La revolució en el món de l'automòbil
-
Upload
biblioteca-institut-montserrat -
Category
Documents
-
view
231 -
download
8
description
Transcript of La revolució en el món de l'automòbil
2014
Pol Arostegui Palomar
Dirigit per Joan Fonollosa
2n Batxillerat 1
Institut Montserrat
Data: 5/11/2014
LA REVOLUCIÓ EN EL MÓN DE L’AUTOMÒBIL
QUINS CANVIS S’ESTÀN PRODUINT?
Treball de Recerca
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
1
Agraeixo, en primer lloc als meus pares, que des del començament m’han
donat suport en la realització del treball. També, dono les gràcies al tutor del
meu treball, Joan Fonollosa, pel seguiment que n’ha fet i els seus consells.
Finalment, agraeixo l’amabilitat i les facilitats que m’han proporcionat els
diferents entrevistats d’aquest treball, els quals són Chus Sánchez, Albert
Fàbrega, Bernat Lleonart i Agustí Payà.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
2
0 Introducció i objectius ............................................................................... 3
1 Teoria dels motors aplicats a l’automoció ................................................. 4
1.1 Evolució dels motors aplicats a l’automoció des del seu origen ............. 4
1.1.1 Motor de vapor ................................................................................. 5 1.1.2 Motor Stirling. El rival del motor de vapor. ....................................... 7 1.1.3 Aparició de l’electricitat a l’automoció .............................................. 8 1.1.4 Aparició del motor de combustió interna .......................................... 9
1.2 Tipus de motor més utilitzats recentment ............................................. 11
1.2.1 Motor tèrmic ................................................................................... 11 1.3 Tendències actuals de tipus de motor que s’incorporen al mercat ....... 20
1.3.1 Vehicle propulsat al 100% per un motor elèctric i amb suport únicament de bateries (normalment de ió de Liti) ................................... 25 1.3.2 Vehicle de propulsió híbrida (Elèctrica-Combustió). ...................... 26
1.3.3 Vehicle de propulsió elèctrica 100% amb bateries que es carreguen mitjançant un motor de combustió (on-Board). ....................................... 31 1.3.4 Vehicles de propulsió 100% elèctrica amb bateries que s’alimenten d’una pila de combustible d’Hidrogen. .................................................... 32 1.3.5 Altres innovacions (GNC) .............................................................. 35
2 Treball pràctic: Energies alternatives i canvis tecnològics en la
competició ...................................................................................................... 36
2.1 Contacte amb Chus Sánchez ............................................................... 38
2.1.1 Entrevista ....................................................................................... 38 2.1.2 Valoració de l’entrevista ................................................................. 42
2.2 Contacte amb Albert Fàbrega .............................................................. 43 2.2.1 Entrevista ....................................................................................... 44
2.2.2 Valoració de l’entrevista ............................................................. 46 2.3 Contacte amb Mercedes Barcelona EcoTeam ..................................... 47
2.3.1 Entrevista a Bernat Lleonart .......................................................... 48 2.3.2 Valoració de l’entrevista ................................................................. 53 2.3.3 Entrevista a Agustí Payà (Pilot de Mercedes Barcelona EcoTeam) ................................................................................................................ 54
2.3.4 Valoració de l’entrevista ............................................................. 62 2.3.5 Visita al Parc Motor Castellolí (Ecosèries) ..................................... 64
3 Conclusions ............................................................................................ 66
3.1 Evolució dels motors aplicats a l’automoció ......................................... 66 3.2 Estem vivint una tercera revolució energètica? .................................... 67 3.3 Com s’està traduint aquesta tercera revolució energètica en el sector de l’automoció? ............................................................................................... 73
3.4 En aquest moment és viable una societat amb vehicles que usin energies alternatives? ................................................................................ 74 3.5 Impacte mediambiental ..................................................................... 75
3.6 Conclusió final .................................................................................. 78
4 Annexos .................................................................................................. 80
4.1 Curriculum de Chus Sánchez ............................................................... 80 4.2 Curriculum d’Albert Fàbrega ................................................................. 83
5 Bibliografia i enllaços .............................................................................. 84
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
3
0 Introducció i objectius
Quan vaig començar a pensar en el tema del qual tractaria en el meu treball
de recerca, principalment em van venir al cap conceptes relacionats amb el
món de l’automoció, perquè aquest, crec que és el meu futur. Des de petit,
m’han encantat els cotxes i les motos, i sempre, pel carrer, me’ls quedava
mirant i imitava el seu soroll. Ara, crec què ha arribat el moment de saber-ne
més.
Per començar, seria necessari conèixer una mica l’evolució dels tipus de
motors aplicats a l’automoció al llarg de la historia per poder arribar a una
conclusió o poder fer una hipòtesis de com seran en un futur. A més a més,
també m’he plantejat conèixer el funcionament de cada un dels tipus de
motor que s’han anat utilitzant al llarg del temps.
Finalment, estudiar a fons les diferents possibilitats que ofereix la tecnologia
de proporcionar als vehicles diferents sistemes de funcionament adaptant-se
a les noves necessitats i realitats mediambientals o d’altres temes.
Com a últim aspecte a tractar, també m’agradaria analitzar els avenços en el
món de la competició i la seva aplicació posterior en la fabricació en sèrie.
Objectius principals que m’agradaria assolir amb aquest treball:
Conèixer el passat, present i futur dels motors aplicats a l’automoció
Quin tipus de motor serà el més popular en la nostra societat en un
futur pròxim.
Canvis en els cotxes en relació a les necessitats mediambientals
Quins són els motius que porten a fer els vehicles cada vegada més
personalitzats en quant al tipus de motor.
Conèixer el món de la competició com a banc de proves de noves
solucions tècniques.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
4
1 Teoria dels motors aplicats a l’automoció
1.1 Evolució dels motors aplicats a l’automoció des del seu origen
És difícil precisar quan i com va sorgir, i a qui podria atribuir-se la primera
idea o experiment, del qual, al llarg dels anys, s’hauria de denominar
automòbil. Del que si que tenim coneixement és que no va ser fruit de
l’enginy o de la feina feta per un home sol, sinó d’una sèrie d’idees i esforços
d’un conjunt de persones al llarg dels anys.
Al segle XIII, ja algun filòsof, com l’anglès Bacon deia que seria possible
construir carros que, sense animals, es mourien amb una força indescriptible.
Dos segles després, va començar a complir-se la predicció d’aquest filòsof, ja
que diversos intel·lectuals de l’època van començar a idear i realitzar
sistemes d’engranatges que feien que els carros avancessin sense ajuda de
cap mena de força animal, i precisament aquests, es van començar a
considerar vehicles accionats mecànicament.
Tanmateix, l’inici de la
indústria automobilística es
situa a l’any 1769 amb la
construcció del primer
vehicle de motor a vapor,
anomenat el “Fardier”, creat
per Nicolas Cugnot, escriptor i inventor francès, el qual el va dissenyar per tal
de transportar peces d’artilleria. La història, considera la seva construcció
com l’inici de la època de la “tracció a vapor”. El “Fardier” era un tricicle que
sobre la roda davantera s’hi situava una caldera i un motor de dos cilindres
verticals. La roda davantera resultava motriu i de direcció a la vegada, sobre
la qual, els dos cilindres hi treballaven directament.
L’any següent, al 1770 va construir un segon model, més gran que el primer i
que podia arrossegar 4,5 tones, més que l’anterior, és a dir, també més
potència i podia assolir una velocitat màxima de 4 Km./h.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
5
Amb aquesta versió es va produir el que podria considerar-se “primer
accident automobilístic” de la història, en resultar impossible la conducció del
monumental vehicle, que va acabar xocant contra una paret que es va
esfondrar desprès del xoc.
Cugnot, encara va tenir temps de construir
una tercera versió el 1771, que es
conserva exposada en l'actualitat en el
Museu Nacional de la Tècnica de París.
En aquests primers vehicles es van
desenvolupar innovacions com el fre de
mà, les velocitats i el volant.
Com a curiositat, als voltants del 1801 van començar a circular els primers
taxis propulsats amb motors de vapor per les grans ciutats. Més endavant,
cap al 1840 van aparèixer carros de vapor amb capacitat per 18 persones.
1.1.1 Motor de vapor
El motor de vapor va ser un motor de
combustió externa que transforma
l’energia tèrmica d’una quantitat d’aigua
en energia mecànica.
La calor del combustible, fa que es
generi vapor d’aigua en una caldera
tancada. Aquest vapor d’aigua, a través
d’un conducte arriba al distribuïdor, una estructura metàl·lica a l’interior de la
qual es troben el cilindre amb el pistó. El distribuïdor té unes vàlvules que
regulen l’entrada de vapor a pressió al cilindre. A l’augmentar el volum del
cilindre, el vapor empeny el pistó. Tot seguit, mitjançant un mecanisme de
biela-manovella, el moviment lineal alternatiu del pistó del cilindre es
transforma en un moviment de rotació, que en aquest cas accionaria la roda
de l’automòbil. Quan el pistó arriba al final del recorregut, torna a la seva
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
6
posició inicial i expulsa el vapor d’aigua utilitzant l’energia cinètica d’un volant
d’inèrcia. Per evitar que el volant d’inèrcia augmenti de velocitat, existeix el
regulador de Watt, situat al final del cicle de funcionament i que actua com
un sensor que detecta quan hi ha canvis en el parell motor*. Aquest sensor
està format per dues boles. Quan detecta una velocitat elevada, les boles
s’eleven i s’allunyen cada vegada més de l’eix central a causa de les forces
centrífuges. Quan pugen, a la vegada empenyen un eix que tanca una
vàlvula d’entrada del vapor a la màquina. D’aquesta manera, la velocitat
disminueix i les boles tornen a la seva posició original.
*(el gir d’un motor té dues característiques: el parell motor i la velocitat de gir.
Per combinació d’aquestes dues s’obté la potència: P=C*w (potència=parell
motor*velocitat angular)
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
7
1.1.2 Motor Stirling. El rival del motor de vapor.
Cap al 1816, el reverend escocès
Robert Stirling va ser el primer en
dissenyar un nou motor amb
capacitats de rivalitzar, i alhora,
simplificar el motor de vapor.
El motor Stirling realitzava els
mateixos processos d’escalfament
i refredament d’un gas, en aquest
cas aire enlloc de vapor d’aigua. A
més, tots aquests processos eren
realitzats a l’interior del motor de
manera que aquest ja no necessitava caldera.
Aquest motor, Stirling, té moltes qualitats, com per exemple, és l’únic capaç
d’aproximar-se al rendiment teòric màxim, conegut com a “rendiment de
Carnot”, per tant, referint-nos a rendiment de motors tèrmics, és la millor
opció. Però, si és aplicat a l’automoció, és a dir, el que ens interessa en el
treball, està comprovat que no serveix com a motor de cotxe, perquè encara
que tingui un rendiment superior a altres tipus de motor, la seva potència és
inferior (en relació al pes) i el rendiment òptim només s’aconsegueix a
velocitats baixes.
Per tant, va ser un motor bastant comú a la seva època, però el seu ús es va
restringir més aviat en aparells d’ús domèstic com ara: ventiladors, bombes
d’aigua, etc.
El seu cicle de treball consta de dues transformacions isocòriques, també
anomenades transformacions isomètriques
(escalfament i refredament a volum constant) i
dos isotermes (compressió i expansió a
temperatura constant).
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
8
En aquest motor, hi ha un element addicional, anomenat regenerador, que,
tot i que no sigui indispensable, permet aconseguir un rendiment més elevat.
Aquest regenerador, és un intercanviador de calor intern que té la funció de
absorbir i cedir calor durant les evolucions del cicle a volum constant.
En aquest cas, el regenerador divideix el motor en dues zones: la calenta i la
freda. En els seus cicles de treball, els fluids van desplaçant-se de la zona
freda a la calenta, travessant el regenerador.
El motor Stirling, és un motor bastant adaptable a diferents circumstàncies, ja
que pot utilitzar 1,2,3 o més pistons.
1.1.3 Aparició de l’electricitat a l’automoció
La primera locomotora elèctrica
Al 1837, l’inventor escocès Robert Davidson va construir un ferrocarril elèctric
impulsat per bateries (celdes galvàniques) i després, al 1841, una locomotora
anomenada Galvani. Aquests van ser uns invents que no van prosperar a
causa del limitat subministrament de corrent elèctric que proporcionaven les
bateries.
Els primers cotxes elèctrics
Van haver-hi cotxes elèctrics que es
van desenvolupar abans del motor de
quatre temps, sobre el que Diesel i
Otto van basar l’automòvil actual.
Entre 1832 i 1839, Robert Anderson,
home de negocis escocès, va inventar
el primer automòbil propulsat per
cèl·lules elèctriques no recarregables. Aquesta, va ser una etapa amb
diferents invents i avenços en l’àmbit de l’automoció, principalment arreu
d’Europa que posteriorment no van tenir molt èxit, ja que no van complir les
expectatives esperades pels respectius creadors i no van tenir presència en
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
9
la societat. Espanya, va quedar al marge de tots aquests processos
d’innovació en el sector, ja que patia una època d’inestabilitat política.
1.1.4 Aparició del motor de combustió interna
Al mateix moment en el qual s’estaven duent a terme nombroses
investigacions, i el motor de vapor havia arribat a obtenir el màxim rendiment
aplicat a l’automoció, van sorgir nous avenços tecnològics. Als voltants de
l’any 1860, es van iniciar investigacions per tal de proporcionar als automòbils
motors que utilitzessin l’explosió de cilindres de mescles gasoses. En aquell
moment va aparèixer el motor de combustió interna.
