Coche eléctrico

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Un coche eléctrico es un coche propulsado por uno o varios motores eléctricos alimentados por una fuente independiente de electricidad ( baterías , pilas de combustible , condensadores , etc.), y no por un motor de combustión interna . Un coche eléctrico debe distinguirse de los coches con motor de combustión interna y transmisión eléctrica , así como de los trolebuses y tranvías .

En 2020, la proporción de automóviles con motor eléctrico fue del 0,7% del número total de automóviles en el mundo [1] .

Historia

Siglo XIX

El coche eléctrico apareció antes que el coche con motor de combustión interna y que el propio motor de combustión interna. Ya en 1828, el inventor húngaro Anjos Jedlik fabricó un carro eléctrico que se parecía más a una patineta que a un automóvil. Sin embargo, el invento de Yedlik sirvió como un poderoso impulso para el desarrollo de esta área de la ingeniería [2] . El primer coche eléctrico en forma de carro con motor eléctrico se creó en 1841 .

En la Exposición Internacional de Electricidad de 1881 en París en noviembre, Gustave Trouvé presentó al público el automóvil eléctrico . [3]

En 1899, en San Petersburgo, un noble e ingeniero inventor ruso, Ippolit Romanov , creó el primer ómnibus eléctrico ruso para 17 pasajeros. Su disposición general fue tomada de los taxis ingleses , donde el conductor se ubicaba sobre altas cabras detrás de los pasajeros. La tripulación era doble y de cuatro ruedas, las ruedas delanteras eran de mayor diámetro que las traseras. El primer coche eléctrico utilizaba una batería de plomo del sistema Bari, que contaba con 36 latas (postes voltaicos). Requería recargar cada 60 millas (64 km) La potencia total del automóvil era de 4 caballos de fuerza . El desarrollo de la tripulación se tomó prestado de los modelos de la compañía estadounidense Morris-Salom, que produce automóviles desde 1898. El coche eléctrico cambió la velocidad en nueve grados de 1,6 a 37,4 km/h. Romanov también desarrolló un mapa de rutas urbanas para estos progenitores de los trolebuses modernos y recibió un permiso de trabajo. Sin embargo, no pudo encontrar las inversiones necesarias, por lo que el negocio no se desarrolló.

El 29 de abril o el 1 de mayo de 1899, un automóvil eléctrico dedicado que batió récords con un cuerpo en forma de bala , La Jamais Contente , conducido por el piloto de carreras Camille Genazzi, fue el primero en romper la barrera de velocidad de 100 kilómetros (62 mph) en tierra. El récord oficial de velocidad fue de 105,882 km/h. Más tarde, el famoso diseñador estadounidense de coches eléctricos Walter Baker alcanzó una velocidad de 130 km/h. El récord de mayor alcance con una sola carga lo estableció un automóvil eléctrico de Borland Electric, que recorrió 103,8 millas (167 km) desde Chicago hasta Milwaukee . Al día siguiente (después de la recarga), el coche eléctrico regresó a Chicago por sus propios medios. La velocidad media fue de 55 km/h.

Primera mitad del siglo XX

Inicialmente, el alcance y la velocidad de los vehículos eléctricos y de gasolina eran aproximadamente los mismos. La principal desventaja de los vehículos eléctricos era el complejo sistema de recarga. Dado que aún no existían convertidores de CA a CC avanzados, la carga se realizaba de una manera extremadamente complicada. Para la recarga se utilizaba un motor eléctrico alimentado por corriente alterna. Hizo girar el eje del generador, al que estaban conectadas las baterías del vehículo eléctrico. En 1906, se inventó un rectificador relativamente fácil de usar , pero esto no resolvió significativamente el problema de la recarga.

De 1900 a 1910, los vehículos eléctricos y de vapor se generalizaron . En ese momento, del número total de automóviles estadounidenses, el 38% tenía motores eléctricos, el 40% tenía motores de vapor y el 22% tenía gasolina [4] . A principios de siglo, los vehículos eléctricos de carga, así como los ómnibus eléctricos ( buses eléctricos ), también recibieron una importante distribución.

Segunda mitad del siglo XX

Un resurgimiento del interés por los vehículos eléctricos se produjo en la década de 1960 debido a los problemas medioambientales de los vehículos de motor, y en la década de 1970 también debido al fuerte aumento de los costes de combustible como consecuencia de las crisis energéticas .

En la URSS, el 4 de diciembre de 1978, la Planta de Automóviles de Ulyanovsk produjo un lote piloto de vehículos eléctricos basados en camiones UAZ-451 M [5] , en la década de 1980, se crearon los VAZ-1801 , VAZ-2802 y Kvant-RAF experimentales . .

Sin embargo, después de 1982, el interés por los vehículos eléctricos volvió a disminuir. Esto fue causado por un cambio brusco en el mercado del petróleo y el bajo rendimiento de los lotes piloto debido a las deficiencias de las fuentes de energía química [6] .

A principios de la década de 1990, California era una de las regiones más contaminadas de los Estados Unidos . Por lo tanto, la Junta de Recursos del Aire de California (CARB) decidió que en 1998, el 2% de los autos vendidos en California deben ser libres de emisiones y para el 2003, el 10%. General Motors fue una de las primeras en responder , y desde 1996 comenzó la producción en masa del modelo eléctrico EV1 . Algunos fabricantes de automóviles también han comenzado a vender vehículos eléctricos en California. La masa principal de usuarios de EV1 era el público bohemio de Hollywood . En total, desde 1997 se han vendido en California unos 5.500 vehículos eléctricos de diversos fabricantes.

