Vehículo eléctrico
Vehículo propulsado por uno o más motores eléctricos.

Vehículos eléctricos en el mundo (de izquierda a derecha, desde arriba) :

Un vehículo eléctrico ( VE ) es un vehículo cuya propulsión es alimentada total o mayoritariamente por electricidad. [1] Los VE incluyen vehículos de carretera y ferroviarios , barcos eléctricos y buques submarinos , aviones eléctricos y naves espaciales eléctricas .

Los primeros vehículos eléctricos aparecieron a finales del siglo XIX, cuando la Segunda Revolución Industrial trajo consigo la electrificación . El uso de electricidad era uno de los métodos preferidos para la propulsión de vehículos de motor , ya que proporcionaba un nivel de silencio, comodidad y facilidad de operación que no se podía lograr con los automóviles con motor de gasolina de la época, pero la ansiedad por la autonomía debido al almacenamiento de energía limitado que ofrecían las tecnologías de baterías contemporáneas obstaculizó la adopción masiva de vehículos eléctricos privados a lo largo del siglo XX. Los motores de combustión interna (tanto los motores de gasolina como los diésel ) fueron los mecanismos de propulsión dominantes para automóviles y camiones durante unos 100 años, pero la locomoción impulsada por electricidad siguió siendo algo común en otros tipos de vehículos, como los vehículos de transporte público impulsados ​​por líneas aéreas como los trenes eléctricos , tranvías , monorrieles y trolebuses , así como varios vehículos personales pequeños, de baja velocidad y corto alcance alimentados por batería, como los scooters de movilidad .

Los vehículos eléctricos híbridos , en los que se utilizan motores eléctricos como propulsión complementaria a los motores de combustión interna, se generalizaron a finales de la década de 1990. Los vehículos eléctricos híbridos enchufables , en los que se pueden utilizar motores eléctricos como propulsión predominante en lugar de como complemento, no se produjeron en masa hasta finales de la década de 2000, y los coches eléctricos a batería no se convirtieron en opciones prácticas para el mercado de consumo hasta la década de 2010.

Un subtema de la sostenibilidad
Transporte sostenible
Transporte público, entrega de mercancías, transporte privado y peatones en Leidsestraat, Amsterdam
También relevante para:
Aspectos del transporte sostenible:
Caja de herramientas para el transporte sostenible
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Los avances en baterías, motores eléctricos y electrónica de potencia han hecho que los coches eléctricos sean más viables que en el siglo XX. Como forma de reducir las emisiones de dióxido de carbono y otros contaminantes y de reducir el uso de combustibles fósiles, existen incentivos gubernamentales en muchas áreas para promover la adopción de coches y camiones eléctricos.

Historia

La fuerza motriz eléctrica comenzó en 1827 cuando el sacerdote húngaro Ányos Jedlik construyó el primer motor eléctrico rudimentario pero viable; al año siguiente lo utilizó para impulsar un pequeño modelo de automóvil. [2] En 1835, el profesor Sibrandus Stratingh de la Universidad de Groningen , en los Países Bajos , construyó un automóvil eléctrico a pequeña escala, y en algún momento entre 1832 y 1839, Robert Anderson de Escocia inventó el primer carruaje eléctrico rudimentario, impulsado por pilas primarias no recargables . [3] El herrero e inventor estadounidense Thomas Davenport construyó una locomotora eléctrica de juguete, impulsada por un motor eléctrico primitivo, en 1835. En 1838, un escocés llamado Robert Davidson construyó una locomotora eléctrica que alcanzó una velocidad de cuatro millas por hora (6 km/h). En Inglaterra, se concedió una patente en 1840 para el uso de rieles como conductores de corriente eléctrica, y se emitieron patentes estadounidenses similares a Lilley y Colten en 1847. [4]

Thomas Edison y George Meister en un transbordador eléctrico Studebaker, 1909

Los primeros vehículos eléctricos producidos en masa aparecieron en Estados Unidos a principios del siglo XX. En 1902, la Studebaker Automobile Company entró en el negocio automotriz con vehículos eléctricos, aunque también entró en el mercado de vehículos de gasolina en 1904. Sin embargo, con la llegada de los automóviles baratos de línea de montaje de la Ford Motor Company , la popularidad de los automóviles eléctricos disminuyó significativamente. [5]

Debido a la falta de redes eléctricas [6] y las limitaciones de las baterías de almacenamiento en ese momento, los autos eléctricos no ganaron mucha popularidad; sin embargo, los trenes eléctricos ganaron una inmensa popularidad debido a sus economías y velocidades alcanzables. En el siglo XX, el transporte ferroviario eléctrico se volvió común debido a los avances en el desarrollo de locomotoras eléctricas . Con el tiempo, su uso comercial de propósito general se redujo a roles especializados como camiones de plataforma , carretillas elevadoras , ambulancias [7] , tractores de remolque y vehículos de reparto urbano, como el icónico carro de leche británico . Durante la mayor parte del siglo XX, el Reino Unido fue el mayor usuario mundial de vehículos de carretera eléctricos. [8]

Para el transporte de carbón se utilizaron trenes eléctricos, ya que los motores no utilizaban el valioso oxígeno de las minas. La falta de recursos fósiles naturales en Suiza obligó a la rápida electrificación de su red ferroviaria . Una de las primeras baterías recargables  , la batería de níquel-hierro  , fue la preferida de Edison para su uso en coches eléctricos.

Los vehículos eléctricos estuvieron entre los primeros automóviles y, antes de la preeminencia de los ligeros y potentes motores de combustión interna (ICE), los automóviles eléctricos ostentaban muchos récords de velocidad y distancia en tierra a principios del siglo XX. Fueron producidos por Baker Electric , Columbia Electric , Detroit Electric y otros, y en un momento de la historia superaron en ventas a los vehículos a gasolina. En 1900, el 28 por ciento de los coches en circulación en los EE. UU. eran eléctricos. Los vehículos eléctricos eran tan populares que incluso el presidente Woodrow Wilson y sus agentes del servicio secreto recorrieron Washington, DC, en sus Milburn Electrics, que cubrían 60-70 millas (100-110 km) por carga. [9]

Una estación de carga en Seattle muestra un AMC Gremlin , modificado para funcionar con energía eléctrica; tenía una autonomía de aproximadamente 50 millas (80 km) con una carga, 1973

La mayoría de los productores de automóviles de pasajeros optaron por automóviles de gasolina en la primera década del siglo XX, pero los camiones eléctricos fueron un nicho establecido hasta bien entrada la década de 1920. [10] [11] [6] Una serie de desarrollos contribuyeron a una disminución de la popularidad de los automóviles eléctricos. [12] La mejora de la infraestructura vial requirió una mayor autonomía que la ofrecida por los automóviles eléctricos, y el descubrimiento de grandes reservas de petróleo en Texas, Oklahoma y California condujo a la amplia disponibilidad de gasolina/gasolina asequible, lo que hizo que los automóviles con motor de combustión interna fueran más baratos de operar en largas distancias. [13] Los vehículos eléctricos rara vez se comercializaron como un automóvil de lujo para mujeres, lo que puede haber sido un estigma entre los consumidores masculinos. [14] Además, los coches de combustión interna se hicieron cada vez más fáciles de manejar gracias a la invención del motor de arranque eléctrico por Charles Kettering en 1912, [15] que eliminó la necesidad de una manivela para arrancar un motor de gasolina, y el ruido emitido por los coches de combustión interna se hizo más soportable gracias al uso del silenciador , que Hiram Percy Maxim había inventado en 1897. A medida que se mejoraron las carreteras fuera de las áreas urbanas, la autonomía de los vehículos eléctricos no pudo competir con el motor de combustión interna. Finalmente, el inicio de la producción en masa de vehículos de gasolina por Henry Ford en 1913 redujo significativamente el coste de los coches de gasolina en comparación con los coches eléctricos. [16]

En la década de 1930, National City Lines , que era una sociedad de General Motors , Firestone y Standard Oil de California, compró muchas redes de tranvías eléctricos en todo el país para desmantelarlas y reemplazarlas por autobuses de GM. La sociedad fue condenada por conspirar para monopolizar la venta de equipos y suministros a sus empresas subsidiarias, pero fue absuelta de conspirar para monopolizar la prestación de servicios de transporte.

