Los vehículos eléctricos están dando mucho que hablar. Sin embargo, se espera que las ventas de vehículos eléctricos, o EVs, representen menos del 4% de las ventas de vehículos de pasajeros en los Estados Unidos en 2021.
Una de las razones: la imposibilidad de recargar fácilmente en viajes largos, lo que se conoce como ansiedad por la autonomía. Y la preocupación es válida: La autonomía, el tiempo de recarga y la disponibilidad de estaciones de recarga todavía tienen un largo camino por recorrer.
Sin embargo, los vehículos eléctricos están recibiendo un impulso: Están muy presentes en una iniciativa de 7.500 millones de dólares de la Administración Biden, firmada por el presidente a principios de este mes, con el objetivo de construir una red nacional de 500.000 estaciones de recarga de vehículos eléctricos de alta velocidad para 2030. (Actualmente hay unas 43.000 estaciones de carga, según el Departamento de Energía de EE.UU.).
Pero eso sólo resolvería una parte del problema, en parte porque los tiempos de carga siguen siendo largos. El verdadero cambio radical de la próxima década podría resolverlo: carreteras que alimenten eléctricamente a los coches mientras se desplazan, mediante una tecnología conocida como carga inductiva.
Tecnología de hormigón magnetizable
En julio, el Departamento de Transporte de Indiana y la Universidad de Purdue anunciaron sus planes para desarrollar el primer segmento de carretera de pavimento de hormigón con carga inalámbrica sin contacto del mundo.
El proyecto lo lleva a cabo un centro de investigación en ingeniería llamado Advancing Sustainability Through Powered Infrastructure for Roadway Electrification (ASPIRE). Está financiado por la National Science Foundation.
«Uno de los principales obstáculos a la electrificación es la ansiedad por la autonomía. Esta tecnología pretende resolver el problema», afirma Nadia Gkritza, profesora de la Escuela de Ingeniería Civil Lyles y directora del campus ASPIRE de la Universidad de Purdue. «En términos sencillos, la visión es llevar la carga a los vehículos, en lugar de que el vehículo se detenga en las estaciones de carga para recargar».
El proyecto, de varios años de duración, utilizará una tecnología de hormigón magnetizable -desarrollada por la empresa alemana Magment– que permite la carga inalámbrica de los vehículos eléctricos mientras circulan.
La tecnología funciona añadiendo pequeñas partículas de ferrita reciclada -una cerámica fabricada mediante la mezcla de óxido de hierro con astillas de elementos metálicos, como el níquel y el zinc- a una mezcla de hormigón que se magnetiza haciendo pasar una corriente eléctrica. Esto crea un campo magnético que transmite la energía de forma inalámbrica al vehículo.
Una placa o caja del material patentado, de unos 12 pies de largo por 4 de ancho, se entierra dentro de la carretera a unos pocos centímetros de profundidad. La caja contiene bobinas de cable que se conectan a la red eléctrica a través de un equipo electrónico especializado, que es el transmisor, explicó Dionysios Aliprantis, profesor de la Elmore Family School of Electrical and Computer Engineering de Purdue.
Alrededor del transmisor se encuentra el material normal de la carretera: hormigón o asfalto. Los transmisores se incrustarían en la calzada uno tras otro, lo que permitiría una transferencia de energía continua. El receptor es una caja similar, pero más pequeña, con bobinas que se fija a la parte inferior de un coche.
(Otro producto de la empresa es MagPad, una almohadilla transmisora de energía inalámbrica que puede instalarse tanto en el suelo como en el interior. Los transmisores podrían instalarse en aparcamientos públicos o garajes privados).
El proyecto probará el pavimento electrificado mediante análisis e investigaciones realizadas en las instalaciones de pruebas de pavimento acelerado del Departamento de Transporte de Indiana en West Lafayette. En la primera prueba se aplicará presión sobre el segmento de carretera como si los camiones estuvieran circulando por él para ver si el pavimento dura, dijo el Sr. Aliprantis.
La segunda prueba evaluará la capacidad del sistema para transferir altos niveles de energía de forma inalámbrica. Aunque la idea es similar a la de los teléfonos móviles que se cargan de forma inalámbrica, hay una diferencia significativa: la carga con un espacio de 10 a 15 pulgadas entre el transmisor y el receptor.
«El móvil toca la superficie para cargarse, así que está muy acoplado», dijo. «Mientras que ahora, si aumentamos el llamado espacio de aire, el acoplamiento se debilita, y también la transferencia de energía».
En los próximos dos años, una vez validada la tecnología en las pruebas de laboratorio, el Departamento de Transporte de Indiana construirá un banco de pruebas de 400 metros de longitud en el que los ingenieros examinarán la capacidad de la carretera electrificada para suministrar alta potencia a los camiones.
«Queremos ir poco a poco, hacer esos bancos de pruebas y pilotos», dijo Gkritza. «Nuestro objetivo es que en un plazo de cuatro o cinco años haya una prueba más larga en una de las interestatales, probablemente la I-70».
