Vehículo híbrido eléctrico enchufable

El Chevrolet Volt es un vehículo híbrido enchufable lanzado a finales de 2010.
El BYD F3DM fue el primer vehículo híbrido enchufable de producción comercial lanzado en el mundo.

Un vehículo híbrido eléctrico enchufable (Inglés: "Plug-in electric hybrid") o simplemente vehículo híbrido enchufable (Inglés: "Plug-in hybrid"), o PHEV por sus siglas en inglés, es un vehículo híbrido eléctrico cuyas baterías pueden ser recargadas enchufando el vehículo a una fuente externa de energía eléctrica. El vehículo híbrido enchufable comparte las características de un vehículo híbrido eléctrico tradicional y de un vehículo eléctrico, ya que está dotado de un motor de combustión interna (gasolina, diésel o flex-fuel) y de un motor eléctrico acompañado de un paquete de baterías que pueden recargarse enchufando el vehículo en el sistema de suministro eléctrico.

El primer vehículo híbrido enchufable de producción comercial del mundo fue el sedán F3DM PHEV-68 (PHEV109km), fabricado por la empresa china BYD Auto, lanzado el 15 de diciembre de 2008 al mercado local únicamente para uso en flotas a un precio de 149,800 yuan (USD $22,000.)[1] [2] Toyota,[3] General Motors,[4] Ford,[5] Fisker Automotive,[6] Aptera Motors,[7] Volkswagen,[8] Volvo[9] [10] y Hyundai[11] han anunciado la producción de automóviles híbridos enchufables entre 2010 y 2012. El auto deportivo de lujo Fisker Karma PHEV-50 (PHEV-80 km) está programado para iniciar ventas en septiembre de 2010[12] y el Chevrolet Volt PHEV-40 (PHEV-64 km) de General Motors tiene programado su lanzamiento para noviembre de 2010[13] [14] El vehículo deportivo utilitario Ford Escape PHEV-30 (PHEV-48 km) ya está siendo utilizado en Estados Unidos en flotas de compañías de servicios públicos y está programado para ser vendido al público en general en 2012.[15] [16] [17]

Hasta 2010, la mayoría de los híbrido enchufables que circulan en los Estados Unidos son conversiones de los modelos Toyota Prius o Ford Escape Hybrid, los cuales fueron modificados para utilizar baterías recargables y están dotados de un mayor número de baterías para extender el rango de operación en modo exclusivamente eléctrico.[18] Varios países, incluyendo los Estados Unidos y varios países europeos, han aprobado leyes para facilitar la introducción de los vehículos híbridos enchufables, incluyendo créditos de impuestos, reglamentación sobre emisiones permitidas, y financiamiento de investigación y desarrollo de baterías y otras tecnologías avanzadas.

Contenido

Terminología

Toyota Prius Plug-in exhibido en el Show Automobilístico de Washington, D.C. de 2010.

El rango exclusivamente eléctrico de un vehículo híbrido enchufable se designa como PHEV-[millas] o PHEV[kilómetros] donde el número representa la distancia que el vehículo puede viajar exclusivamente con la energía eléctrica proveniente de las baterías. Por ejemplo, un vehículo PHEV-20 puede viajar veinte millas (32 km) sin utilizar la propulsión del motor de combustión interna. También puede ser designado como PHEV32km en el sistema métrico decimal.

El Acta de Seguridad e Independencia Energética de 2007 de los Estados Unidos define un vehículo eléctrico enchufable como un vehículo que:

  • obtiene su poder de propulsión de una batería con capacidad de por lo menos 4 kilovatio-hora (kWh);
  • puede ser recargado de una fuente externa de electricidad para efectos de su poder de propulsión; y
  • es un vehículo automotor liviano o automóvil tipo camioneta.

Estas características distinguen un PHEV de los híbridos disponibles en el mercado, los cuales no utilizan electricidad de la red de suministro eléctrico.

El Instituto de Ingenieros Electricistas y Electrónicos (IEEE) define los PHEVs de forma similar a la ley estadounidense, pero también requiere que el vehículo híbrido eléctrico pueda viajar por lo menos 10 millas (16 km) en modo exclusivamente eléctrico (PHEV-10; PHEV16km), sin consumir gasolina o diésel.[19]

Beneficios

Costo de operación

Vehículo de prueba Ford Escape Plug-in Hybrid es un híbrido enchufable de combustible flexible E85.
En 2007 el entonces presidente George W. Bush examina en el jardín de la Casa Blanca un Toyota Prius convertido a híbrido enchufable con tecnología desarrollada por la empresa A123 Hymotion.

