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Una idea, o dos, para hacer una realidad masiva a los automóviles eléctricos

07/05/2018 21:40 0 Comentarios Lectura: ( palabras)

Algunas ideas clave, sencillas y fáciles de entender aunque posiblemente complejas de llevar a cabo que podrían desatascar de una vez por todas la implantación del coche eléctrico

Ya es casi un consenso universal: los automóviles eléctricos son el futuro de la movilidad. Cada vez más, los motores eléctricos son capaces de superar en velocidad, aceleración y, por supuesto, en menor contaminación, a los clásicos motores de explosión. Cuando los volúmenes de producción aumenten, seguramente les ganen también en coste de producción.

Los motores híbridos vienen a tapar uno de los problemas fundamentales del motor puramente eléctrico: la autonomía, los tiempos y puntos de repostaje, aspectos que han hecho a los híbridos una alternativa viable pero que, como se verá, perderán su razón de ser si se llevara a cabo el planteamiento de este artículo.

A pesar de sus grandes ventajas, los automóviles eléctricos no terminan de imponerse. Aunque lentamente mejoran sus cifras de usuarios, no llegan, por mucho, a ser una opción mayoritaria en ningún lugar del mundo que no sea una pequeña isla.

La recarga de las baterías es, posiblemente, el tendón de Aquiles del modelo eléctrico: en un desplazamiento largo, que en la dimensión española podríamos ubicar entre Madrid y casi cualquier costa, parece que nadie está por la labor de tener que parar decenas de minutos para repostar, suponiendo que hubiera puntos de repostaje suficientes.

Si ahora en los días de alto tráfico (operaciones de salida o retorno de vacaciones) hay que hacer unos minutos de cola en las gasolineras, con tiempos de repostaje de unos minutos por usuario, se aparece como una pesadilla imaginar el repostaje con 30 ó 40 minutos por cada coche delante nuestro en la cola.

Para convertir el automóvil eléctrico en la elección por defecto y en el único coche familiar, se deberían montar muchas más “electrolineras”, más puntos de repostaje, mejoras importantes en la velocidad de recarga y poner puntos con mucha más potencia eléctrica disponible, a demanda. Una inversión en capacidades que, salvo los días de las “operaciones especiales”, estarán básicamente ociosas en casi todas las carreteras.

Dotarse de una acometida eléctrica de gran potencia, capaz de abastecer simultáneamente a unas decenas de automóviles en espera no es un asunto banal. Seguro que alguno de los lectores es capaz de calcular el calibre del cable necesario para tales potencias simultáneas. E imaginar el problema de abastecer toda la demanda simultánea de todas las electrolineras de todas las carreteras a plena potencia en un veraniego primero de agosto sin viento, en plena ola de calor con los aires acondicionados a plena potencia. Una pesadilla para la red eléctrica.

Por otro lado, cada casa con garaje debería estar dotada de su instalación de cable para el día a día. Pensemos en viviendas con dos automóviles o, aun peor, los millones de coches que duermen en las calles. ¿Ponemos un poste de recarga cada 5 metros de todas la calles del mundo?. Pensar en la instalación e impacto de los kilómetros y kilómetros de cableado de gran calibre necesarios para abastecer cada noche a ese enorme parque de hambrientas baterías se asemeja mucho a otra pesadilla, ésta urbanística.

Con pesadillas en varios aspectos, parece que hay algún concepto de fondo, básico, que explica la lentitud en la implantación masiva del coche eléctrico.

Bien, pues ahí va una propuesta, que por sencilla, lo mismo ni se ha considerado:

Estandarizar un sistema de baterías intercambiables.

Cada vehículo saldría de fábrica con su paquete de baterías, fácilmente extraíble e intercambiable. Especificar unos cuantos modelos para turismos de diversos tamaños y apetito eléctrico no parece excesivamente complejo y facilitaría mucho, mucho, la producción en serie de las baterías.

