La autonomía del vehículo híbrido se amplía: adiós a los pistones
Los vehículos híbridos ya son un gran negocio desde automóviles, autobuses y camiones híbridos, a montacargas al aire libre, incluso los remolcadores híbridos. De hecho, pronto aparecerán muchos aviones híbridos.
Una creciente mayoría de sistemas de propulsión híbridos, son híbridos en serie en el que el motor sólo carga la batería: nunca impulsa las ruedas. Como se explica en el informe IDTechEx, "Range Extenders for Electric Vehicles Land, Water & Air 2015-2025", los motores convencionales con pistones que se utilizan como ampliadores de la autonomía, ahora están siendo cuestionados porque no son un buen punto de partida en cuanto a bajo coste, peso y tamaño, lo que es muy fiable y amplía la duración de la vida del vehículo.
El desarrollo de estos "reciprocaurs", como los describen los opositores, está siendo cuestionada porque muchas alternativas más sencillas están comenzando a considerarse factibles. Dicho esto, el soporte de dicho motor de pistón avanza como el único cilindro Polaris ampliador de autonomía y los motores de pistón libre en línea que proporcionan directamente la electricidad, parecen ser más una reticencia a invertir que un problema técnico.
Un ejemplo de la fuga potencial de pistones se origina en el hecho de que los aviones a reacción tienen fuentes auxiliares de energía (APUs) que se utilizan como carga constante en las colas de los aviones a reacción para instalaciones en tierra no en vuelo. Los derivados de dichas turbinas Capstone han tenido un éxito modesto como ampliadores de autonomía en autobuses y camiones, el coste total de propiedad es una de las limitaciones.
Bladon Jets en el Reino Unido desarrolla pequeños motores a reacción que puedes mantener en tus manos, la reducción de costes se obtienen con la miniaturización, teniendo solamente una parte móvil y vendiéndolos en volumen como artículos de electricidad para el hogar y la oficina en países como la India. Las palas y el eje están soldados como una sola pieza.
En un enfoque alternativo, la Universidad de Monash en Australia, en colaboración con Safran Microturbo de Francia, ha hecho un pequeño motor a reacción utilizando la impresión 3D. Sumando que, malgasta muy poco material, potencialmente, tiene costes de ampliación de autonomía de turbinas de gas aún más baja. De hecho Rolls Royce en el Reino Unido ya está haciendo las piezas del motor a reacción de esta manera que volarán a finales de este año. Ambos están logrando formas más complejas y muestran cómo reducir los costes. Monash utiliza láser 3DP, pero Rolls Royce utiliza haz de electrones 3DP.
Microturbo es un miembro del grupo Safran y una filial de Turbomeca y que diseña, desarrolla y fabrica turbinas de gas de baja potencia. Microturbo se ha convertido en una referencia mundial en pequeñas, robustas y fiables turbinas y turborreactores. Se trabaja en dos líneas de productos. Son APUs a bordo de los aviones, helicópteros y aplicaciones terrestres y sistemas de arranque y motores de turborreactores para misiles y metas, en segundo lugar
Cambio de rumbo con pilas de combustible
Las pilas de combustible son otro "nuevo" ampliador de autonomía si ignoramos el hecho de que han estado por aquí alrededor de 175 años y se concentran en el hecho de que todavía van a tener éxito en los vehículos. Los entusiastas siguen hablando de aquí a cinco años, cuando los problemas de coste, el mantenimiento, el tamaño, la infraestructura de carga y así sucesivamente empiecen a superarse hasta el punto de producir en el volumen que se contempla, por ejemplo, Toyota espera producir hasta decenas de miles de coches con pila de combustible.
El desarrollador de materiales de pilas de combustible, ACAL Energy señala que "una serie de tecnologías de vanguardia que se incorporarán en la segunda generación de vehículos de pila de combustible entre 2020 y 2025, superan todas estas cuestiones y los catalizadores líquidos de ACAL Energy serán parte de esto. La tecnología de catalizador de líquido ACAL aborda los problemas de:
• Respuesta instantánea para cargar
• La eliminación de todos los mecanismos de degradación de cátodo
• Robustez - capacidad para operar con "picaduras" en la membrana
• El balance simplificado de la planta
• Y una reducción del 50% en el precio del catalizador en comparación con el objetivo de coste Pt requerido.