El requisito de cero emisiones fue luego reemplazado por un requisito de bajas emisiones. Casi todos los vehículos eléctricos producidos en 2002 fueron incautados a los usuarios y destruidos (solo Toyota dejó los RAV-4 eléctricos a algunos propietarios). La razón dada fue el final de la vida útil de la batería . . GM rechazó una oferta para comprar EV1 de los inquilinos de EV1. GM también les ocultó la intención de destruir el EV1 incautado. La historia se detalla en la película de no ficción de 2006 ¿Quién mató al coche eléctrico? ( ing. ¿Quién mató al coche eléctrico? ).

Siglo XXI

En los últimos años, debido a la continua subida de los precios del petróleo , los vehículos eléctricos han vuelto a ganar popularidad. En el informe de CBS News "¿Podría salvarnos el coche eléctrico?" (Inglés) Se informa que en 2007 se inició nuevamente el despliegue de la producción industrial de vehículos eléctricos. En relación con esta tendencia, el director de la película "¿Quién mató al coche eléctrico?" Chris Paine ha lanzado una secuela llamada "La venganza del auto eléctrico".

En 2008, Tesla Motors , una empresa automotriz estadounidense de Silicon Valley , lanzó el automóvil deportivo eléctrico Tesla Roadster , que no era inferior en términos de rendimiento de conducción (dinámica de aceleración y velocidad máxima) a los automóviles convencionales.

El 22 y 23 de mayo de 2010, el Daihatsu Mira EV convertido en coche eléctrico, creación del Japan Electric Vehicle Club, recorrió 1003,184 kilómetros con una sola carga de batería [7] .

El 24 de agosto de 2010, un coche eléctrico "Venturi Jamais Contente" con baterías de iones de litio, en un lago salado de Utah , estableció un récord de velocidad de 495 km/h en una distancia de 1 km. Durante la carrera, el coche desarrolló una velocidad máxima de 515 km/h [8] .

El 27 de octubre de 2010, un automóvil eléctrico Lekker Mobil convertido de una microvan Audi A2 logró un kilometraje récord de 605 km con una sola carga desde Múnich a Berlín en condiciones reales de tráfico en la vía pública, mientras que todos los sistemas auxiliares se conservaron y operaron, incluida la calefacción. . Lekker Energie creó un automóvil eléctrico con un motor eléctrico de 55 kW basado en la batería de polímero de litio Kolibri de DBM Energy. En la batería se almacenaban 115 kWh, lo que permitía al coche eléctrico cubrir todo el recorrido a una velocidad media de 90 km/h (la velocidad máxima en algunos tramos del recorrido era de 130 km/h) y ahorrar un 18% de la inicial carga después de la línea de meta. Según DBM Energy, una carretilla elevadora eléctrica con una batería de este tipo pudo trabajar de forma continua durante 32 horas, que es 4 veces más que con una batería convencional. Un representante de lekker Energie afirma que la batería Kolibri es capaz de proporcionar un kilometraje de recursos total de hasta 500 000 km [9] .

El 29 de noviembre de 2010, el vehículo eléctrico Nissan Leaf fue anunciado como el ganador de la competición Coche Europeo del Año por primera vez , con 257 puntos [10] .

En octubre de 2011 se empezó a vender en Rusia el primer coche eléctrico, el Mitsubishi i-MiEV . En los primeros tres meses se vendieron 41 vehículos eléctricos. El Departamento de Energía de EE. UU. nombró al i-MiEV como el vehículo más económico [11] . Mitsubishi i-MiEV recibió la "Marca de calidad ambiental" de la organización ambiental pública rusa "Patrulla verde".

En junio de 2013, con un breve intervalo, los coches de carreras eléctricos ZEOD RC de la empresa japonesa Nissan y el B12/69EV de la empresa británica Drayson Racing Technologies establecieron otro récord mundial de velocidad para vehículos eléctricos: 300 km/h y 330 km/h. , respectivamente.

El escándalo ambiental de Dieselgate con VW ha empujado a muchos fabricantes de automóviles hacia la producción de vehículos eléctricos [12] . Los vehículos eléctricos se están desarrollando activamente en China.

En enero de 2017, el coche eléctrico Rimac Concept One ganó una carrera de resistencia contra uno de los coches de gasolina más rápidos del mundo, el Bugatti Veyron [13] .

Según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), en 2021, las ventas mundiales de vehículos eléctricos e híbridos enchufables se duplicaron con creces, de 3,1 millones a 6,6 millones de vehículos en comparación con 2020, mientras que la cuota de mercado aumentó respectivamente del 4,1 % al 8,6 %. Al mismo tiempo, los analistas notaron que, en el camino, los precios de importantes materias primas para la producción de baterías de tracción aumentaron significativamente, el precio del litio aumentó un 150% durante el año, el níquel, un 25%, el grafito, un 15%. Y si tales tasas de ventas se mantienen, habrá una escasez mundial de litio ya en 2025 [14] .

En Rusia

Por orden del alcalde de Moscú en 2007, se inició la operación piloto de vehículos eléctricos en la ciudad. Se compraron 8 camionetas y 2 buses. Con base en los resultados de la operación de prueba del equipo , el Departamento de Transporte y Comunicaciones de Moscú presentará a consideración del gobierno de Moscú un borrador de documento administrativo sobre el uso de vehículos eléctricos para garantizar el tráfico intraurbano de carga y pasajeros.

