación

Esta foto de 1973 de una estación de carga en Seattle muestra un AMC Gremlin , modificado para tomar energía eléctrica; tenía un alcance de aproximadamente 50 millas con una sola carga.

La aparición de la tecnología de semiconductores de óxido de metal (MOS) condujo al desarrollo de vehículos de carretera eléctricos modernos. [22] El MOSFET (transistor de efecto de campo MOS, o transistor MOS), inventado por Mohamed M. Atalla y Dawon Kahng en Bell Labs en 1959, [23] [24] llevó al desarrollo del MOSFET de potencia por Hitachi en 1969 , [25] y el microprocesador de un solo chip de Federico Faggin , Marcian Hoff , Masatoshi Shima y Stanley Mazor enIntel en 1971. [26] El MOSFET de potencia y el microcontrolador , un tipo de microprocesador de un solo chip, llevaron a avances significativos en la tecnología de los vehículos eléctricos. Los convertidores de potencia MOSFET permitían el funcionamiento a frecuencias de conmutación mucho más altas, facilitaban la conducción, reducían las pérdidas de potencia y reducían significativamente los precios, mientras que los microcontroladores de un solo chip podían gestionar todos los aspectos del control de la unidad y tenían la capacidad de gestión de la batería. La tecnología de transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) hizo posible el uso del motor trifásico de CA síncrono, creando una corriente alterna trifásica sintética a partir, por ejemplo, de un paquete de baterías de tracción de CC. Esta técnica fue desarrollada por Hughes y GM y utilizada en su Electricar de EE. UU. En 1995, pero aún usaba baterías de plomo-ácido pesadas (26 cuentas de 12 voltios) conectadas en serie. GM más tarde desarrolló una camioneta pickup eléctrica y luego la EV1 . Este motor y controlador se mantuvo vivo y se usó en automóviles convertidos por AC Propulsion, donde introdujeron la batería de litio que Elon Musk vio y abrazó más tarde. [22] Otra tecnología importante que permitió a los coches eléctricos modernos con capacidad para autopistas es la batería de iones de litio , [27] inventada por John Goodenough , Rachid Yazamiy Akira Yoshino en la década de 1980, [28] que fue responsable del desarrollo de vehículos eléctricos capaces de realizar viajes de larga distancia. [27]

En enero de 1990, el presidente de General Motors presentó su concepto de vehículo eléctrico biplaza, el "Impact", en el Salón del Automóvil de Los Ángeles. Ese septiembre, la Junta de Recursos del Aire de California ordenó la venta de vehículos eléctricos a los principales fabricantes de automóviles, en fases a partir de 1998. De 1996 a 1998, GM produjo 1117 EV1 , 800 de los cuales se pusieron a disposición mediante contratos de arrendamiento de tres años. [29]

Chrysler, Ford, GM, Honda y Toyota también produjeron un número limitado de vehículos eléctricos para los conductores de California. En 2003, tras la expiración de los arrendamientos EV1 de GM, GM los suspendió. La interrupción se ha atribuido de diversas formas a:

  • el exitoso desafío judicial federal de la industria automotriz al mandato de vehículos de cero emisiones de California ,
  • una regulación federal que requiere que GM produzca y mantenga repuestos para los pocos miles de EV1 y
  • el éxito de la campaña mediática de las industrias del petróleo y del automóvil para reducir la aceptación pública de los vehículos eléctricos.
Coche eléctrico General Motors EV1 (1996-1998), historia contada en la película ¿Quién mató al coche eléctrico?

Una película sobre el tema realizada en 2005-2006 se tituló ¿Quién mató al coche eléctrico? y estrenada en cines por Sony Pictures Classics en 2006. La película explora los roles de los fabricantes de automóviles , la industria petrolera , el gobierno de EE. UU. , las baterías, los vehículos de hidrógeno y el público en general, y cada uno de sus roles para limitar el despliegue y adopción de esta tecnología. .

Ford lanzó al mercado varias de sus furgonetas de reparto Ford Ecostar . Honda, Nissan y Toyota también recuperaron y aplastaron la mayoría de sus vehículos eléctricos, que, al igual que los GM EV1, solo habían estado disponibles mediante un contrato de arrendamiento cerrado. Después de las protestas públicas, Toyota vendió 200 de sus RAV4 EV ; luego vendieron a más de su precio original de cuarenta mil dólares. Más tarde, BMW of Canada vendió varios Mini EV cuando terminaron sus pruebas canadienses.

La producción del Citroën Berlingo Electrique se detuvo en septiembre de 2005.

Reintroduccion

Un subtema de sostenibilidad
Transporte sustentable
También relevante para:
  • Transporte
  • Calentamiento global
  • Energía renovable
  • Ciudad sustentable
Aspectos del transporte sostenible:
  • Combustible neutro en carbono
  • Vehículo eléctrico
  • Vehículo verde
  • Híbrido enchufable
  • Seguridad vial
  • Transporte sustentable
  • Gestión de la demanda de transporte
Caja de herramientas de transporte sostenible
  • Esquema de sostenibilidad
  • Índice de artículos de sostenibilidad
 Portal de transporte
  • v
  • t
  • mi
El stock mundial de vehículos eléctricos ha crecido de manera constante durante la década de 2010. [5]

Durante finales del siglo XX y principios del XXI, el impacto ambiental de la infraestructura de transporte basada en el petróleo, junto con el temor al pico del petróleo , llevaron a un renovado interés en una infraestructura de transporte eléctrico. [30] Los vehículos eléctricos se diferencian de los vehículos que funcionan con combustibles fósiles en que la electricidad que consumen se puede generar a partir de una amplia gama de fuentes, incluidos los combustibles fósiles, la energía nuclear y las energías renovables, como la energía solar y la eólica o cualquier combinación de ellas. La huella de carbono y otras emisiones de los vehículos eléctricos varía según el combustible y la tecnología utilizada para la generación de electricidad .[31] [32] La electricidad puede almacenarse en el vehículo usando una batería, volante o supercondensadores . Los vehículos que utilizan motores de combustión interna generalmente solo obtienen su energía de una o pocas fuentes, generalmente combustibles fósiles no renovables. Una ventaja clave de los vehículos eléctricos es el frenado regenerativo , que recupera la energía cinética , que normalmente se pierde durante el frenado por fricción en forma de calor, a medida que se restablece la electricidad en la batería de a bordo.