La Cumbre de Copenhague , que se celebró en medio de un grave cambio climático observable provocado por las emisiones de gases de efecto invernadero de origen humano, se celebró en 2009. Durante la cumbre, más de 70 países elaboraron planes para llegar a cero emisiones netas. Para muchos países, la adopción de más vehículos eléctricos ayudará a reducir el uso de gasolina. [17]

Experimentación

Automóvil eléctrico General Motors EV1 (1996-1998), tema de la película ¿ Quién mató al coche eléctrico?

En enero de 1990, el presidente de General Motors presentó su concepto EV de dos plazas, el "Impact", en el Salón del Automóvil de Los Ángeles. Ese mismo mes de septiembre, la Junta de Recursos del Aire de California ordenó la venta de vehículos eléctricos a los principales fabricantes de automóviles, en fases a partir de 1998. Entre 1996 y 1998, GM produjo 1117 EV1 , 800 de los cuales se pusieron a disposición mediante contratos de arrendamiento de tres años. [18]

Chrysler, Ford, GM, Honda y Toyota también produjeron cantidades limitadas de vehículos eléctricos para los conductores de California durante este período. En 2003, al expirar los contratos de arrendamiento de vehículos eléctricos EV1 de GM, GM los suspendió. La suspensión se ha atribuido a diversas causas:

  • El exitoso desafío de la industria automotriz ante un tribunal federal al mandato de vehículos de cero emisiones de California ,
  • una regulación federal que requiere que GM produzca y mantenga piezas de repuesto para los pocos miles de EV1 y
  • el éxito de la campaña mediática de las industrias petrolera y automotriz para reducir la aceptación pública de los vehículos eléctricos.

Una película realizada sobre el tema en 2005-2006 se tituló ¿Quién mató al coche eléctrico? y fue estrenada en cines por Sony Pictures Classics en 2006. La película explora los roles de los fabricantes de automóviles , la industria petrolera , el gobierno de los EE. UU. , las baterías , los vehículos de hidrógeno y el público en general, y cada uno de sus roles en la limitación de la implementación y adopción de esta tecnología.

Ford lanzó al mercado una serie de furgonetas de reparto Ford Ecostar . Honda, Nissan y Toyota también embargaron y destruyeron la mayoría de sus vehículos eléctricos, que, como los GM EV1, solo estaban disponibles en régimen de arrendamiento a plazo fijo. Tras las protestas públicas, Toyota vendió 200 de sus vehículos eléctricos RAV4 ; más tarde los vendió a un precio superior al original de cuarenta mil dólares. Más tarde, BMW de Canadá vendió una serie de vehículos eléctricos Mini cuando finalizaron sus pruebas en Canadá.

La producción del Citroën Berlingo Electrique se detuvo en septiembre de 2005. Zenn inició su producción en 2006, pero la finalizó en 2009. [19]

Reintroducción

A finales del siglo XX y principios del XXI, el impacto ambiental de la infraestructura de transporte basada en el petróleo, junto con el temor al pico del petróleo , llevaron a un renovado interés en la infraestructura de transporte eléctrico. [22] Los vehículos eléctricos se diferencian de los vehículos propulsados ​​por combustibles fósiles en que la electricidad que consumen puede generarse a partir de una amplia gama de fuentes, incluidos los combustibles fósiles , la energía nuclear y las energías renovables como la energía solar y la energía eólica , o cualquier combinación de ellas. Los avances recientes en la tecnología de baterías y la infraestructura de carga han abordado muchas de las barreras anteriores para la adopción de vehículos eléctricos, lo que hace que los vehículos eléctricos sean una opción más viable para una gama más amplia de consumidores. [23]

La huella de carbono y otras emisiones de los vehículos eléctricos varían según el combustible y la tecnología utilizados para la generación de electricidad . [24] [25] La electricidad puede almacenarse en el vehículo mediante una batería, un volante de inercia o supercondensadores . Los vehículos que utilizan motores de combustión interna normalmente solo obtienen su energía de una o unas pocas fuentes, normalmente combustibles fósiles no renovables. Una ventaja clave de los vehículos eléctricos es el frenado regenerativo , que recupera la energía cinética , normalmente perdida durante el frenado por fricción en forma de calor, como electricidad restaurada a la batería de a bordo.

Fuentes de electricidad

Hay muchas maneras de generar electricidad, de distintos costos, eficiencia y conveniencia ecológica.

Conexión a plantas generadoras

Generadores a bordo y vehículos eléctricos híbridos

También es posible tener vehículos eléctricos híbridos que obtengan electricidad de múltiples fuentes, como:

  • Sistema de almacenamiento de electricidad recargable a bordo (RESS) y una conexión continua directa a plantas de generación terrestres para fines de recarga en carretera con autonomía ilimitada en carretera [26]
  • Sistema de almacenamiento de electricidad recargable a bordo y una fuente de energía de propulsión alimentada por combustible (motor de combustión interna): híbrido enchufable

En el caso de vehículos eléctricos especialmente grandes, como los submarinos , la energía química del motor diésel-eléctrico se puede sustituir por un reactor nuclear . El reactor nuclear suele proporcionar calor, que impulsa una turbina de vapor , que impulsa un generador, que luego se utiliza para la propulsión. Véase Propulsión nuclear marina .

Algunos vehículos experimentales, como algunos automóviles y un puñado de aviones, utilizan paneles solares para generar electricidad.

Almacenamiento a bordo

Uso de combustible en el diseño de vehículos
Tipo de vehículoCombustible utilizado
Vehículo de combustión únicamente
(ICE)		Utiliza exclusivamente petróleo u otro combustible.
Vehículo eléctrico microhíbrido
(μHEV)		Utiliza exclusivamente petróleo u otro combustible,
pero puede apagar el motor para consumir menos.
Vehículo eléctrico híbrido suave
(MHEV, BAHV)		Utiliza exclusivamente petróleo u otro combustible,
pero tiene batería eléctrica para consumir menos.
Vehículo híbrido enchufable
(PHEV)		Utiliza una mezcla de petróleo u otro combustible
y electricidad de la red eléctrica .
Vehículo totalmente eléctrico
(BEV, AEV)		Utiliza exclusivamente electricidad de la red eléctrica.
Vehículo de pila de combustible
(FCV, FCEV)		Utiliza exclusivamente hidrógeno u otro combustible
para generar electricidad.

Estos sistemas se alimentan desde un generador externo (casi siempre cuando están parados) y luego se desconectan antes de que se produzca movimiento y la electricidad se almacena en el vehículo hasta que se necesita.