Primer motor d’explosió (un tipus de combustió interna)
Precisament l’any 1860, l’enginyer belga Etienne Lenoir va construir un motor
inèdit, basat en un únic cilindre alimentat amb gas i oli que s’inflamava amb
l’ajuda d’una espurna, és a dir, un motor de combustió interna. Era similar a
un motor de vapor de doble efecte amb un cilindre horitzontal. Constava de
cilindres, pistons, bieles i volant. Va ser el primer motor que va ser construït
en quantitats importants.
Durant aquell període, els investigadors es van centrar en aquest tipus de
motor amb la principal finalitat d’augmentar-ne la potència. Uns anys abans,
el 1857, s’havia descobert la gasolina, que s’obté mitjançant la destil·lació
fraccionada del petroli.
Però no seria fins al 1876 que l’alemany Nikolaus August Otto construís el
primer motor de gasolina realitzable de la historia perfeccionant el projecte de
l’enginyer francès Alphonse Beau de Rochas, el qual havia anunciat un cicle
de funcionament totalment innovador en aquell moment anomenat de quatre
temps i que va ser la base per a tots els motors de combustió interna
posteriors.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
10
L’era de l’automoció
Més endavant diversos personatges van seguir investigant per tal d’avançar
en l’objectiu principal del moment, el qual era, trobar un motor que
definitivament funcionés correctament i fos fiable. L’any 1883, l’enginyer
industrial i constructor alemany Gottlieb Daimler perfecciona el projecte d’Otto
i Rochas i crea un monocilindre inèdit. Començaria aleshores una nova
indústria automobilística i un nou mercat.
El que és considerada l’era del automòbil s’inicia formalment el 29 de gener
del 1886, quan l’enginyer alemany Karl Benz va sol·licitar una patent al
govern alemany per un vehicle de tres
rodes, que és considerat el primer vehicle
automotor de combustió interna de la
història. Se’l va anomenar “Motorwagen”. Va
ser un tricile propulsat per un motor de
combustió interna de mescles gasoses.
Karl Benz també va començar a utilitzar
motors de gasolina en els seus primers prototips de cotxes.
Podriem determinar que durant aquells anys, dos homes que no es coneixien
entre ells, i cadascú seguint un camí diferent amb les respectives
investigacions, van arribar a concebre els elements bàsics necessaris per
obtenir un vehicle de quatre rodes, impulsat per un motor de gasolina, és a
dir, un motor de combustió interna que va ser precursor de l’automòbil actual.
Aquests dos homes van ser Karl Benz i Gottlieb Daimler. Els seus avenços
van servir com a punt de partida de un dels grans processos de
desenvolupament tecnològic dels quals avui disposa la humanitat.
Deixant de banda el disseny, els vehicles actuals segueixen sent els mateixos
en els seus processos mecànics i d’automoció. Òbviament, s’han incorporat
notables innovacions, però actualment seguim parlant de sistemes d’encesa,
carburació, transmissió, canvi i frens. Cal esmentar, que no tot va ser inventat
i perfeccionat al mateix temps.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
11
1.2 Tipus de motor més utilitzats recentment
Després dels grans avenços en el sector de Karl Benz i Gottlieb Daimler,
considerats els pioners de la indústria automobilística munidal, els automòbils
han anat evolucionant progressivament fins l’actualitat, i ara encara ho
segueixen fent.
Actualment, al mercat, hi ha una certa varietat de possibilitats a l’hora de
comprar un automòbil pel que fa a l’elecció del tipus de motor òptim a les
teves necessitats.
En termes generals, podríem classificar els motors aplicats a l’automoció en:
tèrmics i elèctrics. Aquests últims, guanyant protagonisme al sector més
recentment degut a les necessitats mediambientals. Tot i així, en aquest
moment el model de motor per excel·lència és el de combustió interna i a
l’elèctric encara li queda molt camí per recórrer per poder estar a l’altura de
prestacions d’aquest.
Ja que estem parlant dels motors més utilitzats actualment i no dels que
tenen possibilitats de futur, ara us faré una petita descripció de les variants
del motor de combustió interna i el seu funcionament.
1.2.1 Motor tèrmic
Un motor tèrmic és una màquina tèrmica que transforma calor en treball
mecànic mitjançant intercanvis amb les temperatures. En un motor tèrmic, la
sèrie de transformacions que es produeixen, condueixen a un estat inicial, és
a dir, que té un cicle tancat. Durant aquestes transformacions, el motor rep
energia tèrmica en forma de calor, i retorna energia mecànica en forma de
treball.
Els motor tèrmics els podem dividir en:
1.2.1.1 Motors tèrmics de combustió interna.
En aquest tipus de màquines, les de combustió interna, els gasos que duen a
terme la combustió són els mateixos que circulen per la pròpia màquina. En
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
12
aquest cas, la màquina serà necessàriament de cicle obert i el fluid del motor
és l’aire, que actua com a comburent en la combustió.
Diferents tipus de motor de combustió interna:
Alternatius
Els motors de combustió interna alternatius, també anomenats motors de
gasolina i motors dièsel són motors tèrmics en els quals els gasos resultants
del procés de combustió empenyen el pistó, desplaçant-lo al interior del
cilindre i fent girar el cigonyal, obtenint un moviment de rotació.
Aquests motors es poden classificar de la següent manera:
o Segons la forma d’encesa de la mescla
1. Mitjançant encès provocat (els de cicle Otto o de gasolina)
2. Mitjançant encesa per compressió (els de cicle Dièsel)
o Segons la forma de fer la renovació de la càrrega
1. Cicle de quatre temps: el cicle de treball es completa en quatre curses
de l'èmbol i dues voltes del cigonyal. En aquests motors, la renovació
de la càrrega es controla mitjançant l'obertura i tancament de les
vàlvules d'admissió i escapament.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
13
2. Cicle de dos temps: el cicle de treball es completa en dues carreres de
l'èmbol i una volta del cigonyal. La renovació de la càrrega
s'aconsegueix per escombrat , en desplaçar la nova barreja els gasos
de la combustió prèvia, sense la necessitat de vàlvules, (en els dièsel
porta d'escapament) ja que és ara el propi èmbol el qual amb el seu
moviment descobreix les lluernes d'admissió i escapament (només
cicle Otto) regulant el procés.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
14
Diferències tècniques principals entre els motors de cicle de dos temps i els
de 4 temps:
Lubricació del
motormotor durant el
cicle
Fases del cicle de treball
Cicle de
2 temps
S’aconsegueix mitjançant
la barreja d’oli amb el
combustible amb una
proporció del 2 al 5%.
1. Admissió - compressió 2. Explosió-escapament
Cicle de
4 temps
Mitjançant el càrter. 1. Admissió
2. Compressió
3. Explosió
4. Escapament
Funció del pistó Funció del càrter del
cigonyal
Entrada i
sortida de
gasos
Cicle de
2 temps
Les dues cares del
pistó realitzen una
funció simultàniament.
Està tancat
hermèticament i fa la
funció de càmera de
precompressió
Es realitza a
través de les
llumeneres (no
hi ha vàlvules).
Cicle de
4 temps
Només està activa la
part superior del pistó.
Fa la funció de dipòsit
de lubricant.
Disposa de
vàlvules que
regulen
l’entrada i
sortida de
gasos.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
15
Les diferents variants dels dos cicles, tant amb dièsel com en gasolina, tenen
cada un el seu àmbit d’aplicació.
2T gasolina: va tenir una gran aplicación en les motocicletes, motors
ultralleugers (ULM) i motors marins fora-borda fins a una certa
cilindrada, havent perdut molt terreny en aquest camp a causa de les
normes anticontaminació. A part de les cilindrades mínimes de
ciclomotors i scooters (50cc), també és útil per motors molt petits com
motoserras i petits grups electrògens.
4T gasolina: domina en les aplicacions a motocicletes de qualsevol
cilindrada, automóvils, aviació esportiva i fora borda.
2T dièsel: domina en les aplicacions navals de gran potencia, fins a
100000 CV avui en dia, y tracció ferroviària. Antigament es va utilizar
en aviació amb un cert èxit.
4T diésel: domina en el transport terrestre, automóvils i aplicacions
navals fins a una certa potència. Comença a tenir presencia en la
aviació esportiva.
La turbina de gas
Una turbina de gas, és una màquina tèrmica dins de la família dels motors de
combustió interna.
Les turbines de gas normalment operen amb un cicle obert, com es mostra
en aquest esquema:
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
16
El cicle Brayton és un procés cíclic associat generalment a les turbines de
gas. Com altres cicles de potència de combustió interna, el cicle Brayton és
un sistema obert, tot i que per el seu anàlisi termodinàmic, és convenient
assumir que els gasos d’escapament són parcialment reutilitzats en l’ingrés al
sistema, d’aquesta manera permetent l’anàlisi com a sistema tancat.
Les turbines de gas es configuren termodinàmicament mitjançant aquest cicle
que està integrat per quatre processos internament reversibles:
1-2: Compressió isentròpica (l’entropia del fluid que forma el sistema roman
constant).
2-3: Augment de calor a pressió constant.
3-4: Expansió isentròpica tornant a
la pressió ambient.
4-1: Rebuig de calor a pressió
constant.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
17
Aquestes gràfiques representen el funcionament i les condicions ideals del
cicle de Brayton. La primera imatge és el cicle de treball, i les altres dues són
respectivament, un diagrama de pressió-volum i un diagrama entròpic
(temperatura - entropia).
Pel que fa al rendiment de les turbines de gas, els rendiments del cicle Bryton
són sensiblement superiors als del cicle Rankine de vapor d’aigua. Això es
deu al fet que el cicle Brayton treballa a temperaturas superiors que el cicle
Rankine.
W(max)=Q ((T−T0 ) / T)
En aquesta equació Wmàx representa el treball teòric màxim que pot realizar
un cicle de potencia reversible que opera entre les temperaturas extremes T i
T0, sent T0 la temperatura del medi ambient, intercanviant calor (Q) amb el
medi ambient. És evident que quant major sigui el valor de T, major será el de
Wmàx.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
18
El motor rotatiu
El motor rotatiu o motor Wankel es un tipus de motor de combustió interna,
inventat per Félix Wankel, que utilitza rotors en contes dels pistons dels
motors alternatius.
Aquest és el seu cicle de treball:
En un motor alternatiu, en el mateix volum del cilindre s’efectuen
successivament les quatre fases del cicle de treball (admissió, compressió,
combustió i escapament).
Per contra, en un motor Wankel, les mateixes 4 fases del cicle de treball no
es desenvolupen en un mateix volum, sinó que cada fase es desenvolupa en
una part diferent del bloc, és a dir, seria com tenir dedicat un cilindre per a
cada fase del cicle, amb el pistó movent-se contínuament de l’un a l’altre.
otro. Aquest cilindre, el podríem descriure com una cavitat amb forma de 8, a
l’interior de la qual es troba un pistó triangular que realitza un gir de centre
variable. Aquest pistó, comunica el seu moviment rotatiu a un cigonyal que es
troba en el seu interior i que ja gira amb un centre únic.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
19
El rotor segueix un recorregut en el que sempre manté 3 vèrtexs en contacte
amb les parets del motor, d’aquesta manera delimitant tres compartiments
separats de la mescla.
A mesura que el rotor gira a l’interior de la càmera, cada una de les
separacions, s’expandeixen i es contrauen alternativament; és aquesta
expansió-contracció la que succiona l’aire i el combustible cap al motor,
comprimeix la mescla, extreu la seva energia expansiva i la expel·leix cap al
escapament.
El cicle Atkinson
El motor de cicle Atkison és un tipus de motor de combustió interna, inventat
per James Atkison l’any 1882. El cicle Atkison va ser dissenyat per oferir més
eficiència respecte la potència. És un motor que actualment s’està començant
a aplicar en els nous models híbrids.
En un motor de combustió interna alternatiu convencional (MCIA) les vàlvules
d’admissió, que tenen une mescla d’aire i combustible, es tanquen quan el
pistó comença la compressió. En canvi, en el cicle Atkison es retrasa el
tancament de les vàlvules d’admissió, d’aquesta manera una part de la
mescla es retorna al conducte d’admissió. Amb aquest procediment es pot
arribar a aconseguir un considerable estalvi de combustible, una temperatura
inferior i menor pressió en el cilindre, així restant vibracions al motor. A més,
augmenta l’eficiència global del cicle Otto. El Prius de Toyota híbrid és un
exemple d’aplicació d’aquest sistema de motor.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
20
En aquest gràfic es pot comprovar que el cicle Atkinson requereix menys
pressió i menys volum per a dur a terme el mateix cicle de treball que un cicle
Otto, cosa que fa que sigui evident l’estalvi de combustible.
És un cicle que augmenta l’eficiència global del cicle teòric d’Otto.
Per contra, la desventatja d’un motor amb cicle Atkinson sobre els de cicle
Otto és que ofereix unes prestacions inferiors en quant a potència.
1.3 Tendències actuals de tipus de motor que s’incorporen al mercat
Marcarà un abans i un després l’any 2014 en els cotxes elèctrics i híbrids?
Actualment, ens trobem en un punt d’inflexió en què les marques
automobilístiques es veuen amb l’obligació de cercar nous projectes en el
camí de la mobilitat sostenible. Aquest fet, està representant un punt i a part
en la història de la l’automoció mundial i provocant una nova revolució
industrial en aquest sector.
Les solucions que adopten les diferents marques són diverses. Principalment
trobem alternatives al motor de combustió interna actual i convencional, com
el motor elèctric (amb diversitat de sistemes), l’híbrid i el de gas natural
comprimit.
L'aposta pel cotxe elèctric sembla que ja és definitiva. S'albira un horitzó en el
qual les ciutats obriran els seus carrers a vehicles que no fan amb prou feines
soroll i no emeten gasos contaminants, compartint espai en igualtat de
condicions amb vianants i ciclistes. Aquest somni cada vegada està més a
prop, però aquest vehicle encara té incògnites per resoldre.