Fuentes de electricidad

Hay muchas formas de generar electricidad, de diferentes costos, eficiencia y conveniencia ecológica.

Una locomotora eléctrica en Brig , Suiza
El MAZ-7907 utiliza un generador incorporado para alimentar motores eléctricos en las ruedas.

Conexión a plantas generadoras

  • Conexión directa a plantas de generación como es común entre trenes eléctricos , tranvías , trolebuses y trolebuses (Ver también: líneas aéreas , tercer carril y colector de corriente de conductos )
  • El vehículo eléctrico en línea recolecta energía de las regletas de energía eléctrica enterradas debajo de la superficie de la carretera a través de inducción electromagnética

Generadores a bordo y vehículos eléctricos híbridos

Ver también: Transmisión diésel-eléctrica , Transmisión gasolina-eléctrica y Vehículo híbrido
  • Generada a bordo utilizando un motor diesel: diesel-eléctrico de múltiples unidades locomotora y diesel-eléctrico (DEMU)
  • Generado a bordo utilizando una pila de combustible : vehículo de pila de combustible
  • Generados a bordo utilizando energía nuclear: submarinos nucleares y portaaviones
  • Fuentes renovables como la energía solar : vehículo solar

También es posible tener vehículos eléctricos híbridos que obtengan electricidad de múltiples fuentes, como:

  • Sistema de almacenamiento de electricidad recargable a bordo (RESS) y conexión continua directa a plantas de generación terrestres para recarga en carretera con autonomía de carretera sin restricciones [33]
  • Sistema de almacenamiento de electricidad recargable a bordo y fuente de alimentación de propulsión alimentada (motor de combustión interna): híbrido enchufable

Para vehículos eléctricos especialmente grandes, como los submarinos , la energía química del diesel-eléctrico puede ser reemplazada por un reactor nuclear . El reactor nuclear generalmente proporciona calor, que impulsa una turbina de vapor , que impulsa un generador, que luego se alimenta a la propulsión. Ver propulsión marina nuclear .

Algunos vehículos experimentales, como algunos automóviles y un puñado de aviones, utilizan paneles solares para generar electricidad.

Almacenamiento a bordo

Uso de combustible en diseños de vehículos
Tipo de vehiculoCombustible usado
Vehículo íntegramente de petróleoMayor uso de petróleo
Vehículo eléctrico híbrido regularMenor uso de petróleo,
pero no se puede conectar
Vehículo híbrido enchufableMenor uso de petróleo,
uso residual de electricidad
Vehículo
totalmente eléctrico (BEV, AEV)		Utiliza exclusivamente electricidad
  • v
  • t
  • mi

Estos sistemas se alimentan desde una planta generadora externa (casi siempre cuando están estacionados) y luego se desconectan antes de que se produzca el movimiento, y la electricidad se almacena en el vehículo hasta que se necesita.

  • Vehículos completamente eléctricos (FEV). [34] Los métodos de almacenamiento de energía incluyen:
    • Energía química almacenada en el vehículo en baterías a bordo: Vehículo eléctrico de batería (BEV) típicamente con una batería de iones de litio
    • Almacenamiento de energía cinética: volantes
    • Energía estática almacenada en el vehículo en condensadores eléctricos de doble capa integrados

Las baterías, los condensadores eléctricos de doble capa y el almacenamiento de energía por volante son formas de sistemas de almacenamiento de electricidad a bordo recargables. Al evitar un paso mecánico intermedio, la eficiencia de conversión de energía se puede mejorar en comparación con los híbridos al evitar conversiones de energía innecesarias. Además, las conversiones de baterías electroquímicas son fáciles de revertir, lo que permite que la energía eléctrica se almacene en forma química. [ cita requerida ]

Batería de iones de litio

Bus eléctrico a batería alimentado con baterías de iones de litio
Camión eléctrico e-Force One
Artículo principal: batería de vehículo eléctrico

La mayoría de los vehículos eléctricos utilizan baterías de iones de litio (Li-Ions o LIB). Las baterías de iones de litio tienen una densidad de energía más alta , una vida útil más larga y una densidad de potencia más alta que la mayoría de las otras baterías prácticas. Los factores complicados incluyen seguridad, durabilidad, avería térmica y costo . Las baterías de iones de litio deben usarse dentro de rangos de temperatura y voltaje seguros para que funcionen de manera segura y eficiente. [35]

Aumentar la vida útil de la batería reduce los costos efectivos. Una técnica consiste en operar un subconjunto de celdas de batería a la vez y cambiar estos subconjuntos. [36]

En el pasado, las baterías de níquel-hidruro metálico se usaban en algunos autos eléctricos, como los fabricados por General Motors. [37] Estos tipos de baterías se consideran obsoletos debido a su tendencia a autodescargarse con el calor. [38] Además, Chevron poseía una patente para este tipo de batería, lo que creó un problema para su desarrollo generalizado. [39] Estos factores, junto con su alto costo, han llevado a que las baterías de iones de litio se conviertan en la batería predominante para los vehículos eléctricos. [40]

Los precios de las baterías de iones de litio están disminuyendo constantemente, lo que contribuye a una reducción del precio de los vehículos eléctricos. [41]

Motor eléctrico

Artículos principales: Motor de tracción y eficiencia de conversión de energía.

La potencia del motor eléctrico de un vehículo, como en otras máquinas, se mide en kilovatios (kW). Los motores eléctricos pueden entregar su par máximo en un amplio rango de RPM. Esto significa que el rendimiento de un vehículo con un motor eléctrico de 100 kW supera al de un vehículo con un motor de combustión interna de 100 kW, que solo puede entregar su par máximo dentro de un rango limitado de velocidad del motor.

La eficiencia de la carga varía considerablemente según el tipo de cargador, [42] y se pierde energía durante el proceso de conversión de la energía eléctrica en energía mecánica.

