En ingeniería automotriz , la conversión de vehículos eléctricos es el reemplazo del motor de combustión de un automóvil y los componentes conectados por un motor eléctrico y baterías, para crear un vehículo eléctrico de batería (BEV).
Existen dos objetivos principales a la hora de convertir un vehículo con motor de combustión interna (también conocido como vehículo de combustión) en un vehículo eléctrico de batería. El primero es eliminar las emisiones de escape de los vehículos que ya circulan por la carretera, ya que los vehículos eléctricos no producen emisiones directas.
La segunda es reducir la enorme cantidad de residuos que se generan cuando los coches llegan al final de su vida útil, ya que los coches más antiguos o los que se dan de baja tras un accidente de tráfico suelen acabar desguazándose. Esto genera una cantidad considerable de residuos de metal, plástico y tejidos, y requiere una gran cantidad de energía para reciclar las piezas desechadas y convertirlas en materiales útiles.
El precio es otro catalizador clave para el creciente mercado de conversión de vehículos eléctricos. El costo de las baterías y los motores de los vehículos eléctricos ha disminuido en los últimos años, y el costo de la conversión depende de muchos factores, entre ellos la autonomía y las baterías utilizadas para la conversión. No todas las empresas de conversión son iguales. [ cita requerida ]
Casi cualquier vehículo se puede convertir en eléctrico. Muchas personas prefieren elegir un vehículo que sea ligero y aerodinámico para maximizar la distancia recorrida por carga de batería. También debe haber espacio y capacidad de carga adecuados para las baterías.
El paquete de baterías , que proporciona una fuente de energía eléctrica. Las baterías más comúnmente disponibles y asequibles son las de plomo-ácido inundadas. A continuación están las baterías selladas sin mantenimiento AGM (absorción de fibra de vidrio) , un poco más potentes y caras. Luego están las baterías más exóticas como las de Ni-MH y Li-ion ; más difíciles de encontrar pero ligeras y duraderas, sin mantenimiento y mucho más caras. Las nuevas baterías de litio están mostrando cierta promesa para los vehículos eléctricos en el futuro cercano. [ a la fecha ] [ cita requerida ]
El cargador que restaura la energía a las baterías (que puede estar montado dentro del vehículo o en una estación de carga especial en algún lugar fijo). El controlador de potencia , que regula el flujo de energía entre la batería y el motor o los motores eléctricos , controlado por un acelerador electrónico . Uno o más motores eléctricos y su conexión mecánica a la línea de transmisión . Conductores de potencia que conectan la batería, el controlador y el motor o los motores. Equipos accesorios para alimentar equipos auxiliares como frenos de potencia y sistema de calefacción. Circuitos y equipos de control para permitir el control y el interbloqueo de los diversos componentes. Instrumentación específica para la operación y el mantenimiento de la conversión.
La conversión de coches eléctricos ha pasado de ser una actividad exclusiva de aficionados y entusiastas a convertirse en una industria en rápido crecimiento. [1] [2] US Electricar fue una de las primeras empresas comerciales de conversión de coches eléctricos, fundada en los años 1970 para vender versiones convertidas de coches convencionales en los Estados Unidos utilizando sistemas de almacenamiento de baterías de plomo-ácido. [3] : 247–250 [4] Solectria fue otro de los primeros convertidores notables, que ofrecía el Force , que estaba equipado con baterías de plomo-ácido junto con variantes premium con mayor autonomía utilizando baterías de níquel-hidruro metálico. [5] : 70
Impulsadas por la crisis climática, las conversiones de vehículos eléctricos abordan el déficit de disponibilidad de nuevos vehículos eléctricos y también ofrecen una ruta más asequible para muchos, ya que los vehículos eléctricos nuevos siguen siendo más caros que sus contrapartes con motor de combustión interna. Esto también ha hecho que la industria de conversión de vehículos eléctricos se aleje de la conversión exclusiva de automóviles clásicos y de alta gama. [6] [7]
A principios de 2021, ya es posible convertir un vehículo de gasolina, diésel o híbrido para que funcione como un automóvil eléctrico de batería por alrededor de £ 6,000 ($ 8,300). [8]
La industria ha trabajado en estrecha colaboración con los reguladores de varios países para establecer protocolos de seguridad y garantizar que las pruebas de inspección anual de vehículos convertidos a eléctricos se realicen de la misma manera que se haría con cualquier otro vehículo eléctrico. [9]
El mayor obstáculo para el éxito generalizado de la industria de conversión de vehículos eléctricos es la disponibilidad de baterías y motores, ya que los fabricantes de vehículos no están ansiosos por vender su tecnología para este propósito. Sin embargo, una comunidad de código abierto ha crecido junto con la industria de conversión de vehículos eléctricos para permitir que las baterías y los motores de diferentes fabricantes trabajen al unísono para reducir los costos y superar los problemas de disponibilidad. [10]
Para satisfacer la creciente demanda de mecánicos capacitados que puedan realizar conversiones de vehículos eléctricos, organizaciones como New Electric Ireland han desarrollado programas de capacitación para educar a mecánicos y aficionados sobre cómo realizar conversiones. [11] [12]
Los aficionados suelen construir sus propios vehículos eléctricos transformando los coches de producción existentes para que funcionen únicamente con electricidad. Existe una industria artesanal que apoya la transformación y construcción de vehículos eléctricos de batería por parte de aficionados. [13] Universidades como la de California en Irvine incluso construyen sus propios coches eléctricos o híbridos-eléctricos personalizados desde cero.
