El constante aumento del consumo de electricidad en los automóviles, provocado por el número y complejidad de sistemas electrónicos que equipan y los altos estándares de confort y seguridad que se les exige, está llevando a los fabricantes del sector a buscar nuevas fórmulas para optimizar el uso de esta energía.
Dos son las vías de investigación sobre las que se puede trabajar: una, mejorar la forma en que el vehículo genera electricidad para su propio consumo; otra, reducir en lo posible las pérdidas que se producen al transmitirla.
Una de las soluciones propuestas por Renault para esta segunda opción se basa en la sustitución del sistema eléctrico actual, que funciona con una tensión de 14 voltios, por otro que lo haga a 42. Para comprobar la viabilidad de esta propuesta, Renault desarrolló en 1998 un prototipo basado en el Scenic con una instalación eléctrica de estas características. Esquema del Scenic 42 V.
Esto reduce las pérdidas debidas al alto consumo de los elementos -presentes o futuros- como sistemas de navegación y multimedia, dirección asistida eléctrica, frenado eléctrico, parabrisas calefactado, o el prometedor sistema Camless (sin levas), que sustituye al árbol de levas por potentes electroimanes.
No obstante, la implantación de esta nueva tecnología requiere la sustitución de todos los componentes actuales, preparados para trabajar a 14 voltios, por otros diseñados para funcionar a 42. Es por ello que se prevé un período de transición en el que los vehículos estarán preparados para funcionar tanto a 14 como a 42 voltios; cuando el mercado lo permita, se implantarán exclusivamente dispositivos de 42 voltios. Renault prevé que los primeros vehículos bi-tensión aparezcan en el 2004 y, tres años después, comenzar a fabricar modelos que funcionen únicamente a 42 voltios.
La potencia consumida por un aparato eléctrico es producto de la tensión a la que está sometido, por la intensidad de la corriente que llega hasta él. De acuerdo con esto, es posible hacer frente a un aumento del consumo de energía eléctrica aumentando bien la tensión, bien la intensidad, o ambas.
El problema radica en que, mientras la potencia transmitida aumenta linealmente con la intensidad de corriente, las pérdidas que se producen en los conductores (como la instalación eléctrica de un automóvil) lo hacen con el cuadrado de dicha intensidad. En otras palabras: si necesitamos duplicar el suministro de energía de un dispositivo podemos hacerlo duplicando la intensidad de corriente que llega a él, pero esto provocará que las pérdidas en los conductores que la transmiten se vean cuadruplicadas.
Esto es precisamente lo que se pretende evitar con una instalación a 42 voltios. Manteniendo la misma intensidad, o lo que es lo mismo, sufriendo las mismas pérdidas en los conductores, podemos transmitir a 42 voltios una potencia tres veces mayor que la que se transmite a 14 voltios. Gracias a ello, se puede hacer frente a consumos de energía mayores sin que las pérdidas resulten excesivas.
El efecto inmediato que se deriva de las pérdidas que se producen en todo conductor eléctrico por el que circula una corriente es el calentamiento de éste, lo que puede poner en peligro su integridad física si su grosor no está adaptado a la corriente que debe comunicar. Una menor intensidad autoriza el uso de conductores de menor sección, que resultan más ligeros y más baratos de fabricar.
Pero el principal interés de la reducción de las pérdidas producidas radica en el ahorro de combustible que ello puede suponer. La potencia eléctrica de un automóvil se almacena en la batería, que el alternador se encarga de mantener cargada cuando el motor está en marcha. Pero esta energía debe ser obtenida de la que proporciona la combustión de la gasolina en los cilindros, así que una reducción de la energía eléctrica necesaria significa mejorar el consumo.
Se estima que cada 100 vatios de potencia eléctrica producidos suponen un aumento del consumo de combustible a los 100 kilómetros cifrado en 0,17 litros en los vehículos de gasolina y 0,15 en los de gasoil. Habida cuenta de que un automóvil de gama alta puede llegar a consumir en la actualidad unos 1500 W, y que la tendencia actual apunta a un incremento de hasta el 300% en los próximos cinco años, resulta evidente que una disminución de las pérdidas eléctricas permitirá obtener un menor consumo de combustible, y en consecuencia, una reducción de las emisiones contaminantes.
Además de reducir las pérdidas por transporte de electricidad, otra línea de actuación es la búsqueda de nuevas formas de obtenerla. Dos son las posibilidades en este sentido sobre las que está trabajando Renault: un generador auxiliar basado en la pila de combustible y el ADIVI, que integra alternador, motor de arranque y volante de inercia en un único elemento
La pila de combustible es un dispositivo que genera corriente eléctrica al formar agua a partir de sus componentes elementales, hidrógeno y oxígeno. Muchos son los fabricantes que llevan tiempo trabajando en un automóvil propulsado por un motor eléctrico alimentado por una pila de combustible, si bien el objetivo de Renault se centra en la generación de la electricidad precisada por un automóvil tradicional impulsado por un motor de explosión.
Renault firmó en mayo de 2000 un acuerdo con BMW y Delphi Automotive Systems, para la puesta a punto de un sistema basado en la célula de combustible de óxido sólido, que como principales ventajas presenta un mayor rendimiento que el actual alternador y la posibilidad de funcionar con el motor desconectado. Esto permitirá el accionamiento de elementos como la calefacción o el climatizador aun con el motor detenido.
Pila de combustible de óxido sólidoSu otra propuesta, el ADIVI, se basa en la sustitución del alternador y el motor de arranque por una máquina eléctrica que desempeñe ambas funciones, integrada en el volante de inercia. Esto supone una ligera ventaja en peso, a la vez que permite aprovechar las posibilidades del motor-generador más allá de lo que ahora permiten el motor de arranque y el alternador.
Puesto que en el ADIVI el motor de arranque queda permanentemente unido al cigüeñal, la puesta en marcha del motor puede ser realizada de una forma mucho más suave. Esto facilita la adopción de la función Stop&Go, que para el motor del automóvil cuando éste se detiene durante unos segundos y lo pone en funcionamiento cuando el conductor decide reiniciar la marcha. Esto supone notables beneficios en lo que a economía de combustible y emisiones contaminantes se refiere, especialmente en entornos urbanos. También es posible hacer que el motor de arranque suministre su potencia no sólo en el momento de la puesta en marcha, sino que puede actuar como motor suplementario en cualquier situación en que el conductor requiera una aceleración superior a la que el motor de combustión es capaz de suministrar, como pueda ser una incorporación a una vía rápida o un adelantamiento.
En lo que a su funcionamiento como generador respecta, el ADIVI también presenta importantes ventajas frente al tradicional alternador. Al margen de una mayor simplicidad mecánica, que hace innecesaria la transmisión del movimiento del cigüeñal a través de una correa, el ADIVI permitirá determinar en qué momentos resulta más ventajosa la conversión de energía mecánica en eléctrica. Así, permitirá recuperar parte de la energía cinética del vehículo durante las frenadas, que de otra forma se perdería irremisiblemente a través del sistema de frenado.
Fuente:http://www.km77.com/tecnica/bastidor/42v/texto.asp