Las estimaciones de costes para electrificar las carreteras en ambos sentidos varían mucho, desde 1,1 millones de dólares hasta 2,8 millones por kilómetro, según las proyecciones realizadas en los últimos tres años.
Indiana no es el único estado que se mete en la carrera. En septiembre, la gobernadora de Michigan, Gretchen Whitmer, anunció una nueva iniciativa para desarrollar la primera infraestructura de carga inalámbrica del país en una vía pública y dijo que el estado está buscando socios que ayuden a desarrollar y desplegar la tecnología.
El proyecto piloto de carga inductiva de vehículos es una asociación entre el Departamento de Transporte de Michigan y la Office of Future Mobility and Electrification (Oficina de Movilidad y Electrificación del Futuro), según la Michigan Economic Development Corporation. El piloto cubrirá un tramo de carretera de una milla en los condados de Wayne, Oakland o Macomb. La Universidad Estatal de Utah también está desarrollando la carga inalámbrica en carretera, con bobinas de inducción en el pavimento que transmiten energía a las bobinas de los vehículos eléctricos equipados.
«¿Cemento magnetizado? Una locura», dice Chris Nelder, analista y consultor de energía, y antiguo director del grupo de integración de la red de vehículos eléctricos del Rocky Mountain Institute. «Me encantaría que funcionara. Pero se trataría de una tecnología en sus primeras etapas, que necesitaría rediseñar los coches para utilizarla, así como la implementación real de la capacidad de carga. Pero la necesidad de rediseñar los coches no es trivial».
Retos de la carga inalámbrica
Mauricio Esguerra, director ejecutivo y cofundador de Magment, coincidió en que el gran reto está en los vehículos. «La industria del automóvil está tan ocupada fabricando baterías, haciendo software, que enfrentarse ahora mismo a la carga inductiva es una prioridad que queda muy lejos. El espíritu de este proyecto es concentrarse primero en los retos técnicos de demostrar que funciona.»
Hay otros retos que pueden ralentizar la carretera eléctrica del futuro. «Para ponerlo en contexto, no es probable que la carga en carretera mientras se conduce sea una solución amplia para todos los vehículos eléctricos, pero podría desempeñar un papel importante para algunas aplicaciones», dijo Jeremy J. Michalek, profesor de ingeniería y políticas públicas y director del grupo de electrificación de vehículos de la Universidad Carnegie Mellon.
«En el caso de los turismos, la mayoría de los conductores saldrán de casa la mayoría de los días con el tanque lleno de energía eléctrica, y la autonomía de los vehículos eléctricos está creciendo lo suficiente como para que la mayoría de los conductores no necesiten la recarga pública, excepto en los raros días de viaje de larga distancia», dijo.
Pero hay un problema mayor que este tipo de carreteras puede resolver. «Para los camiones de larga distancia, la carga en carretera pretende resolver un problema real de la electrificación de los camiones», dijo el Sr. Michalek. Los camiones con remolques eléctricos requieren grandes paquetes de baterías que reducen la carga útil; la carga en carretera podría ayudar, aunque esa cantidad de viajes de larga distancia requeriría una enorme inversión en infraestructura.
La carga en carretera también tendrá que «soportar todo el peso y el abuso climático que destroza nuestras carreteras hoy en día». Puede haber aplicaciones concretas en las que la infraestructura de recarga en carretera pueda destinarse a lugares seleccionados, como paradas de autobús o flotas con rutas fijas y paradas conocidas», dijo.
El equipo de Purdue es consciente de estos retos, pero es optimista. «Los obstáculos técnicos que tenemos que superar no son insuperables», dijo el Sr. Aliprantis. «Se pueden superar con un diseño adecuado».
Sin embargo, hay barreras normativas, dijo. «Por ejemplo, en Indiana, si no eres una empresa de servicios públicos, no puedes revender electricidad. Así que, si eres el operador de la carretera, no puedes cobrar a los vehículos por la electricidad que consumen. Además, ahora mismo hay obstáculos para utilizar el derecho de paso interestatal para instalar esta infraestructura. Hay ciertas normativas que deben cambiar antes de que esto sea una realidad, al menos en este país».
Además, las redes eléctricas tendrán que aumentar su capacidad para garantizar que pueden cubrir la demanda que se creará. «Especialmente si queremos implantar esta tecnología a escala, porque no estamos cargando teléfonos móviles, sino vehículos grandes que se mueven a velocidades de autopista, que requieren una cantidad significativa de energía», dijo.
Para el proyecto de Purdue, es el comienzo del viaje por carretera.
«Vemos esta tecnología como una gran oportunidad para alinearse con la visión del Departamento de Transporte de EE.UU. y la Administración Federal de Carreteras de corredores de combustible alternativo a lo largo de las principales carreteras nacionales que apoyan la carga de vehículos eléctricos enchufables, hidrógeno, propano y gas natural con la infraestructura existente o prevista», dijo Gkritza. «No proponemos que todas las carreteras estén electrificadas al 100%».
Noticia tomada de: The New York Times / Traducido del ingles por World Energy Trade
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