El 30 de marzo de 2007, por primera vez en Rusia, un automóvil eléctrico convertido por Igor Korkhov de un automóvil convencional recibió una conclusión sobre la admisión a la participación en el tráfico vial y se registró en la policía de tránsito gracias a la ayuda de un científico y público . figura Yuri Yuryevich Shulipa .

En 2009, se diseñó el primer automóvil eléctrico solar (SEM) en Rusia en la Universidad Politécnica Estatal de San Petersburgo . Durante la noche se puede cargar desde un enchufe eléctrico convencional, y durante el día se alimenta de paneles solares ubicados en la capota. La velocidad del SAM es de 40 km/h, y la autonomía con una carga de batería es de 60 kilómetros. Motor eléctrico con una potencia de 3 kW [15] .

En 2012, el automóvil eléctrico EL Lada se lanzó a la serie por iniciativa del Ministro de Energía, Industria y Comunicaciones del Territorio de Stavropol Samatov Dmitry Rafailovich. Lada Ellada ha recibido una aplicación práctica en la ciudad turística de Kislovodsk, Territorio de Stavropol, como taxi de pasajeros. Este proyecto fue el primero en Rusia en utilizar un vehículo eléctrico en el transporte de pasajeros.

El 14 de julio de 2013, en la capital y en el territorio de Nueva Moscú, se llevó a cabo la primera carrera ecológica de vehículos eléctricos en Rusia "Emerald Planet" [16] , en la que participaron políticos, periodistas, celebridades y representantes comerciales. Ecorun se llevó a cabo con el apoyo del Departamento para el Desarrollo de Nuevos Territorios de Moscú y el Departamento de Transporte y Desarrollo de Infraestructura Vial de la Ciudad de Moscú. El iniciador de la carrera ecológica fue la Iniciativa Ecológica "Planeta Esmeralda" y su líder, la ecologista Elena Sharoikina . El propósito de la acción era llamar la atención de las autoridades y el público en general sobre los problemas ambientales y de infraestructura de la metrópolis, así como sobre un nuevo tipo de transporte moderno como una forma de reducir la carga sobre el medio ambiente [17] .

En Novosibirsk, se opera con éxito un desarrollo conjunto de las empresas Siberian Trolleybus LLC y NPF ARS TERM: un trolebús con un largo recorrido autónomo ST 6217 . El trolebús utiliza baterías de iones de litio Liotech. La autonomía de viaje autónomo con una sola carga de batería es de 60 km. El primer autobús eléctrico ruso se probará en el invierno siberiano [18] .

Los coches eléctricos en Rusia pueden obtener números verdes. Roman Malkin, asesor de uno de los líderes del grupo de trabajo NTI Avtonet, habló sobre esto. Según él, esta iniciativa ya ha sido aprobada por Avtonet y será el comienzo de un "trabajo a gran escala para popularizar los vehículos eléctricos", así como para hacer reconocible el transporte respetuoso con el medio ambiente [19] .

Al mismo tiempo, la baja popularidad que tienen los vehículos eléctricos en Rusia no se debe a una sola razón: hay una amplia gama de ellos, a saber:

falta de apoyo estatal;
falta de tarifas preferenciales;
infraestructura poco desarrollada;
condiciones climáticas frías [20] .

Comparación con otros vehículos

Los vehículos eléctricos se caracterizan por sus bajos costes de transporte. Ford Ranger consume 0,25 kWh por kilómetro , Toyota RAV4 EV - 0,19 kWh por kilómetro. El kilometraje promedio anual de un automóvil en los EE. UU. es de 19 200 km (es decir, 52 km por día). Con el costo de la electricidad en los Estados Unidos de 5 a 20 centavos por kWh, el costo de un kilometraje anual del Ford Ranger es de $ 240 a $ 1050, RAV-4, de $ 180 a $ 970.

En Rusia, el coste de la electricidad es de unos 12 céntimos (3,8 rublos) por kWh a la tarifa diaria y unos 3 céntimos (0,95 rublos) por kWh por la noche [21] . Así, los costes de transporte de un coche eléctrico en Rusia serán algo menores que en EEUU , ya que lo más probable es que se cargue de noche. La eficiencia del motor de tracción es del 88-95%.

Existe la opinión de que el bajo nivel de ruido de los vehículos eléctricos puede crear problemas: los peatones, al cruzar la calle, a menudo se centran en el sonido del automóvil. Por supuesto, el ruido agudo de un potente motor eléctrico es difícil de confundir con algo, Sí, y el ruido de un automóvil moderno a baja velocidad es muy pequeño, básicamente, es el ruido de las ruedas que rozan el asfalto, la grava u otra superficie. Sin embargo, cuando se utilizan motores de baja potencia, como, por ejemplo, en los tranvías, el ruido es prácticamente inexistente y en algunos vehículos eléctricos fabricados el nivel de ruido aumenta artificialmente a velocidades de hasta 30 km/h.