Tampoco parece fantasía el especificar una estandarización intercambiable, es decir que la batería “tipo X” de cualquier marca se pueda intercambiar por otra batería “tipo X” de cualquier otra marca. Igual que ahora una pila AA clásica de manganeso es remplazable por una alcalina de decenas de marcas diferentes e incluso por recargables.

Cada fabricante de automóviles deberá diseñar el alojamiento y las conexiones necesarias para aceptar ese formato particular de batería aunque este punto, al igual que unos pocos proveedores fabrican los sistemas de encendido de muchas marcas, podría ocurrir algo parecido: adaptar el alojamiento de la batería a cada modelo de coche no suena extraordinariamente complicado.

Cada batería saldría de fábrica con un código identificador basado en blockchain que la hace única e infalsificable y que, además, permitirá registrar su historial, algo muy interesante como veremos. No llevará conexión propia a Internet, pero lo hará a través de la conexión del auomóvil cuando esté en operación o en el centro de servicio cuando esté en carga.

Cada automóvil llevará su “alojamiento de baterías” estandarizado con su propio identificador único, también basado en blockchain. Este sí, conectado a internet y con capacidad de conectar a su vez a la batería que aloje.

Cada conductor (le llamaremos así, pero entiéndase extensible a la persona usuaria del medio, pasajero en vehículos autoconducidos, alquilados, compartidos, etc.) tendrá también su propio identificador único, con su correspondiente blockchain y asociado a su cuenta bancaria.

Así, un conjunto de batería + automóvil + conductor confirmados serán válidos para moverse por las carreteras y posibilitarán el desbloqueo de los sistemas del vehículo. Un mecanismo que, de rebote, pondrá extremadamente difícil la sustracción de coches.

El sistema de baterías podrá extraerse mediante sistemas robotizados: cuando necesitan recarga, bastará con acudir a un punto de intercambio de baterías, donde dejar la batería vacía a cambio de una cargada, con su correspondiente cargo en la cuenta del conductor. Tiempo de estancia estimado: uno o dos minutos. Casi como un Pit Stop de Fórmula 1.

Hay matices que seguramente requieran estudio de los detalles y evaluación posterior: si entrego una batería nueva y me dan una en su último ciclo de vida, ¿Debo pagar menos por la recarga?. Y, si entrego una batería ya veterana y me dan una nuevecita, ¿debo pagar más?. Y si la batería que acabo de dejar debe ser retirada, ¿he de pagar una nueva?. Posiblemente, este aspecto pase por un modelo de alquiler de baterías, no de compra de la recarga pura, en las que empresas externas se hagan cargo del proceso completo a cambio de un pequeño recargo en cada repostaje o cada cierto tiempo de uso. También este método de alquiler podrá equilibrar costes de forma que el usuario que desgasta mucho sus baterías pague un poco más que el usuario sosegado, con poca demanda. O que la compañía pueda diferenciarse y ofrecer un servicio “premium” en el que siempre se les darán las baterías menos usadas, con un plus de autonomía o de potencia disponible.

A pesar de sus grandes ventajas, los automóviles eléctricos no terminan de imponerse

Estos puntos de intercambio automático de baterías tienen algunas ventajas que se aparecen como muy interesantes:

  1. Permitirán identificar con seguridad las baterías a reciclar por haber alcanzado su fin de vida útil, pasando al depósito de retirada, que ya está en un lugar dotados con medios de carga y descarga preparados para mover elementos pesados y con compuestos potencialmente contaminantes o peligrosos.
  2. Podrá automatizar los pedidos de nuevas baterías y dimensionar sus stocks de baterías cargadas acordes con la demanda local: en pocos tiempo sabrá que modelos son más demandados en la zona y podrá ajustar en tiempo real con información de su entorno.
  3. Aunque puntualmente pueda interesar no será necesario cargar siempre a alto régimen las baterías para reducir el tiempo de recarga, lo que podría repercutir en una mayor durabilidad de la baterías y menor presión a la red eléctrica.
  4. Cada punto de repostaje difundirá por internet datos de disponibilidad de baterías ahora y en los siguientes minutos, que podrán cruzarse con las necesidades de los vehículos de la zona para, por ejemplo, optimizar la demanda de potencia de la red, cargar prioritariamente tal o cual modelo o confirmar disponibilidad y reservar unidades para usuarios cercanos que pasarán a repostar en breve.
  5. Al tener siempre un cierto número de baterías cargadas y otras en proceso, el nivel de demanda de potencia eléctrica puede estabilizarse, evitando tener que instalar enormes potencias para los picos de demanda de las “operaciones salida”. Para ellas, seguramente haya que preparar algunas unidades de más en los centros en carretera.
  6. Una concentración de baterías en un punto, con conexión a la red eléctrica inteligente y de alta potencia, tiene un importante valor adicional, especialmente si son muchos puntos: pueden aumentar su demanda eléctrica en los momentos de alta producción de, por ejemplo, energía eólica, reduciendo la demanda al mínimo necesario cuando las fuentes de energía limpias no están activas y la electricidad sea más cara.
  7. Las compañías eléctricas acordarían con estos “almacenes eléctricos” unos protocolos inteligentes de forma que puedan usar a su discreción una parte de la capacidad de baterías almacenadas. Por ejemplo, todas las que están en el último ciclo de vida o ya no dan la potencia necesaria en un automóvil o se usa el último 20% de la carga de las baterías en buen estado o cualquier otro modelo de actuación. Las compañías eléctricas podrían así a ajustar la oferta a la demanda eléctrica con energía distribuida y disponible en muchos puntos, con alta velocidad de respuesta y con una significativa potencia a disposición. Un potente almacén de electricidad con el que las compañías eléctricas llevan soñando desde hace décadas.
  8. Aunque cada instalación es más grande y compleja, no será necesario levantar las aceras de ciudades enteras para dotarles de cargadores ni llevar gruesos cables a cada casa o bloque de viviendas con garaje en su interior. Bastará con unos cuantos puntos, quizá algunos más que las gasolineras actuales pero no parece que sea necesario un incremento significativo aunque el almacenamiento de muchas baterías juntas podría requerir más espacio y mejores sistemas de seguridad.

Simplificar y abreviar el procedimiento de repostaje parece clave en el éxito: si no lleva más de un par de minutos, aunque se tenga que hacer cada 300 Km. de recorrido puede ser aceptable para los usuarios. La visión del proceso sería algo así como:

  1. El automóvil notifica a su conductor/pasajero de la necesidad de repostar en unos minutos junto con la indicación de los puntos de repostaje próximos con baterías compatibles, precios, ofertas, tiempos de repostaje o si dispone de cafetería, por ejemplo. El conductor podrá aceptar la oferta que le han dado o reservar una unidad con unos criterios de distancia y tiempo de llegada al punto adecuados.
  2. El automóvil se sitúa en un lugar en el que primero se identifica al conductor (o, más bien, a su teléfono móvil que lleva la app correspondiente) que será quien pague la transacción tras, por ejemplo, poner su huella o su PIN en el teléfono. Mientras, un lector adicional identifica al automóvil y la batería que lleva. Todo ellos van dotados de sistemas de identificación, por ejemplo, RFID, sin cable.
  3. El sistema central (posiblemente del banco) valida que los datos de todos los implicados, incluyendo al centro de repostaje, son aceptables para la transacción.
  4. Unos posicionadores robotizados ubican las garras de extracción de la batería que en principio estarían ubicadas en la parte inferior del vehículo, la sacan y la llevan al almacenamiento interior para su recarga mientras una batería ya cargada es puesta automáticamente en su lugar.
  5. Se valida que la nueva batería hace contacto correcto y se actualizan los datos en los correspondientes blockchain del conductor, automóvil, baterías (actual y anterior) y centro de repostaje, que se difunden por la red de blockchain para su almacenamiento seguro.
  6. El conductor recibe el cargo correspondiente y puede continuar su camino en menos de dos minutos: menos de lo que actualmente se tarda repostar y pagar en una estación de servicio convencional.
  7. Si hay algún error, la batería no da el servicio que se pagó, hay un accidente o cualquier otra circunstancia, se dispone de trazabilidad completa de todo el proceso para identificar el punto de fallo y quien se hace cargo.
  8. Cada persona, automóvil, batería y centro de repostaje tienen un historial completo de su uso, disponibles para los agentes autorizados e infalsificables con los blockchain. Por ejemplo, un conductor que guste de exprimir las baterías en modo manual, quedará en evidencia y es posible que reciba cargos adicionales por desgaste extra de las baterías. Un automóvil con uso normal que sistemáticamente gasta antes de tiempo las baterías es candidato a pasar por el taller. Una marca de baterías que sistemáticamente queda baja en los niveles de potencia o autonomía puede ser identificada. Una batería que a los pocos ciclos de carga ya no responde bien puede ser retirada para analizar. Un centro de repostaje con reiterados problemas de disponibilidad puede adaptar sus stocks de baterías a la demanda de la zona o ampliar su capacidad de cambio de baterías si adquiere prestigio y sube la demanda.

Hay varias tecnologías, mas bien productos, a desarrolar aunque ninguna parece ajena al estado tecnológico actual. Posiblemente la más complicada este en las estaciones de repostaje. Dentro de sí deben llevar un excelente control de cargas, temperaturas, posibles fugas de gases, movimiento automático de cargas pesadas, inventarios, cableados, sistemas de registro, conectividad y otras consideraciones que lo hacen un producto posiblemente costoso pero también estandarizable y que parece dentro de la capacidad tecnológica actual. Sería una instalación robotizada, con gran capacidad de almacenamiento de baterías, de solo uno o de los varios modelos que se definan y con capacidad de actualizar sus procesos de carga acordes con las recomendaciones que para cada batería incluya el fabricante correspondiente. No parece descabellado que empresas del sector puedan invertir en el desarrollo de productos de este tipo.

Otro punto clave es poner de acuerdo a todos los fabricantes de automóviles eléctricos y a los fabricantes de baterías. Sin embargo, tal como se plantea el caso, no sería extraño que entidades como la Unión Europea puedan imponerlo por Ley si no hay un acuerdo en un plazo razonable.

Estandarizar interfases robustas que puedan conectarse y desconectarse muchas veces con seguridad y con capacidad para la alta demanda de corriente no parece fuera del alcance de la tecnología actual.

Con un ecosistema en internet activo y como parte de la estandarización del modelo, cada centro de repostaje pondrá la información de las baterías que tiene en carga, las ya disponibles o para cuando espera tener listo un modelo en particular, de forma que el vehículo “sepa” donde acudir y pueda prever los tiempos para no quedarse sin carga. Y si ocurre una descarga completa, no parece descabellado diseñar un servicio de reparto de baterías por vehículos autónomos, que lleven desde el centro de repostaje la batería que se necesite allá donde sea necesaria por un pequeño coste adicional. Un sistema incluso a prueba de coches aparcados durante meses, sin un amperio que echarse a la boca.

Además de las necesidades en automóviles y baterías, las acciones necesarias en los centros de repostaje, sistemas de alquiler de baterías, adecuación de la red eléctrica y otras requerirán inversiones significativas, pero si el modelo es sensato y cuenta con el apoyo de las Administraciones Públicas para la regulación y licencias, se profundiza en la dinámica de poner barreras a los motores de combustión en las ciudades, parece razonable esperar el éxito del modelo y que aparezcan los inversionistas en todos los puntos de la cadena de valor.

