El coche eléctrico ha tenido que superar una larga lista de barreras para llegar hasta las cifras de crecimiento de hoy. Y sin duda una de las barreras más difíciles de superar ha sido la de la autonomía, especialmente en lo que se refiere a los prejuicios del público. Gracias a los progresos en la eficiencia de los motores eléctricos y en la capacidad de las baterías, contamos hoy con modelos que circulan jornadas de trabajo completas sin necesidad de recargar (como el Citroën Berlingo Electric Furgón), o con el que irse de escapada de forma normal (como el Citroën E-Mehari).
Una de las tecnologías que mejorarán más aún la autonomía de los vehículos eléctricos está a punto de llegar al mercado. El proyecto europeo JOSPEL acaba de concluir sus pruebas sobre sistemas de climatización, y los resultados han sido mejores de los esperados: aplicando tecnologías ya conocidas, y junto con otras mejoras de gestión térmica, podríamos ahorrarnos más del 57% de la energía destinada a estos sistemas de calefacción y refrigeración. Pero, ¿cómo lo han logrado?
La climatización en un coche eléctrico
La climatización de un vehículo (tanto la calefacción como la refrigeración) es un elemento ya de serie desde hace décadas. En un vehículo convencional con motor de combustión, el sistema de calefacción aprovecha el calor sobrante generado por el motor térmico para calentar el habitáculo donde nos encontramos. Por otro lado, el sistema de refrigeración aprovecha el giro del motor para accionar el compresor de aire y refrescar el interior. Por supuesto, ambos sistemas consumen cantidades adicionales de electricidad y combustible, algo que no supone mucho problema al poder repostar en cualquier momento en una gasolinera.
El problema en el coche eléctrico llegó cuando no se podía aprovechar el calor sobrante para la calefacción, pues su motor eléctrico no desperdicia calor alguno. En el caso de la refrigeración, nos encontramos con que el motor que con su giro hace funcionar el sistema, no siempre está en funcionamiento en un coche eléctrico (por ejemplo, en un semáforo). Pero como hemos dicho en otras ocasiones, la tecnología eléctrica lleva mucho tiempo entre nosotros y la solución la podíamos encontrar en casa: Por un lado, resistencias eléctricas y bombas de calor (más eficientes) para la calefacción, similares a las domésticas; por el otro, motores eléctricos para el compresor del aire acondicionado, como los usados en muchos aparatos de nuestro hogar. Pero todo ello tiene un coste, y el uso indiscriminado de alguno de estos sistemas puede hacer reducir la autonomía de nuestro vehículo más de lo deseado.
El planteamiento de JOSPEL
Este es el panorama al cual se enfrentaban los socios industriales e investigadores de nueve estados europeos que han formado el Proyecto JOSPEL, y entre los cuales ha estado nuestro país. El planteamiento era (nuevamente) encontrar tecnologías ya conocidas que pudieran aplicarse al vehículo eléctrico para mejorar los sistemas de climatización ya utilizados. Para ello plantearon el inicio de su investigación en dos conocidas propiedades de la electricidad: el efecto Joule, usado en estufas y secadores de pelo, y el efecto Peltier, utilizado en innumerables sistemas de refrigeración.
Así con todo, los socios del Proyecto JOSPEL han estado más de tres años y medio diseñando, desarrollando e implementando tecnologías basadas en estas conocidas propiedades. Su objetivo era reducir al menos el 50% de la energía empleada en la calefacción del vehículo respecto a los sistemas actuales, y un 30% de la empleada en refrigerarlo. Con ello, se conseguirán hacer vehículos eléctricos más eficientes, con mayor autonomía, y más atractivos en definitiva para el público.
El efecto Joule en el coche eléctrico
James Prescott Joule fue un físico inglés del siglo XIX que sentó las bases de muchos de los estudios actuales sobre corrientes eléctricas y generación de energía. No en vano el Julio, la unidad de medición de la energía y el calor, se llama así en su honor. Muchos de sus descubrimientos han servido para crear muchos productos de los que disfrutamos en la actualidad.
El efecto Joule, explicado de forma muy somera, es la generación de calor que se produce cuando hacemos pasar electricidad a través de un material. Es una propiedad que aprovechamos en un sinfín de aparatos y electrodomésticos del hogar, como calefactores, secadores de pelo o vitrocerámicas. Por contra, tratamos de evitarlo cuando se produce en determinados aparatos electrónicos, como ordenadores o smartphones, con el uso de metales de baja resistencia y disipadores de calor.
En el caso de los coches eléctricos, un sistema basado en el efecto Joule puede crear una calefacción radiante similar a los utilizados en suelos y losas en nuestros hogares. Combinado con paneles termoplásticos y textiles termoestables, se puede llegar a reducir el consumo de energía en un 30% con respecto a los sistemas de calefacción actuales.
El efecto Peltier en el coche eléctrico
Jean Charles Peltier fue un físico francés contemporáneo de Joule. Su descubrimiento se basó en hacer pasar electricidad no por uno, sino por dos metales diferentes. En este caso, cuando los metales están en contacto, la corriente eléctrica fuerza la diferencia de potencial entre ambos, y se produce un movimiento de electrones. En el metal en el que los electrones se mueven a favor de la corriente eléctrica, se desprecia energía y el metal se caliente. En el metal en el que los electrones se mueven en contra de la corriente, absorben la energía necesaria del entorno y el metal se enfría.
El efecto Peltier se puede reproducir hoy en día de forma muy sencilla a través de placas o células Peltier compuestas por semiconductores. Actualmente podemos encontrarlos tanto en sencillos objetos como neveras portátiles hasta en complejos aparatos como satélites espaciales. Su uso en vehículos eléctricos, combinado con otras formas de ventilación del habitáculo, podría suponer también un ahorro adicional del 25% de la energía consumida comparado con los sistemas de refrigeración actuales.
Joule y Peltier en el futuro del coche eléctrico
El grupo de entidades de JOSPEL dio por concluido el proyecto en un taller celebrado en Vigo el pasado mes de diciembre. Ante la presencia de más de cien empresas y entidades interesadas del sector de la automoción, los investigadores mostraron los resultados de las pruebas realizadas en dos vehículos de demostración en los que se aplicaron sistemas con dichas tecnologías. Los test se realizaron en una cámara climática para simular condiciones metereológicas extremas, tanto con sensores de temperatura como con pasajeros reales.
Además de los sistemas basados en los efectos Joule y Peltier, se utilizaron otras soluciones como el uso de materiales alternativos más ligeros y con mejor aislamiento térmico, que han supuesto un ahorro adicional del 3%; o sistemas de gestión y recuperación del calor de la batería y otros componentes del vehículo, que consiguen una reducción de la energía del 24%. En total, gracias a la ayuda de los dos físicos del siglo XIX, el grupo JOSPEL ha conseguido sumar un ahorro de la energía consumida en la climatización de más del 57%.
¿Tardaremos en verlo en los vehículos eléctricos? El tiempo lo dirá, pero muchas de las soluciones aplicadas en el proyecto están preparadas para ser introducidas en el mercado, y pronto serán elementos comunes en modelos de todo el mundo. En cualquier caso, el proyecto JOSPEL ha querido contribuir a romper uno de los grandes prejuicios del público con el vehículo eléctrico. Pero sobre todo ha demostrado que aunando esfuerzos de empresas e investigadores, el margen de mejora del sector es mucho más amplio.
