Vehículo híbrido

De Wikipedia, la enciclopedia libre

Toyota Prius de 2004, un vehículo híbrido de gasolina y eléctrico.

Se denomina coche híbrido o vehículo eléctrico híbrido a un vehículo en el cual la energía eléctrica que lo impulsa proviene de baterías y, alternativamente, de un motor de combustión interna que mueve un generador. Normalmente, el motor también puede impulsar las ruedas en forma directa.

En el diseño de un automóvil híbrido, el motor térmico es la fuente de energía que se utiliza como última opción, y se dispone un sistema electrónico para determinar qué motor usar y cuándo hacerlo.

En el caso de híbridos gasolina-eléctricos, cuando el motor de combustión interna funciona, lo hace con su máxima eficiencia. Si se genera más energía de la necesaria, el motor eléctrico se usa como generador y carga la baterías del sistema. En otras situaciones, funciona sólo el motor eléctrico, alimentándose de la energía guardada en la batería.

En algunos es posible recuperar la energía cinética al frenar, convirtiéndola en energía eléctrica.

La combinación de un motor de combustión operando siempre a su máxima eficiencia, y la recuperación de energía del frenado (útil especialmente en la ciudad), hace que estos vehículos alcancen mejores rendimientos que los vehículos convencionales.

Todos los coches eléctricos utilizan baterías cargadas por una fuente externa, lo que les ocasiona problemas de autonomía de funcionamiento sin recargarlas. Esta queja habitual se evita con los coches híbridos.

Vehículos híbridos en Expo 2005.

Tabla de contenidos

1 Tipos de vehículos híbridos
2 Cadena energética de un vehículo híbrido
- 2.1 Elementos
3 Ventajas y desventajas
4 Véase también
5 Enlaces externos

[editar] Tipos de vehículos híbridos

Los vehículos híbridos se clasifican en dos tipos:

paralelo: tanto el motor térmico como el eléctrico pueden hacer girar las ruedas.
serie: el motor térmico genera electricidad y la tracción la proporciona sólo el motor eléctrico.

El vehículo híbrido paralelo es considerado por los expertos como un eslabón en la transición hacia el vehículo híbrido serie, ya que en la medida en que la tecnología y las infraestructuras lo permitan, el híbrido serie lograría que el vehículo dejara de depender de los combustibles fósiles.

[editar] Cadena energética de un vehículo híbrido

Un vehículo necesita realizar trabajo para desplazarse; para ello debe adquirir energía de alguna fuente y transformarla, con algún tipo de motor (térmico convencional, eléctrico, etcétera), en energía mecánica para que las ruedas giren y se produzca el desplazamiento.

Un vehículo clásico toma esa energía que se encuentra almacenada en un combustible fósil (p.e. gasolina) y que es liberada mediante la combustión en el interior de un motor térmico convencional. El par de salida de ese motor térmico se trasmite a las ruedas.

El motor eléctrico se perfila como el sustituto del motor térmico, puesto que es altamente controlable y sus rendimientos (energía consumida vs. energía útil) son muy altos (por encima del 90% y hasta casi un 100% en algunos casos). En el caso del motor térmico se pierde gran cantidad de energía en calor, ruido y vibraciones. El rendimiento de un motor térmico en un vehículo se encuentra por debajo de un 40%. Así que de cada 10 litros de gasolina lanzamos 6 litros en forma de calor, ruido, vibraciones, residuos, etc.

El gran problema actual con el que se encuentra el motor eléctrico para sustituir al térmico en el vehículo es la capacidad de acumulación de energía eléctrica, que es muy baja en comparación con la capacidad de acumulación de energía en forma de combustible. Aproximadamente 1 kg de baterías puede almacenar la energía equivalente de 18 gramos de combustible. Esto supone una barrera tecnológica importante para un motor eléctrico.

Los motores eléctricos han demostrado capacidades de sobras para impulsar un coche eléctrico (trenes, robots de gran potencia en fábricas, ...). Sin embargo, las capacidades de almacenamiento energético en un vehículo móvil obligan a los diseñadores a usar una complicada cadena energética multidisciplinar e híbrida para sustituir a una sencilla y barata cadena energética clásica depósito-motor-ruedas. La electricidad, como moneda de cambio energética, facilita el uso de tecnologías muy diversas, ya que el motor eléctrico consume electricidad, independientemente de la fuente empleada para generarla.

[editar] Elementos

Elementos que pueden ser utilizados en la configuración de la cadena energética de un vehículo híbrido, y deben de estar coordinados mediante un sistema electrónico-informático:

Baterías de alta capacidad para almacenar energía eléctrica como para mover el vehículo.
Pila de combustible, para conseguir almacenar energía eléctrica en forma de combustible y transformarla en el momento de su utilización. De esa forma se consiguen capacidades de almacenamiento energético similares o superiores a las del depósito de combustible fósil.
Paneles fotovoltaicos como ayuda a la recarga de las baterías.
Volantes de inercia que permitan recuperar la energía desprendida en la frenada. Las baterías no se cargan bajo picos de energía cortos y muy altos, así que acelerar un volante de inercia y luego utilizar esa energía cinética para ir cargando lentamente dichas baterías se perfila como una buena opción.
Ultracondensadores para poder realizar la misma función que los volantes de inercia usando sólo tecnología eléctrica.
Grupos electrógenos para, en caso de niveles muy bajos de batería, consumir combustible fósil para generar electricidad.

De esta forma utilizando una mezcla de tecnologías que apoyen al motor eléctrico se consigue un vehículo que pueda competir en prestaciones con la versión clásica.

[editar] Ventajas y desventajas

Ventajas

Menos ruido que un térmico
Más par y más elasticidad que un motor convencional.
Respuesta más inmediata.
Recuperación de energía en deceleraciones.
Mayor autonomía que un eléctrico simple.
Mayor suavidad y facilidad de uso
Recarga más rápida que un eléctrico (lo que se tarde en llenar el deposito)
Mejor funcionamiento en recorridos cortos
Consumo muy inferior. Un automóvil térmico en frío puede llegar a consumir 20l/100km
En recorridos cortos, no hace falta encender el motor térmico, evitando que trabaje en frío, disminuyendo el desgaste.
El motor térmico tiene una potencia más ajustada al uso habitual. No se necesita un motor más potente del necesario por si hace falta esa potencia en algunos momentos, porque el motor eléctrico suple la potencia extra requerida. Esto ayuda además a que el motor no sufra algunos problemas de infrautilización como el picado de bielas.
Instalación eléctrica más potente y versátil. Es muy difícil que se quede sin batería, por dejarse algo encendido. La potencia eléctrica extra también sirve para usar algunos equipamientos, como el aire acondicionado, con el motor térmico parado.

Desventajas

Mayor peso que un coche convencional (hay que sumar el motor eléctrico y, sobre todo, las baterías).
Más complejidad, más posibilidad de averías.
Por el momento, también el precio.