Un cotxe elèctric és mogut per un motor elèctric en lloc d'un motor a gasolina
o gasoil. A diferència d'un motor de combustió interna, que està dissenyat
específicament per funcionar cremant combustible, un vehicle elèctric
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
21
funciona sense motor de combustió interna que entenem com convencional.
Les diferències més palpables entre tots dos automòbils són:
• El motor de gasolina és reemplaçat per un motor elèctric.
• El motor elèctric rep la seva potència d'un controlador.
• El controlador recull la potència d'un conjunt de bateries.
El cor d'un cotxe elèctric és la combinació de:
• El motor elèctric.
• El controlador del motor.
• Les bateries.
El controlador agafa energia de les bateries i l'hi lliura al motor. L'accelerador
va connectat a un parell de potenciòmetres (resistències variables), i aquests
potenciòmetres proveeixen del senyal que li diu al controlador quanta energia
se suposa que ha de lliurar. El controlador pot enviar diversos nivells de
potència, controlant la velocitat.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
22
A continuació, ens endinsem en les diferencies entre els motors tèrmics i els
elèctrics a l’hora d’entregar el “par” i la potència, relacionant aquests dos
conceptes amb les revolucions per minut.
Analitzant aquesta gràfica, podem extreure aquesta taula amb aquestes
dades, ja que observant el par motor podem veure que el de l’elèctric ofereix
unes prestacions molt més elevades al de un motor tèrmic.
Rpm Par
motor
Rpm Par
motor
Tesla
Roadster
6000 271 N·m 14000 67,8 N·m
Motor
tèrmic
de 4
cilindres
6000 162,7
N·m
(No
arriba a
14000
rpm)
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
23
Tesla Roadster.
Tot seguit, analitzem un altre gràfic on es compara, a més del par motor com
en l’anterior, la potència. S’han agafat com a exemple cotxe amb motor
elèctric, concretament el Nissan Leaf i un motor tèrmic, també Nissan, de
1600cm3.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
24
Es comparen aquests dos models, els quals disposen de 109 CV de potència.
La potència màxima és la mateixa, però si ens hi fixem detingudament,
podem observar que el motor elèctric és més potent en quasi bé totes les
circumstàncies, ja que el Leaf, ofereix una potència màxima fins a les
9800rpm i aguanta fins a les 10400rpm, mentres que el motor tèrmic
convencional ja s’atura a les 6500rpm.
D’aquestes dades, podem deduir que un cotxe elèctric és molt més potent
que un tèrmic en igualtat de condicions.
Un altre factor diferenciador important és que el motor tèrmic és incapaç de
girar per sota del “règim de ralentí” (unes 700 rpm), ja que el gir es torna
inestable i el motor es cala. En canvi, l’elèctric és capaç de girar igual
d’equilibrat i amb la mateixa força (par) a 20 rpm que a 2000rpm. A més, des
de les 0 rpm ja disposa del par màxim.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
25
Hi ha diverses opcions de motor elèctric. Generalment associem als cotxes
elèctrics amb vehicles de bateries, però això no sempre és així, ja que un
cotxe elèctric es pot alimentar energèticament de diverses fonts i no
exclusivament de l'electricitat proporcionada per la xarxa elèctrica i
acumulada en les seves bateries.
A continuació us faré una descripció del funcionament i exemples de
projectes en evolució de cada una d’aquestes solucions.
La informació sobre cada una de les variants de tipus de motor que estan
sorgint actualment l’he obtingut de l’entrevista amb el Sr. Agustín Payá que
podeu trobar a la part pràctica d’aquest mateix treball. Ens descriu clarament
les diferents solucions en les quals s’està treballant actualment i que estan
com diu ell mateix en continua evolució.
Les diferents alternatives són les següents:
1.3.1 Vehicle propulsat al 100% per un motor elèctric i amb suport
únicament de bateries (normalment de ió de Liti)
Actualment, els vehicles totalment elèctrics únicament suportats per bateries
estan en ple desenvolupament, ja que sembla que tindran una gran projecció
de futur. La majoria d’empreses automobilístiques ja disposen d’un model
totalment elèctric en els seus catàlegs de venta.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
26
Exemple de Mercedes-Benz SLS AMG Coupé Electric Drive
Aquesta imatge seria l’esquema de funcionament d’un vehicle propulsat per
un motor 100% elèctric i amb suport únicament de bateries, les quals són de
ió de Liti.
Actualment, les bateries de Liti-ió, són el sistema d’emmagatzament d’energia
elèctrica més comú en els vehicles elèctrics.
Les bateries emmagatzemen l’energia en forma de corrent continu (DC. –
Direct Current), mentres que el carregador exterior pot alimentar l’energia
com a corrent continu (DC) o corrent altern (AC. – Alternating Current). Pel
que fa als motors d’aquests vehicles, normalment són màquines elèctriques
de corrent altern. Precisament per aquesta raó, els vehicles disposen d’un
inversor, el qual permet transformar el corrent continu en corrent altern.
1.3.2 Vehicle de propulsió híbrida (Elèctrica-Combustió).
En aquesta variant el motor elèctric té un paper secundari: l'energia elèctrica
que l'impulsa prové de bateries i, alternativament, d'un motor de combustió
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
27
interna que mou un generador. Normalment, el motor també pot impulsar les
rodes de forma directa.
Actualment però hi ha més combinacions, tenim cotxes híbrids amb
motors pneumàtic / combustió i un híbrid pneumàtic / elèctric.
En el disseny d'un automòbil híbrid, el motor tèrmic és la font d'energia que
s'utilitza com última opció, i es disposa d'un sistema elèctric per determinar
quin motor utilitzar, i quan fer-ho.
En el cas d'híbrids gasolina-elèctrics, quan el motor de combustió interna
funciona, ho fa amb la seva màxima eficiència. Si es genera més energia de
la necessària, el motor elèctric s'utilitza com a generador i carrega la bateria
del sistema. En altres situacions, funciona només el motor elèctric,
alimentant-se de l'energia guardada a les bateries.
N'hi ha alguns en què és possible recuperar l'energia cinètica en la frenada i
la converteix en energia elèctrica.
La combinació d'un motor de combustió operant sempre a la seva màxima
eficiència, i la recuperació d'energia en la frenada (útil especialment a la
ciutat), fa que aquests vehicles tinguin millors rendiments que els vehicles
convencionals.
Tots els cotxes elèctrics utilitzen bateries carregades per una font externa, fet
que ocasiona problemes d'autonomia de funcionament. Aquesta queixa
habitual, s'evita amb els cotxes híbrids, ja que és el motor tèrmic (normalment
de gasolina), el que, mitjançant un generador, carrega les bateries.
Tipus de vehicles híbrids
Els vehicles híbrids es classifiquen en dos tipus:
paral·lel: tant el motor tèrmic com l'elèctric poden fer girar les rodes.
sèrie: el motor tèrmic genera electricitat i la tracció només la proporciona el
motor elèctric.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
28
També es poden classificar en:
Regulars: utilitzen el motor elèctric com a suport.
Endollables: (també coneguts per les seves lletres en anglès PHEVs) utilitzen
principalment el motor elèctric i es poden recarregar endollant-los a la xarxa
elèctrica. (Plug-in)
A part, també existeix un altre tipus de funcionament, molt recent, que utilitza
l’aire comprimit per produir energia elèctrica. És l’anomenat Hybrid Air.
Aquest sistema, consta d’un funcionament, en que un fluid hidràulic propulsa
el cotxe. En les frenades, el que fa el Hybrid Air s'assembla a comprimir un
moll potent utilitzant un gat hidràulic la manovella del qual acciona la pròpia
inèrcia del vehicle. En accelerar, l'energia emmagatzemada s'empra per
moure a l'automòbil com ocorreria en un cotxet a corda. El nitrogen comprimit
és una forma barata de tenir un 'moll potent', mentre que el sistema hidràulic
és una forma enginyosa de 'donar corda' i 'consumir corda' de forma lenta i
progressiva.
En
paral·lel
En sèrie
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
29
Aquest sistema no és una alternativa a un Chevrolet Volt o un Toyota Prius(
el model híbrid per excel·lència). Això sí, en condicions de tràfic urbà, el seu
potencial d'estalvi és molt elevat. PSA (Grup Peugeot-Citroën) calcula que, en
aquest escenari, pot estalviar un 45% de combustible, propulsar al cotxe
durant un 80% del temps i suplementar les prestacions d'un motor de
gasolina fins a fer-li semblar un turbodièsel.
Un exemple clar d’aquest sistema de funcionament híbrid és el; Citroën C4
Cactus.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
30
Avantatges i desavantatges del motor híbrid
Avantatges Desavantatges
Menys soroll que un motor tèrmic.
Més pes que un cotxe normal.
Resposta més ràpida.
Més possibilitat d'espatllar-se.
Recuperació d'energia en
desacceleracions
De moment, el preu.
Més autonomia que un elèctric
simple.
Més suavitat i facilitat d'ús.
Recàrrega més ràpida que un
elèctric.
Millor funcionament en recorreguts
curts.
Consum molt inferior.
Favorable per el medi ambient.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
31
1.3.3 Vehicle de propulsió elèctrica 100% amb bateries que es carreguen
mitjançant un motor de combustió (on-Board).
Aquest motor actua com a generador d’ energia (sense connexió amb la
transmissió). Aquesta variant també s’anomena Range Extended o VE de
rang estès.
El Mitsubishi Outlander PHEV és un exemple d’aquesta solució que crea una
nova variant de motor elèctric. És francament diferent a qualsevol altre model
del mercat de característiques similars i prestacions, ja que ens permet
desplaçar-nos en tres configuracions de propulsió diferents, sempre apostant
per l'eficiència com a element principal.
La segona possibilitat que presenta i la que ens interessa tractar en aquest
apartat és la del range extended (extensor d’autonomia) mitjançant l'energia
generada pel motor de combustió interna de 95 CV que actua com a motor-
generador d'energia per a la recàrrega de les bateries, aconseguint així una
autonomia total propera als 800 km amb un consum de combustible mitjana
de 1,63 l (segons homologació). En aquesta manera de conducció,
l'Outlander PHEV, es desplaça preferentment mitjançant els dos motors
elèctrics (2 × 60 Kw) instal·lats a cada un dels eixos, aconseguint així una
eficient tracció total permanent amb un gran parell motor, propi dels motors
elèctrics .
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
32
1.3.4 Vehicles de propulsió 100% elèctrica amb bateries que s’alimenten
d’una pila de combustible d’Hidrogen.
La pila de combustible, es capaç de generar energia elèctrica a partir d’un
procés electro-químic i alimentar les bateries. Seria l’equivalent al Range
Extended de motor de combustió, però mitjançant una pila de H2.
En aquest cas, parlem dels cotxes elèctrics alimentats per l'energia procedent
de l'hidrogen (H2). Existeixen diferents maneres de generar aquesta energia,
però generalment, en el sector de l’automoció, s'ha optat per utilitzar una pila
de combustible que obté l'energia de l'hidrogen mitjançant un procés
electroquímic. L'hidrogen que alimenta la pila de combustible
s'emmagatzema en estat líquid en un tanc o dipòsit similar al de la gasolina
però comprimit a altes pressions (entre 300 i 700bars).
El resultat de tot el procés representa una mobilitat “zero emissions”, ja que la
transformació de l'hidrogen en energia elèctrica en un vehicle d'aquestes
característiques genera com a “residu” únicament vapor d'aigua.
El proveïment de l'hidrogen, a diferència de les actuals recarregues dels
cotxes elèctrics de bateries, es pot realitzar en pocs minuts (al mateix nivell
que el combustible), resolent així el problema principal de l'autonomia i temps
d'espera dels cotxes elèctrics actuals. Fins aquí tot sembla ideal, però entrem
una mica en matèria. El proveïment es fa en estacions especialitzades i poc
comunes (sobretot en el sud d'Europa) que requereixen d'un sistema
totalment estanc (a pressió), ja que l'hidrogen se subministra a altes
pressions (entre 300 i 700 bars) i és inflamable al contacte amb l'aire. A
Espanya existeixen unes poques “hidrogeneras” destinades a flotes
industrials o de transport públic.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
33
Mercedes Clase B F-Cell recarregant-se en una “hidrogenera” d’Alemanya. Clutchd
L'hidrogen (no procedent de derivats fòssils) no és una font d'energia en si
mateixa, sinó un subproducte obtingut a força de la utilització de grans
quantitats d'energia (electròlisi), que es comprimeix i emmagatzema a altes
pressions (300-700 bars) para finalment ser utilitzat per a la generació
d'energia elèctrica. Tot aquest procés pot representar un balanç d'emissions
global major a la dels combustibles fòssils, si no es prioritza o garanteix que
la seva obtenció es realitza mitjançant la utilització d'energies procedents de
fonts renovables, aspecte essencial si l'objectiu principal d'aquestes noves
tecnologies en mobilitat, no és un altre que contribuir a una millora ambiental i
a la reducció d'emissions en termes globals.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
34
Un exemple d’aquesta variant de motor seria el Hyundai IX35 "fuel cell", una
producció limitada equipat amb motor elèctric i amb pila de combustible
d'hidrogen, sens dubte tota una declaració d'intencions de la marca coreana.
El vehicle en qüestió, equipa un motor elèctric de 100 kW de potència (uns
135 CV), que li permet accelerar de 0 a 100 km / h en 12,5 segons. L'energia
generada per la pila de combustible, li proporciona una autonomia de més de
500 km amb una sola càrrega de 5,6 kg de H2 a 700 bar de pressió, que es
realitzaria en només 3 minuts en una hidrogenera.
