Ciencias para el mundo contemporáneo: Coches electricos

Coches electricos

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· Introducción:

Bienvenidos a mi blog de ciencias para el mundo contemporáneo hoy traigo un tema muy interesante del que me gustaría hablaros y no podía ser nada más y nada menos que de los coches del futuro todos ellos funcionan con energías renovables o semis renovables. Veremos los automóviles eléctricos, su eficacia y su rendimiento así como tecnologías tan emergentes como el automóvil de hidrogeno y las nuevas baterías de los automóviles eléctricos.

· Automóvil eléctrico

Llamamos vehículo eléctrico a aquel que, impulsado por motor(es) eléctrico(s), utiliza un combustible alternativo. La tracción se consigue a través de ruedas o hélices, movidas por motores rotativos, aunque también se pueden emplear motores no rotativos (motores lineales, motores inerciales…) o aplicaciones del magnetismo, como sucede con los trenes de levitación magnética.

El suministro de energía puede proceder de las siguientes fuentes:

Ø Alimentación con un producto químico que transporta el vehículo y que produce una reacción química a través de la cual se genera electricidad. Así sucede en los vehículos con pila de combustible o en el coche híbrido no enchufable .

Ø Energía producida empleando energía nuclear. Este sistema lo emplean el submarino y el portaviones nuclear.

Ø Aportación constante y externa en todo el trayecto, como sucede con el tren eléctrico y el trolebús.

Ø Alimentación con electricidad utilizando la energía solar obtenida gracias a placas fotovoltaicas. En este caso, se trata de un sistema no contaminante, a diferencia de los anteriores.

Ø Suministro de electricidad en los momentos que el vehículo se encuentra parado. L energía se acumula, en el interior del vehículo, con sistemas recargables que, posteriormente, se consumen, a lo largo del trayecto.

Los modos fundamentales de almacenamiento son los siguientes:

§ Energía química acumulada en baterías. Este es el caso del vehículo eléctrico de batería, sobre todo en las baterías de litio que –en la actualidad- e la tecnología más avanzada en este sector.

§ Energía eléctrica acumulada en supercondensadores. Se trata de una tecnología todavía experimental.

§ Acumulación de energía cinética con volante de inercia sin rozamiento.

Ø Asimismo, existen vehículos eléctricos híbridos. Su energía procede de diversas fuentes, tales como acumulación de energía recargable y un sistema de conexión directa permanente o acumulación de energía recargable y un sistema de quema de combustible, es decir un motor de explosión, de tal manera que la propulsión se produce con éste y un motor eléctrico.

· Consumo y eficiencia

Los vehículos eléctricos gozan de un alto rendimiento al transformar la energía eléctrica de la batería en la energía mecánica que propulsa al vehículo. Este rendimiento es del 60-85 % mientras que el rendimiento de la transformación de la gasolina a energía mecánica se reduce a un 15-20 %.

En la actualidad, las mejoras perspectivas las ofrecen las baterías de ión de litio. Éstas están aumentando la densidad de carga y la longevidad lo que hace posible actuar con motores más potentes. A pesar de todo, la autonomía media de un automóvil eléctrico, por ahora, se sitúa en unos 150 km. Sin embargo, algunos deportivos eléctricos han logrado incrementar su independencia hasta los 483 km.

En la tabla la siguiente se incluye la autonomía en kWh, en Km y los consumos de kWh por 100 km de varios vehículos eléctricos:

No obstante, en esta tabla sólo se contempla el consumo de los kWh que almacena la batería pero en el proceso de carga, en el transporte y la distribución de la electricidad se producen pérdidas, ya que el rendimiento no es del 100%. Por tanto, la los kWh precisos que deben obtenerse de la toma de corriente o que deben fabricarse en la central son sensiblemente superiores y quedarían reflejados en las tablas siguientes, donde η_gse refiere al rendimiento medio de la Red Eléctrica Española:

De este modo, podemos estimar que la energía real que atraviesa cada elemento del sistema para que los citados 13,78 kWh alcancen la batería de un automóvil eléctrico cada 100 km. Como es necesario extraer 14,38 kWh para recorrer 100 km, será éste el número de kWh que se registrará en la factura del suministro eléctrico. Si estimamos que, aproximadamente, el coste del kWh para pequeños consumidores, en nuestro país, se encuentra en torno a 0,115 euros, deduciremos que el coste de la energía necesaria para recorrer con un automóvil eléctrico 100 km está en torno a los 1,65 euros.