Los vehículos eléctricos de batería de corto alcance pueden ofrecer al aficionado comodidad, utilidad y rapidez, sacrificando solo la autonomía. Los vehículos eléctricos de corto alcance pueden construirse utilizando baterías de plomo-ácido de alto rendimiento, utilizando aproximadamente la mitad de la masa necesaria para una autonomía de 100 a 130 km (60 a 80 millas). El resultado es un vehículo con una autonomía de aproximadamente 50 km (30 millas), que, cuando se diseña con una distribución de peso adecuada (40/60 de adelante hacia atrás), no requiere dirección asistida , ofrece una aceleración excepcional en el extremo inferior de su rango operativo y es apto para autopistas y legal. Pero sus vehículos eléctricos son caros debido al mayor costo de estas baterías de mayor rendimiento. Al incluir una transmisión manual , los vehículos eléctricos de corto alcance pueden obtener un mejor rendimiento y una mayor eficiencia que los vehículos eléctricos de una sola velocidad desarrollados por los principales fabricantes. A diferencia de los carros de golf convertidos que se usan para vehículos eléctricos de vecindario , los vehículos eléctricos de corto alcance pueden funcionar en autopistas suburbanas típicas (donde los límites de velocidad típicos son de 60 a 80 km/h y 35 a 50 mph) y pueden seguir el ritmo del tráfico típico de dichas carreteras y los segmentos cortos de entrada y salida de "carriles lentos" de las autopistas comunes en las áreas suburbanas.
En 2008, el ingeniero eléctrico palestino Waseem Othman al-Khozendar, que enfrenta una escasez crónica de combustible en la Franja de Gaza , inventó una forma de convertir su automóvil en un vehículo que funcione con 32 baterías eléctricas. Según Al-Khozendar, las baterías se pueden cargar con electricidad por valor de 2 dólares estadounidenses para recorrer entre 180 y 240 kilómetros. Después de una carga de siete horas, el automóvil también debería poder alcanzar una velocidad de 100 kilómetros por hora. [14] [15]
En 2008, varios fabricantes chinos comenzaron a comercializar fosfato de hierro y litio ( LiFePO
4) baterías directamente a aficionados y talleres de conversión de vehículos. Estas baterías ofrecían una relación potencia-peso mucho mejor , lo que permitía que las conversiones de vehículos alcanzaran normalmente entre 120 y 240 km (75 y 150 mi) por carga. Los precios disminuyeron gradualmente hasta aproximadamente 350 dólares estadounidenses por kWh a mediados de 2009. A medida que el LiFePO
4Las celdas tienen una vida útil de 3000 ciclos, en comparación con las típicas baterías de plomo-ácido de 300 ciclos, la expectativa de vida de LiFePO
4Las células duran alrededor de 10 años. LiFePO
4Las células requieren sistemas de gestión y carga de baterías más costosos que las baterías de plomo-ácido. [ cita requerida ]
Las células solares a bordo se pueden utilizar para alimentar un vehículo eléctrico. [16] [17] La pequeña energía generada por las células solares montadas en un vehículo significa que los otros componentes del sistema deben ser especiales para compensar esto.
El proceso de conversión comienza con la selección de un vehículo donante, que puede funcionar con combustible (gasolina, diésel o híbrido). A continuación, se retiran el motor, el depósito de combustible y la caja de cambios y se sustituyen por un motor eléctrico, baterías y un inversor. [18] [19] [20]
Si el vehículo donante es un híbrido, también se puede conservar el eje de transmisión, ya que ya ha sido diseñado para funcionar con baterías de coches eléctricos y sistemas de suministro de energía. Es habitual que las baterías utilizadas en las conversiones de coches eléctricos se reciclen a partir de vehículos eléctricos nuevos que se han visto involucrados en un accidente de tráfico. [21] [22] [23] En Europa, será necesario conservar el peso en vacío del coche donante una vez que se haya convertido.