Comparación con vehículos equipados con ICE

Ventajas

Los motores eléctricos de tracción (TED) tienen una eficiencia de hasta el 90-95 %, en comparación con el 22-42 % de los motores de combustión interna [22] .
Un coche eléctrico no necesita una caja de cambios cara, voluminosa y no siempre fiable [23] .
Un coche eléctrico no consume aceites de motor .
Un vehículo eléctrico puede utilizar el frenado regenerativo para recargar su batería eléctrica .
Para recargar la batería, un coche eléctrico también puede utilizar sus amortiguadores que generan electricidad [24] [25] .
Reducción de la resistencia del coche debido a la falta de radiador y otros sistemas de refrigeración en algunos modelos [26] . Sin embargo, los vehículos eléctricos potentes todavía tienen un sistema de refrigeración líquida y, en consecuencia, un radiador.
Facilidad de mantenimiento, largos intervalos de servicio, relativo bajo costo de mantenimiento y reparación programados [6] .
Según una investigación de la Federación Europea para el Transporte y el Medio Ambiente (T&E) de abril de 2020, el nivel de emisiones de dióxido de carbono de la operación de vehículos eléctricos, junto con el nivel de emisiones de sustancias nocivas de la producción de baterías, en el caso de los vehículos eléctricos es un 22% inferior a la de los coches diésel y un 28% inferior a la de los coches de gasolina [27] .

Defectos

Como regla general, los vehículos eléctricos tienen un alcance más corto que los automóviles modernos de una clase similar con motores de combustión interna con un solo tanque de combustible (a partir de 2020).
Durante las heladas severas, los vehículos eléctricos pierden más autonomía que los vehículos ICE y son más difíciles de propulsar en caso de que se agote la batería [28] .
Las baterías se degradan gradualmente durante el funcionamiento, por lo que, en particular, su capacidad disminuye. En pocos años, un coche eléctrico puede perder varias decenas de kilómetros de reserva de marcha. Este problema se agudiza en países con climas cálidos y para vehículos eléctricos que suelen utilizar estaciones de carga rápida. Un automóvil con motor de combustión interna no tiene problemas con la pérdida de reserva de energía durante la operación.
Cobertura significativamente menor de las estaciones de carga para vehículos eléctricos, en comparación con las estaciones de servicio para automóviles equipados con motores de combustión interna, lo que finalmente afecta el grado de libertad general de movimiento en cada uno de estos tipos de vehículos (a partir de 2020) [29] [30] [31] .
En promedio, lleva mucho más tiempo recargar un automóvil eléctrico que repostar un automóvil con un motor de combustión interna (a partir de 2020) [28] [32] .
En promedio, los vehículos eléctricos son significativamente más caros en comparación con los automóviles de la misma clase equipados con motores de combustión interna (a partir de 2020) [29] .
En promedio, la pérdida de valor relativamente alta de un vehículo eléctrico durante la operación y posterior reventa, en comparación con un automóvil equipado con un motor de combustión interna (a partir de 2020) [29] [33] .
Durante la conducción dinámica, las baterías de un vehículo eléctrico pueden sobrecalentarse rápidamente, después de lo cual la electrónica limita significativamente la cantidad de potencia de salida; en vehículos con motores de combustión interna, el efecto del sobrecalentamiento en la pérdida de potencia es mucho menos pronunciado [34] .

Diversas opciones para la implementación de un coche eléctrico

Vehículos eléctricos equipados con baterías

Los vehículos eléctricos de batería son el tipo más antiguo y simple de vehículos eléctricos. Los primeros modelos viables se construyeron a finales del siglo XIX. Utilizado activamente en los Estados Unidos hasta los años 20 del siglo XX. Durante los años 30-40. más activamente utilizado en Alemania. Desde 1947 se han utilizado ampliamente en Inglaterra [35] .

El diagrama esquemático de un vehículo eléctrico a batería en el caso general es el siguiente: la batería a través del cableado de alimentación y el sistema de regulación (control) del motor de tracción se conecta al TED , el cual a su vez transmite par motor al engranaje principal . [35] .

Los parámetros técnicos y económicos de este tipo de vehículos eléctricos dependen principalmente de las características de las baterías utilizadas. La autonomía deseada de un vehículo eléctrico por carga de batería (autonomía) es directamente proporcional a la relación entre el peso de la batería y el peso total del vehículo eléctrico. La dependencia del peso de la batería de la capacidad de carga de un vehículo eléctrico es mucho mayor que la dependencia del peso de un motor de carburador de la capacidad de carga de un automóvil [35] .

Vehículos eléctricos de pila de combustible

Un rasgo característico de los vehículos eléctricos equipados con pilas de combustible (pilas de combustible) es que la masa de la planta de energía no cambia cuando cambia su intensidad energética , y se puede lograr un aumento en el rango aumentando la masa de combustible en los tanques de combustible ( como en vehículos con motores de combustión interna) [6] .

Así, por un lado, las pilas de combustible pueden aumentar significativamente la autonomía de un vehículo eléctrico, pero, por otro lado, el combustible para ellas tiene un coste elevado, y además puede ser tóxico y, al transformarse en pilas de combustible, liberar sustancias nocivas. en la atmósfera. En los vehículos eléctricos con generadores electroquímicos de aire-aluminio, se utiliza el proceso de oxidación del aluminio en una pila de combustible de aire-aluminio para producir corriente eléctrica [36] .

Vehículos eléctricos de pila de combustible descatalogados

Modelo	Años de producción	Una fotografía
Nissan X-Trail FCV 04	2003—2013
Mercedes-Benz F-Cell (basado en la clase A)	2005-2007
Chevrolet Equinox FC	2007-2009
Claridad Honda FCX	2008—2015
Mercedes-Benz F-Cell (basado en la clase B)	2010—2014
Celda de combustible Honda Clarity	2016—2021

Vehículos eléctricos de pila de combustible producidos en masa

Modelo	Años de producción	Una fotografía
toyota mirai	desde 2014 (II generación desde 2020)
hyundai nexo	agosto 2018 —

Centrales eléctricas combinadas

A fines de la década de 1960 y principios de la de 1970, se desarrollaron una serie de prototipos de vehículos eléctricos con centrales eléctricas del tipo "Batería - Pilas de combustible" [6] :

En Inglaterra, sobre la base del DAF 44 , se creó un coche eléctrico con un sistema de alimentación mixto a partir de baterías y de pilas de combustible hidrosina-aire con una potencia específica de 160 W/kg. Durante la aceleración, la carga principal recayó en las baterías, en otros modos, en las celdas de combustible que recargan la batería.
En EE. UU., con base en el Austin A-40, se fabricó un vehículo eléctrico con un sistema combinado que incluía pilas alcalinas de hidrógeno-aire y baterías de plomo-ácido . La reserva de marcha alcanzó los 320 km.