Por lo general, la electricidad de corriente continua (CC) se alimenta a un inversor de CC / CA donde se convierte en electricidad de corriente alterna (CA) y esta electricidad de CA se conecta a un motor de CA trifásico.

Para trenes eléctricos, carretillas elevadoras y algunos coches eléctricos, a menudo se utilizan motores de CC. En algunos casos, se utilizan motores universales y luego se pueden emplear CA o CC. En vehículos de producción reciente, se han implementado varios tipos de motores; por ejemplo, motores de inducción en vehículos Tesla Motor y máquinas de imán permanente en Nissan Leaf y Chevrolet Bolt. [43]

Tipos de vehiculos

Generalmente es posible equipar cualquier tipo de vehículo con un tren de fuerza eléctrico.

Vehículos terrestres

Vehículos eléctricos puros

Ver también: Coche eléctrico y Vehículo eléctrico a batería

Un vehículo eléctrico puro o un vehículo totalmente eléctrico se alimenta exclusivamente a través de motores eléctricos. La electricidad puede provenir de una batería ( vehículo eléctrico con batería ), panel solar ( vehículo solar ) o pila de combustible ( vehículo con pila de combustible ).

VE híbridos

Esta sección es un extracto de Vehículo eléctrico híbrido . [ editar ]

Un vehículo eléctrico híbrido (HEV) es un tipo de vehículo híbrido que combina un sistema de motor de combustión interna convencional (ICE) con un sistema de propulsión eléctrica ( transmisión de vehículo híbrido ). La presencia del tren motriz eléctrico está destinada a lograr una mejor economía de combustible que un vehículo convencional o un mejor rendimiento. Existe una variedad de tipos de HEV y el grado en que cada función como vehículo eléctrico (EV) también varía. La forma más común de HEV es el coche eléctrico híbrido, aunque también existen camiones eléctricos híbridos (camionetas y tractores), autobuses, barcos y aviones.

Los HEV modernos utilizan tecnologías que mejoran la eficiencia, como los frenos regenerativos, que convierten la energía cinética del vehículo en energía eléctrica, que se almacena en una batería o supercondensador . Algunas variedades de HEV utilizan un motor de combustión interna para encender un generador eléctrico , que recarga las baterías del vehículo o alimenta directamente sus motores eléctricos; esta combinación se conoce como motor-generador . Muchos HEV reducen las emisiones en ralentí apagando el motor en ralentí y reiniciándolo cuando sea necesario; esto se conoce como un sistema start-stop. Un híbrido eléctrico produce menos emisiones en el tubo de escape que un automóvil de gasolina de tamaño comparable, ya que el motor de gasolina del híbrido suele ser más pequeño que el de un vehículo de gasolina. Si el motor no se utiliza para conducir el automóvil directamente, se puede ajustar para que funcione con la máxima eficiencia, mejorando aún más el ahorro de combustible.

Vehículo eléctrico enchufable

Artículo principal: Vehículo eléctrico enchufable
Ver también: Coche eléctrico e híbrido enchufable

Un vehículo eléctrico enchufable (PEV) es cualquier vehículo de motor que se puede recargar desde cualquier fuente externa de electricidad, como enchufes de pared , y la electricidad almacenada en los paquetes de baterías recargables impulsa o contribuye a impulsar las ruedas. PEV es una subcategoría de vehículos eléctricos que incluye vehículos eléctricos de batería (BEV), vehículos híbridos enchufables (PHEV) y conversiones de vehículos eléctricos de vehículos eléctricos híbridos y vehículos con motor de combustión interna convencional . [44] [45] [46]

Vehículo eléctrico de autonomía extendida

Un vehículo eléctrico de autonomía extendida (REEV) es un vehículo impulsado por un motor eléctrico y una batería enchufable. Un motor de combustión auxiliar se usa solo para complementar la carga de la batería y no como la fuente principal de energía. [47]

EV dentro y fuera de la carretera

Un sistema de propulsión eléctrico utilizado por Power Vehicle Innovation para camiones o autobuses [48]

En carretera los vehículos eléctricos incluyen los coches eléctricos, trolebuses eléctricos, autobuses eléctricos , autobuses eléctricos de batería , carretillas eléctricas , bicicletas eléctricas , motocicletas y scooters eléctricos , transportadores personales , los vehículos eléctricos de barrio , carros de golf , carros de leche , y carretillas elevadoras . Los vehículos todoterreno incluyen tractores y vehículos todo terreno electrificados .

Vehículos eléctricos ferroviarios

Artículo principal: sistema de electrificación ferroviaria
Un tranvía (o tranvía) que extrae corriente de un solo cable aéreo a través de un pantógrafo .

La naturaleza fija de una línea ferroviaria hace que sea relativamente fácil alimentar los vehículos eléctricos a través de líneas aéreas permanentes o terceros rieles electrificados , lo que elimina la necesidad de baterías pesadas a bordo. Locomotoras eléctricas , unidades eléctricas múltiples , tranvías eléctricos (también llamados tranvías o trolebuses), sistemas de trenes ligeros eléctricos y tránsito rápido eléctrico son de uso común hoy en día, especialmente en Europa y Asia.

Dado que los trenes eléctricos no necesitan llevar un motor de combustión interna pesado o baterías grandes, pueden tener muy buenas relaciones de potencia a peso . Esto permite que los trenes de alta velocidad , como los TGV de dos pisos de Francia, operen a velocidades de 320 km / h (200 mph) o más, y que las locomotoras eléctricas tengan una potencia de salida mucho mayor que las locomotoras diesel . Además, tienen una mayor potencia de sobretensión a corto plazo para una aceleración rápida, y el uso de frenos regenerativos puede devolver la potencia de frenado a la red eléctrica en lugar de desperdiciarla.

Los trenes Maglev también son casi siempre vehículos eléctricos. [49]

También hay trenes de pasajeros eléctricos de batería que operan en líneas ferroviarias no electrificadas.

