Una batería recargada para tu coche eléctrico en un minuto

Hasta ahora uno de los mayores problemas que los coches eléctricos están encontrando es la recarga de sus baterías. Una recarga completa puede tardar horas con un enchufe convencional, y por el momento no muchos disponemos de enchufes trifásicos. Aún así una recarga duraría de media unos 20 minutos con corriente de 380 voltios. De camino al trabajo o en desplazamientos medios no podemos permitirnos parar mucho tiempo para recargar las baterías, un repostaje de gasolina se despacha en muy pocos minutos.

Este problema podría desaparecer rápidamente si la idea de Better Place prospera. Se trata de una “electrolinera” en la que en lugar de cargar nuestras baterías las sustituyen por otras iguales ya cargadas. Sobre el papel la idea es brillante, y en la práctica completamente viable. El coche se coloca sobre unas marcas en el suelo y un robot extrae la batería descargada, acoplando una batería cargada exactamente igual en poco más de un minuto, notablemente más rápido que echar 50€ de gasolina.

La empresa Better Place es de reciente creación, pero ya ha conseguido excelentes contratos con los estados de Israel y Japón por ejemplo. Ya ha instalado 17 puntos de recarga eléctrica en Israel, y pretende aumentar esa cifra hasta 1.500 en el menor tiempo posible. El proveedor tambien está colaborando con fabricantes como Subaru, Mitsubishi o Renault en el desarrollo de baterías para sus futuros modelos eléctricos. La idea es que dichas baterías tengan un formato estándar compatible con su “electrolinera”.

Precisamente, ese ha sido una de las mayores críticas de grandes fabricantes de automóviles inmersos en el desarrollo de eléctricos propios. Cuando se masifiquen los coches eléctricos, los fabricantes no producirán una batería estándar, y no estarán tampoco dispuestos a ello a priori; es un problema que no existe con los combustibles líquidos. También alegan – sin demasiado fundamento – que las carcasas de los packs de baterías se pueden dañar tras muchos ciclos de acople y desacople.

Otra de las razones que esgrimen es que poner una batería distinta cada vez es el equivalente a cambiar de motor cada vez que vayamos a repostar. Maticemos, inicialmente fabricantes como Renault pretenden alquilar en regimen de leasing las baterías, debido al alto coste para el usuario. Better Place idea algo similar, las baterías serán de su propiedad, simplemente nos cobrarán por su uso y recarga una cantidad fija. No nos compliquemos la vida, será tan sencillo como pagar por repostar y olvidarnos.

Para los estados que quieran adquirir estas electrolineras, Agassi – presidente de Better Place – admite que el coste es alto por el momento, el sistema cuesta 500.000$. Pero las economías de escala también juegan aquí un papel importante, la tecnología se abaratará a medida que sus ventas despeguen. “El reto no son los coches ni las baterías, es la integración y estandarización de tecnologías e infraestructuras“. Agassi se muestra optimista, “todo acabrá encajando”. Ojalá tenga razón.

Impacto del coche eléctrico en la red

El Instituto Tecnológico de la Energía (ITE), junto a Iberdrola y otras ocho empresas valencianas, coordina un proyecto cuyo objetivo es estudiar y validar el sistema en el que queden definidos tanto un vehículo eléctrico como su recarga en puntos determinados de la red. Este proyecto cuenta con el apoyo de la Consellería de Industria, Comercio e Innovación.

Las empresas que participan en este proyecto multidisciplinar son: Iberdrola Distribución, Mobilidad Urbana Sostenible, Power Electronics, Nutai, GND, Tecnibat, CPD, IDOM y Montesol. Estas provienen de diversos sectores como la energía, ingeniería de automoción, electrónica, movilidad urbana, automatización, baterías y consultoría.

En este proyecto se realiza el análisis de la Red eléctrica y de su evolución para conocer la disponibilidad energética, los momentos de máximo y mínimo consumo y valorar el impacto en la demanda de energía que puede tener la introducción a gran escala de vehículos eléctricos. Con estos datos las compañías distribuidoras podrán realizar la planificación de sus redes para poder soportar la carga que significa la introducción del coche eléctrico como medio de transporte.