Vehículos eléctricos que utilizan otras fuentes de energía

Vehículos eléctricos con energía solar

Hay muchos diseños de vehículos eléctricos alimentados por energía solar, los llamados "vehículos solares", pero su problema común es la baja eficiencia de las baterías (generalmente alrededor del 10-15%, los desarrollos avanzados pueden alcanzar el 30%), lo que no permite almacenar una cantidad significativa de energía por día, reduciendo el kilometraje diario; además, las células solares son inútiles por la noche y cuando está nublado. El segundo problema es el alto costo de los paneles solares.

Los ejemplos de vehículos solares incluyen prototipos Venturi Astrolab , Venturi Eclectic (equipado adicionalmente con una turbina eólica), ItalDesign-Giugiaro Quaranta concept car (sin embargo, la energía que acumulan los paneles solares solo es suficiente para alimentar la electrónica a bordo), Italian Phylla y también SolarWorld GT , que completó una maratón alrededor del mundo en 2012 [37] . Este último está equipado con dos motores de rueda Loebbemotor con una potencia nominal de 1,4 kW cada uno (la potencia máxima es de 4,2 kW cada uno, o un total de 11,42 caballos de fuerza). Debido al bajo peso (el cuerpo de carbono permitió alcanzar un peso de 260 kg, el cuerpo en sí pesa 85 kg) y la forma del cuerpo aerodinámicamente perfecta ( C x = 0.137), fue posible lograr una velocidad máxima de 120 kilómetros por hora Velocidad de crucero: 50 km / h (cuando los motores funcionan a la potencia nominal), el SolarWorld GT puede viajar 275 km, más que muchos vehículos eléctricos modernos. Este recorrido lo proporciona una batería de iones de litio de 21 kilogramos con una capacidad de 4,9 kWh [38] .

También existen vehículos híbridos que funcionan tanto con energía solar como con pedales. Básicamente, estos son autos hechos en casa, pero hay proyectos para la producción en serie de tales vehículos, en particular, SolarLab rickshaw y el húngaro Antro Solo .

Para fomentar la producción de vehículos solares y su popularización, existen competiciones como el rally transaustraliano Challenge En tales competencias, los estudiantes de universidades técnicas generalmente compiten, creando modelos similares a los trabajos de graduación.

Producción y operación

Aplicación moderna

En 2004 había 55.852 vehículos eléctricos en funcionamiento en EE.UU. Además, en los Estados Unidos se opera una gran cantidad de vehículos eléctricos caseros. En las tiendas se venden kits de componentes para convertir un automóvil en un automóvil eléctrico. El líder mundial en la producción de vehículos eléctricos es China . En 2014, se vendieron 75 mil vehículos eléctricos en China, lo que representó el 25% del mercado mundial [39] .

Además, los pequeños vehículos eléctricos de diseño simplificado ( coches eléctricos , carretillas elevadoras eléctricas , etc.) son muy utilizados para el transporte de mercancías en estaciones , en talleres y grandes superficies , y también como atracción . En este caso, todas las desventajas en forma de pequeña reserva de energía y velocidad, alto costo intrínseco de las baterías y peso, se compensan con las ventajas: la ausencia de emisiones nocivas y ruido, que es fundamental para trabajar en áreas cerradas y concurridas. . Formalmente, no es habitual atribuir este tipo de coches a los vehículos eléctricos debido a la especificidad de su aplicación.

Además, se han creado autobuses eléctricos para caminar de tipo abierto con 14-15 asientos y se utilizan activamente para lugares de recreación masiva y visitas a reservas naturales.

El principal factor que frena la producción en masa de vehículos eléctricos es la baja demanda debido al alto costo y al bajo kilometraje por carga. Existe un punto de vista de que el uso generalizado de vehículos eléctricos está limitado por la escasez de baterías y su alto precio. Para resolver estos problemas, muchos fabricantes de automóviles han establecido empresas conjuntas con fabricantes de baterías. Por ejemplo, Volkswagen AG ha entrado en una empresa conjunta con Sanyo Electric , Nissan Motor con NEC Corporation , etc.