Vehículos espaciales rover

Artículo principal: Rover (exploración espacial)

Se han utilizado vehículos tripulados y no tripulados para explorar la Luna y otros planetas del sistema solar . En las últimas tres misiones del programa Apollo en 1971 y 1972, los astronautas condujeron vehículos itinerantes lunares alimentados por baterías de óxido de plata a distancias de hasta 35,7 kilómetros (22,2 millas) en la superficie lunar. [50] Los rovers no tripulados que funcionan con energía solar han explorado la Luna y Marte . [51] [52]

Vehículos eléctricos aerotransportados

Artículo principal: Aviones eléctricos
Helicóptero de marte

Desde los inicios de la aviación, la energía eléctrica para aviones ha recibido mucha experimentación. Actualmente, los aviones eléctricos voladores incluyen vehículos aéreos tripulados y no tripulados.

Vehículos eléctricos marítimos

Ver también: Submarino § Propulsión , Barco § Sistemas de propulsión y bote eléctrico
Motor saildrive eléctrico Oceanvolt SD8.6

Los barcos eléctricos fueron populares a principios del siglo XX. El interés en el transporte marítimo silencioso y potencialmente renovable ha aumentado constantemente desde finales del siglo XX, ya que las células solares han proporcionado a las lanchas motoras una gama infinita de veleros . Los motores eléctricos pueden y también se han utilizado en veleros en lugar de los motores diésel tradicionales. [53] Los transbordadores eléctricos funcionan de forma habitual. [54] Los submarinos utilizan baterías (cargadas por motores diésel o gasolina en la superficie), energía nuclear , pilas de combustible [55] o motores Stirling para hacer funcionar hélices accionadas por motores eléctricos.

Nave espacial propulsada eléctricamente

Artículo principal: propulsión de naves espaciales con propulsión eléctrica

La energía eléctrica tiene una larga historia de uso en naves espaciales . [56] [57] Las fuentes de energía que se utilizan para las naves espaciales son las baterías, los paneles solares y la energía nuclear. Los métodos actuales para propulsar una nave espacial con electricidad incluyen el cohete de chorro de arco , el propulsor de iones electrostáticos , el propulsor de efecto Hall y la propulsión eléctrica por emisión de campo .

Energía y motores

Un trolebús utiliza dos cables aéreos para proporcionar suministro de corriente eléctrica y regresar a la fuente de alimentación.
Hess Swisstrolley 3 en St. Gallen

La mayoría de los grandes sistemas de transporte eléctrico funcionan con fuentes estacionarias de electricidad que están conectadas directamente a los vehículos a través de cables. La tracción eléctrica permite el uso de frenado regenerativo , en el que los motores se utilizan como frenos y se convierten en generadores que transforman el movimiento de, generalmente, un tren en energía eléctrica que luego se retroalimenta a las líneas. Este sistema es particularmente ventajoso en operaciones montañosas, ya que los vehículos que descienden pueden producir una gran parte de la potencia requerida para los que ascienden. Este sistema regenerativo solo es viable si el sistema es lo suficientemente grande para utilizar la energía generada por los vehículos que descienden.

En los sistemas anteriores, el movimiento lo proporciona un motor eléctrico rotatorio . Sin embargo, es posible "desenrollar" el motor para conducir directamente contra una pista especial emparejada. Estos motores lineales se utilizan en trenes de levitación magnética que flotan sobre los rieles apoyados por levitación magnética . Esto permite casi ninguna resistencia a la rodadura del vehículo y ningún desgaste mecánico del tren o la vía. Además de los sistemas de control de alto rendimiento necesarios, la conmutación y la curvatura de las vías se vuelve difícil con los motores lineales, que hasta la fecha ha restringido sus operaciones a servicios punto a punto de alta velocidad.

Propiedades

Componentes

El tipo de batería , el tipo de motor de tracción y el diseño del controlador del motor varían según el tamaño, la potencia y la aplicación propuesta, que puede ser tan pequeña como un carrito de compras motorizado o una silla de ruedas , pasando por pedelecs , motocicletas y scooters eléctricos, vehículos eléctricos de vecindario. , carretillas elevadoras industriales e incluyendo muchos vehículos híbridos.

Fuentes de energia

Los vehículos eléctricos son mucho más eficientes que los vehículos de combustibles fósiles y tienen pocas emisiones directas. Al mismo tiempo, dependen de la energía eléctrica que generalmente es proporcionada por una combinación de plantas de combustibles no fósiles y plantas de combustibles fósiles. En consecuencia, los vehículos eléctricos pueden ser menos contaminantes en general modificando la fuente de electricidad. En algunas áreas, las personas pueden solicitar a las empresas de servicios públicos que proporcionen su electricidad a partir de energía renovable.

Los estándares de eficiencia y contaminación de los vehículos de combustibles fósiles tardan años en filtrarse a través de la flota de vehículos de una nación. Los nuevos estándares de eficiencia y contaminación se basan en la compra de vehículos nuevos, a menudo cuando los vehículos actuales que ya están en la carretera llegan al final de su vida útil. Solo unas pocas naciones establecen una edad de jubilación para los vehículos antiguos, como Japón o Singapur , lo que obliga a la actualización periódica de todos los vehículos que ya están en la carretera.

Pilas

Artículo principal: batería de vehículo eléctrico
prototipos de baterías de polímero de iones de litio . Las celdas de polietileno de litio más nuevas proporcionan hasta 130 Wh / kg y duran miles de ciclos de carga.

Una batería de vehículo eléctrico (EVB), además de los sistemas especiales de batería de tracción utilizados para vehículos industriales (o recreativos), son baterías que se utilizan para alimentar el sistema de propulsión de un vehículo eléctrico de batería (BEV). Estas baterías suelen ser una batería secundaria (recargable) y suelen ser baterías de iones de litio. Las baterías de tracción, diseñadas específicamente con una capacidad de alto amperio-hora, se utilizan en carretillas elevadoras, carros de golf eléctricos, fregadoras de piso, motocicletas eléctricas, automóviles eléctricos, camiones, camionetas y otros vehículos eléctricos. [ cita requerida ]

Eficiencia

Los vehículos eléctricos convierten más del 59-62% de la energía de la red en las ruedas. Los vehículos de gasolina convencionales convierten sólo entre el 17% y el 21%. [58]

Cargando

Capacidad de la red

Si casi todos los vehículos de carretera fueran eléctricos, la demanda mundial de electricidad aumentaría hasta en un 25% para 2050 en comparación con 2020. [59] Sin embargo, el consumo de energía y las emisiones generales disminuirían debido a la mayor eficiencia de los vehículos eléctricos durante todo el ciclo.