Secció del Hyundai IX35 Fuel Cell. Frontal del IX35 Fuel Cell. Destaca els dipòsits d’H2. Amb aquesta aposta, Hyundai se suma a un selecte grup de fabricants que ja
consideren la tecnologia mitjançant pila de combustible d'hidrogen, com una
alternativa als vehicles de combustió interna.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
35
Existeixen altres tecnologies amb diferents variants, mitjançant sistemes
d’aire comprimit i suports variats, que potser més endavant aportaran noves
solucions, però de moment es troben en una fase experimental.
1.3.5 Altres innovacions (GNC)
Per altra banda, Agustín Payá, persona amb un alt coneixement sobre el
tema, ens informa en el seu blog sobre una de les innovacions de SEAT:
“Hoy os quiero hablar de la ultima apuesta “ECO” del fabricante SEAT, en
concreto de su nuevo modelo León 1.4 TGI, un vehículo que se fabrica en
serie en nuestro país, y que viene preparado para funcionar a gas natural
comprimido (GNC), también conocido como gas natural vehicular(GNV).
Ya se que no se trata de ningún coche
eléctrico o híbrido, pero estos modelos a
gas, pueden cumplir una misión
esencial en la que yo considero “la
transición hacia una movilidad
sostenible”.Resulta que el GNC aplicado
a la automoción, nos aporta grandes
ventajas en cuanto a la reducción de los
contaminantes de nuestras ciudades, sobretodo si los comparamos con las
emisiones de los actuales motores diésel, a la vez que representa un gran
ahorro para nuestros bolsillos.
Los nuevos modelos TGI de la marca, actualmente los SEAT León y Mii,
salen de fábrica equipados con el sistema a gas (GNC) y también con
el convencional a gasolina. Actualmente el Kilo de gas sale por 1 Euro, lo que
equivale a un coste de 3,75 euros a los 100 Km recorridos. Esto representa
un ahorro de hasta el 40% respecto a los modelos diesel y del 60% sobre los
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
36
modelos de gasolina. El inconveniente es que actualmente solo existen 52
puntos de repostaje de GNC en toda España.
El SEAT León 1.4 TGI tiene una potencia de 110 CV y un par motor de 200
Nm, que le permiten acelerar de 0 a 100 km/h en 10,9 Segundos.
Su autonomía, funcionando con el sistema a gas (GNC) es de más de 400
Km, a los que podemos añadir 900 Km más si consideramos la autonomía
que le proporciona el deposito de gasolina.”
A continuació, he creat una taula comparativa entre les variants de consum,
dels models Seat León amb funcionament GNC, i el funcionament
convencional de combustió interna amb 4 cilindres en línia.
Model
(exemple)
Consum Estalvi energètic
GNC (Gas
natural
comprimit)
Seat León
1.4 TGI
1€/1kg gas
3,75€/100km
40%respecte
vehicles dièsel
60%respecte
vehicles de
gasolina
Motor de
combustió
interna (4
cilindres
en línia) -
gasolina
Seat
León 1.2
TSI
4,9 l/100km
1 L/ 1,26€
6,174€/100km
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
37
2 Treball pràctic: Energies alternatives i canvis tecnològics en la competició
L’objectiu principal d’aquest apartat del treball és contactar amb responsables
tècnics d’empreses automobilístiques que estiguin innovant en el camp
d’utilització de nous mecanismes per els motors dels vehicles, per tal
d’obtenir informació sobre els projectes en els que s’està treballant en
aquests moments i les previsions de futur.
Per altra banda, contactar també amb persones implicades en el món de
competició de vehicles amb energies alternatives. Tant des del punt de vista
tècnic com des del punt de vista esportiu, és a dir, des d’enginyers fins al
pilot, passant per els mecànics. Aquest tema em sembla interessant per
poder analitzar les possibilitats de futur que tenen els projectes de
competicions de vehicles elèctrics.
Anteriorment, en el marc teòric, ja us he definit les incorporacions de diferents
tipus de motor amb altres energies al sector de vehicles comercials i he
analitzat les possibilitats que tenen de futur i alhora, he comparat les seves
prestacions amb els motors de mecàniques menys evolucionades i amb
combustibles derivats del petroli.
A partir d’aquí, desenvoluparé la part pràctica centrant-me en analitzar les
variants i possibilitats dels motors amb energies alternatives en el món de la
competició, valorant-ne les diferents prestacions com: potència, consum,
acceleració, velocitat, tracció... i comprovar si són projectes purament
experimentals o si són projectes amb viabilitat de futur.
Per aconseguir informació al respecte em poso en contacte amb diferents
persones amb activitat professional vinculada al món del motor i sobretot de
la competició.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
38
2.1 Contacte amb Chus Sánchez
En primer lloc, he contactat amb el senyor Chus Sánchez, enginyer mecànic i electrònic que actualment disposa d’un càrrec de director de projecte de l’Arguiñano Racing Team de Moto 2. El seu currículum professional, el qual me’l va facilitar ell mateix, està incorporat en aquest treball en l’apartat d’annexos.
2.1.1 Entrevista
¿Crees que el mundo de la competición irá derivando hacia utilizar
exclusivamente energías menos contaminantes?
Sin duda, será asi, por razones diversas, algunas no son nada ecologistas,
simplemente el petróleo tiene una duración limitada, las reservas mundiales
se estima que acabaran por el 2070.
¿Los intereses económicos de las grandes competiciones ( F1,Moto
GP….)juegan a favor o en contra de este cambio?
El mundo de la competición no marca ninguna directriz en esas decisiones,
los intereses económicos de la competición radican en la consecución de la
mayor cobertura televisiva mundial de su evento, como cualquier otra
competición –vease Futbol, Olimpiadas, Ciclismo, Campeonatos mundiales
de…- y lo que hacen en todo caso es adaptar sus normas al intento de
conseguir la mayor espectacularidad posible, en alguna ocasión se toman
decisiones de reglamentos que intentan acercar al espectador la idea de que
la competición es también sensible a los temas ecologistas –competiciones
con motores eléctricos- pero son mas un gesto que una voluntad de migrar
hacia ese camino.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
39
¿Crees que el motor eléctrico será la solución definitiva ?¿O simplemente el
modelo de motor de los próximos años? ¿Destacarías como prometedor el
combustible de hidrógeno en los motores eléctricos?
El motor eléctrico será el futuro y se popularizara en cuanto el desarrollo de
las baterías –ese es el verdadero campo de desarrollo- se hayan
perfeccionado haciéndolas mas pequeñas y ligeras, capaces de almacenar
mas energía y recargarse mas rápidamente y por mas ciclos.
Podrías explicarme de una manera breve en que consiste la gestión
electrónica del control de los motores? Esta gestión presenta diferencias
entre los coches eléctricos y los coches de combustión interna
convencionales?
La gestión electrónica de un motor, resumidamente es una caja negra –
miniordenador- que recoge todos los datos de sensores que dispone el motor
y gestiona todos los actuadores que permiten el funcionamiemnto y
rendimiento optimo del motor de combustión, en el caso del motor eléctrico
se basara en otros principios de funcionamiento, el motor eléctrico se
gestiona de un modo completamente diferente, pero su objetivo será el
mismo, máximo rendimiento con el minimo consumo de energía.
De pequeño, el mundo del motor, ya era tu sueño principal?
Pues de pequeño mi ilusión era la tecenologia y sobre todo la electrónica y
los sistemas de control teledirigido.
Tú estás más centrado en el mundo de la competición, pero crees que la
producción comercial también es importante para el desarrollo tecnológico?
Absolutamente importante, solo que en ocasiones los objetivos en ambos
campos tienen consideraciones e importancias diferentes (ejemplo consumo
y polución)
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
40
Consideras el mundo de la competición como banco de pruebas para innovar
en los motores?
En cierto modo si, pero fundamentalmente en la gestión electrónica del
control de los motores, pues el target final en ambos mundos es diferente.
Por qué crees que se están aplicando nuevas energías en los motores?
Como el híbrido o eléctrico? Simplemente por una razón de ofrecer nuevos
productos al mercado o también por una razón de eficacia en cuanto a
potencia, durabilidad… o simplemente cuestiones medioambientales?
Es conocido, los estudios que demuestran que las actuales reservas
Mundiales de Petróleo tienen fecha de caducidad (algunas dicen que en la
década de los 2060) por lo tanto es imperativo producir otro tipo de motores
alimentados por otras fuentes de energía. Además existen las razones
medioambientales que son un elemento más actual y que se utiliza como
argumento de Marketing en estos momentos.
El sistema de funcionamiento de un eléctrico es diferente al de un híbrido? En
qué aspectos?
Un hibrido es un vehículo que dispone de los dos motores uno de combustión
convencional y otro eléctrico, uno funciona mientras el otro esta aparado, los
sistemas de gestión electrónico determinan cuando hacer trabajar a uno u
otro.
Qué sector se está desarrollando de manera más destacada en lo que es
desarrollo tecnológico? Las motos o los coches ?
Sin duda los coches hoy por hoy
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
41
Profesionalmente i como opinión personal, a ti, que te apasiona más ?
Trabajar con motos o con coches?
Con coches pues el trabajo de los Ingenieros es más determinante en el
resultado final del resultado en la competición, pero me gustaría poder estar
en un proyecto en el que se pudieran aplicar más desarrollos tecnológicos a
las motos para acabar comprobando su eficacia.
Donde influye más la aerodinámica? Competición de coches o motos?
Sin duda en los coches, de hecho en las motos el reglamento no permite el
uso de apéndices aerodinámicos
El tipo de motor o la energía usada en él, puede influir en la forma del chasis?
O en un tipo diferente de neumáticos?
No. Lo que influirá en el chasis, y quizás en los neumáticos, son sin dudad las
prestaciones finales del motor, pero también su tamaño y peso, así como el
de las baterías.
Todas las innovaciones tecnológicas se inician en un prototipo fabricado
artesanalmente?
Las innovaciones se inician con una idea, a veces no constatada como
buena, y eso da paso a la producción de algún prototipo, fabricado en mínima
cantidad, probablemente único, el proceso ya no es tan artesanal, en el
sentido del uso de las manos de alguien, se utilizan procesos industriales
sofisticados.
Crees que la informática y la programación ganarán presencia en los coches
de competición aunque ya estén altamente informatizados? Y en los
turismos?
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
42
Sin duda alguna, y en las motos también
Crees que la competición eléctrica, al reducir el sonido de los motores, tiene
menos emoción tanto para los pilotos como para el publico?
Para los pilotos no creo tanto, pues ellos siguen sometidos a las fuerzas de
las aceleraciones y siguen sintiendo la parte dinámica, para el público sin
duda...están mal acostumbrados!!
2.1.2 Valoració de l’entrevista
A partir de les respostes del Sr. Chus Sánchez, ens podem reafirmar en la
idea de que la principal motivació dels enginyers per buscar alternatives al
motor de combustió interna convencional és el coneixement de la data de
caducitat d’obtenció del petroli, que ell situa aproximadament als voltants de
l’any 2060.
Així doncs, de manera lògica, el món de la competició també es veurà afectat
i no seria estrany que en un futur no gaire llunyà qualsevol tipus de
competició de motor es desenvolupés amb motors que utilitzin energies
alternatives a les actuals.
Però en aquesta entrevista no ens hem centrat simplement en els nous
motors que s’hauran de desenvolupar en el món de la competició, perquè en
la competició hi intervenen molts altres aspectes i crec que seria necessari
esmentar-los.. Per exemple, actualment tant en la competició com en la
producció de turismes es busquen contínuament solucions tècniques i
desenvolupaments tecnològics que permetin millorar els productes, i
aquestes dues branques en molts aspectes treballen en el mateix sentit, com
serien la potència, acceleració... però per altra banda, en la competició no es
té en compte el que seria la cerca de solucions menys contaminants per el
medi ambient o el consum dels vehicles, això de manera lògica és degut a
que en els vehicles de competició s’estan buscant contínuament els millors
resultats possibles sobre la pista, però si és així, ens podem permetre
preguntar-nos, el vehicle elèctric o d’algun altre tipus d’energia encara no
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
43
està suficientment desenvolupat per igualar els resultats del vehicle de
combustió interna convencional?
Esquema de les idees principals obtingudes de l’entrevista.
2.2 Contacte amb Albert Fàbrega
En segon lloc, he contactat amb el senyor Albert Fàbrega, enginyer mecànic i
tècnic en automoció de cinquè nivell, el qual ha treballat en diversos projectes
de Fórmula 1 i alhora ha participat en alguns programes de televisió de motor
siguent el responsable de comentaris tècnics.
El seu currículum professional, el qual me’l va facilitar ell mateix, està
incorporat en l’apartat d’annexos del treball.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
44
2.2.1 Entrevista
La gestió electrònica dels motors i dels automòvils juga un paper fonamental
en la fórmula 1?
La Fórmula 1 ha estat sempre un aparador i un laboratori de
desenvolupament tecnologic del món de l’automoció. L’electrònica ha suposat
sempre un punt importantissim en la millora del rendiment d’un monoplaça,
tant en la capacitat de gestió i activació , com en la d’analisis.
Sense electrònica, la fórmula 1 canviaria radicalment? En quin sentit?
Molt. De fet, la FIA ha hagut de limitar la rellevància de l’electrónica en el
treball dels equips. La limitació de la telemetria a una sola direcció o la
prohibició de les suspensions actives, son algunes de les mostres que el
desenvolupament de l’electrónica en la F1 també ha sigut controlat, sigui per
temes de control de pressupostos o per no minimitzar la rellevància del factor
humà en el rendiment final del monoplaça. Sense electrónica, s’haurien de
replantejar molts coses, no solament en l’apartat tècnic, sinó també en
l’esportiu.
Des de petit, el teu somni era arribar a dedicar-te professionalment al món del
motor?