Las baterías, los condensadores eléctricos de doble capa y el almacenamiento de energía mediante volante de inercia son formas de sistemas de almacenamiento de electricidad a bordo recargables. Al evitar un paso mecánico intermedio, se puede mejorar la eficiencia de conversión de energía en comparación con los híbridos, evitando conversiones de energía innecesarias. Además, las conversiones de las baterías electroquímicas son reversibles, lo que permite almacenar energía eléctrica en forma química. [28]

Batería de iones de litio

Los precios de las baterías cayeron, dadas las economías de escala y las nuevas químicas de las celdas que mejoran la densidad energética. [29] Sin embargo, las presiones inflacionarias generales y los crecientes costos de las materias primas y los componentes inhibieron las caídas de precios a principios de la década de 2020. [29]
Namsan E-Bus, el primer sistema de autobús eléctrico de batería de uso comercial que funciona con baterías de iones de litio [30]

La mayoría de los vehículos eléctricos utilizan baterías de iones de litio (Li-Ions o LIB). Las baterías de iones de litio tienen una mayor densidad energética , una vida útil más larga y una mayor densidad de potencia que la mayoría de las demás baterías prácticas. [31] Los factores que complican el proceso incluyen la seguridad, la durabilidad, la descomposición térmica, el impacto ambiental y el costo . Las baterías de iones de litio deben usarse dentro de rangos seguros de temperatura y voltaje para funcionar de manera segura y eficiente. [32]

Aumentar la vida útil de la batería reduce los costos efectivos y el impacto ambiental. Una técnica consiste en hacer funcionar un subconjunto de celdas de la batería a la vez y cambiar estos subconjuntos. [33]

En el pasado, se utilizaban baterías de níquel-hidruro metálico en algunos coches eléctricos, como los fabricados por General Motors. [34] Este tipo de baterías se considera obsoleto debido a su tendencia a autodescargarse con el calor. [35] Además, Chevron poseía una patente para este tipo de baterías, lo que creó un problema para su desarrollo generalizado. [36] Estos factores, junto con su alto coste, han hecho que las baterías de iones de litio sean las baterías predominantes para los vehículos eléctricos. [37]

Los precios de las baterías de iones de litio han disminuido drásticamente durante la última década, lo que ha contribuido a una reducción del precio de los vehículos eléctricos, pero un aumento del precio de minerales críticos como el litio desde 2021 hasta finales de 2022 ha ejercido presión sobre las disminuciones históricas de los precios de las baterías. [38] [39]

Motor eléctrico

Camión eléctrico e-Force One

La potencia del motor eléctrico de un vehículo , al igual que en otras máquinas, se mide en kilovatios (kW). Los motores eléctricos pueden entregar su par máximo en un amplio rango de revoluciones por minuto. Esto significa que el rendimiento de un vehículo con un motor eléctrico de 100 kW supera al de un vehículo con un motor de combustión interna de 100 kW, que solo puede entregar su par máximo dentro de un rango limitado de revoluciones del motor.

La eficiencia de carga varía considerablemente dependiendo del tipo de cargador, [40] y se pierde energía durante el proceso de conversión de energía eléctrica en energía mecánica.

Generalmente, la electricidad de corriente continua (CC) se alimenta a un inversor de CC/CA donde se convierte en electricidad de corriente alterna (CA) y esta electricidad de CA se conecta a un motor de CA trifásico.

En los trenes eléctricos, las carretillas elevadoras y algunos coches eléctricos, se suelen utilizar motores de corriente continua. En algunos casos, se utilizan motores universales y, en ese caso, se pueden emplear motores de corriente alterna o corriente continua. En los vehículos de producción reciente, se han implementado varios tipos de motores; por ejemplo, motores de inducción en los vehículos Tesla Motor y máquinas de imanes permanentes en el Nissan Leaf y el Chevrolet Bolt . [41]

Energía y motores

Un sistema de propulsión eléctrico utilizado por Power Vehicle Innovation para camiones o autobuses [42]

La mayoría de los grandes sistemas de transporte eléctrico funcionan con fuentes de electricidad estacionarias que están conectadas directamente a los vehículos a través de cables. La tracción eléctrica permite el uso del frenado regenerativo , en el que los motores se utilizan como frenos y se convierten en generadores que transforman el movimiento de, generalmente, un tren en energía eléctrica que luego se devuelve a las líneas. Este sistema es particularmente ventajoso en operaciones montañosas, ya que los vehículos que descienden pueden producir una gran parte de la energía necesaria para los que ascienden. Este sistema regenerativo solo es viable si el sistema es lo suficientemente grande como para utilizar la energía generada por los vehículos que descienden.

En los sistemas anteriores, el movimiento lo proporciona un motor eléctrico rotatorio . Sin embargo, es posible "desenrollar" el motor para que se desplace directamente contra una vía especial adaptada. Estos motores lineales se utilizan en trenes de levitación magnética que flotan sobre los raíles con el apoyo de levitación magnética . Esto permite que casi no haya resistencia a la rodadura del vehículo y que no haya desgaste mecánico del tren ni de la vía. Además de los sistemas de control de alto rendimiento necesarios, la conmutación y el curvado de las vías se vuelve difícil con los motores lineales, que hasta la fecha han restringido sus operaciones a servicios punto a punto de alta velocidad.

Tipos de vehículos

Vehículo eléctrico de barrio , Squad Solar NEV, con techo de paneles solares

En general, es posible equipar cualquier tipo de vehículo con un sistema de propulsión eléctrico.

Vehículos terrestres

Vehículos puramente eléctricos

Un vehículo totalmente eléctrico o un vehículo puramente eléctrico se alimenta exclusivamente mediante motores eléctricos. La electricidad puede proceder de una batería ( vehículo eléctrico de batería ), un panel solar ( vehículo solar ) o una pila de combustible ( vehículo de pila de combustible ).

Vehículos eléctricos híbridos

Un vehículo eléctrico híbrido (HEV) es un tipo de vehículo híbrido que combina un sistema de motor de combustión interna (ICE) convencional con un sistema de propulsión eléctrica ( transmisión de vehículo híbrido ). La presencia del tren motriz eléctrico tiene como objetivo lograr una mejor economía de combustible que un vehículo convencional o un mejor rendimiento. Existe una variedad de tipos de HEV y el grado en que cada uno funciona como un vehículo eléctrico (EV) también varía. La forma más común de HEV es el automóvil eléctrico híbrido, aunque también existen camiones (pickups y tractores), autobuses, barcos [43] y aviones híbridos eléctricos.

Los HEV modernos hacen uso de tecnologías que mejoran la eficiencia, como los frenos regenerativos que convierten la energía cinética del vehículo en energía eléctrica, que se almacena en una batería o supercondensador . Algunas variedades de HEV utilizan un motor de combustión interna para hacer girar un generador eléctrico , que recarga las baterías del vehículo o alimenta directamente sus motores eléctricos; esta combinación se conoce como motor-generador . [44] Muchos HEV reducen las emisiones en ralentí apagando el motor al ralentí y reiniciándolo cuando sea necesario; esto se conoce como sistema de arranque y parada . Un híbrido-eléctrico produce menores emisiones de escape que un automóvil de gasolina de tamaño comparable, ya que el motor de gasolina del híbrido suele ser más pequeño que el de un vehículo a gasolina. Si el motor no se utiliza para impulsar el automóvil directamente, se puede adaptar para que funcione con la máxima eficiencia, lo que mejora aún más el ahorro de combustible.

Existen diferentes formas en las que un vehículo eléctrico híbrido puede combinar la potencia de un motor eléctrico y del motor de combustión interna. El tipo más común es un híbrido paralelo que conecta el motor y el motor eléctrico a las ruedas a través de un acoplamiento mecánico. En este escenario, el motor eléctrico y el motor pueden impulsar las ruedas directamente. Los híbridos en serie solo utilizan el motor eléctrico para impulsar las ruedas y a menudo se los puede denominar vehículos eléctricos de autonomía extendida (EREV) o vehículos eléctricos de autonomía extendida (REEV). También existen híbridos en serie-paralelo en los que el vehículo puede ser impulsado por el motor funcionando solo, el motor eléctrico por sí solo o por ambos trabajando juntos; esto está diseñado para que el motor pueda funcionar en su rango óptimo con la mayor frecuencia posible. [45]

Vehículo eléctrico enchufable

Togg C-SUV [46] producido por Togg , [47] una empresa automotriz turca establecida en 2018 para producir vehículos eléctricos. [48] [49] [46]

Un vehículo eléctrico enchufable (PEV) es cualquier vehículo de motor que se puede recargar desde cualquier fuente externa de electricidad, como enchufes de pared , y la electricidad almacenada en los paquetes de baterías recargables impulsa o contribuye a impulsar las ruedas. PEV es una subcategoría de vehículos eléctricos que incluye vehículos eléctricos de batería (BEV), vehículos híbridos enchufables (PHEV) y conversiones de vehículos eléctricos de vehículos eléctricos híbridos y vehículos con motor de combustión interna convencionales . [50] [51] [52]

Vehículo eléctrico de autonomía extendida

Un vehículo eléctrico de autonomía extendida (REEV) es un vehículo propulsado por un motor eléctrico y una batería enchufable. Un motor de combustión auxiliar se utiliza únicamente para complementar la carga de la batería y no como fuente principal de energía. [53]

Vehículos eléctricos dentro y fuera de la carretera

Los vehículos eléctricos de carretera incluyen automóviles eléctricos, trolebuses eléctricos, autobuses eléctricos , autobuses eléctricos a batería , camiones eléctricos , bicicletas eléctricas , motocicletas y scooters eléctricos , transportadores personales , vehículos eléctricos de vecindario , carros de golf , camiones lecheros y carretillas elevadoras . Los vehículos todoterreno incluyen vehículos todo terreno electrificados y tractores eléctricos .