Los datos que salgan de este proyecto permitirán obtener una distribución geográfica de los puntos de carga de forma que el usuario del vehículo eléctrico tenga la seguridad de “abastecimiento”, una de las barreras que hay que vencer para la introducción masiva de estos coches. También se analiza la posibilidad de carga en casa del usuario.

Proyecto piloto:

Según han confirmado los técnicos del ITE, está previsto que en el año 2014 se pueda introducir una flota de 60.000 vehículos eléctricos en el conjunto de la Comunidad Valenciana que se completará con unas 150.000 estaciones inteligentes de recarga para poder verificar el comportamiento de todo el sistema.

Para los técnicos del ITE, el coche eléctrico sólo será un éxito si se sortean algunos inconvenientes como una “red de recarga distribuida geográficamente de forma óptima y que responda a las necesidades reales de movilidad de los ciudadanos”. Según Sixto Santonja, coordinador del proyecto “tal y como se ve en todos los foros sobre vehículos eléctricos es necesaria la creación de una infraestructura de transporte para la recarga de las baterías que permita ubicar de forma óptima los puntos de recarga y los contadores asociados, de ahí que nuestro proyecto incida tanto en este sistema de unidades inteligentes de recarga”.

Para Alfredo Quijano, director del ITE “desde el ITE queremos apoyar a las empresas valencianas y a la sociedad en general en el desarrollo de un proyecto que beneficia al conjunto de la sociedad. Además nos ponemos en sintonía con la estrategia marcada por la Unión Europea de una producción masiva en 2014 de vehículos eléctricos como alternativa a los combustibles fósiles”.

La apuesta del ITE es ayudar en los desarrollos tecnológicos y coordinar a las diferentes partes para que el proyecto salga adelante. El vehículo eléctrico es el único medio de transporte individual a través del cual se puede utilizar la energía de manera más eficiente, mediante el aprovechamiento óptimo de la energía renovable que se distribuye en la red eléctrica.

Con este proyecto se afianzan las capacidades necesarias para cooperar con los planificadores de despliegues de vehículo eléctrico.

Además del apoyo de la Conselleria de Industria, Comercio e Innovación, a través de fondos FEDER, este proyecto cuenta con la asesoría de la Asociación Valenciana de la Energía (AVEN) y REDITA (Red Tecnológica de Automoción), perteneciente a REDIT, del cual ITE es miembro fundador.

Tesla usará baterías de alta energía de Panasonic

Una nueva alianza empresarial podría ayudar al fabricante de automóviles a incrementar el rango de autonomía de sus vehículos.

Tesla Motors, el fabricante de vehículos eléctricos de alto rendimiento, está trabajando con Panasonic, el gigante de las baterías y la electrónica de consumo, para desarrollar su nueva generación de baterías. La alianza tiene como objetivo ayudar a que Tesla reduzca el coste de sus baterías y mejore la autonomía de sus vehículos.

El mes pasado Panasonic anunció dos baterías de alta energía para vehículos eléctricos. Estas nuevas baterías almacenan hasta un 30 por ciento más de energía que las baterías de litio-ion precedentes, y este aumento del almacenaje podría, en teoría, incrementar la autonomía del vehículo en un porcentaje similar, con lo que se solucionaría uno de los principales problemas de los vehículos eléctricos. El Roadster de Tesla en la actualidad tiene un rango de autonomía de 244 millas (393 kilómetros) y tarda tres horas y media en cargarse con un cargador especial.

El otro reto principal de los vehículos eléctricos es el coste de los paquetes de baterías. Tesla no ha anunciado el ahorro potencial en cuanto a costes de las futuras baterías, aunque JB Straubel, el director tecnológico de Tesla Motor, afirma que los costes de las baterías han estado bajando de forma constante alrededor de un 8 por ciento cada año.