Per poder dedicar-te al mon de la competició has de ser-ne un apassionat. El
nivell d’exigència i dedicació q et demana, es insuportable sinó és que n’ets
un gran seguidor.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
45
Veus possible una fórmula 1 amb un motor que utilitzi una font d’energia
diferent?
Crec que encara estem una mica lluny. El mon de l’automoció encara no ha
fet un pas prou decisiu cap a una transició clara cap al vehicle elèctric en el
curt plaç i per tant, crec q encara ens queden alguns anys de fer servir els
combustibles fòssils.
Quins són els projectes que actualment duen a terme els enginyers pel que fa
a la innovació dels motors? Busquen sistemes diferents?
L’integració dels sistemes de generació ERS amb el motor tèrmic de
combustió ha sigut el principal caball de batalla dels equips. A més a més,
això s’ha hagut de realitzar en un entorn de eficiència energètica que posa
límit al consum de combustible per cursa. Tot això ha fet q després de una
primera etapa de consolidació i fiabilitat, els esforços es concentrin en buscar
la màxima eficiència els conjunt de la unitat de potència.
De quines accions/ funcions disposen els pilots d’un fórmula 1 des del seu
volant?
A part de les que ja coneixíem fins ara, els pilots tenen aquesta temporada
més funcions a la seva disposició en el volant: les que gestionen els sistemes
de generació i entrega de l’energia elèctrica i el consum de combustible del
motor de combustió.
Creus que l’electrònica és el camp d’innovació principal en la fórmula 1 i en el
motor en general?
L’electrònica y l’aerodinàmica són dos camps en que els equips inverteixen
molts recursos.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
46
Veus el motor elèctric com la solució definitiva?
No, encara haurem d’esperar per veure com es desenvolupa aquest concepte
en el cotxe de carrer.
Com es va iniciar el projecte de la escuderia espanyola HRT?
La Fia va obrir 3 noves places per disputar el mundial . Un dels projectes que
va complir totes les exigències demanades va ser el de Campos Meta 1,
primerament liderat per Adrian Campos. Després va pasar a mans de
Hispania y finalment va acabar sent HRT.
Com descriuries el teu paper en aquell projecte?
La meva funció primera com a Project Manager va ser la de la creació de les
bases i de la seu per poder crear un equip 100% español per poder portar
l’estructura a Madrid, després que durant les primeres dues temporades
s’hagués gestionat des d’Alemanya. Un cop l’equip va quedar consolidat i
assentat a Madrid vaig convertir-me en Coordinador de l’equip.
Com a opinió personal, quina creus que és la millor opció que com a
alternativa a la finalització de recursos com el petroli? Quin creus que serà el
motor del futur?
Haurem d’esperar molt temps encara. Jo crec que els sistemes híbrids es
consolidaran a l’espera de veure com es mou l’automoció.
2.2.2 Valoració de l’entrevista
Segons Albert Fàbrega, l’incorporació dels motor elèctrics en el món de la
Fórmula 1 i de l’automocío en general encara li queda un llarg camí per
recórrer, ja que considera que els automòbils amb combustibles fóssils
durarant uns quants anys més. Tot i així, creu que l’efectivitat dels motors pot
anar millorant molt amb el desenvolupament de l’electrònica i l’aerodinàmica
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
47
en els monoplaces. D’aquesta manera, seria possible millorar les prestacions
de potencia i velocitat sense augmentar el consum.
Esquema de les idees principals obtingudes de l’entrevista.
2.3 Contacte amb Mercedes Barcelona EcoTeam
Vehicle amb el que competeix Agustí Payà
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
48
A continuació, vaig contactar amb Mercedes Barcelona EcoTeam, ja que
buscant informació sobre les Ecosèries, em vaig adonar que aquest era un
dels equips principals de la competició i vaig tenir interès en poder obtenir
informació del seu funcionament i els seus projectes de futur.
El haver contactat amb ells, em va facilitar el poder fer una entrevista amb el
seu responsable tècnic, en Bernat Lleonart, i més endavant, amb un dels
seus millors pilots, reconegut mundialment, Agustí Payà.
2.3.1 Entrevista a Bernat Lleonart
Fotografia amb el responsable tècnic de Mercedes Barcelona Eco-Team Bernat
Lleonart
Com es va crear l'equip Mercedes Barcelona Eco Team? Amb quina finalitat?
L’any passat (2013) va ser la 1ª temporada, es va crear per participar en les
Ecosèries
Em podries descriure que és el Mercedes Barcelona Eco Team?
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
49
Es un equip format bàsicament per 5 cotxes del model clase A, un d’ells
elèctric i competim en les Ecosèries, el primer campionat en circuits tancats a
nivell europeu basat en l’eficiència i l’estalvi energètic.
Funciona de la mateixa manera que una escuderia de Fórmula 1?
Més o menys. Tenim un Team Manager que coordina les curses, un ajudant,
un cap tècnic i dos mecànics per cotxe.
En quines competicions estan participant els vostres pilots?
En les Ecosèries (5 curses) i un ral.li, el 2000 Viratges. A part, hem participat
en una prova del Campionat del Món FIA d’Energies Alternatives (Vitòria)
amb un primer lloc en la categoría EF i un Eco rallye a Castelló guanyan en
la categoría i la general de Regularitat
En aquest moment quina és la competició d’energies alternatives més
popular? Quin paper hi tenen les ECOseries?
Les Ecosèries són úniques a Europa, no hi ha cap campionat semblant a
aquest, tot i que hi ha un gran interés a França. Sembla ser que l’any que ve
volen montar una competició similar i hem estat convidats per correr la
primera cursa.
L’anàlisi del comportament en els cotxes de les ECOseries, té algún tipus de
repercussió en la fabricació de turismes en sèrie?
Són cotxes que no poden passar de 120 grams de CO2 per quilómetre. No
són cotxes taller, els nostres cotxes un cop han corregut han d’estar en
perfecte estat d’ordre per posar-los a la venta, evidentment Mercedes Benz
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
50
España esta molt el corrent del comportament d’aquest vehicles en lo que es
refereix a eficiencia.
Quina importància se li dóna a la innovació dels motors i utilització de les
energies alternatives a Mercedes?
Mercedes és una de les millors marques a nivel mundial. Ara s’està posant
les piles en tot lo referent a les energies alternatives, al tema hybrid i
electrics.La marca hi dona molta importancia ja que cada vegada inverteixen
més en I+D en aquest aspecte, els nous motors de Mercedes ja compleixen
la normativa EURO6 que entrara en vigor per 2016.
Mercedes creu que el futur de l'automoció es basa en l'ús d'energies
alternatives? Per quin motiu?
O t’hi poses o no hi ets. Totes les marques hi estan treballant en aquests
temes, és el futur, l’estalvi energètic, les noves tecnologies, els nous
combustibles, biodiesels, el gas GNC (gas natural comprimit)o GLP (gas
licuat derivat del petroli), el tema elèctric, etc.
És possible que el futur de l'automoció disposi d’un funcionament únicament
amb energies elèctriques?
Posible? De moment es molt complicat trobar acumuladors energètics que
permetin la autonomía necesaria i temps de carrega de les bateries. A més,
el sistema electric nacional no esta preparat per recarregues rapides.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
51
En les ECOseries hi corren estrictament vehicles que utilitzin energies
alternatives en el seu funcionament o també tenen la possibilitat de participar
vehicles de combustió interna convencionals?
En les Ecosèries hi poden correr tot tipus de vehicles que estigui per sota
dels 120grs de CO2 per KM, poden ser electrics, hybrids, fóssils (gasoil i
benzina), amb biodiesels, gas, etc.
Com funciona la puntuació en les ECOseries? Quins aspectes es consideren
a l’hora de puntuar?
Les cuses en circuit duren una hora. Durant aquesta hora tu has de calcar un
temps per volta que ja has entrenat en els entrenaments oficials, aixó si,
l’organitzador et dona un temps màxim i un de mínim. Dins d’aquest marge tu
has de triar un temps per volta i calcar-lo. Pensa que cada mil.lèssima de
penalització és 1 punt. També et donen uns litres màxims que pots consumir
en aquesta hora. A Calafat (va ser la última cursa abans de l’estiu) van ser de
6,5L, no podiem passar d’aquest marge. Guanya el que fa menys punts i si
està dins d’aquest marge de consum.
Perquè et fagis una idea, l’any passat vem penalitzar en tot l’any 6745 punts,
és a dir, 6 segons, 7 dècimes, 4 centèssimes i 5 mil.lèssimes. Això durant
18000 segons que dura tot el campionat….com pots veure és molt poquet.
Vol dir que vem fer una regularitat perfecte durant tot l’any.
De quina manera és té en compte el consum de cada cotxe a l’hora de la
classificació? Els diferents tipus de motor están classificats en diferents
categories en la competició?
Parteixen del consum mixt de la fitxa técnica de cada cotxe.
Es defineixen tècnicament les següents categories de vehicles admesos:
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
52
ECOgas. Vehicles ecològics amb una potència no superior a 170cv. que
tinguin com a font de propulsió un motor que utilitzi com a combustible el gas
(GLP, GNC, ...).
ELECTROseries. Vehicles ecològics de sèrie que tinguin com a única font de
propulsió el motor elèctric.
ECOdames. Seran admeses en la categoria únicament les participants
femenines en equips íntegrament femenins.
Eco 1. En aquesta categoria s'enquadren els vehicles ecològics de sèrie que
tinguin motorització Híbrida.
Eco 2. En aquesta categoria s'enquadren aquells vehicles ecològics de sèrie
que tinguin, únicament, motor de gasolina que no sobrepassi els
1.600 cc.
Eco 3. En aquesta categoria s'enquadren aquells vehicles ecològics de sèrie
que tinguin, únicament, motorització Dièsel, la cilindrada del qual sigui inferior
a 2200 cc.
Eco 4. En aquesta categoria s'enquadren aquells vehicles que no entrin dins
cap de les categories anteriors, inclosos vehicles de sèrie modificats, amb
una preparació superior a la de sèrie per tal de reduir les emissions i els
consums. Aquestes modificacions han de ser declarades així com el seu
consum homologat resultant, a les verificacions tècniques prèvies o,
prèviament, a la FCA.
Creus que el futur de la competició de motor és aquesta?
Sincerament, de moment no ho crec, encara que cada vegada es fa mes
enfasi en aques aspecte, com es pot veure en la F1.
Que es exactament una cursa de regularitat?
Fer bé la regularitat vol dir que estàs complint el 100% unes mitges (relació
temps i velocitat) que t’han donat anteriorment. Per exemple, si jo haig de
rodar durant la hora que dura la cursa a 2’50” vol dir que totes les voltes les
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
53
haig de fer a 2’50”00, no a 2’50” 10”’. Això és ser regular i fer una bona
regularitat.
Com és que en les ECOseries hi poden participar cotxes de combustió
interna convencionals si té la característica de competició amb energies
alternatives?
Crec sincerament que ho fan perquè encara no n’hi han molts amb energies
alternatives. Això si, tal com t’he dit, no poden passar dels 120 grms de CO2
x km. En un futur ho volen baixar als 90grs, però en aquest moment no hi han
cotxes suficients per baixar-ho
2.3.2 Valoració de l’entrevista
En aquesta entrevista en Bernat Lleonart ens explica el funcionament de les
Ecosèries. A partir de les seves explicacions, podem deduir l’esforç que fa
una gran marca com Mercedes-Benz per avançar tècnicament en l’aplicació
de les noves alternatives al motor convencional de combustibles fòssils, amb
la principal finalitat de reduir consums i emissions contaminants. D’això
podem extreure que si una marca com aquesta, amb un gran prestigi i una
gran presencia al mercat aposta per aquesta via de I+D, l’avenç en aquesta
línea i l´arribada al mercat de cotxes molt desenvolupats en aquest apecte
augmentarà exponencialment en poc temps.
Esquema de les idees principals obtingudes de l’entrevista
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
54
2.3.3 Entrevista a Agustí Payà (Pilot de Mercedes Barcelona EcoTeam)
Finalment, he contactat amb un pilot de competicions elèctriques que ha
mostrat molt interès a ajudar-me a enriquir el meu treball, anomenat Agustí
Payà, nascut el 8/6/1971 a Barcelona. Actualment, forma part de l’equip
Mercedes-Benz ECO TEAM. És un dels pilots més experimentats d’Europa
en la conducció de vehicles elèctrics, bi-campió de les (ECORaces) de 2012 i
2013 i en aquests moments ja el podem considerar campió d’Espanya de les
Ecosèries.
Per altra banda, ha estat escollit per formar part del selecte grup “Drivers’
club” els components del qual participaran en el primer campionat munidal de
monoplaces elèctrics promogut per la FIA anomenat Formula E.
A més de pilot, és enginyer especialitzat en eficiència energètica, mobilitat
sostenible i Smart Cities (ciutats intel·ligents).
Com a informació addicional, té un blog especialitzat en cotxes elèctrics i
híbrids.
" As a competition and new technologies passionate I only conceive races from the the efficiency and sustainability point of view "
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
55
Agustí Payà responent les preguntes d’un periodista de televisió al circuit de Castellolí el dia 12 d’Octubre de 2014.
¿Cuál fue el detonante para que tu carrera deportiva y profesional derivase
hacia el ámbito de los coches eléctricos y las energías alternativas en el
mundo del automovilismo?
Durante toda mi carrera he tenido interés en aquellas tecnologias y/o
proyectos que apostararan por una mejora en la reducción de emisiones y
por un mayor respeto por el medio ambiente. La irrupción del coche eléctrico
y en concreto de los modelos eléctricos de Mercedes-Benz y Tesla, me
convencieron totalmente a dedicarme por esta tecnología para la
competición.
¿Me podrías enumerar los diferentes tipos de alternativas al motor de
combustión interna convencional que se están desarrollando?