El costo de la electricidad para operar un híbrido enchufable en modo exclusivamente eléctrico se estima que es menos de la cuarta parte del costo de la gasolina de un vehículo tradicional.[20]

Por otra parte, se espera que la mayoría de los usuarios recargue sus vehículos durante la noche, con lo cual se aprovecharían las horas de baja demanda del sistema de generación eléctrica, cuya producción tiene un costo menor.

Reducción de la contaminación y emisión de carbono

Comparado con vehículos convencionales, los híbridos enchufables reducen la contaminación atmosférica, la dependencia en el petróleo y los combustibles fósiles y las emisiones de gases de efecto invernadero que contribuyen al calentamiento global.[21] [18] [22] Estos beneficios se originan en el hecho de que los PHEVs no utilizan combustible fósil durante su operación en modo exclusivamente eléctrico, siempre y cuando las baterías hayan sido recargadas utilizando electricidad renovable.

Adicionalmente, la combinación de la tecnología del híbrido eléctrico enchufable con motores de combustible flexible que usen biocombustibles sustentables (tal como el etanol producido a partir de caña de azúcar) puede resultar en reducciones adicionales de emisiones de gases de efecto invernadero.

Eliminación del temor de agotar la batería

Una de las principales barreras para la adopción generalizade de los vehículos 100% eléctricos es el temor de los conductores de que la batería agote su carga antes de alcanzar su destino, denominado en inglés como "range anxiety".[23] Los vehículos híbridos enchufables resuelven este problema debido a que cuentan con un motor que utiliza combustible convencional, el cual entra en funcionamiento en caso que se agote la batería o, como en el caso del Chevrolet Volt, el motor de combustión interna funciona como generador que permite recargar la batería, ampliando así de forma significativa el alcance de los híbridos enchufables en comparación con los vehículos eléctricos.[24]

Desventajas

Costo, durabilidad y seguridad de las baterías

Entre las principales desventajes de los vehículos híbridos enchufables están el costo adicional, el mayor tamaño del paquete de baterías y su peso adicional, así como su seguridad y durabilidad. Aunque se espera que el costo total de un híbrido enchufable se reduzca en el futuro cercano,[25] en el caso del Chevrolet Volt, que será lanzado al mercado de Estados Unidos a finales de 2010, se estima que el costo de la batería está entre USD 10.000 y USD 12.000,[26] por lo que el precio de venta del vehículo se estima en alrededor de USD 40.000[27] [28] Además el costo de la instalación de la estación de carga de las baterías en la casa se estima en alrededor de USD 1.500.[26]

Según los resultados de un estudio publicado en 2010 por el Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos, el costo del paquete de baterías de ion de litio es de alrededor de USD 1.700/kWh de energía aprovechable, y considerando que un PHEV-10 (alcance en modo 100% eléctrico de 16 km) requiere cerca de 2,0 kWh y un PHEV-40 (alcance de 64 km) requiere alrededor de 8kWh, el costo para el fabricante del paquete de baterías es de cerca de USD 3.000 para el PHEV-10 y sube a USD 14.000 para el PHEV-40.[29] [30] Según el mismo estudio, aunque para el año 2020 se espera una disminución del costo del paquete de baterías del 35%, la penetración de mercado de los PHEV sería baja debido a su relativo alto costo comparado con los vehículos convencionales, y en consecuencia, la investigación concluyó que no es de esperar que los híbridos enchufables reduzcan de forma significativa el consumo de petróleo ni las emisiones de carbono antes de 2030, a menos que ocurra un avance radical en la tecnología para producir las baterías eléctricas.[29] [30] [31]

Costo comparativo entre un PHEV-10 y un PHEV-40[29] [31]
(precios para 2010)
Tipo de
Plug-in
por alcance
en modo
100% eléctrico
Modelo
existente de
produción
similar
Tipo de
tren
motriz
Costo adicional
para el fabricante
comparado con un
auto convencional
del segmento D
Costo del
paquete
de baterías
de ion de litio
Costo de las
mejoras en el
sistema eléctrico
en el hogar
Ahorro
esperado
de gasolina
comparado
a un HEV
Ahorro
anual de
gasolina
comparado
a HEV(2)
PHEV-10
Prius Plug-in(1)
En paralelo
USD 6.300
USD 3.300
Más de USD 1.000
20%
70 galones (265 lt)
PHEV-40
Chevy Volt
En serie
USD 18.100
USD 14.000
Más de USD 1.000
55%
200 galones (757 lt)
Notas: (1) Considera un vehículo híbrido eléctrico con la tecnología del Toyota Prius pero con un paquete de baterías más grande. El alcance en modo eléctrico del Prius Plug-in se estima en 14,5 millas (23 km)[32] (2) Suponiendo un recorrido medio de 15.000 millas (24.000 km).