Tesla tiene previsto incorporar las células de Panasonic en sus paquetes de baterías, y trabajará con esta misma compañía para desarrollar células ajustadas para su uso en vehículos, afirma Straubel. Para ello, Tesla se basará en datos extraídos de los 1.000 vehículos que ha construido hasta ahora, que han sido conducidos alrededor de más de un millón de millas (1.609.344 kilómetros). En la actualidad Tesla obtiene sus baterías de diversos fabricantes.

Aquellos que conduzcan automóviles de Tesla no notarán de forma inmediata el aumento en el rango de las nuevas células de alta energía, señala Straubel, puesto que el proceso para validar el rendimiento de las nuevas células lleva tiempo. Es más, los incrementos en el rango pueden variar. (Por ejemplo, los controles electrónicos evitan que la batería se descargue completamente y así ayudar a mantener la seguridad y la fiabilidad—las descargas completas pueden dañar algunos materiales de las baterías. La forma en que la batería se controla depende de su química y de otros detalles relativos al diseño de la célula.)

Una de las nuevas células en particular requerirá que se lleven a cabo pruebas exhaustivas, puesto que depende de electrodos basados en silicio. En teoría, los electrodos de silicio pueden almacenar mucha más energía que los electrodos de carbono a los que vienen a reemplazar, aunque sin embargo los electrodos de silicio tienden a hincharse y a romperse. Tendrán que ser puestos a prueba para asegurarse de que estos problemas pueden superarse.

El método que está siguiendo Tesla con Panasonic es distinto al de otros fabricantes de automóviles, tales como Nissan y General Motors, dedicados al desarrollo de vehículos eléctricos e híbridos conectables (que se mueven en gran medida con energía eléctrica). Tesla utiliza pequeñas células cilíndricas del tipo que se usan en los paquetes de baterías de los ordenadores portátiles y otros aparatos electrónicos de consumo, mientras que los otros fabricantes se decantan por células de batería más grandes y planas, desarrolladas específicamente para su uso en automóviles.

Sin embargo las baterías planas desarrolladas específicamente para automóviles puede que finalmente sean mejores para los vehículos eléctricos, puesto que están diseñadas para durar más tiempo, afirma Menahem Anderman, analista de la industria de la baterías para automóviles. También, y puesto que las baterías planas son más grandes, se necesitan muchas menos células, con lo que se reduce el número de cosas que pueden salir mal dentro de los paquetes de baterías. Tesla utiliza miles de células, mientras que los otros fabricantes usan sólo un par de centenares.

También está la cuestión de la seguridad. Las nuevas baterías planas normalmente utilizan químicas que son menos volátiles en comparación con las usadas en los portátiles, lo que dificulta que empiecen a arder o que exploten. De hecho, la química litio-níquel que usa Panasonic en sus células de alta energía puede llegar a ser incluso menos estable que los materiales usados en los portátiles convencionales. Tesla ha trabajado para solucionar este problema mediante la implantación de unas medidas de seguridad especiales dentro de los paquetes de baterías.

Straubel afirma que, por ahora, la experiencia de fabricación con células cilíndricas sobrepasa las ventajas potenciales de las células planas, aunque a medida que Tesla y Panasonic sigan colaborando, puede que finalmente se pasen a las células planas.

La asociación de Panasonic con Tesla es parte de una estrategia mayor por dominar el mercado de las baterías avanzadas para automóviles. Panasonic ya es hoy día uno de los fabricantes líder de baterías para vehículos híbridos, que normalmente utilizan baterías de hidruro de níquel-metal. Junto a Sanyo, una subsidiaria que adquirió a finales del año pasado, proporciona baterías de hidruro de níquel-metal para varios fabricantes importantes, entre los que se incluyen Toyota, Honda y Ford, y tiene un acuerdo para desarrollar baterías con Volkswagen. En noviembre, una alianza entre Toyota y Panasonic hizo que comenzase la fabricación de baterías de litio-ion para la versión híbrida conectable del Toyota Prius.

For the Volt, How’s Life After 40 (Miles)?

SITTING behind the wheel of a 2011 Chevrolet Volt prototype on Wednesday, I found myself confronting what may be the greatest fear that future owners of electric vehicles will face: a battery-charge indicator showing just a few miles of remaining range.