Estaciones de carga

Esta sección es un extracto de la estación de carga . [ editar ]
Estaciones de carga para vehículos eléctricos:
  • Arriba a la izquierda: un Tesla Roadster (2008) que se está cargando en una estación de carga eléctrica en la ciudad de Iwata , Japón.
  • Arriba a la derecha: motocicleta eléctrica Brammo Empulse en una estación de carga AeroVironment .
  • Abajo a la izquierda: Nissan Leaf recargándose desde una estación eVgo de NRG Energy en Houston, Texas.
  • Abajo a la derecha: Toyota Prius convertidos que se recargan en estaciones de carga públicas en San Francisco (2009).

Una estación de carga , también llamada cargador EV o equipo de suministro de vehículos eléctricos (EVSE), es un equipo que suministra energía eléctrica para cargar vehículos eléctricos enchufables (incluidos híbridos , vehículos eléctricos de vecindario , camiones, autobuses y otros).

Aunque las baterías solo se pueden cargar con energía de CC , la mayoría de los vehículos eléctricos tienen un convertidor de CA a CC a bordo que les permite enchufarlas a un tomacorriente de CA doméstico estándar. Las estaciones de carga públicas de bajo consumo y económicas también proporcionarán energía de CA, conocida como "estaciones de carga de CA". Para facilitar una carga de mayor potencia, que requiere convertidores CA a CC mucho más grandes, el convertidor está integrado en la estación de carga en lugar del vehículo, y la estación suministra energía CC ya convertida directamente al vehículo, sin pasar por el convertidor a bordo del vehículo. Estos se conocen como "estaciones de carga de CC". La mayoría de los modelos de automóviles totalmente eléctricos pueden aceptar alimentación de CA y CC.

Las estaciones de carga proporcionan conectores que cumplen con una variedad de estándares. Las estaciones de carga de CC suelen estar equipadas con varios conectores para poder alimentar una amplia variedad de vehículos.

Las estaciones de carga públicas se encuentran típicamente al lado de la calle o en centros comerciales minoristas, instalaciones gubernamentales y otras áreas de estacionamiento.

Cambio de batería

En lugar de recargar los vehículos eléctricos desde la toma de corriente, las baterías podrían reemplazarse mecánicamente en estaciones especiales en unos minutos (cambio de batería ).

Las baterías con la mayor densidad energética , como las pilas de combustible de metal y aire, normalmente no se pueden recargar de forma puramente eléctrica. En cambio, se necesita algún tipo de proceso metalúrgico, como la fundición de aluminio y similares.

Carga dinámica

Tecnologías de carga dinámica probadas en Suecia [60] [61]
Escribe
(desarrollador)		PoderMillones de coronas suecas
por km de carretera		Referencias
Energía de arribalíneas ( Siemens )650 kW12,4[60] : 140–144
[61] : 23-24, 54
Energía a nivel del suelosuministro a través de la carretera
ferrocarril ( Elways )		200 kilovatios9.4-10.5[60] : 146-149
[61] : 21-23, 54
Energía a nivel del suelo
suministro a través de la carretera
ferrocarril ( Elonroad y ABB )		300 kilovatios11,5-15,3[61] : 25-26, 54
Energía a nivel del suelo
suministro a través de la carretera
bobinas inductivas ( Electreon )		25 kilovatios19,5-20,8[60] : 171-172
[61] : 26-28, 54

La carga dinámica permite que los vehículos eléctricos se carguen mientras se conduce por carreteras o autopistas. Está previsto que Suecia complete las pruebas de cuatro tecnologías de carga dinámica diferentes para 2022. [61]

ABB anunció en 2021 que participa en la construcción de la primera carretera eléctrica permanente que impulsa a vehículos privados y comerciales, como camiones y autobuses, utilizando tecnología de suministro de energía a nivel del suelo . [62] [63] La Comisión Europea publicó en 2021 una solicitud de regulación y estandarización de los sistemas de carreteras eléctricas. [64] Alstom y otras empresas, en 2020, comenzaron a redactar un estándar para las carreteras eléctricas de suministro de energía a nivel del suelo. [sesenta y cinco]

Otras tecnologías en desarrollo

Artículo principal: Condensador eléctrico de doble capa.

Se está trabajando en condensadores eléctricos convencionales de doble capa para lograr la densidad de energía de las baterías de iones de litio, que ofrecen una vida útil casi ilimitada y sin problemas ambientales. Los condensadores eléctricos de doble capa de alto K, como el EESU de EEStor, podrían mejorar la densidad de energía de iones de litio varias veces si se pueden producir. Las baterías de litio-azufre ofrecen 250 Wh / kg . [66] Las baterías de iones de sodio prometen 400 Wh / kg con una expansión / contracción mínima durante la carga / descarga y una superficie muy alta. [67]

La seguridad

La Organización de las Naciones Unidas en Ginebra ( CEPE ) ha adoptado el primer reglamento internacional (Reglamento 100) sobre la seguridad de los coches eléctricos tanto totalmente eléctricos como híbridos, con la intención de garantizar que los coches con un tren de potencia eléctrico de alta tensión , como los híbridos y totalmente eléctricos Los vehículos eléctricos son tan seguros como los automóviles de combustión. La UE y Japón ya han indicado que tienen la intención de incorporar el nuevo Reglamento de la CEPE en sus respectivas normas sobre normas técnicas para vehículos. [68]

Ambiental

Consulte también: Aspectos medioambientales del automóvil eléctrico , Impactos medioambientales de las baterías de iones de litio e Impacto medioambiental de la industria del petróleo.