Producción en serie

Los vehículos eléctricos son producidos por muchas empresas automotrices (Nissan, BMW, Mitsubishi, Chevrolet, etc.). Solo las empresas que producen principalmente vehículos eléctricos están representadas aquí:

Rimac Automóviles
motores tesla
Módec
coche relámpago
coche bg
Compañía de automóviles ZENN
¡BORRAR! (Contaminación del aire cero)
Fénix Automóviles
REVA

Fabricantes y modelos

Vehículos eléctricos más vendidos

Modelo	Acceso al mercado	Ventas por año	Ventas totales	Ventas totales / año
tesla modelo 3	07.2017	365.000 (2020)	1.032.000	06.2021
hoja de nissan	12.2010	55.740 (2020)	535.000	07.2021
renault zoe	12.2012	102.868 (2020)	317.729	06.2021
Tesla modelo S	06.2012	28.000 (2019)	308.000	12.2020
Modelo Y de Tesla	03.2020	79.734 (2020)	~250.000	07.2021
ecualizador de chery	11.2014	38.249 (2020)	210.558	07.2021
i3	11.2013	41.800 (2019)	210.000	07.2021
Serie BAIC EU	01.2016	23.365 (2020)	205.934	07.2021
Serie CE BAIC	12.2016	27.350 (2019)	205.600	12.2020

Rusia

El coche eléctrico GAZ 330 21E " Gazelle -Electro" está diseñado para el transporte de mercancías en la ciudad. Con una velocidad máxima de 75 km/h y una capacidad de carga de 1000 kg, es capaz de recorrer 20 km sin recargar. Funciona con baterías o capacitores. Como motor se utiliza un motor DC colector DPT-45 o un asíncrono AChT 160 M4 [40] .

El autobús eléctrico Luzhok está diseñado para transportar treinta pasajeros a una velocidad máxima de 25 km/h en áreas de parques y exposiciones de las ciudades. Funciona con baterías recargables o de condensadores que alimentan el motor DPT-45 DC con una potencia de 45 kW. Al frenar , recupera energía de vuelta a las baterías. Con una carga es capaz de conducir 15 km [40] .

Vehículos eléctricos de carga

Hasta la fecha, ya existen bastantes camiones eléctricos diferentes, y se trata tanto de versiones eléctricas de vehículos diésel preexistentes como de diseños completamente independientes. Un ejemplo de un diseño independiente hoy en día es el Tesla Semi , AEOS , así como muchos otros autos menos conocidos. En 2020, el primer camión de basura eléctrico de DAF CF Electric empezó a funcionar en los Países Bajos [41] .

Integrando hogar y coche eléctrico

Se están desarrollando varios conceptos para la integración de vehículos eléctricos y edificios residenciales (Vehicle-to-Home, V2H). Por ejemplo, las baterías viejas de un automóvil eléctrico pueden funcionar durante varios años como dispositivos estacionarios de almacenamiento de energía. Juntas, equipadas con un inversor y un protector contra sobrevoltajes, de 5 a 10 baterías de un automóvil eléctrico Chevrolet Volt pueden proporcionar energía de respaldo a varias casas de campo o pequeñas empresas durante apagones de emergencia durante varias horas [42] .

A partir de la versión 1.1, el estándar de carga rápida CHAdeMO admite tanto la carga de un vehículo eléctrico como la alimentación de consumidores externos. En consecuencia, el vehículo eléctrico conectado puede funcionar como una batería de reserva en el sistema de alimentación ininterrumpida del edificio.

Perspectivas

En Noruega, está previsto cambiar completamente el transporte por carretera a vehículos eléctricos para 2025, en Inglaterra, Dinamarca, los Países Bajos, Suecia, Irlanda, a partir de 2030, China y Japón, a partir de 2035, en Francia y España, a partir de 2040 [43 ]

Según una investigación de Ernst & Young , durante 2018, las inversiones de capital de los fabricantes de automóviles mundiales en la producción de vehículos eléctricos casi se duplicaron y alcanzaron los 8.400 millones de euros, mientras que en la producción de automóviles que utilizan combustible convencional disminuyó un 16% (22.400 millones de euros) [ 44] .

Según una investigación realizada por IDTechEx , la industria de vehículos eléctricos alcanzó $31,100 millones en ventas en todo el mundo en 2005 (incluidos los vehículos híbridos ). Para 2015, el mercado del transporte eléctrico crecerá unas 7 veces y alcanzará los 227.000 millones de dólares.

Algunos fabricantes de automóviles no producirán automóviles híbridos, sino que comenzarán inmediatamente a producir vehículos eléctricos. Están atrasados en desarrollos científicos, no pueden crear un automóvil híbrido por sí mismos o consideran que los híbridos no son prometedores. Por ejemplo, la empresa japonesa Mitsubishi Motors en 2009 inició la producción comercial de vehículos eléctricos basados en Colt. Estará equipado con baterías de iones de litio. Los prototipos existentes tienen un alcance de 150 km.

Se está trabajando para crear baterías recargables con un tiempo de carga corto (unos 15 minutos), incluido el uso de nanomateriales . A principios de 2005, Altairnano anunció la creación de un material innovador para electrodos de batería. En marzo de 2006, Altairnano y Boshart Engineering firmaron un acuerdo para desarrollar conjuntamente un vehículo eléctrico. En mayo de 2006, se completaron con éxito las pruebas de baterías de automóviles con electrodos de Li 4 Ti 5 O 12 . Las baterías tienen un tiempo de carga de 10-15 minutos.

Se plantea la posibilidad de utilizar supercondensadores (condensadores IKE) como fuentes de corriente, que tienen un tiempo de carga muy corto, una alta eficiencia energética (más del 95%) y un recurso de ciclos de carga-descarga mucho más largo (hasta varios cientos de miles). también siendo considerado. Los prototipos de ionistores basados en grafeno tienen una capacidad energética específica de 32 Wh/kg, comparable a la de las baterías de plomo-ácido (30–40 Wh/kg) [45] .

Los autobuses eléctricos se están desarrollando con baterías de aire-zinc (Zinc-aire) [46] .