Vehículos eléctricos transportados por ferrocarril

Un tranvía en Hannover que extrae corriente de un solo cable aéreo a través de un pantógrafo

La naturaleza fija de una línea ferroviaria hace que sea relativamente fácil alimentar vehículos eléctricos a través de líneas aéreas permanentes o terceros rieles electrificados , lo que elimina la necesidad de pesadas baterías a bordo. Las locomotoras eléctricas , las unidades múltiples eléctricas , los tranvías eléctricos (también llamados tranvías o trolebuses), los sistemas de trenes ligeros eléctricos y el tránsito rápido eléctrico son de uso común en la actualidad, especialmente en Europa y Asia.

Como los trenes eléctricos no necesitan llevar un motor de combustión interna pesado ni baterías grandes, pueden tener muy buenas relaciones potencia-peso . Esto permite que los trenes de alta velocidad, como los TGV de dos pisos de Francia , funcionen a velocidades de 320 km/h (200 mph) o más, y que las locomotoras eléctricas tengan una potencia de salida mucho mayor que las locomotoras diésel . Además, tienen mayor potencia de sobrecarga a corto plazo para una aceleración rápida, y el uso de frenos regenerativos puede devolver la potencia de frenado a la red eléctrica en lugar de desperdiciarla.

Los trenes de levitación magnética también son casi siempre vehículos eléctricos. [54]

También hay trenes de pasajeros eléctricos a batería que circulan por líneas ferroviarias no electrificadas.

Vehículos eléctricos transportados por vía marítima

Motor eléctrico de propulsión a vela Oceanvolt SD8.6

Los barcos eléctricos eran populares a principios del siglo XX. El interés por el transporte marítimo silencioso y potencialmente renovable ha aumentado de forma constante desde finales del siglo XX, ya que las células solares han proporcionado a los barcos a motor la infinita autonomía de los veleros . Los motores eléctricos también se pueden utilizar y se han utilizado en veleros en lugar de los motores diésel tradicionales. [55] Los transbordadores eléctricos funcionan de forma rutinaria. [56] Los submarinos utilizan baterías (cargadas por motores diésel o de gasolina en la superficie), energía nuclear , pilas de combustible [57] o motores Stirling para hacer funcionar hélices impulsadas por motores eléctricos. Se están utilizando remolcadores totalmente eléctricos en Auckland, Nueva Zelanda (junio de 2022), [58] Vancouver, Columbia Británica (octubre de 2023), [59] y San Diego, California. [60]

Vehículos eléctricos aerotransportados

Helicóptero Ingenuity para Marte

Desde los inicios de la aviación, la energía eléctrica para aeronaves ha sido objeto de una gran experimentación. En la actualidad, las aeronaves eléctricas voladoras incluyen vehículos aéreos tripulados y no tripulados.

Nave espacial propulsada eléctricamente

La energía eléctrica tiene una larga historia de uso en naves espaciales . [61] [62] Las fuentes de energía utilizadas para naves espaciales son baterías, paneles solares y energía nuclear. Los métodos actuales para propulsar una nave espacial con electricidad incluyen el cohete arcorreactor , el propulsor de iones electrostáticos , el propulsor de efecto Hall y la propulsión eléctrica por emisión de campo .

Vehículos exploradores espaciales

Se han utilizado vehículos tripulados y no tripulados para explorar la Luna y otros planetas del Sistema Solar . En las últimas tres misiones del programa Apolo en 1971 y 1972, los astronautas condujeron vehículos lunares itinerantes alimentados por baterías de óxido de plata a distancias de hasta 35,7 kilómetros (22,2 millas) sobre la superficie lunar. [63] Los vehículos exploradores no tripulados alimentados por energía solar han explorado la Luna y Marte . [64] [65]

Archivos

Récord mundial en moto eléctrica de Michel von Tell en una LiveWire en 2020
  • El hipercoche eléctrico Rimac Nevera estableció 23 récords mundiales de velocidad en un día. [66] [67]
  • La aceleración más rápida de un coche eléctrico, de 0 a 100 km/h en 1,461 segundos, realizada por estudiantes universitarios de la Universidad de Stuttgart. [68]
  • Récord de velocidad terrestre eléctrico: 353 mph (568 km/h). [69]
  • Récord de distancia en coche eléctrico: 1.725 millas (2.776 km) en 24 horas, por Bjørn Nyland . [70]
  • La mayor distancia recorrida en vehículo eléctrico con una sola carga fue de 999,5 millas (1608,5 km). [71]
  • El vehículo eléctrico alimentado con energía solar es el más rápido que puede recorrer más de 1000 km sin detenerse para recargar: el Sunswift 7. [72]
  • Motocicleta eléctrica: 1.070 millas (1.720 km) en 24 horas. Michel von Tell en una Harley LiveWire. [73]
  • Vuelo eléctrico: 439,5 millas (707,3 km) sin carga. [74]

Propiedades

Componentes

El tipo de batería , el tipo de motor de tracción y el diseño del controlador del motor varían según el tamaño, la potencia y la aplicación propuesta, que puede ser tan pequeña como un carrito de compras motorizado o una silla de ruedas , pasando por pedelecs , motocicletas y scooters eléctricos, vehículos eléctricos de barrio, carretillas elevadoras industriales e incluyendo muchos vehículos híbridos.

Fuentes de energía

Los vehículos eléctricos son mucho más eficientes que los vehículos que utilizan combustibles fósiles y tienen pocas emisiones directas. Al mismo tiempo, dependen de energía eléctrica que generalmente se obtiene de una combinación de plantas que utilizan combustibles fósiles y plantas que no utilizan combustibles fósiles. En consecuencia, los vehículos eléctricos pueden volverse menos contaminantes en general modificando la fuente de electricidad. En algunas áreas, las personas pueden solicitar a las empresas de servicios públicos que les proporcionen electricidad a partir de energía renovable.

Los estándares de eficiencia y contaminación de los vehículos que utilizan combustibles fósiles tardan años en filtrarse en el parque automotor de un país. Los nuevos estándares de eficiencia y contaminación dependen de la compra de vehículos nuevos, a menudo cuando los vehículos actuales que ya circulan llegan al final de su vida útil. Solo unos pocos países establecen una edad de retiro para los vehículos viejos, como Japón o Singapur , lo que obliga a actualizar periódicamente todos los vehículos que ya circulan.

Baterías

Batería de iones de litio para motos o vehículos deportivos

Además de los sistemas especiales de baterías de tracción que se utilizan para vehículos industriales (o recreativos), las baterías de vehículos eléctricos (EVB) son las que se utilizan para alimentar el sistema de propulsión de un vehículo eléctrico a batería (BEV). Estas baterías suelen ser baterías secundarias (recargables) y, por lo general, baterías de iones de litio.