Los vehículos eléctricos no emiten contaminantes del aire del tubo de escape; sin embargo, los vehículos eléctricos están cargados con electricidad que puede generarse por medios que tienen impactos en la salud y el medio ambiente, y las emisiones al aire asociadas con la fabricación de un vehículo eléctrico pueden ser mayores que las de la fabricación de un vehículo convencional. [69] [70] [se necesita una mejor fuente ]

Las emisiones de carbono de producir y operar un EV son típicamente menores que las de producir y operar un vehículo convencional. [71] Los vehículos eléctricos en áreas urbanas casi siempre contaminan menos que los vehículos de combustión interna. [72]

Una limitación del potencial medioambiental de los vehículos eléctricos es que el simple hecho de cambiar la flota de automóviles de propiedad privada existente de los ICE a los vehículos eléctricos no liberará espacio en la carretera para viajes activos o transporte público . [73] Los vehículos eléctricos de micromovilidad , como las bicicletas eléctricas , pueden contribuir a la descarbonización de los sistemas de transporte, especialmente fuera de las zonas urbanas que ya están bien comunicadas por el transporte público . [74]

Los vehículos con motor de combustión interna utilizan muchas más materias primas durante su vida útil que los vehículos eléctricos. [75]

Desde su primer lanzamiento comercial en 1991, las baterías de iones de litio se han convertido en una tecnología importante para lograr sistemas de transporte con bajas emisiones de carbono. La sostenibilidad del proceso de producción de baterías no se ha evaluado completamente en términos económicos, sociales o ambientales. [76]

Se considera que los recursos son propiedad de la sociedad en general. [ cita requerida ] Sin embargo, los procesos comerciales de extracción de materias primas en la práctica plantean problemas de transparencia y responsabilidad en la gestión de los recursos extractivos. En la compleja cadena de suministro de la tecnología del litio, hay diversas partes interesadas que representan los intereses corporativos, los grupos de interés público y las élites políticas que se preocupan por los resultados de la producción y el uso de la tecnología. Una posibilidad de lograr procesos extractivos equilibrados sería el establecimiento de estándares comúnmente acordados sobre la gobernanza de la tecnología en todo el mundo. [76]

El cumplimiento de estos estándares puede evaluarse mediante la Evaluación de la sostenibilidad en los marcos de cadenas de suministro (ASSC). Por este medio, la evaluación cualitativa consiste en examinar la gobernanza y el compromiso social y ambiental. Los indicadores para la evaluación cuantitativa son los sistemas y estándares de gestión, el cumplimiento y los indicadores sociales y ambientales. [77]

Socioeconómico

La contaminación de los vehículos de combustibles fósiles afecta más a las personas más pobres. [78]

Mecánico

Chasis Tesla Model S con motor de accionamiento
Vista en corte de un motor de accionamiento Tesla Model S

Los motores eléctricos son mecánicamente muy simples y, a menudo, logran una eficiencia de conversión de energía del 90% [79] en todo el rango de velocidades y potencia de salida, y pueden controlarse con precisión. También se pueden combinar con sistemas de frenado regenerativo que tienen la capacidad de convertir la energía del movimiento en electricidad almacenada. Esto se puede utilizar para reducir el desgaste de los sistemas de frenos (y el consiguiente polvo de las pastillas de freno) y reducir el requerimiento total de energía de un viaje. El frenado regenerativo es especialmente eficaz para el uso en ciudad de arranque y parada.

Se pueden controlar con precisión y proporcionar un alto par de motor estacionario a en movimiento, a diferencia de los motores de combustión interna, y no necesitan varias marchas para adaptarse a las curvas de potencia. Esto elimina la necesidad de cajas de cambios y convertidores de par .

Los vehículos eléctricos proporcionan un funcionamiento silencioso y suave y, en consecuencia, tienen menos ruido y vibraciones que los motores de combustión interna. [80] Si bien este es un atributo deseable, también ha suscitado preocupación por el hecho de que la ausencia de los sonidos habituales de un vehículo que se aproxima representa un peligro para los peatones ciegos, ancianos y muy jóvenes. Para mitigar esta situación, muchos países exigen sonidos de advertencia cuando los vehículos eléctricos se mueven lentamente, hasta una velocidad en la que los ruidos normales de movimiento y rotación (carretera, suspensión, motor eléctrico, etc.) se vuelven audibles. [81]

Los motores eléctricos no requieren oxígeno, a diferencia de los motores de combustión interna; esto es útil para submarinos y rovers espaciales .

Resiliencia energética

La electricidad se puede producir a partir de una variedad de fuentes; por lo tanto, proporciona el mayor grado de resiliencia energética . [82]

Eficiencia energética

La eficiencia del ' tanque a las ruedas ' de los vehículos eléctricos es aproximadamente un factor tres más alta que la de los vehículos con motor de combustión interna. [80] La energía no se consume mientras el vehículo está parado, a diferencia de los motores de combustión interna que consumen combustible en ralentí. Sin embargo, al observar la eficiencia del pozo a la rueda de los vehículos eléctricos, sus emisiones totales, aunque aún más bajas, están más cerca de una gasolina o diésel eficiente en la mayoría de los países donde la generación de electricidad se basa en combustibles fósiles. [83] [84]

La eficiencia del pozo a la rueda de un vehículo eléctrico tiene menos que ver con el vehículo en sí y más con el método de producción de electricidad. Un vehículo eléctrico en particular se volvería instantáneamente dos veces más eficiente si la producción de electricidad se cambiara de combustibles fósiles a energía renovable, como la energía eólica, la energía de las mareas, la energía solar y la energía nuclear. Por lo tanto, cuando se cita "pozo a las ruedas", la discusión ya no es sobre el vehículo, sino sobre toda la infraestructura de suministro de energía; en el caso de los combustibles fósiles, esto también debería incluir la energía gastada en exploración, minería, refinación, y distribución.

El análisis del ciclo de vida de los vehículos eléctricos muestra que incluso cuando funcionan con la electricidad más intensiva en carbono de Europa, emiten menos gases de efecto invernadero que un vehículo diésel convencional. [85]

Coste total

A partir de 2021, el precio de compra de un vehículo eléctrico suele ser mayor, pero el costo total de propiedad de un vehículo eléctrico varía enormemente según la ubicación [86] y la distancia recorrida por año: [87] en partes del mundo donde los combustibles fósiles están subsidiados, Los costos del ciclo de vida de un vehículo diesel o de gasolina son a veces menores que los de un vehículo eléctrico comparable. [88]

Estabilización de la red

Reproducir medios
Vídeo sobre la estabilización de una red inteligente con vehículo eléctrico.

