Un vehículo eléctrico es un vehículo de combustible alternativo impulsado por uno o más motores eléctricos. La tracción puede ser proporcionada por ruedas o hélices impulsadas por motores rotativos, o en otros casos utilizar otro tipo de motores no rotativos, como los motores lineales, los motores inerciales, o aplicaciones del magnetismo como fuente de propulsión, como es el caso de los trenes de levitación magnética.

A diferencia de un motor de combustión interna que está diseñado específicamente para funcionar quemando combustible, un vehículo eléctrico obtiene la tracción de los motores eléctricos. Se clasifican según las fuentes de energía eléctrica:

• Energia almacenada a bordo con sistemas recargables, que cuando estacionan almacenan energía que luego consumen durante su desplazamiento. Las principales formas de almacenamiento son:
  • energía química almacenada en el las baterías: vehículo eléctrico de batería.
  • energía eléctrica almacenada en supercondensadores; baterias de litio.es preciso destacar las nuevas inversiones que se están haciendo en el mayor yacimiento de litio (Salar de Uyuni-Bolivia) para la fabricación de estas baterias.
  • almacenamiento de energía cinética, con volante de inercia sin rozamiento.
• Alimentación externa del vehículo durante todo su recorrido, con un aporte constante de energía, como es común en el tren eléctrico y el trolebús.
• Fuentes que permiten la generación eléctrica a bordo del vehículo durante el desplazamiento, como son:
  • La energía solar generada con placas fotovoltaicas, que es un método no contaminante durante la producción eléctrica, mientras que los métodos descritos hasta ahora dependen de si la energía que consumen proviene de fuentes renovables para poder decir si son o no contaminantes.
  • Generados a bordo usando una célula de combustible.
  • Generados a bordo usando energía nuclear, como son el submarino y el portaaviones nuclear.

• También es posible disponer de vehículos eléctricos híbridos, cuya energía proviene de múltiples fuentes, tales como:
  • Almacenamiento de energía recargable y un sistema de conexión directa permanente.
  • Almacenamiento de energía recargable y un sistema basado en la quema de combustibles, incluye la generación eléctrica con un motor de explosión y la propulsión mixta con motor eléctrico y de combustión.
  • 
    

La tecnología de vehículo eléctrico se aplica en el automóvil eléctrico, el avión eléctrico, el barco eléctrico, y la motocicleta eléctrica.

Historia

El coche eléctrico fue uno de los primeros automóviles que se desarrollaron, hasta el punto que existieron pequeños vehículos eléctricos anteriores al motor de cuatro tiempos sobre el que Diésel (motor diésel) y Benz (gasolina), basaron el automóvil actual. Entre 1832 y 1839 (el año exacto es incierto), el hombre de negocios escocés Robert Anderson, inventó el primer vehículo eléctrico puro. El profesor Sibrandus Stratingh de Groningen, en los Países Bajos, diseñó y construyó con la ayuda de su asistente Christopher Becker vehículos eléctricos a escala reducida en 1835.

La mejora de la pila eléctrica, por parte de los franceses Gaston Planté en 1865 y Camille Faure en 1881, allanó el camino para los vehículos eléctricos. En la Exposición Mundial de 1867 en París, el inventor austríaco Franz Kravogl mostró un ciclo de dos ruedas con motor eléctrico. Francia y Gran Bretaña fueron las primeras naciones que apoyaron el desarrollo generalizado de vehículos eléctricos. En noviembre de 1881 inventor francés Gustave Trouvé demostró un automóvil de tres ruedas en la Exposición Internacional de la Electricidad de París.

Justo antes de 1900, antes de la preeminencia de los motores de combustión interna, los automóviles eléctricos realizaron registros de velocidad y la distancia notables, entre los que destacan la ruptura de la barrera de los 100 km/h, de Camille Jenatzy el 29 de abril de 1899, que alcanzó una velocidad máxima de 105,88 km/h.

Los automóviles eléctricos, producidos en los Estados Unidos por Anthony Electric, Baker, Detroit, Edison, Studebaker, y otros durante los principios del siglo XX tuvieron relativo éxito comercial. Debido a las limitaciones tecnológicas, la velocidad máxima de estos primeros vehículos eléctricos se limitaba a unos 32 km/h, por eso fueron vendidos con como coche para la clase alta y con frecuencia se comercializan como vehículos adecuados para las mujeres debido a conducción limpia, tranquila y de fácil manejo, especialmente al no requerir el arranque manual con manivela que si necesitaban los automóviles de gasolina de la época.

La introducción del arranque eléctrico del Cadillac en 1913 simplificó la tarea de arrancar el motor de combustión interna, que antes de esta mejora resultaba difícil y a veces peligroso. Esta innovación, junto con el sistema de producción en cadenas de montaje de forma masiva y relativamente barata implantado por Ford desde 1908 contribuyó a la caída del vehículo eléctrico. Además las mejoras se sucedieron a mayor velocidad en los vehículos de combustión interna que en los vehículos eléctricos.