Las baterías de tracción, diseñadas específicamente con una alta capacidad de amperios-hora, se utilizan en carretillas elevadoras, carros de golf eléctricos, fregadoras de pisos, motocicletas eléctricas, automóviles eléctricos, camiones, furgonetas y otros vehículos eléctricos. [75] [76]

Cargando

Capacidad de la red

Si casi todos los vehículos de carretera fueran eléctricos, la demanda mundial de electricidad aumentaría hasta en un 25% para 2050 en comparación con 2020. [77] [ se necesita cita para verificar ] Sin embargo, el consumo general de energía y las emisiones disminuirían debido a la mayor eficiencia de los vehículos eléctricos durante todo el ciclo y la reducción de la energía necesaria para refinar los combustibles fósiles.

Estaciones de carga

Estaciones de carga para vehículos eléctricos:

Una estación de carga , también conocida como punto de carga, punto de recarga o equipo de suministro de vehículos eléctricos (EVSE), es un dispositivo de suministro de energía que suministra energía eléctrica para recargar vehículos eléctricos enchufables (incluidos vehículos eléctricos de batería , camiones eléctricos , autobuses eléctricos , vehículos eléctricos de barrio y vehículos híbridos enchufables ).

Existen dos tipos principales de cargadores para vehículos eléctricos: estaciones de carga de corriente alterna (CA) y estaciones de carga de corriente continua (CC). Las baterías de los vehículos eléctricos solo se pueden cargar con electricidad de corriente continua, mientras que la mayor parte de la electricidad de la red eléctrica se suministra desde la red eléctrica como corriente alterna. Por este motivo, la mayoría de los vehículos eléctricos tienen un convertidor de CA a CC integrado, comúnmente conocido como "cargador de a bordo" (OBC). En una estación de carga de CA, la energía de CA de la red se suministra a este cargador de a bordo, que la convierte en energía de CC para recargar la batería. Los cargadores de CC proporcionan una carga de mayor potencia (que requiere convertidores de CA a CC mucho más grandes) al integrar el convertidor en la estación de carga en lugar del vehículo para evitar restricciones de tamaño y peso. Luego, la estación suministra energía de CC directamente al vehículo, sin pasar por el convertidor de a bordo. La mayoría de los modelos de automóviles eléctricos modernos pueden aceptar energía de CA y CC.

Las estaciones de carga ofrecen conectores que cumplen con una variedad de estándares internacionales. Las estaciones de carga de CC suelen estar equipadas con múltiples conectores para cargar varios vehículos que utilizan estándares competitivos.

Carreteras de carga

El estado de Michigan ha instalado recientemente la primera carretera de carga inalámbrica de Estados Unidos en la ciudad de Detroit. [78]

Cambio de batería

En lugar de recargar los vehículos eléctricos desde enchufes eléctricos, las baterías podrían reemplazarse mecánicamente en estaciones especiales en pocos minutos ( battery swapping ).

Las baterías con mayor densidad energética, como las pilas de combustible de metal-aire, no siempre se pueden recargar de forma puramente eléctrica, por lo que se puede utilizar en su lugar alguna forma de recarga mecánica. Una batería de zinc-aire , técnicamente una pila de combustible , es difícil de recargar eléctricamente, por lo que se puede "recargar" reemplazando periódicamente el ánodo o el electrolito. [79]

Carga dinámica

Tecnologías de carga dinámica probadas en Suecia [80] [81] [82]
Tipo
(y desarrollador)		Potencia por
receptor
(y poder
pendiente de más información
desarrollo)		Millones de coronas suecas
por km de carretera
De ambas maneras		Referencias
Energía aérea
Líneas ( Siemens )		650 kW
(1000kW)		12.4[80] : 140–144 
[81] : 23–24, 54 
Suministro de energía a nivel del suelo
A través del ferrocarril en carretera
( Consorcio Elways y NCC )		200 kW
(800kW)		9.4–10.5[80] : 146–149 
[81] : 21–23, 54 
Suministro de energía a nivel del suelo
A través del ferrocarril por carretera
( Consorcio Elonroad y ABB )		150 kW
(500kW)		11,5–15,3[81] : 25–26, 54 
Transferencia de energía inalámbrica
A través de la carretera
Bobinas inductivas ( Electreon )		25 kW
(40kW)		19,5–20,8[80] : 171–172 
[81] : 26–28, 54 

El TRL (anteriormente Transport Research Laboratory) enumera tres tipos de suministro de energía para la carga dinámica , o carga mientras el vehículo está en movimiento: líneas eléctricas aéreas y energía a nivel del suelo a través de rieles o inducción . El TRL enumera la energía aérea como la solución tecnológicamente más madura que proporciona los niveles más altos de energía, pero la tecnología no es adecuada para vehículos no comerciales. La energía a nivel del suelo es adecuada para todos los vehículos, siendo el ferrocarril una solución madura con una alta transferencia de energía y elementos de fácil acceso e inspección. La carga inductiva proporciona la menor energía y requiere más equipo en la carretera que las alternativas. [80] : Apéndice D 

La Comisión Europea publicó en 2021 una solicitud de regulación y estandarización de los sistemas de carreteras eléctricas. [83] Poco después, un grupo de trabajo del Ministerio de Ecología francés recomendó adoptar una norma europea de carreteras eléctricas formulada con Suecia, Alemania, Italia, Países Bajos, España, Polonia y otros. [84] La primera norma para equipos eléctricos a bordo de un vehículo propulsado por un sistema de carreteras eléctricas ferroviarias (ERS), la Norma Técnica CENELEC 50717, se aprobó a finales de 2022. [85] Está previsto que a finales de 2024 se publiquen las siguientes normas, que abarcan la "interoperabilidad total" y una "solución unificada e interoperable" para el suministro de energía a nivel del suelo, detallando "especificaciones completas para la comunicación y el suministro de energía a través de rieles conductores integrados en la carretera". [86] [87]

Otras tecnologías en desarrollo

Se está trabajando en condensadores eléctricos de doble capa convencionales para lograr la densidad energética de las baterías de iones de litio, ofreciendo una vida útil casi ilimitada y sin problemas ambientales. Los condensadores eléctricos de doble capa de alta K, como el EESU de EEStor , podrían mejorar la densidad energética de los iones de litio varias veces si se pudieran producir. Las baterías de litio-azufre ofrecen 250 Wh/kg . [88] Las baterías de iones de sodio prometen 400 Wh/kg con una expansión/contracción mínima durante la carga/descarga y una superficie muy alta, y se basan en materiales de menor costo que los de iones de litio, lo que conduce a baterías más baratas que no requieren minerales críticos. [89]

Seguridad

La Organización de las Naciones Unidas en Ginebra ( CEPE ) ha adoptado el primer reglamento internacional (Reglamento 100) sobre seguridad de los vehículos eléctricos e híbridos, con el objetivo de garantizar que los vehículos con un sistema de propulsión eléctrico de alto voltaje , como los vehículos híbridos y totalmente eléctricos, sean tan seguros como los vehículos de combustión. La UE y Japón ya han indicado que tienen la intención de incorporar el nuevo Reglamento de la CEPE en sus respectivas normas sobre normas técnicas para vehículos. [90]

Ambiental

Parte de una serie sobre
Energía sostenible
A car drives past 4 wind turbines in a field, with more on the horizon
Conservación de energía
Energía renovable
Sustainable transport
Curva de aprendizaje de las baterías de iones de litio: el precio de las baterías disminuyó un 97% en tres décadas. [91] [92]

Los vehículos eléctricos no emiten contaminantes al aire por el tubo de escape y reducen las enfermedades respiratorias como el asma . [93] Sin embargo, los vehículos eléctricos se cargan con electricidad que puede generarse por medios que tienen impactos en la salud y el medio ambiente. [94] [95]

Las emisiones de carbono derivadas de la producción y el funcionamiento de un vehículo eléctrico son, en la mayoría de los casos, menores que las derivadas de la producción y el funcionamiento de un vehículo convencional. [96] Los vehículos eléctricos en zonas urbanas casi siempre contaminan menos que los vehículos de combustión interna. [97]