Según la misma investigación del Consejo Nacional de Investigación estadounidense, a pesar de que un kilómetro viajado con energía eléctrica es más barato que uno que utiliza gasolina, los ahorros en combustible durante la vida útil del vehículo no son suficientes para compensar el alto costo de compra de un híbrido enchufable, y estima que tomará décadas antes de que se alcance ese punto de equilibrio entre el costo inicial y los ahorrros en costos de operación.[31] Adicionalmente, se concluyó que es probable que se requieran cientos de miles de millones de dólares en subsidios e incentivo del gobierno para los Estados Unidos logre una rápida penetración de mercado.[30] [31]

Las baterías fabricadas por Valence Technologies[33] que fueron utilizadas por CalCars en las conversión de los primeros Toyota Prius a híbrido enchufable[34] tienen un precio de USD 12.000. La firma A123 Hymotion también ofrece la conversión de híbridos convencionales a enchufable por USD 10.000, pero con una potencia inferior.[35]

Disponibilidad de infraestructura para recargar

Toyota Prius convertido a híbrido recargable en la primera estación de recarga de Petrobras en Río de Janeiro. La energía es producida con paneles solares ubicados en el techo de la estación.
Puesto de recarga en la vía publica en Hillsboro, Oregón.
El Salar de Uyuni en Bolivia cuenta con una de las más grandes reservas de litio a nivel mundial.[36] [37]

Aunque la mayoría de autores supone que los vehículos híbridos enchufables serán recargados durante la noche en el garage de sus casas, muchas personas viven en apartamentos, inmuebles en condominio, dormitorios y residencias en centros urbanos que no cuentan con garaje propio. De este modo, quienes estacionan habitualmente su vehículo en el espacio público no cuentan con acceso a enchufles para recargar las baterías durante la noche. Además, aún quienes tienen un garage en casa, eventualmente podría necesitar recargar en su lugar de trabajo o en los estacionamientos de centros comerciales y otros lugares públicos.[38] [39] [40] Por este motivo y para aprovechar al máximo la capacidad de los PEHVs de operar en modo exclusivamente eléctrico, es necesario que las ciudades cuenten con estaciones públicas de recarga, así como los estacionamientos de los lugares de trabajo, públicos o privados, y los estacionamientos de establecimientos comerciales. Sin embargo, esta infraestructura que actualmente es casi inexistente y va a requerir inversiones por parte de los gobiernos y empresas privadas.[26] [41]

Algunas ciudades de California y Oregón, en particular San Francisco así otras ciudades vecinas del Área de la Bahía de San Francisco y del Silicon Valley, lo mismo que algunas empresas como Google y Adobe Systems, ya cuentan con estaciones públicas de recarga y tienen planes de ampliar a corto plazo el número de estaciones disponibles, tanto para uso de vehículos 100% eléctricos como híbridos enchufables.[26] En el caso de Google, su campus principal cuenta con 100 estaciones de recarga para una flota de híbridos que fue convertida a enchufables y puesta a disposición de sus empleados bajo la modalidad de servicio compartido.[26] [42] La energía eléctrica es generada por paneles solares y este programa piloto está siendo detalladamente monitoreado, con los resultados disponibles en el sitio web de la empresa.[42]

Emisiones de carbono debidas al tipo de electricidad

Aunque los híbridos enchufables no utilizan combustible fósil durante su operación en modo exclusivamente eléctrico, las reducciones en emisiones de carbono serán posibles solamente si las baterías han sido recargadas utilizando electricidad renovable, como la energia hidroeléctrica, solar o eólica. En Estados Unidos, sin embargo, la mayoría de la electricidad es generada con carbón y gas natural, lo que reduce e inclusive podría aumentar las emisiones de gases de efecto invernadero.