A finales de 1930, la industria del automóvil eléctrico desapareció por completo, quedando relegada a algunas aplicaciones industriales muy concretas, como montacargas (introducidos en 1923 por Yale), toros elevadores de batería eléctrica, o más recientemente carros de golf eléctricos, con los primeros modelos de Lektra en 1954.

A traves de la historia se ha demostrado que el principal incoveniente que presenta el desarrollo del auto elèctrico es el extremadamente elevado peso de las baterìas,recordemos que estas estan construidas con plomo (el mas pesado de los metales)lo que no permite,por ejemplo,construir autos todoterreno elèctricos,subir cuestas pronunciadas,o simplemente,levantarlos con un gato hidraulico para cambiar una rueda...sin embargo el adecuado uso de baterías de litio-íon permite en algunos modelos experimentales autonomías de incluso 500 km!

Fuentes de energía

Es importante distinguir entre fuente de energía y vector energético. Las fuentes de energía son convertibles en formas de energía aprovechable y se encuentran de manera natural en el planeta, mientras que los vectores energéticos también son convertibles en energía aprovechable, en los que es menester invertir energía proveniente de una fuente energética para fabricarlos, para posteriormente recuperarla a voluntad.

Las fuentes de energía las hay de cuatro clases:

• Las fuentes gratuitas de energía (energía renovable) son aquéllas en las cuales la fuerza de conversión de energía proviene del entorno. Esta fuente incluye la energía solar, eólica, hidráulica, geotérmica, mareomotriz, gradiente térmico y energía azul, generalmente no contaminan.
• Las fuentes de energía renovable contaminante son aquellas que liberan agentes tóxicos durante el proceso de obtención de energía, pero son agentes que habían sido absorbidos del entorno por las plantas y animales de los que se obtiene la energía, por lo que al final no se han añadido sustancias tóxicas al entorno. Ejemplos de esta fuente son el aceite vegetal, el metano de la composta, las heces de los animales, la leña o el carbón de madera.
• Las fuentes de energía atómica se basan en el principio de convertir materia en energía, proveniente de la transformación del núcleo atómico; mediante la fisión o la fusión atómicas. Pueden producirse residuos peligrosos, y enormes cantidades de energía, por lo que se requiere de un mayor conocimiento científico para su manejo apropiado.
• Las fuentes de energía fósil de combustión, extraídas de yacimientos naturales finitos acumulados durante largo tiempo, es una forma de energía química, producto de millones de años de la vida terrestre, como son el petróleo, el gas natural y el carbón mineral, hasta ahora la energía se ha obtenido por pirólisis.

Como productos de la descomposición de los compuestos orgánicos al quemarlos, se obtiene bióxido de carbono en combustión completa; o monóxido de carbono si es incompleta, además de óxidos de nitrógeno y azufre, entre otros. Los cueles pueden alcanzar dosis letales en la armósfera.

Estas fuentes de energía están ordenadas de menos a más contaminantes durante el proceso de obtención de energía, pero hay que puntualizar que absolutamente todas las fuentes producen alguna contaminación, algunas solo en la fabricación del mecanismo de obtención de la energía, y otras durante todo el proceso de obtención, de modo que un vehículo eléctrico será más o menos contaminante en función de cual de estas haya sido su fuente última de energía.

En el caso de vehículos que utilizan un vector energético, como es por ejemplo el hidrógeno, su grado de contaminación dependerá de cómo se haya obtenido ese hidrógeno, porque en estado natural sólo se encuentra combinado con otros elementos, y para aislarlo hay que invertir mucha energía. Los métodos actuales de producción son la hidrólisis del agua, mediante electricidad, el refinado del gas natural para aislar el hidrógeno, proceso que libera el CO₂ del gas. Además, algunas compañías investigan otros métodos para obtener el hidrógeno, como la fotosíntesis de algas especiales que lo liberan del agua o a través de placas solares, como investiga el fabricante de automóviles japonés Honda, la única firma que ha obtenido la homologación para empezar a comercializar su vehículo eléctrico de pila de combustible de hidrógeno, el FCX Clarity, en Japón y Estados Unidos en 2008.

Son estaciones de servicio donde los autos o coches eléctricos donde pueden cambiar las baterías y el conductor no tiene ni siquiera que bajarse del vehículo, todo este proceso en menos de dos minutos.

Las Electrineras pretenden completar las necesidades de abastecimiento de los coches eléctricos para distancias largas. Aunque se evoluciona a marchas forzadas por una gran presión especulativa con tal de ganar la carrera de abarcar primero el mercado de automóviles eléctricos a gran escala, la autonomía de las baterías comerciales apenas llega a los 100 kilómetros.

Consumo

Un coche eléctrico consume un 90% menos que uno de combustión.