Una vez que el automóvil haya sido transformado, será necesario que un ingeniero de seguridad de vehículos lo evalúe antes de poder usarlo en la carretera.
En algunos países, el usuario puede optar por comprar un vehículo convertido de cualquier modelo en los concesionarios de las marcas automotrices pagando únicamente el costo de las baterías y el motor, sin costos de instalación (se llama preconversión o conversión previa). [24]
La industria de conversión de vehículos eléctricos ha crecido para incluir talleres de conversión de automóviles , [25] kits de posventa [26] y componentes de vehículos. [27] [28] Algunas empresas se centran específicamente en ciertos automóviles clásicos (es decir, VW Beetle , Rolls-Royce, Jaguar, Citroën H Van , etc.) [29] [30]
El trabajo de estas empresas ha sido destacado por publicaciones como Autocar , [31] Fully Charged , [32] IrishEVs [33] y Auto Express [34] a medida que los precios han caído y ha aumentado la demanda de conversiones asequibles junto con opciones de alta gama.
Una bicicleta eléctrica es una bicicleta convencional equipada con un motor eléctrico. La mayoría de las bicicletas eléctricas o e-bikes funcionan con baterías recargables, aunque algunas bicicletas eléctricas experimentales funcionan directamente con baterías o las recargan a través de paneles solares, celdas de combustible, generadores de gas u otras fuentes de energía alternativas. El uso de un generador a bordo puede afectar la definición jurisdiccional legal de una bicicleta eléctrica. Algunos tipos de bicicletas eléctricas pueden recuperar una pequeña cantidad de energía del frenado y pueden recargar las baterías mientras frenan o descienden pendientes (frenado regenerativo).
Algunas bicicletas eléctricas tienen características en las que el motor puede mover la bicicleta por sí solo (arranque inmediato) si el ciclista elige no pedalear con un botón o un controlador de aceleración, mientras que otras requieren que el ciclista pedalee en todo momento (asistencia de pedaleo). Este último tipo puede permitir en algunas jurisdicciones que el vehículo se use en senderos para bicicletas que de otro modo prohíben los vehículos motorizados de cualquier tipo (ver bicicleta motorizada ).
Existen muchas tecnologías de baterías disponibles para alimentar bicicletas eléctricas. La tecnología de baterías más común y menos costosa es la de plomo-ácido sellada, pero la LiFePO4 se está convirtiendo rápidamente en la batería preferida para las bicicletas eléctricas.
Convertir una bicicleta en eléctrica con un kit de conversión es una solución fácil y asequible para la mayoría de las personas interesadas en aprender más sobre la conversión de vehículos eléctricos.
La facilidad de registro varía según el estado. Algunos estados exigen inspecciones de seguridad, generalmente para garantizar la integridad de la carrocería en áreas sujetas a corrosión severa por los materiales para descongelar las carreteras en invierno. En cualquier caso, para el registro general, todo el equipo de seguridad funcional debe estar funcionando: luces de giro, luces de freno, faros, bocina, etc. El parabrisas no debe tener grietas (pequeños impactos de piedras y "estrellas" pueden ser aceptables si no están en la línea de visión principal del conductor). Si el vehículo ha sido reconstruido a partir de un vehículo de salvamento (un vehículo cuya matrícula ha sido cancelada), la inspección puede ser más severa para garantizar el cumplimiento y la legitimidad de las fuentes de los componentes de salvamento mediante la presentación de los recibos de compra adecuados.
Los procedimientos de registro varían según el estado y generalmente serán más difíciles en estados con requisitos de emisiones estrictos.
Por otro lado, cambiar el registro permite que una conversión califique para los incentivos fiscales disponibles en algunos estados, como Oregón, ya sea para el vehículo, el sistema de carga o ambos.
El estado de California cuenta con disposiciones para inspeccionar las conversiones de vehículos eléctricos. Los vehículos eléctricos están exentos de las inspecciones de control de emisiones. Un vehículo puede ser una construcción sustancialmente nueva o una conversión de un vehículo existente.
En España, la conversión (llamada transformación) está regulada por el Real Decreto 866/2010, de 2 de julio, por el que se regula la tramitación de las reformas de vehículos . [35]