Una limitación del potencial ambiental de los vehículos eléctricos es que simplemente cambiar la flota de automóviles privados existente de vehículos con motor de combustión interna a vehículos eléctricos no liberará espacio en las carreteras para viajes activos o transporte público. [98] Los vehículos de micromovilidad eléctrica , como las bicicletas eléctricas, pueden contribuir a la descarbonización de los sistemas de transporte, especialmente fuera de las áreas urbanas que ya están bien servidas por el transporte público. [99]

Los vehículos con motor de combustión interna utilizan muchas más materias primas a lo largo de su vida útil que los vehículos eléctricos. [100]

Baterías de iones de litio

Desde su primer lanzamiento comercial en 1991, las baterías de iones de litio se han convertido en una tecnología importante para lograr sistemas de transporte con bajas emisiones de carbono. La información sobre la sostenibilidad del proceso de producción de baterías se ha convertido en un tema políticamente delicado. [101] [ fuente obsoleta ]

Los procesos comerciales de extracción de materias primas plantean en la práctica cuestiones de transparencia y rendición de cuentas en la gestión de los recursos extractivos. En la compleja cadena de suministro de la tecnología del litio, hay diversas partes interesadas que representan intereses corporativos, grupos de interés público y élites políticas que se preocupan por los resultados de la producción y el uso de la tecnología. Una posibilidad para lograr procesos extractivos equilibrados sería el establecimiento de normas consensuadas en común sobre la gobernanza de la tecnología a nivel mundial. [101]

El cumplimiento de estas normas se puede evaluar mediante los Marcos de Evaluación de la Sostenibilidad en las Cadenas de Suministro (ASSC). En este sentido, la evaluación cualitativa consiste en examinar la gobernanza y el compromiso social y ambiental . Los indicadores para la evaluación cuantitativa son los sistemas y normas de gestión, el cumplimiento y los indicadores sociales y ambientales. [102]

Una fuente estima que más de una quinta parte del litio y alrededor del 65% del cobalto necesarios para los coches eléctricos procederán de fuentes recicladas en 2035. [103] Por otro lado, al contar las grandes cantidades de combustible fósil que consumen los coches no eléctricos a lo largo de su vida útil, se puede considerar que los coches eléctricos reducen drásticamente las necesidades de materias primas. [103]

Distribución geográfica de la cadena de suministro mundial de baterías [104] : 58 

En 2022, la fabricación de un vehículo eléctrico emitió en promedio alrededor de un 50% más de CO2 que un vehículo con motor de combustión interna equivalente, pero esta diferencia se ve más que compensada por las emisiones mucho más altas del petróleo utilizado para impulsar un vehículo con motor de combustión interna a lo largo de su vida útil en comparación con las de la generación de la electricidad utilizada para impulsar el vehículo eléctrico. [105]

En 2023, Greenpeace publicó un vídeo en el que criticaba la idea de que los vehículos eléctricos son una "bala de plata para el clima", argumentando que la fase de construcción tiene un alto impacto ambiental. Por ejemplo, el aumento de las ventas de SUV de Hyundai casi elimina los beneficios climáticos de pasarse a los vehículos eléctricos en esta empresa, porque incluso los SUV eléctricos tienen una gran huella de carbono, ya que consumen muchas materias primas y energía durante la construcción. Greenpeace propone en cambio un concepto de movilidad como servicio , basado en la bicicleta, el transporte público y el uso compartido de vehículos. [106]

La extracción de níquel a cielo abierto ha provocado degradación ambiental y contaminación en países en desarrollo como Filipinas e Indonesia . [107] [108] En 2024, la extracción y el procesamiento de níquel fue una de las principales causas de deforestación en Indonesia . [109] [110] La extracción de cobalto a cielo abierto ha provocado deforestación y destrucción del hábitat en la República Democrática del Congo . [111]

Socioeconómico

Un estudio de 2003 en el Reino Unido concluyó que "la contaminación está más concentrada en las zonas donde es más probable que vivan niños pequeños y sus padres y menos concentrada en las zonas a las que tienden a migrar los ancianos", y que "las comunidades que están más contaminadas y que también emiten menos contaminación tienden a estar entre las más pobres de Gran Bretaña". [112] Un estudio de 2019 en el Reino Unido concluyó que "los hogares de las zonas más pobres emiten menos NOx y PM, mientras que las zonas menos pobres emitían las mayores emisiones de vehículos por km por hogar debido a que tenían una mayor propiedad de vehículos, poseían más vehículos diésel y conducían más lejos". [113]

Mecánico

Chasis del Tesla Model S con motor de accionamiento
Vista en corte del motor de accionamiento de un Tesla Model S

Los motores eléctricos son mecánicamente muy simples y a menudo alcanzan una eficiencia de conversión de energía del 90% [114] en todo el rango de velocidades y potencia de salida y pueden controlarse con precisión. También pueden combinarse con sistemas de frenado regenerativo que tienen la capacidad de convertir la energía del movimiento nuevamente en electricidad almacenada. Esto se puede utilizar para reducir el desgaste de los sistemas de freno (y el consiguiente polvo de las pastillas de freno) y reducir el requerimiento total de energía de un viaje. El frenado regenerativo es especialmente efectivo para el uso urbano con arranque y parada.

Pueden controlarse con precisión y proporcionar un alto par motor desde una posición estacionaria hasta una posición en movimiento, a diferencia de los motores de combustión interna, y no necesitan múltiples marchas para adaptarse a las curvas de potencia. Esto elimina la necesidad de cajas de cambios y convertidores de par .

Los vehículos eléctricos funcionan de forma silenciosa y suave y, en consecuencia, tienen menos ruido y vibraciones que los motores de combustión interna. [115] Si bien se trata de un atributo deseable, también ha suscitado preocupación por el hecho de que la ausencia de los sonidos habituales de un vehículo que se aproxima supone un peligro para los peatones ciegos, ancianos y muy jóvenes. Para mitigar esta situación, muchos países exigen sonidos de advertencia cuando los vehículos eléctricos se desplazan lentamente, hasta una velocidad en la que los ruidos normales de movimiento y rotación (carretera, suspensión, motor eléctrico, etc.) se vuelven audibles. [116]

Los motores eléctricos no requieren oxígeno, a diferencia de los motores de combustión interna; esto es útil para submarinos y vehículos espaciales .

Resiliencia energética

La electricidad se puede producir a partir de una variedad de fuentes; por lo tanto, proporciona el mayor grado de resiliencia energética . [117]

Eficiencia energética

La eficiencia de los vehículos eléctricos " de tanque a rueda " es aproximadamente tres veces mayor que la de los vehículos con motor de combustión interna. [115] La energía no se consume mientras el vehículo está parado, a diferencia de los motores de combustión interna que consumen combustible mientras están en ralentí. En 2022, los vehículos eléctricos permitieron una reducción neta de alrededor de 80 Mt de emisiones de GEI, desde el pozo hasta las ruedas , y el beneficio neto de GEI de los vehículos eléctricos aumentará con el tiempo a medida que se descarbonice el sector eléctrico. [89]

La eficiencia de un vehículo eléctrico desde el origen hasta la producción tiene menos que ver con el vehículo en sí y más con el método de producción de electricidad. Un vehículo eléctrico en particular se volvería instantáneamente dos veces más eficiente si la producción de electricidad se cambiara de combustibles fósiles a energías renovables, como la energía eólica, la energía maremotriz, la energía solar y la energía nuclear. Por lo tanto, cuando se habla de "desde el origen hasta la producción", ya no se habla del vehículo, sino de toda la infraestructura de suministro de energía; en el caso de los combustibles fósiles, esto también debería incluir la energía gastada en exploración, minería, refinación y distribución. [ cita requerida ]

El análisis del ciclo de vida de los vehículos eléctricos muestra que, incluso cuando funcionan con la electricidad con mayor intensidad de carbono de Europa, emiten menos gases de efecto invernadero que un vehículo diésel convencional. [118]

Costo total

A partir de 2021, [update]el precio de compra de un vehículo eléctrico suele ser mayor, pero el costo total de propiedad de un vehículo eléctrico varía enormemente según la ubicación [119] y la distancia recorrida por año: [120] en partes del mundo donde los combustibles fósiles están subsidiados, los costos del ciclo de vida de un vehículo diésel o de gas a veces son menores que los de un vehículo eléctrico comparable. [121]

Los fabricantes de automóviles europeos se enfrentan a una presión significativa por parte de los modelos chinos más asequibles y de los recortes de precios de Tesla Motor, con sede en Estados Unidos. Entre 2021 y 2022, la cuota de mercado europea de los fabricantes chinos de vehículos eléctricos se duplicó hasta alcanzar casi el 9%, lo que llevó al director ejecutivo de Stellantis a describirlo como una "invasión". [122]

Rango

Los vehículos eléctricos pueden tener una autonomía menor en comparación con los vehículos con motores de combustión interna, [123] [124] razón por la cual la electrificación del transporte de larga distancia, como el transporte marítimo de larga distancia, sigue siendo un desafío.

