La historia de dos Híbridos: Parte 2 (Andrés Moreno)

De Forbes Bagatelle-Black
Traducción: Andrés Moreno
Artículo de acceso libre, publicado el 8 de Marzo de 2007

El Prius puede también despresurizar los cilindros del motor de explosión (ICE), de esta manera disminuir las perdidas de poder durante el tiempo en que se circula solo a modo eléctrico. Pero Gremban no conocía todos los detalles de esta operación, por lo que sin dilación llamé a Peter Nortman, presidente de EnergyCS, compañía que esta intentando desarrollar un “kit” para el Prius que lo hará recargable desde cualquier toma eléctrica (PHEV) al antojo del usuario. Notrman estaba familiarizado con los modelos de Toyota. “Ellos usan temporizadores de válvula variables (VVT) para abrir las válvulas cuando la compresión se inicia. Como no hay compresión, el motor rueda libre de esfuerzos con muy poca fricción. El sistema entra en acción cuando se acelera rápidamente, justo en el momento en el que el motor/generador eléctrico gira con velocidad. Si el motor de combustión interna (ICE) no pudiera girar tan rápido, el motor/generador tendría que rodar por encima de las 10.000 RPM, pasando la línea roja y quemandose al final.”

Bien, ahora que sabeis las definiciones más importantes entre h´bridos paralelos, de serie, totales, etc... es necesario hacerse una pregunta. ¿Cual es mejor? Cada uno de los sistemas tiene beneficios e inconvenientes. Cada uno funciona muy bien bajo ciertas circustancias pero otros no.

esquema de sistema "híbrido paralelo"

El sistema de “híbrido paralelo” es el de más fácil implementación en una cadena de producción por parte de las empresas automovilísticas. Simplemente se añade un motor eléctrico al tren de empuje y un paquete de baterías para alimentarlo. Se consiguen beneficios substanciales en cuanto a ahorro de combustible, y también en cuanto a prestaciones. No obstante, el motor de combustión interna debe de estar funcionando todo el tiempo. No existe la opción de poder circular “todo eléctrico”. Se podría inventar un sistema de recarga mediante cualquier toma de corriente eléctrica (PHEV), pero nunca se podrá conducir in gastar al menos un mínimo de gasolina o diesel.

En muchas formas, un “híbrido en serie/paralelo” da a los conductores lo mejor de los dos mundos. Estos coches pueden operar en modo eléctrico solo, a se puede crear un sistema de recarga de baterías tipo PHEV donde se recargan desde la red eléctrica. Además, este sistema se beneficia de una eficiente conexión entre el motor eléctrico y el de explosión. Pero todos estos beneficios vienen marcados por la complejidad del sistema. Todas las conexiones mecánicas necesarias entre los dos tipos de motores y la transmisión necesitan complicados controladores electromecánicos para su buen funcionamiento. Además, existe el problema del sobrepeso producido por todo este tinglado de conexiones y piezas que a su vez  crean las condiciones necesarias para traer complicaciones varias.

esquema de sistema "híbrido de serie"

En contraste, un “híbrido de serie” es bastante simple. Para empezar, un vehículo de empuje totalmente eléctrico requiere de muchas menos partes movibles que la que tiene un vehículo de motor de explosión. Además, el motor de combustión no requiere ningún tipo de transmisión complicada o de conversores de momento. Solo requiere un eje que esté encajado en el generador para hacer que este gire y alimente el paquete de baterías. Desafortunadamente, esta simplicidad nos da menos eficiencia.

“Oye, pero, ¿yo creía que un coche eléctrico era más eficiente que uno de combustión interna?”

Pues si, es verdad. No obstante, hay que calcular la eficiencia total de un coche “híbrido de serie” desde todos los puntos de ineficacia que tiene cuando el motor de combustión está en funcionamiento. A ver, supongamos que tenemos un motor de combustión (ICE) que funciona igualmente de eficiente en un híbrido paralelo o en un híbrido en serie. Vamos a suponer también que usamos componentes eléctricos muy eficientes, un motor que opera al 90% de eficiencia, un generador/batería también al 90% de eficiencia, y un sistema de empuje que opera al 85% de eficiencia. Para calcular la eficiencia total, tenemos que multiplicar las eficiencias de los diferentes subsistemas:

0.9*0.9*0.85 = 0.69 = 69% eficiencia total del sistema.

El 69% de energía creada por el motor de explosión, en este caso es transformada en fuerza que hace que el vehículo ande. El sistema de empuje de un moderno vehículo no-híbrido opera a un 80% de eficiencia, contando con una transmisión estandar, y sin incluir ineficiencias del motor de explosión en si mismo. Añadiendo un motor eléctrico en paralelo a este sistema, podría incrementar la eficiencia debido al menor efecto Torque o momento que generan estos motores, e incluso ayudaría a los diseñadores de vehículos a simplificar la transmisión y otras partes movibles del vehículo. Por lo tanto, la eficiencia de un “híbrido paralelo”, sin considerar las ineficiencias del motor de explosión incorporado, es predecible que sea un 10% más alta que la de un “híbrido de serie”, si los dos usan similares motores a explosión, baterías y motores eléctricos.

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