Dado que los vehículos eléctricos se pueden enchufar a la red eléctrica cuando no están en uso, existe la posibilidad de que los vehículos que funcionan con baterías reduzcan la demanda de electricidad al suministrar electricidad a la red desde sus baterías durante los períodos de mayor uso (como el aire acondicionado a media tarde). uso) mientras realizan la mayor parte de su carga por la noche, cuando hay capacidad de generación no utilizada. [89] [90] Esta conexión de vehículo a red (V2G) tiene el potencial de reducir la necesidad de nuevas plantas de energía, siempre que a los propietarios de vehículos no les importe reducir la vida útil de sus baterías, al ser agotadas por la compañía eléctrica. durante los picos de demanda. Los estacionamientos de vehículos eléctricos pueden responder a la demanda . [91]

Además, es posible que la infraestructura eléctrica actual deba hacer frente a una proporción cada vez mayor de fuentes de energía de salida variable, como la eólica y la solar . Esta variabilidad podría abordarse ajustando la velocidad a la que se cargan las baterías de los vehículos eléctricos, o posiblemente incluso se descargan.

Algunos conceptos ven intercambios de baterías y estaciones de carga de baterías, al igual que las estaciones de servicio de hoy. Estos requerirán enormes potenciales de almacenamiento y carga, que podrían manipularse para variar la tasa de carga y generar energía durante los períodos de escasez, al igual que los generadores diésel se utilizan durante períodos cortos para estabilizar algunas redes nacionales. [92] [93]

Distancia

Los vehículos eléctricos pueden tener un alcance más corto en comparación con los vehículos con motores de combustión interna, [94] [95] por lo que los grandes barcos eléctricos generalmente no pueden cruzar océanos a partir de 2021 . [96]

Calefacción de vehículos eléctricos

En climas fríos, se necesita una energía considerable para calentar el interior de un vehículo y descongelar las ventanas. En los motores de combustión interna, este calor ya existe como calor residual de combustión desviado del circuito de refrigeración del motor. Este proceso compensa los costos externos de los gases de efecto invernadero . Si esto se hace con vehículos eléctricos de batería, la calefacción interior requiere energía adicional de las baterías de los vehículos. Aunque se podría obtener algo de calor del motor o de los motores y la batería, su mayor eficiencia significa que no hay tanto calor residual disponible como el de un motor de combustión.

Sin embargo, para los vehículos que están conectados a la red, los vehículos eléctricos con batería se pueden precalentar o enfriar, con poca o ninguna necesidad de energía de la batería, especialmente para viajes cortos.

Los diseños más nuevos se centran en el uso de cabinas sobreaisladas que pueden calentar el vehículo utilizando el calor corporal de los pasajeros. Sin embargo, esto no es suficiente en climas más fríos, ya que un conductor entrega solo unos 100 W de potencia de calefacción. Un sistema de bomba de calor , capaz de enfriar la cabina durante el verano y calentarla durante el invierno, es una forma más eficiente de calentar y enfriar los vehículos eléctricos. [97]

Eficiencia del transporte público eléctrico

Los cambios del transporte privado al público (tren, trolebús , tránsito rápido personal o tranvía) tienen el potencial de generar grandes ganancias en eficiencia en términos de la distancia recorrida por un individuo por kWH.

Las investigaciones muestran que las personas prefieren los tranvías a los autobuses, [98] porque son más silenciosos y más cómodos y se percibe que tienen un estatus más alto. [99] Por lo tanto, puede ser posible reducir el consumo de combustibles fósiles líquidos en las ciudades mediante el uso de tranvías eléctricos. Los tranvías pueden ser la forma de transporte público más eficiente desde el punto de vista energético, con vehículos con ruedas de goma que utilizan dos tercios más de energía que el tranvía equivalente, [ cita requerida ] y funcionan con electricidad en lugar de combustibles fósiles.

En términos de valor actual neto , también son los más baratos: los tranvías de Blackpool siguen funcionando después de 100 años, [100] pero los autobuses de combustión solo duran unos 15 años.

Principio de quien contamina paga

Artículo principal: incentivos gubernamentales para vehículos eléctricos enchufables
Ver también: Uso de vehículos eléctricos por país

La IEA dice que la gasolina y el diésel deben gravarse de acuerdo con el daño que causan a la salud y al medio ambiente. [5] La contratación pública a veces se utiliza para alentar a los fabricantes nacionales de vehículos eléctricos. [101] [102] Muchos países prohibirán la venta de vehículos de combustibles fósiles entre 2025 y 2040. [103]

Muchos gobiernos ofrecen incentivos para promover el uso de vehículos eléctricos, con el objetivo de reducir la contaminación del aire y el consumo de aceite. Algunos incentivos pretenden incrementar las compras de vehículos eléctricos compensando el precio de compra con una subvención. Otros incentivos incluyen tasas impositivas más bajas o exenciones de ciertos impuestos e inversión en infraestructura de carga.

Las empresas que venden vehículos eléctricos se han asociado con empresas eléctricas locales para ofrecer grandes incentivos en algunos vehículos eléctricos. [104]

Futuro

Rimac Concept One , superdeportivo eléctrico, desde 2013. De 0 a 100 km / h en 2,8 segundos, con una potencia total de 800 kW (1.073 CV)

En 2008, Ferdinand Dudenhoeffer, director del Centro de Investigación Automotriz de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Gelsenkirchen en Alemania, predijo que "para 2025, todos los automóviles de pasajeros vendidos en Europa serán eléctricos o híbridos". [105] La pandemia del COVID-19 dio lugar a propuestas de cambio radical en la organización de la ciudad, como el Manifiesto por la Reorganización de la Ciudad tras el COVID19, publicado en Barcelona y firmado por 160 académicos y 300 arquitectos, muy crítico con un transporte basado en el vehículo eléctrico privado considerado como una falsa solución. [106] [107] [108]