Sobrecarga del sistema de suministro eléctrico

La red existente de suministro eléctrico, en particular los transformadores de las redes residenciales, no cuentan con capacidad para resistir la carga adicional que se generaría durante la noche si en un mismo barrio se conenctan varios vehículos híbridos enchufables al mismo tiempo. Conforme aumente la penetración de mercado de los híbridos enchufables será necesario realizar inversiones para mejorar las redes de distribución local para atender la carga adicional de electricidad.[26]

Disponibilidad de litio y otros metales raros

Con la tecnología actual basada en baterías de ion de litio y el uso de motores eléctricos, se espera que la demanda por litio, metales pesados y otros elementos raros (tales como neodimio, boro y cobalto) crecerá en forma significativa a medio y largo plazo. Las mayores reservas mundiales de litio y los otros metales se encuentran en países con gobiernos inestables u hostiles a los Estados Unidos y Europa, con lo cual se corre el riesgo de cambiar la dependencia del petróleo por la dependencia de estos otros metales.[37] [43]


Véase también

Enlaces externos

Noticias

Videos

Libros

Referencias

  1. Crippen, A. (December 15, 2008) "Warren Buffett's Electric Car Hits the Chinese Market, But Rollout Delayed For U.S. & Europe" CNBC. Retrieved December 2008.
  2. Balfour, F. (December 15, 2008) "China's First Plug-In Hybrid Car Rolls Out" Business Week. Retrieved December 2008.
  3. Thomas, Ken. «Toyota charging ahead with plans for plug-in hybrid», Chicago Sun-Times/Associated Press, 19 de julio de 2006 (en Inglés).
  4. General Motors (November 29, 2006) "GM Announces Intention to Produce Plug-in Hybrid SUV". Retrieved January 8, 2009.
  5. Woodall, B. (July 10, 2007) "Ford sees plug-in hybrids in 5–10 years" Reuters. Retrieved July 27, 2007.
  6. Shirouzu, N., and Buckman, R. (January 14, 2008) "Electric-Car Firms Get Star Investors," Wall Street Journal
  7. Aptera Motors (2007) "FAQs" Aptera web site. Retrieved January 21, 2008.
  8. Thompson (June 26, 2008) "VW starts testing electric cars, sees launching them by 2010" (Forbes) accessed December 2009
  9. «Volvo promises diesel-electric plug-in hybrid by 2012» (en inglés). Motor Authority (01-06-2009). Consultado el 02-06-2009.
  10. Scott Doggett (01-06-2009). «Volvo Unveils Plug-in Diesel-Electric Hybrid Car, Says It Will Be Available in 2012» (en inglés). Edmunds.com. Consultado el 02-06-2009.
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  12. Chuck Squatriglia (03-12-2009). «Fisker Automotive Starts Plug-In Production in May». Wired Autopia. Wired. Consultado el 03-12-2009.
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  17. "Ford Inks Deal for Plug-In Hybrid Batteries" Edmunds (February 4, 2009)
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  19. IEEE-USA Board of Directors (June 15, 2007) "Plug-In Electric Hybrid Vehicles" Position Statement'.' Retrieved October 3, 2007.
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  23. Study Shows Range Anxiety is Significant
  24. Introducing Chevrolet Volt
  25. Kitamura, M. (October 17, 2008) "Hybrid Production Cost May Drop by Two-Thirds Over Next Decade" Bloomberg
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  33. Lithium Phosphate Battery - Energy Storage Systems
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  35. A123 Systems, Inc. (2008) "Convert your hybrid electric vehicle into a plug-in hybrid electric vehicle" Hymotion.com
  36. Página sobre el Salar
  37. a b Simon Romero (02-02-2009). «In Bolivia, Untapped Bounty Meets Nationalism» (en inglés). New York Times. Consultado el 28-02-2010.
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  40. «Moving Forward in Raleigh PGR Plan» (en inglés). Project Get Ready. Consultado el 07-03-2010.
  41. San Francisco Department of the Environment (September 4, 2007) "Response to the Findings and Recommendations of the 2006–2007 Civil Grand Jury in Their Report: 'Can San Francisco Keep Its Promise to Reduce Greenhouse Gas Emissions'" (Recommendation B7c) accessed October 30, 2007
  42. a b RechargeIT Driving Experiment (en inglés) RechargeIT es un programa de google.org, una fundación sin fines de lucro creada por Google
  43. Irving Mintzer, Chapter 6 "Look Before You Leap: Exploring the Implications of Advanced Vehicles for Import Dependence and Passerger Safety", in "Plug-in Electric Vehicles: What Role for Washington? (2009).

Wikimedia foundation. 2010.

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