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Vehículos eléctricos (EV)
La construcción ligera significa el ahorro de materia prima, la reducción del consumo de combustible o el aumento del peso de carga posible, sólo por nombrar algunos ejemplos. Especialmente cuando el tema es los OEMs de electro-movilidad, los proveedores, junto con las instituciones de investigación, están buscando soluciones ligeras de construcción. Utilizando componentes plásticos en el interior y el exterior, el peso del vehículo se reduce considerablemente, lo cual le permite viajar distancias más largas. Especialmente con vehículos conceptuales producidos en cantidades pequeñas (1,000-30,000 unidades), el termoformado usando herramientas de bajo costo puede significar una ventaja.
Electric vehicle
A diferencia del automóvil de gasolina, el automóvil eléctrico no se convirtió fácilmente en un medio de transporte viable. A principios del siglo XX, los investigadores siguieron vigorosamente el coche eléctrico; sin embargo, el automóvil de gasolina de fácil producción en masa aplastó el interés en el proyecto. La investigación decayó desde 1920 - 1960 hasta que los problemas ambientales de contaminación y la disminución de los recursos naturales reavivaron la necesidad de un medio de transporte más respetuoso con el medio ambiente. Las tecnologías que respaldan una batería confiable y el peso de la cantidad necesaria de baterías elevaron el precio de fabricación de un vehículo eléctrico. En el lado positivo, la electrónica automotriz se ha vuelto tan sofisticada y pequeña que es ideal para aplicaciones de vehículos eléctricos. A pesar de las propuestas para congelar los estándares corporativos de economía de combustible promedio ( CAFE) y suspender el aumento programado de su tasa actual de 37 millas por galón a 51 millas por galón para 2025, los fabricantes aún ven la mejora en la eficiencia del combustible como un importante punto de venta entre los consumidores. El aligeramiento con piezas de plástico para automóviles es un factor importante en el despliegue de esa estrategia. Incluso si los estándares de CAFE no se cumplen, no hay nada que indique que los estándares no se impondrán nuevamente en el futuro, simplemente demorando en lugar de eliminar la necesidad de cumplimiento. Teniendo en cuenta la propuesta actual, el vehículo promedio probablemente necesitaría reducir su carga en aproximadamente 400 libras. (o el 10% de su peso) para tener la oportunidad de cumplir con los estándares de emisiones recomendados por la EPA. Con las formulaciones de compuestos plásticos actuales , los fabricantes de equipos originales (OEM) de automóviles pueden reducir significativamente el peso de los vehículos sin comprometer el rendimiento o la seguridad, y al mismo tiempo usarlo para mejorar la estética y la aerodinámica.
Los vehículos eléctricos son el futuro del transporte
La movilidad eléctrica se ha convertido en una parte esencial de la transición energética, e implicará cambios significativos para los fabricantes de vehículos, y gobiernos. Se espera que el mercado de vehículos de la próxima generación, como los vehículos eléctricos (EV - Electric vehicle) y los vehículos híbridos (HEV y PHEV), se amplíe en el futuro. Sin embargo, debido a problemas tales como un menor kilometraje de conducción, un precio más alto y una infraestructura no desarrollada, todavía no se han convertido en algo común. En particular, se requiere una eficiencia energética mejorada como por ejemplo, los fanales, el sistemas de aire acondicionado lo cual disminuye significativamente el kilometraje de conducción debido a su consumo de energía eléctrica durante las operaciones de calefacción. Por lo tanto, los sistemas de aire acondicionado que reducen la energía eléctrica están actualmente en desarrollo. Un vehículo eléctrico de rango extendido (E-REV) es un EV híbrido enchufable (PHEV) que utiliza un tren de transmisión eléctrico y un motor de combustión interna (ICE) para la propulsión de vehículos. Cuando se descarga una batería, el ICE actúa como un extensor de rango al generar energía eléctrica adicional que suministra energía al motor eléctrico y recarga la batería. La batería presente en un E-REV tiene una capacidad mucho mayor de 10-20 kWh en comparación con una batería convencional presente en los vehículos eléctricos, mientras que el motor es más pequeño ya que solo se requiere para satisfacer la demanda de energía limitada. Por lo tanto, un E-REV supera la limitación de alcance de un BEV. Un E-REV funciona en modo completamente eléctrico para distancias moderadas, mientras que utiliza el ICE para cargar la batería en caso de distancias largas. El ICE de los E-REV consume menos combustible en comparación con los vehículos con motor de combustión interna (ICEV) convencionales. Hay principalmente dos razones para ello: el tamaño más pequeño del motor presente en una E-REV y el motor que opera a una velocidad de rotación constante y altamente eficiente de E-REV.