La tecnología de las baterías podría incluso ser diferente o cambiante con el tiempo. Al fin y al cabo, lo que el automóvil necesita es un buen número de amperios a cierto voltaje durante un cierto tiempo, que sea fiable, no se caliente mucho y que en caso de accidente no provoque grandes catástrofes. Así, las tecnologías con las diversas químicas de litio o las que se puedan desarrollar con metales usando nanotubos de carbono, se enfrentarán unas a otras, en un ecosistema en la que la tecnología que demuestre ser la mejor en todo su ciclo de vida, contando con el valor residual del producto para reciclaje, será la que sobreviva más tiempo. Sólo serán necesarias ligeras adaptaciones en estos centros de repostaje, si la base de la recarga es eléctrica, para adecuarla a las necesidades de la química concreta usada en cada tipo de batería.

Las baterías de pila de combustible seguramente deban considerarse en otro capítulo: están menos avanzadas en su desarrollo, requieren hidrógeno u otros compuestos químicos para recargase, no sirven como almacenamiento eléctrico y sus condicionantes los hacen semejantes a los actuales sistemas de repostaje con hidrocarburos, con semejantes tiempos de recarga y autonomías.

El modelo con baterías recargables parece extensible incluso para vehículos pesados, que en lugar de un paquete de baterías puedan necesitar varias de las de automóviles más pequeños o modelos más grandes según sus propias necesidades.

En el caso de las motocicletas, la utilización de motores eléctricos con baterías intercambiables podría ser un cambio completo del modelo, que perdería parte de su atractivo para muchos aunque mejoraría claramente su utilidad.

Los automóviles eléctricos con sistemas de blockchain permitirán, además, simplificar y asegurar más el proceso para el uso a demanda de un automóvil cualquiera, disponible en las calles y que ya es posible en estos momentos. Con la llegada de los coches autónomos ya no habrá que preocuparse de nada: serán capaces de ir a repostar solos a los puntos que la compañía propietaria decida, donde se podrá mirar su estado de limpieza para el siguiente usuario por si fuera un automóvil compartido.

Las ciudades podrán volver a ser silenciosas y limpias de humos y no será necesario levantar las aceras, llenarlas de cobre y poner postes cada 5 metros; bastará un cierto trabajo en ciertos puntos.

No es tampoco descartable que, dentro de los mismos sistemas de alojamiento, tratamiento y procesado de baterías se permita una cierta diferenciación de uno u otro fabricante con más o menos potencia, precios, autonomía, huella medioambiental o cualquier otra característica que las diferencie.

Con la simplicidad que tendría el disponer de automóviles siempre prestados, mucha gente optará por no tener el vehículo en propiedad y alquilarlo cuando lo necesite. Sin embargo, es previsible que otros muchos prefieran, por mil razones no siempre lógicas, tener “su coche” y les acomode el modelo de cambio de baterías para repostar.

En resumen, partiendo del elemento clave, la intercambiabilidad de las baterías, con un poco de imaginación parece que es posible esquivar muchos de los mayores obstáculos para la implantación real del coche eléctrico, generando además un gran valor añadido a las redes eléctricas.

La barrera más importante puede que sea la capacidad de producción de baterías: disponer de alrededor de 1, 5 baterías por automóvil en servicio significan millones y millones de baterías que, hoy por hoy, requieren de miles y miles de toneladas de litio y, más complicado aun, de cobalto. Aunque se puede confiar en que alguno de los proyectos actualmente en desarrollo lleve a buen puerto unas baterías basadas en productos alternativos.

El modelo propuesto no parece en principio incompatible con ninguna de las baterías disponibles mientras sea recargable y dure un cierto número de ciclos. Incluso las clásicas baterías de plomo-ácido, con permiso de su gran peso, podrían encajar sólo con evitar las descargas profundas que las deterioran prematuramente.


Sobre esta noticia

Autor:
Vicente Pastor (1 noticias)
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Opinión
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