La pricipal alternativa a la propulsión de combustión interna, es actualmente
la propulsión mediante motores eléctricos. Las diferentes variantes
tecnológicas, se centran en el soporte energético (el equivalente al deposito
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
56
de gasolina), ya que en esta tecnología eléctrica, el almacenamiento de
energía pasa a ser el elemento principal, y no el motor, como pasa en la
combustión interna.
En estos momentos los principales sistemas son:
-Vehículo propulsado al 100x100 por un motor eléctrico y con soporte
únicamente de baterías (normalmente Ion de Litio)
-Vehículo de propulsión híbrida (Eléctrica-Combustión). Donde el motor
eléctrico cumple una misión secundaria. El modelo por excelencia de Toyota
y su modelo Prius.
-Vehículo de propulsión eléctrica 100x100 a baterías que se recargan
mediante un motor de combustión (on-Board) que actúa como generador de
energía (nunca a la transmisión). Este seria el Range Extended o VE de
rango esxtendido.
-Vehículos de propulsión 100x100 eléctrica a baterías que se alimentan de
una Pila de Combustible de Hidrógeno. La pila de combustible, es capaz de
generar energía eléctrica a partir de un proceso electro-químico y alimentar a
las baterias. Seria el equivalente al Range Extended de motor de combustión,
pero mediante una pila de H2.
Existen otras tecnologías de rango extendido, medainte sistemas de aire
comprimido y soportes variados, que si bien aportan nuevas soluciones, se
encuentrar en una fase experimental.
¿Cuáles son las principales marcas automovilísticas que están desarrollando
estas alternativas?
La marca mundial de referencia por tecnología y prestaciones, es sin ninguna
duda Tesla Motors (www.teslamotors.com).
En cuanto a las marcas Europeas, el grupo Nissan-Renault es el que mayor
inversión ha realizado en esta tecnologia. Le seguirian los alemanes de
BMW, Mercedes-Benz y el Grupo AUDi-VW (de estos últimos destacaria el
VW E-Golf).
Las industrias Chinas como BYD tambien han presentado soluciones
interesantes en esta materia.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
57
En USA, a parte de Tesla, el Grupo General Motors (GM) apuesta por los
Eléctricos de Rango Extendido como el Checrolet Volt y su versión para EU
Opel Ampera.
¿Por cuál de estas opciones están apostando mayoritariamente las marcas?
En primer lugar se situaría la tecnología híbrida, con el grupo Toyota a la
cabeza y como principal defensor de esta configuración.
Seguidamente la tecnología de vehículo 100x100 eléctrico a baterías, es la
más popular entre los fabricantes, ya que aquí prácticamente todos tienen un
modelo en su catálogo de estas caracteristicas.
La tecnología basada en el Range Extended, seria la tercera en el ranquing
de fabricación y ventas. Los modelos BMW I3 RI y Opel Ampera son un
ejemplo. Otras como Honda, Hyunday, entre otros, apuestan por un Range
Extended mediante Pila de Combustible de H2.
Y por otro lado, ¿Cuál de estos sistemas es el menos contaminante
medioambientalmente?
Partiendo de la base de que no hay tecnología que garantice un 100x100 de
cero emisiones, pues los procesos de fabricación, etc aportan un importante
huella de carbono, la tecnología que hoy por hoy nos puede aportar más
eficiencia y por lo tanto menos emisiones (sobretodo concentradas en
ciudadades), según mi opinión, es la tecnologia eléctrica a baterias. Le
seguiria la Range Extended de H2, si conseguimos generar ese H2 con
procesos de bajas emisiones, como por ejemplo renovables.
Por ultimo, los RE de gasolina también son una gran evolución en
comparación a la combustión interna, e incluso los combustibles como el
GNV (Gas Natural Vehicular), si bien es fósil, reduce substancialmente las
emisiones en comparación con n coche diésel o de gasolina.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
58
¿Crees que el mundo de la competición ira derivando hacia utilizar
exclusivamente energías menos contaminantes?
Si, de eso estoy seguro, y buena prueba de ello es que la propia F1
incrementa la potencia de los elementos eléctricos como el KERS, y limita el
consumo de combustible en las carreras (100 litros). La tecnología de
combustión y eléctrica en el mundo de la competición, van a convivir durante
mucho tiempo, pero pienso que a la larga, como pasa en otras cosas, se
impondrá la tecnología punta, que hoy por hoy no es otra que la propulsión
eléctrica .
¿Los intereses económicos de las grandes competiciones ( F1,Moto
GP….)juegan a favor o en contra de este cambio?
Yo opino que no juegan ni a favor ni en contra de esta revolución, ellos
explotan su producto, que actualmente es muy existoso. Como compañias
que se deben a un público global, de apreciar un interés (demanda) en el
mercado sobre estas nuevas tecnologias, muy provablemente ellos mismos
sean los que promocionen campeonatos de este estilo. No sería el 1er
organizador que promueve 2 categorías en un mismo campeonato (gasolina
y eléctrica). El Trophée Andros (http://www.tropheeandros.com) , es un
ejemplo y uno de los primeros campeonatos en organizar 2 categorias, la de
combustión y la eléctrica en un mismo formato. Ostros, opino que seguirán un
camino similar…
¿Desde el punto de vista del piloto, el modo de conducción es muy diferente?
¿En qué cambia respeto al coche convencional?
Si, es muy diferente en cuanto a las sensaciones, pues la ausencia de ruido y
de vibraciones del provinientes del motor, proporcionan unas sensaciones
mucho más reales de la conducción y del comportamiento del coche. Yo
siempre digo que me ayuda a sentir mejor las reacciones del coche sobre el
asfalto y a concentrarme en perfeccionar las trazadas. En cambio, en un
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
59
coche de combustión, estas sensaciones quedan “ocultas” bajo el ruido del
motor. Digamos que en la gasolina, las referencias principales, se centran en
el ruido del motor, y en un coche eléctrico a muchas otras que nada tiene que
ver con el motor.
¿El funcionamiento de un motor eléctrico mantiene las bases de
funcionamiento de un motor de combustión? O es totalmente diferente?
El funcionamiento de un motor eléctrico no tiene nada que ver con uno de
combustión, comenzando por su alto grado de eficiencia mecànica de
aproximadamente el 90 al 95% de energia que recibe se combierte en
movimiento a las ruedas. En cambio, el motor de combustión, a duras penas
llega a un 25% de eficiencia. Esto quiere decir, que el 75% de energia se
pierde en forma de calor, gases de escape, fricción, etc. El motor eléctrico
destaca por su simplicidad mecánica, que basicamente se basa en crear
movimiento partir de la excitación de imanes inducida por electricidad.
¿Sin tener en cuenta la contaminación, sigues pensando que el coche
eléctrico es mejor que el de gasolina en todos los aspectos? ¿O falla en
algo?
Si, sin ninguna duda, la respuesta se incluye en el punto anterior. Solo por su
gran eficiencia se justifica su implantación, ya que en un mundo de recursos
limitados (limitadisimos), despilfarar el 75% de la energía, es un lujo que no
nos podemos permitir como especie que pretende seguir viviendo en este
planeta.
Si, no hay solución perfecta y es el precio que hay que pagar por la
evolución. Las “tierras raras” de las que proviene el Litio, son uno de los
principales limitaciones del coche eléctrico a baterías actual, la buena noticia
es que las investigaciones sobre otros deribados del carbono o el grafeno,
como base de las baterias está obteniendo prometedores resultados. Si el
coche de combustión en 100 años de evolción se ha convertido en lo que es,
que no conseguirá el EV en los proximos 10 años?
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
60
¿Crees que el motor eléctrico será la solución definitiva ?¿O simplemente el
modelo de motor de los próximos años? ¿Destacarías como prometedor el
combustible de hidrógeno en los motores eléctricos?
Es difícil de decir, yo opino que nada es definitivo. De lo que si que estoy
seguro es que el motor eléctrico es mucho más efectivo (eficiente) en su
trabajo que uno de combustión (lo comentamos en la eficiencia 95% para el
eléctrico, contra 25 de CI), de lo contrario los trenes AVE funcionarian a
gasolina, no? Por citar alguno. Creo que nos conviene aplicar eficiencia en
muchas de nuestras actividades, y el coche privado es una de las principales.
El hidrogeno…Si, pienso que puede ser una buena solución a la
contaminación localizada (la de las grandes urbes). También podría ser
efectivo, si de conseguimos comprimirlo y generarlo mediante energías
limpias (eólica, por ejemplo), de lo contrario estariamos generando más
emisiones globales en su generación, que en una movilidad basada en
combustible fósil.
¿Cuáles son principalmente los motivos por los cuáles se está planteando la
aplicación del hidrógeno al mundo del automóvil?
Los vehiculos de pila de combustible de H2 se basan en la propulsión
eléctrica, por lo que aquí ya tenemos una mejora en la eficiencia mecánica,
que equivale a muchas toneladas de CO2. La clave de esta tecnología, como
ya he comentado en el punto anterior, se centra en como obtenemos el H2 y
que control se ejerce sobre estos recursos. Te diré que actualmente las
principales reservas de H2 provienen del Gas y del petroleo, por lo que el
modelo energético, de entrada, poco cambiaría respecto al actual. Creo que
esto ultimo puede responder a tu pregunta, sobre los motivos de su
implantación..
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
61
Al margen del tipo de motor, ¿crees que aún queda mucho camino por
recorrer en cuanto a la aplicación de la electrónica en coches y motos?
Si, la denomidana “revolución eléctrica” justo comenzó hace 5 o 6 años. A
diferencia de otras revoluciones, esta vez la tecnologia eléctrica a conseguido
“volver para quedarse”. La tecnología evoluciona a velocidad de la luz, por lo
que pienso que en pocos años veremos grandes mejoras. Ya tenemos
coches eléctricos de 300Cv y 500 Km de autonomía (Tesla Model S) y pronto
se verán modelos con 800 Km y a precios equivalentes a los de combustión.
En motos, hay una gran oferta que pienso cumple perfectamente con su
carácter de uso urbano. Las motos made in USA de ZERO (
http://www.zeromotorcycles.com) son hoy por hoy lo mejor que nonozco.
La evolución de las soluciones técnicas de todo tipo en el mundo de la
competición, ¿tienen una relación directa con la evolución de los vehículos en
las marcas comerciales?
Si, la competición eléctrica, como lo es la de combustión, es el banco de
pruebas ideal para el desarrollo de nuevas tecnologías que luego se
aplicarán en el sector comercial o coche de calle. Muchos de los elementos
presentes hoy en dia en los automóviles de calle, tienen su origen en la
competición , como por ejemplo, los sistema de ayuda ala conducción ABS,
ESP o el KERS (Kinetic Energy Recovery System) que ya comentamos
anteriormente de la F1.
La alta competición eléctrica, como por ejemplo la Formula E, aportará
muchas de las soluciones técnicas de los VE del futuro. Sobretodo en el
apartado de almacenamiento de energía y sistema de recarga de alta
velocidad e incluso inalámbricos.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
62
Que diferencias de prestaciones crees que existen entre los coches de
competición eléctricos y los híbridos?
La diferencia principal es la entrega de potencia y el PAR motor. En un coche
de competición (también de calle), la entrega de potencia es prácticamente
instantánea , siendo la entrega de PAR motor a partir de las 0 RPM y se
mantiene estable para cualquier rango de revoluciones, es decir, la potencia
máxima se encuentra en cualquier régimen.
Eso explica que los motores eléctricos, sean tan contundentes en
aceleración, pues la potencia la encontramos de manera instantánea, en el
primer toque de pedal. Como ejemplo: Un Formula E con “solo” 280 CV
eléctricos, acelera en 3,2 segundos, datos muy parecidos a los de un F1 de
800 CV de combustión+KERS que acelera en 3 segundos. En definitiva, con
un motor eléctrico con menos consigues más, pues la energía se aprovecha
en un 90-95%.
En un coche híbrido, el comportamiento principal, lo determina el motor de
combustión (el principal), donde la entrega de PAR máximo se encuentra en
un régimen de revoluciones concreto (podría ser a 5.500 RPM) y
describiendo una curva en forma de campana, con lo que el PAR es inferior
al inicio de la aceleración y también cuando superamos la RPM optimas (por
encima de las 5.500 rpm)
El motor eléctrico del híbrido aportaría un plus de aceleración en momentos
concretos, pero a ser su aportación muy pequeña en comparación al motor
de combustión (El principal), su influencia se limita a un segundo plano. El
KERS de la F1 es un ejemplo de lo que te comento. Es importante gestionar
bien la energía, ya que en estas categorías una pequeña ayuda te puede
aportar grandes diferencias (adelantar o no..), pero no por el peso (un 10%
del total) de este motor en el conjunto.
2.3.4 Valoració de l’entrevista
A partir de l’entrevista a l’Agustí Payà, amb unes respostes en certs aspectes
diferents a les dels altres entrevistats, podem extreure que la implantació de
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
63
noves alternatives al món de l’automoció ja és una realitat. Tant en el
desenvolupament de turismes per al gran públic com en el món de la
competició. Tot això ens ho comenta l’Agustí Payà amb una amplia explicació
de les variants o possibles solucions tècniques en les que s’està treballant.
Esquemes amb les idees principals obtingudes de l’entrevista.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
64
2.3.5 Visita al Parc Motor Castellolí (Ecosèries)
Mercedes Benz Clase-A E-cell.
Vehicle de competició d’Agustí Payà recarregant energia elèctrica.