Tipos de coches eléctricos
Hay 4 (cuatro) tipos de autos eléctricos, con el siguiente esquema:
- Vehículo eléctrico de batería (BEV)
- Híbrido
- Vehículo eléctrico híbrido (HEV)
- Vehículo eléctrico híbrido enchufable (PHEV)
- Vehículo eléctrico de pila de combustible (FCEV)
Vehículo eléctrico de batería (BEV)
Un vehículo eléctrico de batería (BEV), también llamado vehículo totalmente eléctrico (AEV), funciona completamente con una batería y un tren de transmisión eléctrico. Este tipo de coches eléctricos no tienen ICE. La electricidad se almacena en un paquete de baterías grande que se carga al enchufarlo a la red eléctrica. El paquete de baterías, a su vez, proporciona energía a uno o más motores eléctricos para hacer funcionar el automóvil eléctrico.
Principios de funcionamiento de BEV
- La energía se convierte de la batería de CC a CA para el motor eléctrico
- El pedal del acelerador envía una señal al controlador que ajusta la velocidad del vehículo cambiando la frecuencia de la energía CA del inversor al motor.
- El motor se conecta y hace girar las ruedas a través de un engranaje.
- Cuando se presionan los frenos o el automóvil eléctrico está desacelerando, el motor se convierte en un alternador y produce energía, que se envía de regreso a la batería.
Vehículo eléctrico híbrido (HEV)
Este tipo de coches híbridos a menudo se denomina híbrido estándar o híbrido paralelo. HEV tiene un ICE y un motor eléctrico. En este tipo de coches eléctricos, el motor de combustión interna obtiene energía del combustible (gasolina y otros tipos de combustibles), mientras que el motor obtiene electricidad de las baterías. El motor de gasolina y el motor eléctrico hacen girar simultáneamente la transmisión, que impulsa las ruedas.
La diferencia entre HEV en comparación con BEV y PHEV es que las baterías en HEV solo pueden cargarse mediante el ICE, el movimiento de las ruedas o una combinación de ambos. No hay puerto de carga, por lo que la batería no se puede recargar desde fuera del sistema, por ejemplo desde la red eléctrica.
Principios de funcionamiento de HEV
- Tiene un tanque de combustible que suministra gasolina al motor como un automóvil normal.
- También tiene un juego de baterías que hacen funcionar un motor eléctrico.
- Tanto el motor como el motor eléctrico pueden hacer girar la transmisión al mismo tiempo
Vehículo eléctrico híbrido enchufable (PHEV)
PHEV es un tipo de vehículo híbrido que es tanto un ICE como un motor, a menudo llamado como híbrido en serie . Este tipo de coches eléctricos ofrece una variedad de combustibles. Este tipo de coches eléctricos funciona con un combustible convencional (como la gasolina) o un combustible alternativo (como el biodiésel) y con una batería recargable. La batería se puede cargar con electricidad enchufándola a un tomacorriente o estación de carga de vehículos eléctricos (EVCS). Algunos PHEV pueden viajar más de 70 millas solo con electricidad. PHEV normalmente se puede ejecutar en al menos dos modos:
- Modo totalmente eléctrico, en el que el motor y la batería proporcionan toda la energía del coche
- Modo híbrido, en el que se emplean tanto electricidad como gasolia
Vehículo eléctrico de pila de combustible (FCEV)
Los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV), también conocidos como vehículos de pila de combustible (FCV) o vehículo de emisión cero, son tipos de coches eléctricos que emplean la 'tecnología de pila de combustible' para generar la electricidad necesaria para hacer funcionar el vehículo. En este tipo de vehículos, la energía química del combustible se convierte directamente en energía eléctrica.
Principios de funcionamiento de FCEV
El principio de funcionamiento de un coche eléctrico de "pila de combustible" es diferente al de un coche eléctrico "enchufable". Este tipo de coches eléctricos se debe a que el FCEV genera la electricidad necesaria para hacer funcionar este vehículo en el propio vehículo.
Ventajas sobre los vehículos convencionales
Los vehículos completamente eléctricos (VE) funcionan solo con electricidad. Son alimentados por uno o más motores eléctricos alimentados por paquetes de baterías recargables. Los VE tienen varias ventajas sobre los vehículos convencionales:
Eficiencia energética
- Los VE convierten aproximadamente el 59% -62% de la energía eléctrica de la red para alimentar las ruedas.