En 2022, la autonomía media ponderada por ventas de los pequeños vehículos eléctricos vendidos en Estados Unidos fue de casi 350 km, mientras que en Francia, Alemania y el Reino Unido fue de poco menos de 300 km, en comparación con menos de 220 km en China. [89]

Calefacción de vehículos eléctricos

Las cabinas bien aisladas pueden calentar el vehículo utilizando el calor corporal de los pasajeros. Sin embargo, esto no es suficiente en climas más fríos, ya que el conductor proporciona solo unos 100 W de potencia de calefacción. Un sistema de bomba de calor , capaz de enfriar la cabina durante el verano y calentarla durante el invierno, es una forma eficiente de calentar y enfriar los vehículos eléctricos. [125] En el caso de los vehículos que están conectados a la red, los vehículos eléctricos de batería se pueden precalentar o enfriar con poca o ninguna necesidad de energía de la batería, especialmente para viajes cortos. La mayoría de los autos eléctricos nuevos vienen con bombas de calor de serie. [126]

Eficiencia del transporte público eléctrico

Uno de los pocos trolebuses de Europa, este trolebús utiliza dos cables aéreos para proporcionar suministro de corriente eléctrica y retorno a la fuente de energía, 2005

Los cambios del transporte privado al transporte público (tren, trolebús , transporte rápido personal o tranvía) tienen el potencial de generar grandes ganancias en eficiencia en términos de distancia recorrida por individuo por kWh.

Las investigaciones muestran que la gente prefiere los tranvías a los autobuses [127] porque son más silenciosos y cómodos y se perciben como de mayor estatus. [128] Por lo tanto, es posible que sea posible reducir el consumo de combustible fósil líquido en las ciudades mediante el uso de tranvías eléctricos. Los tranvías pueden ser la forma de transporte público más eficiente energéticamente, ya que los vehículos con ruedas de goma utilizan dos tercios más de energía que el tranvía equivalente y funcionan con electricidad en lugar de combustibles fósiles.

En términos de valor actual neto , también son los más baratos: los tranvías de Blackpool siguen funcionando después de 100 años, [129] pero los autobuses de combustión solo duran unos 15 años.

Tasa de accidentes

Una investigación publicada en el British Medical Journal indica que los coches eléctricos atropellan a peatones al doble de velocidad que los vehículos de gasolina o diésel debido a que son más silenciosos. [130]

Incentivos gubernamentales

La AIE sugiere que gravar los vehículos con motor de combustión interna ineficientes podría incentivar la adopción de vehículos eléctricos, y que los impuestos recaudados se utilizarían para financiar subsidios para estos vehículos. [89] La contratación pública se utiliza a veces para incentivar a los fabricantes nacionales de vehículos eléctricos. [131] [132] Muchos países prohibirán las ventas de vehículos con combustibles fósiles entre 2025 y 2040. [133]

Muchos gobiernos ofrecen incentivos para promover el uso de vehículos eléctricos, con el objetivo de reducir la contaminación del aire y el consumo de petróleo. Algunos incentivos tienen como objetivo aumentar las compras de vehículos eléctricos compensando el precio de compra con una subvención. Otros incentivos incluyen tasas impositivas más bajas o exenciones de ciertos impuestos e inversiones en infraestructura de recarga.

Las empresas que venden vehículos eléctricos se han asociado con compañías eléctricas locales para ofrecer grandes incentivos para algunos vehículos eléctricos. [134]

Futuro

Rimac Concept One , superdeportivo eléctrico, desde 2013. De 0 a 100 km/h en 2,8 segundos, con una potencia total de 800 kW (1.073 CV).

Percepción pública

Una encuesta europea basada en el clima encontró que a partir de 2022, el 39% de los ciudadanos europeos tienden a preferir los vehículos híbridos, el 33% prefiere los vehículos de gasolina o diésel, seguidos de los coches eléctricos que fueron preferidos por el 28% de los europeos. [135] El 44% de los compradores de automóviles chinos son los más propensos a comprar un coche eléctrico, mientras que el 38% de los estadounidenses optaría por un coche híbrido, el 33% preferiría gasolina o diésel, mientras que solo el 29% optaría por un coche eléctrico. [135]

En una encuesta de 2023 centrada específicamente en la propiedad de automóviles eléctricos en los EE. UU., el 50% de los encuestados que planeaban comprar un automóvil en el futuro consideraban poco probable que consideraran seriamente comprar un vehículo eléctrico. La encuesta también encontró que el apoyo a la prohibición de la producción de vehículos no eléctricos en los EE. UU. para 2035 ha disminuido del 47% al 40%. [136]

Los resultados de la encuesta muestran que, para los encuestados estadounidenses y europeos, el precio es la principal barrera para comprar un vehículo eléctrico. [137]

Consideraciones medioambientales

Al reducir los tipos de contaminación del aire, como el dióxido de nitrógeno , los vehículos eléctricos podrían prevenir cientos de miles de muertes prematuras cada año, [138] [139] especialmente causadas por camiones y el tráfico en las ciudades. [140]

El impacto ambiental completo de los vehículos eléctricos incluye los impactos del ciclo de vida de las emisiones de carbono y azufre, así como los metales tóxicos que ingresan al medio ambiente.

Los motores de los vehículos eléctricos utilizan tierras raras ( neodimio , disprosio ) y otros metales extraídos (cobre, níquel, hierro), mientras que las baterías utilizan litio, cobalto y manganeso. [141] [142] En 2023, el Departamento de Estado de EE. UU. dijo que el suministro de litio tendría que aumentar 42 veces para 2050 a nivel mundial para respaldar una transición a la energía limpia. [143] La mayor parte de la producción de baterías de iones de litio se produce en China , donde la mayor parte de la energía utilizada es suministrada por centrales eléctricas que queman carbón . Un estudio de cientos de automóviles a la venta en 2021 concluyó que las emisiones de GEI del ciclo de vida de los automóviles totalmente eléctricos son ligeramente menores que las de los híbridos y que ambos son menores que las de los automóviles de gasolina y diésel. [144]

La Autoridad Internacional de los Fondos Marinos está considerando un método alternativo para obtener materiales esenciales para baterías es la minería en aguas profundas , pero los fabricantes de automóviles no la están utilizando a partir de 2023. [145]

Baterías mejoradas

Los avances en baterías de iones de litio, impulsados ​​en un principio por la industria de la electrónica de uso personal, permiten que los vehículos eléctricos de tamaño completo y aptos para circular por carretera viajen casi la misma distancia con una sola carga que los coches convencionales con un solo depósito de gasolina. Las baterías de litio se han vuelto seguras, se pueden recargar en minutos en lugar de horas (véase tiempo de recarga ) y ahora duran más que el vehículo típico (véase vida útil ). El coste de producción de estas baterías de iones de litio más ligeras y de mayor capacidad está disminuyendo gradualmente a medida que la tecnología madura y los volúmenes de producción aumentan. [146] [147] También se están realizando investigaciones para mejorar la reutilización y el reciclaje de las baterías, lo que reduciría aún más el impacto ambiental de las baterías. [148] [149]