Consideraciones ambientales

A pesar de que uno de los objetivos de la adopción de vehículos eléctricos es limitar la huella de carbono y la contaminación causada por los vehículos con motor de combustión interna , una preocupación creciente entre los ambientalistas es el proceso de fabricación de baterías de vehículos eléctricos . [ cita requerida ] En la práctica actual, estas baterías de vehículos dependen en gran medida de la industria minera de metales de tierras raras como el cobalto , el níquel y el cobre . [109] [110]Según el estudio de 2018, los suministros de metales extraídos tendrían que aumentar en un 87.000% para 2060 a nivel mundial para la transición a los vehículos eléctricos a batería. Los motores eléctricos utilizan metales de tierras raras ( neodimio , disprosio ) y otros metales extraídos (cobre, níquel, hierro), mientras que las baterías utilizan litio, cobalto y manganeso. [111] [110]

Un método alternativo de obtención de materiales esenciales para baterías que está deliberando la Autoridad Internacional de los Fondos Marinos es la extracción de estos metales en aguas profundas . [112]

Baterías mejoradas

Los avances en las baterías de iones de litio, impulsados ​​al principio por la industria de la electrónica de uso personal, permiten que los vehículos eléctricos de tamaño completo con capacidad para carreteras viajen casi tan lejos con una sola carga como lo hacen los autos convencionales con un solo tanque de gasolina. Las baterías de litio se han hecho seguras, se pueden recargar en minutos en lugar de horas (ver tiempo de recarga ) y ahora duran más que un vehículo típico (ver vida útil ). El costo de producción de estas baterías de iones de litio más livianas y de mayor capacidad está disminuyendo gradualmente a medida que la tecnología madura y los volúmenes de producción aumentan. [113] [114]

Muchas empresas e investigadores también están trabajando en tecnologías de baterías más nuevas, incluidas baterías de estado sólido [115] y tecnologías alternativas. [116]

Gestión de baterías y almacenamiento intermedio

Otra mejora es desacoplar el motor eléctrico de la batería a través del control electrónico, utilizando supercondensadores para amortiguar las demandas de potencia grandes pero cortas y la energía de frenado regenerativa . [117] El desarrollo de nuevos tipos de células combinado con la gestión inteligente de células mejoró los dos puntos débiles mencionados anteriormente. La gestión de la celda implica no solo monitorear el estado de las celdas, sino también una configuración de celda redundante (una celda más de la necesaria). Con un cableado conmutado sofisticado, es posible acondicionar una celda mientras el resto está en servicio. [ cita requerida ]

Camiones electricos

Esta sección es un extracto de Camión eléctrico . [ editar ]
Renault Midlum eléctrico utilizado por Nestlé en 2015

Un camión eléctrico es un vehículo eléctrico que funciona con baterías diseñadas para transportar carga , transportar cargas útiles especializadas o realizar otro trabajo utilitario.

Los camiones eléctricos han atendido aplicaciones de nicho como flotadores de leche , remolcadores de empuje y montacargas durante más de cien años, generalmente utilizando baterías de plomo-ácido , pero el rápido desarrollo de químicas de batería más ligeras y con mayor densidad de energía en el siglo XXI ha ampliado la gama. de aplicabilidad de la propulsión eléctrica a camiones en muchas más funciones.

Los camiones eléctricos reducen el ruido y la contaminación, en comparación con los camiones de combustión interna. Debido a la alta eficiencia y la baja cantidad de componentes de los trenes de potencia eléctrica, los costos de poseer y operar camiones eléctricos son dramáticamente más bajos que sus predecesores. [118] [119] Según el Departamento de Energía de los Estados Unidos , el costo promedio por kWh de capacidad de los paquetes de baterías para camiones cayó de $ 500 en 2013 a $ 200 en 2019, y aún más a $ 137 en 2020, con algunos vehículos por debajo de $ 100 por la primera vez. [120] [121]

El transporte de carga de larga distancia ha sido el segmento de transporte por carretera menos susceptible de electrificación, ya que el mayor peso de las baterías, en relación con el combustible, resta capacidad de carga útil, y la alternativa, la recarga más frecuente, resta valor al tiempo de entrega. Por el contrario, la entrega urbana de corta distancia se ha electrificado rápidamente, ya que la naturaleza limpia y silenciosa de los camiones eléctricos encaja bien con la planificación urbana y la regulación municipal, y las capacidades de las baterías de tamaño razonable son adecuadas para las paradas y arranques diarios. tráfico dentro de un área metropolitana. [122] [123] [124]

En Corea del Sur , los camiones eléctricos tienen una participación notable en el mercado de camiones nuevos; En 2020, entre los camiones producidos y vendidos en el país (que son la gran mayoría de los camiones nuevos vendidos en el país), el 7,6% fueron vehículos totalmente eléctricos. [125]

Trenes de hidrógeno

Particularmente en Europa, los trenes eléctricos de pila de combustible están ganando popularidad para reemplazar las unidades diesel-eléctricas . En Alemania, varios Länder han pedido trenes Alstom Coradia iLINT , en servicio desde 2018, [126] y Francia también tiene previsto realizar pedidos de trenes. [127] El Reino Unido, los Países Bajos, Dinamarca, Noruega, Italia, Canadá [126] y México [128] están igualmente interesados. En Francia, la SNCF planea reemplazar todos sus trenes diesel-eléctricos restantes por trenes de hidrógeno para 2035. [129]En el Reino Unido, Alstom anunció en 2018 su plan para modernizar los trenes de la Clase 321 de British Rail con pilas de combustible. [130]

Gestión de infraestructura

Con el aumento en el número de vehículos eléctricos, es necesario crear un número adecuado de estaciones de carga para abastecer la creciente demanda, [131] y un sistema de gestión adecuado que coordine el turno de carga de cada vehículo para evitar que algunas estaciones de carga se sobrecarguen con vehículos y otros vacíos. [132]

Ver también

  • Clasificación de vehículos por sistema de propulsión

Notas

  1. ^ Comúnmente, el término EV se usa para referirse a un automóvil eléctrico, pero en este artículo significa "vehículo eléctrico".

Referencias

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Otras lecturas

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enlaces externos

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