- Los vehículos de gasolina convencionales solo convierten entre el 17% y el 21% de la energía almacenada en gasolina a las ruedas.
Respetuoso con el medio ambiente
Los VE no emiten contaminantes del tubo de escape, aunque la planta de energía que produce la electricidad puede emitirlos. La electricidad de las centrales nucleares, hidroeléctricas, solares, o eólicas no causa contaminantes del aire.
Beneficios de rendimiento
Los motores eléctricos ofrecen un funcionamiento silencioso, suave y una mayor aceleración, y requieren menos mantenimiento que los motores de combustión interna (ICE).
Reducción de la dependencia energética
La electricidad es una fuente de energía doméstica y los beneficios de los híbridos enchufables y los vehículos eléctricos aumentan si se alimenta de fuentes "verdes" como la energía solar, eólica o hidroeléctrica a pequeña escala.
Desventajas sobre los vehículos convencionales
Los vehículos eléctricos tienen algunos inconvenientes en comparación con los vehículos de gasolina:
Campo de prácticas
Los EV tienen un rango de conducción más corto que la mayoría de los vehículos convencionales, aunque los rangos de conducción de EV están mejorando. La mayoría de los EV se pueden comparar con 100 millas o más, o hasta 200 millas, según el modelo.
Tipos de baterías de automóviles eléctricos
Las baterías de los automóviles eléctricos son diferentes de las baterías SLI (arranque, relámpago y encendido). Las baterías SLI son baterías que generalmente se instalan en automóviles de gasolina o diésel. Este tipo de batería de coches eléctricos está diseñada como un sistema de almacenamiento de energía, capaz de suministrar energía durante períodos prolongados y sostenibles.
Hay 5 tipos de baterías para vehículos eléctricos que se analizarán en este artículo:
- Iones de litio (Li-On)
- Híbrido de níquel-metal (NiMH)
- Ácido de plomo (SLA)
- Ultracondensador
- ZEBRA (Actividad de investigación de baterías de cero emisiones)
Tiempo de recarga
La recarga completa de la batería puede tardar entre 3 y 12 horas. Incluso con "carga rápida" hasta el 80% de su capacidad puede tomar 30 minutos. Las baterías para EV están diseñadas para una vida útil prolongada, y se estudian por el DOE Sin embargo, estas baterías son caras y reemplazarlas puede ser costoso si fallan.
"No es oro todo lo que reluce."
Los coches eléctricos están sobrevalorados, el sector colapsará
"Los vehículos eléctricos están sobrevalorados", dijo un presidente de la Asociación de Fabricantes de Automóviles, durante una conferencia de prensa. El ejecutivo destacó, en particular, "el clamor excesivo" sobre los autos de barril y la falta de evaluaciones adecuadas sobre las consecuencias de una adopción generalizada de la movilidad de cero emisiones en el sistema económico mundial. En primer lugar, criticó a los proponentes de la electricidad porque, al evaluar la sostenibilidad de esta tecnología, no tienen en cuenta las emisiones de dióxido de carbono que produce la generación de electricidad y, más aún, los costos sociales de la transición energética. Además, el presidente señaló que cualquier país enfrentaría un apagón si toda la flota estuviera disponible, situación que requeriría la construcción de una infraestructura multimillonaria, cuantificada en un gasto entre 165-438 billones de euros. "Cuando los políticos dicen 'deshagámonos de todos los autos que usan gasolina', ¿entienden lo que eso significa?". La movilidad eléctrica también corre el riesgo de dañar el medio ambiente: "Cuantos más vehículos eléctricos producimos, mayores serán las emisiones de dióxido de carbono". En cuanto a la posibilidad de que un país prohíba las plantas endotérmicas a partir de 2035, el desarollo corre demasiado rápido y corre el riesgo de generar consecuencias nocivas para todo el tejido económico del país. "El modelo de negocio actual de la industria automotriz - advirtió - colapsará", resultando en la pérdida de millones de empleos. Finalmente, hubo advertencias sobre el impacto que tendrán en los consumidores las regulaciones de emisiones cada vez más estrictas; Uno de lo productores de carros del mundo, ha expresado su preocupación de que las regulaciones puedan hacer de los automóviles una "flor en la cima de un pico", es decir, bienes fuera del alcance de la clase media.
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