La misma encuesta muestra que si los encuestados tuvieran que cambiar de coche, los encuestados chinos tendrían más probabilidades de optar por uno eléctrico. [137]

Muchas empresas e investigadores también están trabajando en nuevas tecnologías de baterías, incluidas baterías de estado sólido [150] y tecnologías alternativas. [151]

Gestión de baterías y almacenamiento intermedio

Otra mejora es desacoplar el motor eléctrico de la batería mediante un control electrónico, utilizando supercondensadores para amortiguar las demandas de energía grandes pero de corta duración y la energía de frenado regenerativo . [152] El desarrollo de nuevos tipos de celdas combinado con una gestión inteligente de celdas mejoró los dos puntos débiles mencionados anteriormente. La gestión de celdas implica no solo monitorear la salud de las celdas sino también una configuración de celdas redundantes (una celda más de las necesarias). Con un cableado conmutado sofisticado, es posible acondicionar una celda mientras el resto están en servicio. [ cita requerida ]

Camiones eléctricos

Renault Midlum eléctrico utilizado por Nestlé en 2015
Camión eléctrico automático, 1907

Un camión eléctrico es un vehículo eléctrico de batería (BEV) diseñado para transportar carga , llevar cargas útiles especializadas o realizar otros trabajos utilitarios.

Los camiones eléctricos han servido para aplicaciones específicas como transportadores de leche , remolcadores de empuje y carretillas elevadoras durante más de cien años, generalmente utilizando baterías de plomo-ácido , pero el rápido desarrollo de baterías más livianas y con mayor densidad energética en el siglo XXI ha ampliado el rango de aplicabilidad de la propulsión eléctrica a los camiones en muchas más funciones.

Los camiones eléctricos reducen el ruido y la contaminación en comparación con los camiones de combustión interna. Debido a la alta eficiencia y el bajo número de componentes de los trenes de potencia eléctricos, la ausencia de consumo de combustible en ralentí y la aceleración silenciosa y eficiente, los costos de propiedad y operación de los camiones eléctricos son drásticamente más bajos que sus predecesores. [153] [154] Según el Departamento de Energía de los Estados Unidos , el costo promedio por capacidad de kWh de los paquetes de baterías para camiones cayó de $500 en 2013 a $200 en 2019, y aún más a $137 en 2020, con algunos vehículos por debajo de los $100 por primera vez. [155] [156]

El transporte de carga a larga distancia ha sido el segmento de transporte por carretera menos susceptible de electrificación, ya que el mayor peso de las baterías, en relación con el combustible, resta capacidad de carga útil, y la alternativa, una recarga más frecuente, resta tiempo de entrega. En cambio, el transporte urbano de corta distancia se ha electrificado rápidamente, ya que la naturaleza limpia y silenciosa de los camiones eléctricos se adapta bien a la planificación urbana y la regulación municipal, y las capacidades de las baterías de tamaño razonable son adecuadas para el tráfico diario de paradas y arranques dentro de un área metropolitana. [157] [158] [159]

En Corea del Sur , los camiones eléctricos tienen una participación notable en el mercado de camiones nuevos; en 2020, entre los camiones producidos y vendidos en el país (que son la gran mayoría de los camiones nuevos vendidos en el país), el 7,6% eran vehículos totalmente eléctricos. [160]

Trenes de hidrógeno

En Europa, en particular, los trenes eléctricos con pilas de combustible están ganando popularidad para sustituir a las unidades diésel-eléctricas . En Alemania, varios estados federados han pedido trenes Alstom Coradia iLINT , en servicio desde 2018, [161] y Francia también tiene previsto pedir trenes. [162] El Reino Unido, los Países Bajos, Dinamarca, Noruega, Italia, Canadá [161] y México [163] están igualmente interesados. En Francia, la SNCF tiene previsto sustituir todos sus trenes diésel-eléctricos restantes por trenes de hidrógeno en 2035. [164] En el Reino Unido, Alstom anunció en 2018 su plan de modernizar los trenes de la clase 321 de British Rail con pilas de combustible. [165]

Tomas de corriente de mayor voltaje en garajes de viviendas de nueva construcción

NEMA 14-50 240 V 50 amperios

En Nuevo México, el gobierno está buscando aprobar una legislación que obligue a instalar receptáculos eléctricos de mayor voltaje en los garajes de las casas de nueva construcción. [166] Los tomacorrientes NEMA 14-50 proporcionan 240 voltios y 50 amperios para un total de 12,5 kilovatios para la carga de nivel 2 de vehículos eléctricos. [167] [168] La carga de nivel 2 puede agregar hasta 30 millas de alcance por hora de carga en comparación con hasta 4 millas de alcance por hora para la carga de nivel 1 desde tomacorrientes de 120 voltios .

Carga bidireccional

General Motors (GM) está incorporando una función llamada V2H, o carga bidireccional, para permitir que sus nuevos vehículos eléctricos envíen energía desde sus baterías al hogar del propietario. GM comenzará con los modelos 2024, incluidos los vehículos eléctricos Silverado y Blazer, y promete continuar con la función hasta el año modelo 2026. Esto podría ser útil para el propietario durante cortes inesperados de la red eléctrica porque un vehículo eléctrico es una batería gigante sobre ruedas. [169]

Gestión de infraestructura

Con el aumento del número de vehículos eléctricos, es necesario crear un número adecuado de estaciones de carga para abastecer la creciente demanda, [170] y un sistema de gestión adecuado que coordine el turno de carga de cada vehículo para evitar tener algunas estaciones de carga sobrecargadas con vehículos y otras vacías. [171]

Estabilización de la red

Cargador de vehículo a red (V2G) donde la energía puede fluir de regreso a la red si es necesario

Dado que los vehículos eléctricos se pueden conectar a la red eléctrica cuando no se utilizan, los vehículos alimentados por batería podrían reducir la necesidad de generación despachable al suministrar electricidad a la red desde sus baterías durante períodos de alta demanda y baja oferta (como justo después del atardecer) mientras realizan la mayor parte de su carga por la noche o al mediodía, cuando hay capacidad de generación sin utilizar. [172] [173] Esta conexión de vehículo a red (V2G) tiene el potencial de reducir la necesidad de nuevas plantas de energía, siempre y cuando a los propietarios de vehículos no les importe reducir la vida útil de sus baterías, al ser agotadas por la compañía eléctrica durante la demanda máxima. Los estacionamientos de vehículos eléctricos pueden proporcionar respuesta a la demanda . [174]

La infraestructura eléctrica actual podría tener que hacer frente a una proporción cada vez mayor de fuentes de energía de salida variable, como la eólica y la solar . Esta variabilidad podría abordarse ajustando la velocidad a la que se cargan las baterías de los vehículos eléctricos, o posiblemente incluso se descargan. [175]

Algunos conceptos prevén el intercambio de baterías y estaciones de carga de baterías, muy similares a las estaciones de servicio y de gasolina de la actualidad. Estas requerirán enormes potenciales de almacenamiento y carga, que podrían manipularse para variar la velocidad de carga y para generar energía durante períodos de escasez, de forma similar a como se utilizan los generadores diésel durante períodos cortos para estabilizar algunas redes nacionales. [176] [177]

Talleres de reparación

La infraestructura para la reparación de vehículos después de accidentes es una preocupación para las aseguradoras y los mecánicos debido a los requisitos de seguridad. [178] Las baterías y otros componentes deben evaluarse cuidadosamente en lugar de ser descartados totalmente por las aseguradoras . [179]

Véase también

Notas

Referencias

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Lectura adicional

Medios relacionados con Vehículos eléctricos en Wikimedia Commons

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