La tecnología de batería / Supercondensador es complementaria a motorizaciones FC como todos los OEMs de automóviles, estamos comprometidos con el plan de algún tipo de sistema de tracción híbrido".
Proton Motor ha desarrollado vehículos de pila de combustible durante 20 años con su propio diseño de pila de células de combustible y conocimiento del diseño del sistema. Actualmente está desarrollando un sistema bus de pila de combustible ampliador de autonomía con un rendimiento de la pila de combustible de 25 kW y una batería integrada entre 80 y 120 kWh, dependiendo del ciclo de conducción. Este concepto permitirá que un autobús de ciudad de 12m dy e 18 toneladas funcione en dos turnos con un tiempo de recarga de combustible de hidrógeno de 10 minutos. El coste para el autobús está en línea con el objetivo de la UE para 2020, dijeron a IDTechEx.
Las ventajas son repostaje rápido, toda la gama de operación, menos peso y mayor carga útil en comparación con un autobús de batería puro, menos baterías a bordo (reducción de recursos y problemas de reciclar gran cantidad de baterías), de bajo mantenimiento en comparación con un autobús con un gran sistema de células de combustible, larga vida útil de la pila de combustible basado en el modo de funcionamiento optimizado y mayor vida útil de la batería, ya que puede ser operado en un SOC optimizado. ¿Costará ser competitivo? El BYD B9 es el tamaño del autobús y se han vendido varios miles ya, pero su tiempo de recarga es de 30 minutos o más.
Ciertamente, más coches de pila de combustible están apareciendo aunque en cantidades pequeñas, aunque los ensayos de autobuses de pila de combustible alcanzaron su punto máximo hace diez años y la arquitectura es híbrida con la pila de combustible como ampliador de autonomía, hay una gran batería de NiMH o Li-ion o un supercondensador con batería convencional, haciendo la puesta en marcha, la aceptación de la recolección de energía eléctrica y la gestión de las variaciones de carga. Ver también el informe IDTechEx "Electric Buses 2015-2025"
Dada la lentitud de las mejoras y la creciente competencia de la mejora de los vehículos eléctricos puros, que son más verdes, las actitudes han cambiado este año, con los desarrolladores dándose cuenta de que deben estar abiertos y aceptar la ayuda de cualquier parte. En la reciente Semana de la Energía Inteligente Mundial en Tokio, GM, que estableció una alianza con Honda para el desarrollo de pilas de combustible fuera de a necesidad de reducir los riesgos y las inversiones necesarias, ahora llama a los proveedores para acercarse a ellos.
Toyota lanzó recientemente sus patentes de células de combustible abiertas por un tiempo limitado para tratar de acelerar el progreso - Su coche de pila de combustible Mirai se vende en cantidades muy limitadas, presumiblemente debido a los costes. En Japón, Toyota dijo a IDTechEx que puedan garantizar 200.000 kilómetros de durabilidad de la pila de combustible - un gran progreso con un antiguo problema - pero no saben cómo va a evolucionar el mercado de reventa de coches. Precios muy bajos de reventa para los coches eléctricos de batería han inhibido las ventas y lo mismo pasará probablemente para los coches de pila de combustible durante algún tiempo.
Volkswagen dijo que su posición sobre las pilas de combustible es que no están plenamente convencidos de que los coches de pila de combustible serán ampliamente desplegados. No van a invertir mucho y utilizarán una plataforma de coche de gasolina para su desarrollo de coche de pila de combustible. Están preocupados por la forma en que las células de combustible de cero carbono de los coches, serán en última instancia, suministrados de hidrógeno a partir de combustibles fósiles y de la complejidad de la fabricación. De hecho, una pila de combustible de hidrógeno normalmente emite un kilovatio de calor por cada kilovatio de electricidad usada.
Por el Dr. Peter Harrop, Presidente, IDTechEx
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