Esta reducción en el coste por kilómetro recorrido es una de las grandes ventajas del automóvil eléctrico. Téngase en cuenta que un pequeño utilitario con motor diesel, en recorrido mixto urbano y extra-urbano consume en torno a 4,7 l/100 km, lo que suponiendo un coste del gasóleo de unos 1,15 euros / litro, conduce a un coste de 5,4 euros / 100 km.

· Contaminación

Para estimar la contaminación total producida por un vehículo deben considerarse tanto las emisiones directas generadas por el propio vehículo como las indirectas generadas por los sistemas externos al vehículo y, sobre todo, el suministro de la energía necesaria.

Si bien el vehículo eléctrico, prácticamente, no produce emisiones contaminantes a lo largo de su funcionamiento, si se producen éstas durante el proceso de generación de la energía eléctrica. Por tanto la cantidad y tipo de estas emisiones dependerá del sistema de producción de la electricidad. También durante la producción, transporte y transformación de la electricidad se pierde una parte de la energía. Por esto la energía útil es menor a la energía primaria.

En la tabla siguiente se recogen la cantidad de kWh que genera cada tipo de central de la Red Electrica Española, su relevancia, los kg de CO₂ que se generan por cada kWh conseguido en cada tipo de central y los kg de CO₂ que es preciso expulsar a la atmósfera para que un automóvil eléctrico recorra 100 km.

Por tanto, dado que las emisiones de la red eléctrica de España en 2010 (del 1 de Enero al 20 de Abril) fueron de 0,17 kgCO₂/kWh, un vehículo eléctrico tendrá unas emisiones indirectas (y totales) de 2,61 kgCO₂/100km, aunque se prevé que éstas cifras irán descendiendo durante los próximos años.

Comparando estos parámetros con los motores de combustión tenemos que las emisiones totales de un utilitario de motor diesel son de unos 13,8 kgCO₂/^[y las emisiones del parque automovilístico medio actual en Europa, en el año 2009, son de unos 18,4 kgCO₂/100 km.

Estas cifras dejan bien patente el ahorro en la emisión de sustancias contaminantes que supone el automóvil eléctrico.^]

· Automóvil hibrido

Es un vehículo de propulsión alternativa que combina un motor eléctrico y otro de combustión interna.

Ventajas

Una de las mayores ventajas de los híbridos es que hacen posible aprovechar un 30% de la energía que producen, mientras que un automóvil de gasolina sólo emplea un 19%. Esto se logra a través de las baterías, que guardan la energía que en otros sistemas se pierden. Así sucede con la energía cinética que se transforma en calor al frenar. Algunos sistemas híbridos transforman ésta en electricidad a través de los denominados frenos regenerativos. Los vehículos híbridos tienen mayor duración y son más limpios.

Frente a los eléctricos, ofrecen la ventaja de su mayor autonomía.

Constitución básica

Los sistemas híbridos más destacados son: el paralelo, el combinado y el de secuencia o en serie. Asimismo, se fabrican los denominados híbridos enchufables que utilizan fundamentalmente el motor eléctrico y se recargan enchufándolos a la red eléctrica.

· Automóvil de hidrogeno

Es un vehículo de combustible alternativo que emplea hidrógeno diatómico como fuente primaria de energía. El hidrógeno se emplea con el método de combustión (el hidrógeno se quema como en un motor de explosión) o con el método de la conversión en pila de combustible (en el cual el hidrógeno se transforma en electricidad mediante pilas de combustible que alimentan motores eléctricos).

Un automóvil con pila de combustible, prácticamente, produce cero emisiones ya que solamente genera un subproducto del hidrógeno que consume, el agua.

· Fuente(s)

http://cocheshidrogeno.es/

http://es.wikipedia.org/

· Documentales

Les adjunto un documental en el que se muestra propuestos sobre vehículos renovables para el fututo. El Documental “El coche del fututo” les dejo la seis partes que pueden seguir pinchando en el video que les dejo abajo.