If I were out on a desolate Interstate in a vehicle powered solely by batteries, I’d be praying to the god of electrons for a place to pull off and plug in a charging cord. But my drive is at General Motors’ proving grounds here, and I’m about to experience what the Volt’s vehicle line director (and my passenger), Tony Posawatz, says is the car’s trump card: a gasoline-powered generator under the hood.

Like other reporters, I had already driven Volt prototypes in the battery-powered mode, and they were predictably smooth and silent. But for eventual Volt owners, a crucial — and so far unanswered — question is how the car will perform when the battery’s charge is depleted and all electricity is provided by an onboard generator, driven by a gasoline engine, that has no mechanical connection to the wheels.

Will it be a slug? How annoying will the noise of the generator’s engine be in an otherwise mute car?

G.M. engineers say that a fully charged Volt is capable of 40 miles of purely electric driving before the computer calls for the generator, which has an output of 53 kilowatts (about 71 horsepower), to start and sustain the battery’s minimum charge level — the “extended range” operating mode.

So what is life after 40 like in the Volt?

It takes a few laps of Milford’s twisty, undulating 3.7-mile road course to deplete the remaining eight miles of battery charge. With the dashboard icon signaling my final mile of range, I point the Volt toward a hill and wait for the sound and feel of the generator engine’s four pistons to chime in.

But I completely miss it; the engine’s initial engagement is inaudible and seamless. I’m impressed. G.M. had not previously made test drives of the Volt in its extended-range mode available to reporters, but I can see that in this development car, at least, the engineers got it right.

I push the accelerator and the engine sound does not change; the “gas pedal” controls only the flow of battery power to the electric drive motor. The pedal has no connection to the generator, which is programmed to run at constant, preset speeds. This characteristic will take some getting used to by a public accustomed to vroom-vroom feedback.

A few hundred yards later, as we snake through the track’s infield section, the engine r.p.m. rises sharply. The accompanying mechanical roar reminds me of a missed shift in a manual-transmission car. For a moment the sound is disconcerting; without a tachometer, I guess that it peaked around 3,000 r.p.m.

I asked what was going on.

“The system sensed that it’s dipped below its state of charge and is trying to recover quickly,” Mr. Posawatz said. “The charge-sustaining mode is clearly not where we want it to be yet.”

Immediately the engine sound disappeared, although it was still spinning the generator. A few times later in our test, the generator behaved in similar fashion — too loud and too unruly for production — but there is time for the programmers to find solutions. Volt engineers are revising the car’s control software, which will have the effect of “feathering” the transition from the nearly silent all-electric mode to the charge-sustaining mode, when the generator will be operating.

“We’re designing a software set of rules, which will just require more seat time for the engineers to finish,” Mr. Posawatz said. “We have nine months to work this out.”

The sound of the generator running at steady highway speeds is something Volt owners, and others who appreciate the flexibility and efficiency of this type of hybrid system, may have to accept.

Unlike many electrics, including the Tesla Roadster, the Volt’s electric drive has no whine. The car feels solid and planted on the road. Clicking the Sport button on the dashboard releases a bit more oomph than when in Normal mode; in terms of efficiency, there isn’t much difference between the two except at peak power.

The Low mode— Chevrolet plans a flashier name for it by next fall — is unique in the electric-car world, and a useful feature. While coasting, it applies electric motor braking, then smoothly blends in the regular brakes.

Even beyond the regenerative function, Low mode offers one-pedal driving in slow speed, stop-and-go, and downhill environments. The regenerative braking, whether applied through the Volt’s foot pedal or by pulling the shift lever down into Low mode, is both progressive and predictable. This is in stark contrast to the harsh, abrupt regenerative braking delivered by BMW’s all-electric Mini-E, for example.

There is minimal body lean in the tight corners. The low-rolling-resistance Goodyear tires created specifically for the Volt provide excellent grip.

Throughout my test, the prototype behaves admirably. At its current state of development, the Volt is an extremely refined vehicle.