Los motores eléctricos destacan por su alta eficiencia a diferentes regímenes de funcionamiento. Para analizar su eficiencia energética hemos de centrarnos en la forma de suministro de energía eléctrica al motor. El futuro de los vehículos puramente eléctricos (sin contar con el apoyo de un motor de combustión interna, esto es, vehículos híbridos) parece pasar por las nuevas generaciones de acumuladores químicos (Batería de ión de litio) cada vez con mayor densidad de carga y longevidad, que permiten mover motores más potentes y aumentar la autonomía hasta los 200 e incluso 400 km .

El gasto energético del motor de un vehículo eléctrico oscila entre los 10 y los 20 kWh en un recorrido tipo de 100 km. Tomando como ejemplo el consumo anunciado para el Tesla Roadster de 11 kWh/100 km (un deportivo de 180 kW de potencia máxima), podemos aproximar la energía con la que hemos de cargar esas baterías para realizar dicho recorrido. Suponiendo una eficiencia de carga del 85% y una eficiencia del ciclo de descarga del 95% (80% en picos de potencia), habremos de alimentar las baterías con 13,6 kW*h para esa distancia de 100 km.

En España, el costo por kWh para pequeños consumidores es de €0.11. Por lo tanto, podemos suponer que el costo de utilización de un vehículo eléctrico es de aproximadamente €1.5/100km.

Este dato es uno de los puntos fuertes de los vehículos eléctricos a baterías. Comparándolo con el consumo de un vehículo equipado con un motor de combustión interna, es verdaderamente ventajoso (pero insuficiente aún en rendimiento contra un carruaje tirado por un caballo). Por ejemplo: un pequeño utilitario con un motor muy frugal consume 4,5 L/100 km (ejemplo: Renault Clío 1.5dci). Lo cual, con el coste actual del gasóleo (1,2€/L), supone 5,4€/100 km.

Incluso es un gasto por kilómetro muy pequeño comparándolo con un vehículo híbrido. El Toyota Prius tiene un consumo medio homologado de 4,3 L/100 km, sólo un poco inferior al del utilitario convencional. En euros supondría un coste de 5€/100 km.

Contaminación

Aunque un vehículo eléctrico no produce emisiones contaminantes durante su funcionamiento, la generación de energía eléctrica habitualmente da lugar a emisiones contaminantes y al consumo de recursos no renovables, que pueden anularse si se utilizan energías verdes como fuente de energía primaria. Asimismo, durante la generación, el transporte y la transformación de energía eléctrica se pierde parte de la energía, por lo que la energía útil es inferior a la energía primaria. Lo mismo sucede con el petróleo, que además de los gastos de transporte debidos a la diferencia geográfica de los lugares de producción y de consumo, es necesario transformar en refinerías en los diferentes productos derivados del petróleo, incluyendo los carburantes.

Siguiendo con el ejemplo del apartado anterior: para hacer un recorrido de 100 km, hemos de cargar sus baterías con 13,6 kWh. Asumiendo que la red eléctrica española tiene unas pérdidas de un 10%, habrá que generar 15 kWh para hacer dicho recorrido.

La contaminación dependerá, evidentemente, de qué método de generación de electricidad se emplee. Tomemos como indicador las emisiones de CO₂.

• El 16% de la energía eléctrica generada en España viene de centrales térmicas de carbón (REE). Suponiendo una media de 0,75 kg de CO₂/kWh, obtenemos que, para circular esos 100 km con el coche eléctrico que usamos de ejemplo, habrán de ser emitidos 1,8 kg de CO₂ a la atmósfera por la combustión de carbón.

• Otro 22% (REE) se produce en centrales nucleares. Estas centrales no producen emisiones de CO₂ al generar energía eléctrica, pero generan residuos radiactivos cuyo almacenamiento o desactivación constituye uno de los principales problemas del sistema energético español y mundial.

• Las centrales de gas de ciclo combinado tienen menores emisiones contaminantes, también del conocido CO₂, y producen el 34% de la energía eléctrica (REE). Podemos estimar del orden de 0,26 kg/kWh. Para circular esos 100 km con el coche eléctrico que usamos de ejemplo, habrán de ser emitidos 1,326 kg de CO₂ a la atmósfera por la combustión de gas.

• El último 28% viene de las centrales hidroeléctricas o de energías renovables (campos eólicos, solares o geotérmicos). Estas no emiten gases contaminantes durante su funcionamiento. Sin embargo, la extracción y preparación de los materiales que se utilizan para su construcción produce contaminación. Además, la construcción de estas centrales provoca también impactos ambientales que afectan a los ecosistemas. Estas acciones sobre el medio ambiente también son imputables proporcionalmente a la generación de energía eléctrica, computando proporcionalmente al impacto ambiental por cada 100 km recorridos en un vehículo eléctrico.

Las emisiones de CO₂ totales por cada 100 km serían de unos 3,126 kg, una cifra muy inferior a los 12 kg que emitiría un vehículo con motor convencional (Renault Clío 1,5dci)

Fuente: Wikipedia