Toyota está trabajando en una nueva generación de vehículos híbridos Prius (híbrido completo, híbrido enchufable, PHEV). En la nueva versión, el conductor puede activar opcionalmente el modo coche eléctrico y conducir unos 15 km con baterías. Ford está desarrollando modelos similares : el modelo Mercury Mariner, modo EV de 40 km, y Citroën , el modelo C-Metisse, modo EV de 30 km, y otros. Toyota está explorando la posibilidad de instalar cargadores de baterías híbridos en las gasolineras.

General Motors presentó el concepto Chevrolet Volt en enero de 2007 , capaz de recorrer 65 km en modo vehículo eléctrico.

Japan Post planea comprar 21.000 vehículos eléctricos a partir de 2008 para entregar correo en distancias cortas [47] .

En Rusia, los fabricantes de híbridos aún no ven grandes perspectivas para el desarrollo del mercado de vehículos eléctricos. Esto se argumenta por la falta de apoyo del gobierno, los grandes límites geográficos y el énfasis en una economía basada en recursos. Un problema importante es también una fuerte reducción en el kilometraje del automóvil cuando la calefacción se enciende con la batería en invierno.

Planes de los fabricantes de automóviles

Compañía	País	año	planes
Rimac Automóviles	Croacia	2013 2016	Lanzamiento del Rimac Concept One [48] , actualmente también está a la venta el Rimac Concept S - con un incremento de casi 300 hp. Con. y 200 Nm de par motor al modelo anterior y un kit aerodinámico más agresivo [49]
motores tesla	EE.UU	2012 2015 2017	Inicio de las ventas del Model S [50] Inicio de la producción del Model X inicio de las ventas del Model 3
renault	Francia	2012	Lanzamiento de las ventas de Renault Zoe [51] Después de 2026, se suspenderá la producción de automóviles con motores de combustión interna [52]
nissan	Japón	2012 2013	Producción en serie [53] Inicio de la producción de la e-NV200 en España [54] Después de 2026, se suspenderá la producción de automóviles con motores de combustión interna [52]
detroit eléctrico	China - Estados Unidos	2012	Aumentar la producción a 270 mil por año [55]
BMW	Alemania	2012	Comienzan las ventas en EE . UU . [56]
Dongfeng Nissan	China - Japón	2012	Inicio de ventas en China [57]
Vado	EE.UU	2010 2011 2012	Camión comercial Micro Car C-Class Car [58]
Toyota	Japón	2012	Lanzamiento de la producción de iQ [59]
honda	Japón	2012 2012	Fit EV lanzado en China [60] Fit EV lanzado en EE . UU . [61]
chrysler	EE.UU	2012	Inicio de producción [62]
AvtoVAZ	Rusia	2012	Inicio de las ventas de Lada ELLada [63]
KAMAZ	Rusia	hasta 2025	Inicio de las ventas de Kama-1 [64]
kia	Corea del Sur	2012	Inicio de la producción de Ray EV [65]
Motores generales	EE.UU	2013	Inicio de producción de Cadillac Converj [66]
BYD Daimler Nueva Tecnología Co. Limitado.	China - Alemania	2013	Comienzo de la producción de Denza [67]
GM Corea	Corea del Sur	2013	Inicio de la producción de Chevrolet Spark [68]
mercedes-benz	Alemania	2014	Inicio de las ventas del coche eléctrico clase B [69]
motores mitsubishi	Japón	2015	Inicio de las ventas en Rusia de 7 modelos de vehículos eléctricos, incluidos los de autonomía extendida.
ASIENTO	España	2016	Inicio de producción de la Ecomotora Eléctrica Altea XL [70]
volkswagen	Alemania	Después de 2026, se suspenderá la producción de automóviles con motores de combustión interna [52] .

Planes de gobierno

Unión Europea

El Plan Verde de Europa ha fijado el objetivo de crear 1 millón de puntos de repostaje para vehículos eléctricos para 2025. En 2020, hay 140 000. Se prevé que toda la flota de vehículos de la Unión Europea se convierta completamente a tracción eléctrica para 2035 [52] .

Alemania

En 2011, el gobierno alemán adoptó un programa para desarrollar la producción y operación de vehículos eléctricos. El objetivo del programa es llevar la cantidad de autos con baterías eléctricas en el país a 1 millón para 2020, y para 2030 la cantidad de autos de este tipo debería aumentar a 6 millones. Al mismo tiempo, el programa incluye una serie de medidas para estimular la demanda de este tipo de automóviles. En particular, los propietarios de vehículos eléctricos están exentos de impuestos sobre vehículos durante 10 años. Además de espacios de estacionamiento especiales para vehículos eléctricos, Alemania también planea crear carriles especiales para ellos.

Hasta 2013, el gobierno destinará 1.000 millones de euros adicionales para el desarrollo de baterías para automóviles. Anteriormente, al programa ya se le ha asignado la misma cantidad. Se creará un grupo especial para coordinar el trabajo bajo el gobierno. Además, para 2014 se prevé construir infraestructura para la recarga de baterías y crear aproximadamente 7.000 estaciones de carga públicas.

En la primera mitad de 2019, la participación de los vehículos eléctricos en las nuevas ventas fue del 2,6 % (frente al 1,8 % en 2018) [71] .

El gobierno alemán planea poner 1 millón de vehículos eléctricos, híbridos y totalmente híbridos (PHEV) en las carreteras del país para 2020 [72] . La producción en serie comenzó en 2011. En 2012 se destinaron 500 millones de euros del presupuesto para estos fines [73] .

Francia

El gobierno francés planea poner más de 100.000 vehículos eléctricos en las carreteras del país para 2012 [74] .