Altres vehicles de la competició. (Totalment elèctrics) L’ambient dels boxes.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
65
Per ja finalitzar l’apartat pràctic del treball, vaig visitar el Parc Motor de
Castellolí després d’haver contactat amb Bernat Lleonart, director tècnic de
Mercedes Barcelona EcoTeam el qual em va convidar a l’esdeveniment de
les Ecosèries. Aquell 12 d’Octubre, a Castellolí, es disposava una de les
últimes curses de la competició, i poder-ho viure a peu de pista, va ser una
experiència espectacular, ja que vaig poder estar en continu contacte amb els
majors responsables i amb els pilots.
Anteriorment, ja havia presenciat alguna cursa de MotoGP o Fórmula1, i al
arribar al circuit de Castellolí, vaig adonar-me, que les Ecosèries era un
plantejament de competició totalment diferent. A més, encara es troba en els
seus inicis, cosa que facilita el contacte amb pilots i no hi ha cap inconvenient
en passejar-te per dintre els boxes.
Aquests aspectes, de per si, ja marquen amplies diferències amb les grans
competicions de motor actual, però, per altra banda ens trobem davant d’una
competició on ser el més ràpid no és del tot el més important, ja que per
sobre d’això, s’han de tenir en compte molts altres aspectes, com per
exemple, el consum, la regularitat,etc.
A partir de les entrevistes i la visita al Parc Motor de Castellolí, podríem
definir la part pràctica del treball com una comparació entre les competicions
amb motors de combustió interna convencionals i les que busquen canvis
radicals en el món de l’automoció i pretenen popularitzar-los mitjançant
aquest tipus de curses.
Els dos primers entrevistats, professionals que formen part del sector el qual
el podríem definir com “conservador”, parlen d’aquesta tercera revolució
energètica en el món de l’automoció com d’una realitat que encara ens queda
lluny, ja que creuen que a les noves alternatives encara els hi queda un llarg
camí per recórrer.
Per altra banda, tenim a uns altres dos professionals del sector, que treballen
en la recerca de noves alternatives. Aquests, creuen que aquest canvi radical
en el món de l’automoció ja s’està produint i que en pocs anys els motors
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
66
convencionals de combustió interna ja hauran desaparegut del mercat i es
veuran com un factor molt antic. A més, estan convençuts que el futur es
troba en els vehicles amb motors elèctrics amb bateries o amb qualsevol altre
tipus de combustible no fòssil com per exemple el hidrogen. Tot i així, creuen
que per arribar a aquest punt, haurem de passar uns anys conformant-nos
amb l’ús d’híbrids perquè el canvi no pot ser tan radical, ja que la societat
s’ha d’anar acostumant i preparant en quant a instal·lacions.
3 Conclusions
3.1 Evolució dels motors aplicats a l’automoció
Ja farà uns 250 anys que es va iniciar la indústria automobilística amb els
primers vehicles de vapor. Al llarg dels anys es van anar produint grans
avenços fins arribar al motor de combustió interna que ja contenia les bases
de funcionament de l’actual. La industria automobilística ha estat sempre una
industria amb un avenç tecnològic molt desenvolupat.
Actualment, l’automoció es troba en un moment de gran canvi, ja que la
combustió interna és encara una opció molt present, però les noves variants
de motors amb energies alternatives estàn guanyant protagonisme al mercat.
Com a conseqüència, davant d’una decisió de compra, ens trobem amb dues
opcions ben diferenciades: l’ecològica i la no ecològica, a grans trets.
Les marques automobilístiques, ja gairebé totes estàn fabricant vehicles
híbrids i elèctrics, bàsicament per no quedar-se enrere en el
desenvolupament tecnològic. A més, la data de caducitat del petroli és una
realitat, i per això, s’estàn desenvolupant aquestes noves alternatives, que
disposen d’uns motors els quals tenen una eficiència molt més elevada ja que
aprofiten gairebé el 80% de la energia del seu cicle de treball i no contaminen
el medi ambient al no emetre CO2.
Com explica l’enginyer Jordi Pujol i Soler en una entrevista publicada al blog
d’informació crítica “La lamentable” el 23 de març de 2013 i de la qual en
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
67
aquest treball adjunto a continuació uns fragments, actualment els diferents
estudis destaquen de manera equitativa dades que beneficien les noves
alternatives com dades que beneficien el motor convencional. És evident que
els elèctrics i els híbrids no emeten o simplement emeten menys quantitat de
CO2, però tot i així, a vegades, els processos d’obtenció de la mateixa
electricitat, són més contaminants mediambientalment que les pròpies
emissions de CO2 dels vehicles de combustió interna amb combustibles
fòssils. A partir d’aquestes dades, deduïm que certament, els vehicles que
empren energies alternatives poden ser una gran solució per a la finalització
del petroli, però a la vegada es comprova que encara els hi queda un llarg
camí per recórrer pel que fa al temps de recàrrega i l’autonomía.
Malgrat tot, els entrevistats coincideixen en que el futur de l’automoció serà
elèctric.
3.2 Estem vivint una tercera revolució energètica?
Vaclav Smil, és un especialista en els temes de noves energies i
contaminació. Investigador interdisciplinari en els camps de l’energia, el canvi
del medi ambient i la població, la producció d'aliments i la nutrició, la
innovació tècnica, l'avaluació de riscos, i les polítiques públiques. A més,
també ha publicat 35 llibres i més de 400 articles sobre aquests temes.
En els seus treballs, explica el que va passar durant les dues primeres
revolucions energètiques. El pas de la fusta al carbó va durar més de dues
generacions. L’any 1840, el 95% de l’energia es generava tot cremant fusta, i
el carbó només representava el 5% del total. No va ser fins al cap de 60 anys,
al 1900, quan el carbó va arribar a la majoria d’edat i va igualar la fusta, amb
un 50% d’aportació al total energètic, als Estats Units. Evidentment, això són
dades aproximades i diferents segons els països.
El més interessant de tot, no obstant, és que els períodes de la segona
revolució energètica van ser similars. L’any 1915 el petroli significava el 5%
del total, i no va ser fins l’any 1964 quan la seva aportació a la generació
d’energia primària va igualar la del carbó. No és lògic creure que l’actual
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
68
revolució de les renovables, la tercera, hagi de ser gaire més ràpida.
Segurament haurem d’utilitzar una combinació de fonts d’energia, un “mix”,
durant bastants anys. Els canvis energètics no són com els d’internet i els
mòbils, perquè comporten profundes transformacions productives i
socials. Vaclav Smil diu que les transicions energètiques globals es
despleguen al llarg de diverses generacions.
Segons Smil, el segle XXI serà el de la tercera revolució energètica, la
revolució forçada pel final dels recursos fòssils i per la necessitat de tenir en
compte els costos mediambientals. Serà la revolució de les energies netes,
amb solucions que tant de bo incorporin conceptes com els d’autoconsum i
proximitat. Però també serà el de les tensions entre la inèrcia als canvis
energètics d’una banda i les urgències, les necessitats, les desigualtats i els
desequilibris d’una altra. No sabem què passarà, però podem estar bastant
segurs que la tercera revolució energètica serà diferent de les dues primeres.
En tot cas, si volem anar gradualment a les renovables, és també fonamental
que millorem l’eficiència per tal de disminuir la quantitat d’energia
necessària. El que explica Vaclav Smil és d’una lògica aclaparadora: ens diu
que com més ràpid creixi la demanda global d’energia, més difícil serà
subministrar-ne un percentatge significatiu. Si comparem dades de l’any 2000
amb dades del 2010, veurem que les renovables van créixer un 2%. Però,
com que la demanda global va créixer encara més, durant aquesta mateixa
dècada l’energia d’origen fòssil va acabar creixent un 2,65%. El resum és
que, tot i el creixement del 2% en deu anys de les renovables, ara estem
pitjor que l’any 2000 perquè encara depenem més de les fòssils. No n’hi ha
prou amb anar implantant sistemes avançats basats en energies netes. Cal
augmentar l’eficiència i disminuir el consum innecessari. És quelcom que tots
podem fer cada dia.
Aquesta informació està basada en els estudis de l ‘investigador Vaclav Smil
que il·lustren perfectament la situació de canvi que estem vivint actualment.
Canvis tant en el món de l’automoció, que és el tema central d’aquest treball,
com a la resta de mecanismes de producció i de vida quotidiana que
requereixen l’ús de diverses energies pel seu desenvolupament.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
69
Energia abans de la
revolució
Després de la revolució
Primera revolució
energètica
1840:
95% energia
(cremant fusta)
5% energia (carbó)
1900:
Carbó iguala a la
fusta
Carbó: 50%
d’aportació total
energètica
Segona revolució
energètica
1915:
Petroli: 5% energia
1964
El petroli iguala al
carbó pel que fa la
seva aportació per
la generació
d’energia primària
Tercera revolució
energètica
Final recursos
fòssils (aprox.
2060-2070)
Necessitat de tenir
en compte els
costos
mediambientals
Energies netes
(renovables)
Eficiència
*són dades aproximades, ja que depenent del país l’evolució va ser més ràpida o menys.
En aquesta etapa de canvi, hi ha molts científics que realitzen estudis
evaluant l’evolució de la situació.
Pel que fa Jordi Pujol i Soler, enginyer català, i soci fundador de CMES -
Col·lectiu per a un Nou Model Energètic i Social Sostenible, en aquesta
entrevista, ens explica la seva opinió respecte aquest tema.
D’aquesta entrevista, passem a destacar alguns paràgrafs.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
70
Entrevista publicada a “La lamentable” el 23 de març de 2013.
“AÑO 2060: PUNTO FINAL AL PETRÓLEO
En el plazo de 50 años, las reservas de uranio y de combustibles fósiles –petróleo, gas,
carbón– estarán agotadas. Y mucho antes, si se mantiene el modelo actual de
consumo energético, esas materias primas irán agotándose y los precios aumentarán
de manera exponencial. Este inquietante dato no está extraído de una novela de
ciencia ficción ni es la predicción alarmista de un predicador que llama al
arrepentimiento ante la inminente llegada del fin del mundo. Es un dato
rigurosamente calculado por un ingeniero que ha utilizado cifras oficiales y públicas
para llegar a esas conclusiones, datos que no han sido rebatidos. Nadie ha discutido la
veracidad del plazo para el mantenimiento del desarrollo actual, basado en el
consumo voraz de combustibles fósiles, y tampoco se han producido reacciones para
evitar el desastre que podría afectar a las próximas generaciones si no se toman
medidas. Con una excepción: CMES (Col.lectiu per un nou Model Energètic i Social
Sostenible) entidad constituida para profundizar en los estudios existentes y, sobre
todo, para buscar soluciones. CMES tiene su sede social en la Universitat Politècnica
de Catalunya y está formada por profesionales de diversos ámbitos, ingenieros,
informáticos, geólogos, químicos, periodistas, sociólogos, editores, abogados y
economistas, entre otros. La Lamentable ha entrevistado a Jordi Pujol Soler
(Badalona, 1946), ingeniero industrial, secretario de la entidad y uno de los socios
fundadores de la misma.
En 50 años nos quedamos sin petróleo, eso es muy serio. ¿Quién y cómo ha
fijado ese plazo?
El ingeniero Carles Riba ha publicado el libro Recursos energéticos y crisis. El fin de
200 años irrepetibles en el que, a partir de datos rigurosamente ciertos, elabora un
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
71
calendario del agotamiento total de de los combustibles fósiles, que fija para dentro de
50 años, siempre y cuando se mantenga el modelo actual. Los datos que maneja el
libro proceden de la OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo
Económico) y de diversos organismos de Estados Unidos, es decir son datos
conocidos y públicos pero que se facilitan de una forma intencionadamente confusa,
con una gran dispersión de las unidades de medida y sin relacionar reservas y
consumo. La situación real que hay tras esos datos queda escondida, y de ahí la
importancia del estudio de Riba, que clarifica la situación y extrae conclusiones. Otro
ingeniero, Ramon Sans, ha planteado e iniciado el proyecto-marco La transición
energética del siglo XXI, un trabajo que demuestra con números y datos que es viable
la transición de las energías fósiles a las renovables. El estudio también analiza los
itinerarios energéticos, los rendimientos de los procesos industriales y plantea las
falacias actuales sobre los usos y eficiencia de la energía.
¿También hemos sido unos manirrotos en el consumo energético?
El rendimiento de un coche con un único ocupante es aproximadamente el 1%, es
decir que por cada 100 unidades de energía química que tiene el petróleo se aprovecha
una unidad para desplazar a una sola persona. Y si vamos sumando, se llega a la
conclusión de que, efectivamente, hemos malgastado y seguimos derrochando la
energía.
¿Ha habido irresponsabilidad en ese derroche?
El consumo mundial de energía crece en progresión geométrica a razón de un 1,31%
anual. Solo en los últimos 28 años, desde 1980 hasta el 2008, el consumo se ha
incrementado un 72,23% y la población ha crecido un 50%. El 84% de la energía que
consumimos corresponde a no renovable, y el 16% restante a renovable, sea
hidroeléctrica, eólica, fotovoltaica, termosolar o biomasa. En los últimos 200 años se
ha consumido, aproximadamente, el 50% de las reservas de petróleo, el 33% de las de
gas, el 25% de las de carbón y el 33% de las de uranio. Estas son cifras conocidas y
también sus efectos y a pesar de ello no se han tomado medidas, así que es fácil
deducir que se han dado ciertos niveles de irresponsabilidad.
Explíqueme cómo será el proceso hasta el fin de las reservas fósiles.
Si se mantiene el modelo actual de consumo, en el plazo de 35 años, más o menos, se
agotará el petróleo y a partir de este momento el consumo energético que dependía de
ese producto se deberá repartir entre las energías existentes, de forma que en 50 años,
aproximadamente, se agotarán los otros combustibles, incluido el uranio. La crisis
económica actual puede retrasar esos plazos, pero no será significativo.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
72
Las reservas de combustibles fósiles se acaban en 60 años, las extracciones no
convencionales dan más problemas que soluciones, ¿Qué futuro nos espera?