En la primera mitad de 2019, la participación de los vehículos eléctricos en las ventas nuevas fue del 2,5 % (frente al 1,8 % en 2018) [71] .

Irlanda

El gobierno irlandés tiene previsto transferir el 10 % del transporte a la electricidad para 2020 [75] .

Japón

En agosto de 2006, el Ministro de Economía, Comercio e Industria de Japón aprobó un plan para el desarrollo de vehículos eléctricos, vehículos híbridos y baterías para los mismos. El plan es producir en masa vehículos eléctricos de dos asientos en Japón con una autonomía de 80 km por carga para 2010, y aumentar la producción de vehículos híbridos .

China

El gobierno chino planea comenzar a probar para 2012 en 11 ciudades del país 60.000 vehículos, incluidos vehículos eléctricos, híbridos y vehículos de pila de combustible de hidrógeno [76] .

El Ministerio de Ciencia y Tecnología de China está desarrollando el 12º plan quinquenal para vehículos eléctricos para 2012-2016. El plan puede incluir disposiciones para:

reducir el costo de las baterías en un 50%;
llevar 1 millón de vehículos eléctricos a las carreteras del país para 2015;
aumentar la capacidad de producción de baterías a 10.000 MW. en el año;
desarrollar normas para vehículos eléctricos, etc. [77] .

Para 2025, está previsto que China alcance la cuota de vehículos eléctricos en el 25 % de todas las ventas de automóviles nuevos [71] .

Para 2030, está previsto que China finalice la producción de automóviles con motores de gasolina [78] .

Corea del Sur

El gobierno de Corea del Sur ha fijado el objetivo de que los fabricantes de automóviles comiencen la producción en masa de vehículos eléctricos antes de la segunda mitad de 2011 [79] y produzcan 1 millón de vehículos eléctricos para 2020 [80] .

India

India ha adoptado el Plan Nacional de Misión de Movilidad Eléctrica 2020 (NEMMP 2020), según el cual para 2020 está previsto aumentar la flota de vehículos eléctricos a 6-7 millones de unidades [81] .

Noruega

Para 2025, el país quiere dejar de vender autos nuevos con motor de combustión interna por completo [82] [83] .

Suecia

El gobierno sueco ha planeado poner fin por completo a la venta de vehículos a gasolina para 2030 [78] .

Rusia

En 2021, el gobierno de la Federación Rusa aprobó el "Concepto para el desarrollo de la producción y el uso del transporte eléctrico por carretera en la Federación Rusa para el período hasta 2030" [84] Planificado durante 2021-24. producción de 25 mil vehículos eléctricos, construcción de 9400 estaciones de carga. Para 2030, la producción de vehículos eléctricos debería ser el 10% de la producción total de automóviles. [85]

Energía

Ecuación de balance de energía [6] :

mi GRAMO segundo \ u003d ω L (GRAMO un + GRAMO mi + GRAMO segundo + GRAMO pag ) 10 3 donde e es la intensidad energética específica de la batería, W*h/kg; ω es el consumo de energía específico cuando se conduce en el modo para el que se establece la autonomía, W*h/(t*km); G a es la masa del tren de aterrizaje, kg; G e - masa del accionamiento eléctrico , kg; G p - carga útil , kg; G b - peso de la batería, kg. L es la reserva de marcha, km;

Peso bruto del vehículo eléctrico, kg:

G \u003d G un + G mi + G pag + G segundo

Peso de la batería (como primera aproximación) [35] :

GRAMO segundo = ω GRAMO L γ ω — consumo específico de energía por 1 t*km de peso bruto a una velocidad determinada, kW*h/(t*km); L es la reserva de marcha, km; γ es el peso específico de la batería, kg/kW*h.

Energía específica de la batería:

ω segundo \ u003d K L / (G segundo / G) \u003d K L / α donde K es el consumo de energía por 1 km*kg, W*h/(kg*km); α es la masa relativa de la batería.

Potencia máxima de movimiento mecánico :

R d \u003d ± R a + R t ± R a ± R n donde P k es la potencia consumida al acelerar el vehículo eléctrico; P t es la potencia gastada para vencer las fuerzas de resistencia a la rodadura; Pa es la potencia gastada para vencer la resistencia aerodinámica; P n - el poder gastado para superar el aumento.

Energía completa de la batería:

R mi \ u003d R re / (η metro η mi ) + R un donde η e - pérdidas de energía para la conversión de energía eléctrica en mecánica; η m - pérdida de energía mecánica durante la transmisión a las ruedas de tracción; P aux - energía gastada en necesidades auxiliares. En un futuro próximo, está previsto construir estaciones de carga en Londres y otras ciudades del Reino Unido.

En el funcionamiento real de los vehículos eléctricos, el kilometraje máximo declarado por carga de batería suele ser superior al real. La causa puede ser un aumento de la carga eléctrica de los aires acondicionados, los faros, los limpiaparabrisas, así como una conducción agresiva, especialmente en zonas montañosas. Según las mediciones de Volvo , a una temperatura de 0 °C o ligeramente inferior, las pérdidas de kilometraje son del 30...40 % [86] .

Consecuencias económicas

Los vehículos ICE consumen gasolina, que consume alrededor del 44% de la producción mundial de petróleo. La OPEP pronostica para 2035 el inicio de una caída en la demanda mundial de petróleo provocada por la transición al uso de vehículos eléctricos. Según otras estimaciones, esto sucederá en 2025 [71]

Véase también

Notas

Comentarios

↑ toma 5-6 horas

Fuentes

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Enlaces

diccionarios y enciclopedias

En catálogos bibliográficos
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