Hay soluciones, pero hay que cambiar el modelo. El trabajo ya citado de Ramon
Sans, La transición energética del siglo XXI, es verdaderamente novedoso y
demuestra con fechas y datos que es viable la sustitución paulatina y en su totalidad
de energías fósiles por las renovables. Es decir que las energías hidráulica,
fotovoltaica y eólica pueden cubrir prácticamente el consumo energético que ahora se
hace a través del petróleo, el carbón, el gas y el uranio.
Prescindir del petróleo parece hoy una utopía, ¿Cómo se cambia el modelo?
Sans ha demostrado con rigor que si el proceso de cambio comienza en la actualidad,
en el 2050 podría haber concluido la sustitución prácticamente total de los
combustibles fósiles por energías renovables, eólica, fotovoltaica, termosolar e
hidráulica. Esta previsión exige una mayor eficiencia en los procesos y un cambio
profundo de hábitos de consumo, acabando con la actual concepción de confort
basado en el derroche material y energético, pero al mismo tiempo garantizando un
nivel de bienestar básico y el total suministro energético. En el caso de Catalunya
supondría un ahorro acumulado durante esos 35 años de transición en torno a los
300.000 millones de euros, resultado de la disminución de compra al exterior de
combustibles fósiles y teniendo en cuenta los costos de inversión en las renovables.
Catalunya importa el 73,4% de los combustibles que precisa para sus necesidades
energéticas, todo un derroche porque se desaprovechan las inagotables fuentes de
energía renovable que tiene el país. Ese porcentaje es similar en España.
Esquema que resumeix les idees principals de l’entrevista
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
73
3.3 Com s’està traduint aquesta tercera revolució energètica en el sector
de l’automoció?
Actualment, basant-nos en les informacions obtingudes en aquest treball de
recerca, podem afirmar que al mercat de l’automoció, ja s’han incorporat
varies opcions que es presenten com a alternatives al motor de combustió
interna i que es caracteritzen per l’ús d’energies netes.
Les característiques tècniques d’aquestes alternatives ja les he tractat en
l’apartat (1.3) del treball.
Aquestes són les alternatives que actualment estan aportant solucions a la
mobilitat sostenible:
Vehicles 100% elèctrics i amb suport únicament de bateries de ió
deLiti
Vehicles de propulsió híbrida (Elèctrica – Combustió)
Vehicles de propulsió elèctrica 100% amb bateries que es carreguen
mitjançant un motor de combustió (Range Extended)
Vehicles de propulsió 100% elèctrica amb bateries que s’alimenten
d’una pila de combustible d’hidrogen (H2)
A part d’aquestes alternatives tractades anteriorment també existeix alguna
altra com per exemple el sistema de funcionament GNC (Gas Natural
Comprimit), que juntament amb les diferents variants dels elèctrics, presenta
unes notables millores en quant a consum respecte els motors de combustió
convencionals.
Si visitem les pàgines web de les principals marques automobilístiques, podem comprovar que gairabé totes, tenen actualment projectes oberts (I+D) buscant noves solucions i a l’hora millorant les ja existents. Aquesta realitat, que comporta aquests nous motors, pot ser considerada com una autèntica revolució energética en el sector de l’automòbil.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
74
3.4 En aquest moment és viable una societat amb vehicles que usin
energies alternatives?
En aquest moment, analitzant les repostes dels entrevistats i les informacions
que corren per les xarxes, la resposta més adient a aquesta pregunta seria
que encara no ens trobem en una societat perfectament dotada per adoptar
l’ús de vehicles amb energies alternatives al petroli com a única solució, ja
que la xarxa viària no està preparada per subministrar les energies
necessàries per a cada variant de motor, i a més, els vehicles tampoc estan
preparats per recarregar-se a la velocitat que ho fan actualment en una
gasolinera convencional. Per tant, com ens deia l’enginyer mecànic Albert
Fàbrega, un dels entrevistats, és possible que ens mantinguem durant un
període important d’anys en un model híbrid, que podria servir com a solució
provisional, ja que minimitzaria les emissions de CO2 fins l’arribada del
vehicle totalment elèctric. Paral.lelament, la societat s’aniria equipant
d’instal·lacions que permetéssin la facilitat de recàrrega que tenim ara amb
els cotxes actuals.
Esquema conceptual de l’apartat.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
75
3.5 Impacte mediambiental
Com a dada rellevant i curiosa, segons un article publicat durant l’estiu a la
pàgina web de “motormercado.as.com” ,la firma d’automòbils Toyota Motor
Company (Toyota i Lexus), ha venut sis milions d’unitats de cotxes híbrids, de
les quals un milió han estat comercialitzades durant els últims 9 mesos, fet
que demostra la imparable progressió de vehicles de propulsió combinada.
Aquestes xifres suposen un estalvi de 41 milions de tones de CO2 que no han
estat llençades a l’atmosfera. La firma japonesa actualment comercialitza 24
models híbrids i un model híbrid enxufable en més de 80 països.
En aquesta línia d’investigació, faig referència a un estudi realitzat per
l’empresa de ciència, materials i tecnologia, anomenada EMPA. Les
valoracions que fa aquest estudi són les següents:
Els beneficis ambientals de la propulsió de cotxes elèctrics mitjançant
bateries de liti-ió han demostrat ser majors del que s’havia previst, segons
una recerca desenvolupada per especialistes del centre de recerca suís
Empa. D'aquesta manera, ara és possible comparar amb dades més precises
l'impacte mediambiental d'aquest tipus de propulsió alternativa en relació amb
el registrat pels motors que empreen combustibles fòssils.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
76
Un equip d'enginyers i científics del centre de recerca suís Empa ha avançat
en el mesurament de la petjada ecològica dels cotxes elèctrics propulsats
mitjançant bateries de liti-ió, una dada que fins al moment resultava difícil de
trobar i impedia la comparació entre els beneficis ambientals d'aquest tipus
de propulsió i la convencional mitjançant combustibles fòssils. Segons
aquesta recerca, el resultat és millor del que s’esperava pel que fan els
avantatges ecològics de la propulsió elèctrica a través de bateries de liti-ió.
No ha estat una tasca fàcil fins al moment de comparar els efectes
ambientals de les bateries de liti-ió emprades en cotxes elèctrics amb els
causats pels automòbils alimentats de manera convencional. És per això que
aquesta recerca suïssa podria tenir un alt impacte i un gran potencial
d'aplicacions.
Fins avui no es coneixia amb exactitud el grau en què la fabricació, ús i
disposició de les bateries usades per emmagatzemar l'energia elèctrica
necessària per als vehicles era perjudicial per al medi ambient. Ara, per
primera vegada, un equip de científics de Empa sembla haver obtingut una
detallada avaluació del cicle de vida i del comportament ecològic de les
bateries de liti-ió.
La grandària de la petjada ambiental d'un vehicle depèn directament de les
fonts d'energia que s'utilitzen com a combustible. D'acord als resultats de la
recerca, les bateries de liti-ió presentarien en tot el seu cicle de vida un efecte
limitat sobre la contaminació causada pels vehicles elèctrics, quan molts
especialistes sostenien que la fabricació d'aquestes bateries podria anul·lar
els avantatges ecològics de la propulsió elèctrica.
Característiques de les bateries de liti-ió
Les bateries de liti-ió semblen indiscutibles quant a efectivitat, imposant-se
sobre altres alternatives com les de plom-àcid o les de níquel-metall-hidrur
(NiMH) pel seu caràcter més lleuger, la seva major capacitat
d'emmagatzematge d'energia, la seva durabilitat i la seva seguretat, entre
altres qüestions. No obstant això, fins al moment es coneixia poc sobre el seu
impacte ambiental.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
77
Els càlculs realitzats pels investigadors de Empa per mesurar la petjada
ecològica dels cotxes elèctrics equipats amb bateries de liti-ió han tingut en
compte tots els factors possibles, des dels relacionats amb la producció de
les bateries fins a la seva col·locació en els cotxes, passant pel seu
comportament en l'ús del vehicle durant la seva vida útil i l'eliminació de les
restes, entre altres punts.
Els resultats del treball van ser publicats en una nota de premsa de Empa,
encara que també es van difondre a través d'un article en la publicació
especialitzada Environmental Science & Technology. A més, el portal Science
Daily també va reproduir la notícia original.
Per establir l'anàlisi i la comparació es van emprar vehicles elèctrics
equivalents en grandària i rendiment a un Volkswagen Golf, mentre que
d'altra banda es van utilitzar cotxes d'últim model amb motor de gasolina,
preparats per complir la normativa d'emissions Euro 5.
L'estudi demostra que els cotxes elèctrics que empren bateries de liti-ió
presenten una càrrega ambiental molt menor pel que fa als que són
propulsats de manera convencional. D’aquesta manera, com a màxim un 15
per cent de la càrrega ambiental total es pot atribuir a les bateries, incloent la
seva fabricació, manteniment i eliminació.
Fonts energètiques alternatives
La meitat d'aquesta xifra, és a dir al voltant d'un 7,5 per cent de la càrrega
ambiental total, es produeix durant el refinat i la fabricació de matèries
primeres empleades en la bateria, com per exemple el coure i l'alumini. Al
mateix temps, la producció del liti utilitzat és responsable de solament el 2,3
per cent de l'impacte mediambiental total.
No obstant això, la petjada ecològica dels vehicles elèctrics s'incrementa al
llarg del temps, considerant una vida útil estimada de 150.000 quilòmetres. El
major impacte ecològic es deu a la recarrega periòdica de la bateria, és a dir,
el combustible que requereix el vehicle per poder funcionar.
Quan l'electricitat prové d'una mescla de plantes atòmiques, tèrmiques de
carbó i hidroelèctriques, com és habitual a Europa, es genera tres vegades
més contaminació que en utilitzar altres opcions energètiques. La conclusió
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
78
és que val la pena considerar fonts alternatives d'energia.
Si l'electricitat és generada exclusivament per centrals tèrmiques de carbó,
per exemple, l'impacte ecològic s'incrementa en un 13 per cent. Quan la font
és purament hidroelèctrica, per contra, la petjada ecològica disminueix en un
40 per cent com a mínim.
Les conclusions elaborades per l'equip suís indiquen que els cotxes amb
motor de gasolina han de consumir entre tres i quatre litres de combustible
cada 100 quilòmetres per ser tan ecològics com els vehicles elèctrics
estudiats, quan en realitat les millors mitjanes registrades pels cotxes
convencionals en l'estudi es van situar en els 5,2 litres de combustible cada
100 quilòmetres.
3.6 Conclusió final
Per concloure el treball, podem valorar que el sector de l’automoció és un
exponent del gran canvi mundial a nivell tecnològic i energètic.
És un fet que els avenços s’estàn produint a gran velocitat. Segurament ens
espera un futur amb un gran desenvolupament en aquests aspectes.
Ja que la sensibilització per el medi ambient és cada vegada més important,
no és gaire aventurat fer l’especulació de que tots aquests nous sistemes de
funcionament vagin a favor de la qualitat mediambiental i de la qualitat de
vida en general.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
79
Si ens fixem en els objectius que vaig plantejar des de bon començament:
Conèixer el passat, present i futur dels motors aplicats a l’automoció
Quin tipus de motor serà el més popular en la nostra societat en un futur pròxim.
Canvis en els cotxes en relació a les necessitats mediambientals
Quins són els motius que porten a fer els vehicles cada vegada més personalitzats en quant al tipus de motor.
Conèixer el món de la competició com a banc de proves de noves solucions tècniques.
Ara, després d’haver complert el treball de recerca, crec el meu projecte dóna resposta a totes les preguntes o conceptes plantejats.
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
80
4 Annexos
4.1 Curriculum de Chus Sánchez
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
81
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
82
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
83
4.2 Curriculum d’Albert Fàbrega
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
84
5 Bibliografia i enllaços
Presentació esquemàtica de la evolució dels motors des dels
seus inicis fins l’actualitat.
http://www.slideshare.net/ssuserd02546/evolucin-y-tipos-de-motores
Incidència social i econòmica de la indústria de l’automoció
http://revistas.ucm.es/index.php/CESE/article/viewFile/CESE93931102
89A/11097
Blog de l’Agustí Payà sobre cotxes elèctrics i híbrids.
http://blogs.20minutos.es/coches-electricos-hibridos/2014/01/
Article sobre les energies alternatives en la competició.
http://www.newspress-
es.com/public/ViewPressRelease.aspx?pr=46189&pr_ref=18432
Lloc web on es troba tota mena d’articles sobre innovacions
tecnològiques en els automòbils.
http://www.motorpasionfuturo.com/
Lloc web oficial de les Ecoraces on es troba tota la informació
necessària sobre les competicions.
http://www.ecoraces.net/ca/pagines/que-son-les-ecoseries
Article sobre l’evolució dels automòbils des dels seus inicis.
http://www.mdzol.com/nota/269223/
Suplements de motor de “La Vanguardia” (Gener2014 – Octubre2014)
Entrevista a Jordi Pujol Soler sobre la caducitat del petroli.
http://lamentable.org/ano-2060-punto-final-para-las-reservas-de-
petroleo/
Comparació de característiques tècniques entre els motors
elèctrics i els de combustió.
http://forococheselectricos.com/2011/11/motor-electrico-versus-motor-
de.html
Els beneficis mediambientals dels cotxes elèctrics
http://www.ecconex.com/revista/03-2012/coches-motos-electricos-
hibridos.html
Treball de recerca: La revolució en el món de l’automòbil Pol Arostegui Palomar
85
Lloc web on és possible trobar el consum de cada model de
cotxe.
http://www.spritmonitor.de/
Lloc web on es troba tota l’actualitat del motor i analitza
aspectes tècnics.
http://www.coches20.com/