Un vehículo eléctrico de batería ( BEV ), vehículo eléctrico puro , vehículo exclusivamente eléctrico , vehículo totalmente eléctrico o vehículo totalmente eléctrico es un tipo de vehículo eléctrico (EV) que utiliza exclusivamente energía química almacenada en paquetes de baterías recargables , sin ninguna fuente secundaria de propulsión (pila de combustible de hidrógeno, motor de combustión interna, etc.). Los BEV utilizan motores eléctricos y controladores de motor en lugar de motores de combustión interna (ICE) para su propulsión. Obtienen toda la energía de paquetes de baterías y, por lo tanto, no tienen motor de combustión interna, celda de combustible ni tanque de combustible . Los BEV incluyen, entre otros [1] [2] , motocicletas, bicicletas, scooters, patinetas, vagones, motos acuáticas, montacargas, autobuses, camiones y automóviles.
En 2016, se utilizaban diariamente 210 millones de bicicletas eléctricas en todo el mundo. [3] Las ventas globales acumuladas de vehículos eléctricos puros ligeros con capacidad para autopistas superaron el hito del millón de unidades en septiembre de 2016. [4] En octubre de 2020 [actualizar], el automóvil totalmente eléctrico más vendido en la historia del mundo es el Tesla Model 3. , con unas ventas estimadas de 645.000, [5] seguido por el Nissan Leaf con más de 500.000 ventas en septiembre de 2020 [actualizar]. [6]
Durante la década de 1880, Gustave Trouvé , Thomas Parker y Andreas Flocken construyeron coches eléctricos experimentales, pero los primeros vehículos eléctricos de batería prácticos aparecieron durante la década de 1890. [7] Los flotadores de vehículos a batería se expandieron en 1931 y, en 1967, dieron a Gran Bretaña la flota de vehículos eléctricos más grande del mundo. [ cita necesaria ]
Los vehículos eléctricos híbridos utilizan tanto motores eléctricos como motores de combustión interna y no se consideran vehículos puros o totalmente eléctricos. [8]
Los vehículos eléctricos híbridos cuyas baterías se pueden cargar externamente se denominan vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV) y funcionan como BEV durante su modo de descarga de carga . Los PHEV con un sistema de propulsión de serie también se denominan vehículos eléctricos de autonomía extendida (REEV), como el Chevrolet Volt y el Fisker Karma .
Los vehículos eléctricos enchufables (PEV) son una subcategoría de vehículos eléctricos que incluye los vehículos eléctricos de batería (BEV) y los vehículos híbridos enchufables (PHEV).
Las conversiones de vehículos eléctricos de vehículos eléctricos híbridos y vehículos convencionales con motor de combustión interna (también conocidos como vehículos de combustión total) pertenecen a una de las dos categorías. [8] [9]
En China, los vehículos eléctricos enchufables, junto con los vehículos eléctricos híbridos, se denominan vehículos de nueva energía (NEV). [10] Sin embargo, en los Estados Unidos, los vehículos eléctricos de vecindario (NEV) son vehículos eléctricos de batería que están legalmente limitados a carreteras con límites de velocidad no superiores a 45 millas por hora (72 km/h), generalmente están construidos para tener una tiene una velocidad máxima de 30 millas por hora (48 km/h) y un peso máximo cargado de 3000 libras (1400 kg). [11]
El concepto de vehículos eléctricos de batería es utilizar baterías cargadas a bordo de los vehículos para su propulsión. Los coches eléctricos con batería son cada vez más atractivos con los mayores precios del petróleo y el avance de nuevas tecnologías de baterías ( iones de litio ) que tienen mayor potencia y densidad energética (es decir, mayor aceleración posible y más autonomía con menos baterías). [12] En comparación con tipos de baterías más antiguos, como las baterías de plomo-ácido. Las baterías de iones de litio, por ejemplo, ahora tienen una densidad de energía de 0,9 a 2,63 MJ/L, mientras que las baterías de plomo-ácido tenían una densidad de energía de 0,36 MJ/L (es decir, de 2,5 a 7,3 veces más). Sin embargo, todavía queda un largo camino por recorrer si se compara con los combustibles derivados del petróleo y los biocombustibles (la gasolina tiene una densidad energética de 34,2 MJ/L -38x a 12,92x mayor- y el etanol tiene una energía de 24 MJ/L -26x hasta 9,12 veces más-). Esto se compensa parcialmente con una mayor eficiencia de conversión de los motores eléctricos: los BEV viajan aproximadamente 3 veces más lejos que los vehículos de combustión interna de tamaño similar por MJ de energía almacenada.
Los BEV incluyen automóviles , camionetas y vehículos eléctricos locales .
En Japón se explotan comercialmente trenes eléctricos de batería en forma de BEMU (unidades múltiples eléctricas de batería) . Se cargan mediante pantógrafos , ya sea durante la circulación por líneas ferroviarias electrificadas o durante las paradas en estaciones de tren especialmente equipadas. Utilizan energía de baterías para la propulsión cuando circulan por líneas ferroviarias que no están electrificadas y han reemplazado con éxito varias unidades diésel en algunas de esas líneas.
Otros países también han probado o encargado dichos vehículos.
Chattanooga, Tennessee , opera nueve autobuses eléctricos de tarifa cero , que han estado en funcionamiento desde 1992 y han transportado a 11,3 millones de pasajeros y han cubierto una distancia de 3.100.000 kilómetros (1.900.000 millas). Fueron fabricados localmente por Advanced Vehicle Systems. Dos de estos autobuses se utilizaron para los Juegos Olímpicos de Verano de 1996 en Atlanta. [13] [14]
A partir del verano de 2000, el aeropuerto de Hong Kong comenzó a operar un autobús lanzadera eléctrico Mitsubishi Rosa para 16 pasajeros , y en el otoño de 2000, la ciudad de Nueva York comenzó a probar un autobús escolar impulsado por baterías para 66 pasajeros , una versión totalmente eléctrica del el Pájaro Azul TC/2000 . [15] Un autobús similar funcionó en Napa Valley, California , durante 14 meses hasta abril de 2004. [16]
Los Juegos Olímpicos de Beijing 2008 utilizaron una flota de 50 autobuses eléctricos, que tienen una autonomía de 130 km (81 millas) con el aire acondicionado encendido. Utilizan baterías de iones de litio y consumen aproximadamente 1 kW⋅h/mi (0,62 kW⋅h/km; 2,2 MJ/km). Los autobuses fueron diseñados por el Instituto de Tecnología de Beijing y construidos por Jinghua Coach. [17] Las baterías se reemplazan por otras completamente cargadas en la estación de recarga para permitir el funcionamiento de los autobuses las 24 horas. [18]
En Francia , el fenómeno de los autobuses eléctricos está en desarrollo, pero algunos autobuses ya funcionan en numerosas ciudades. [19] PVI, una mediana empresa situada en la región de París, es uno de los líderes del mercado con su marca Gepebus (que ofrece Oreos 2X y Oreos 4X ). [20]
En los Estados Unidos , el primer autobús eléctrico de batería y de carga rápida está en funcionamiento en Pomona, California , desde septiembre de 2010 en Foothill Transit . El Proterra EcoRide BE35 utiliza baterías de titanato de litio y puede cargarse rápidamente en menos de 10 minutos. [21]
En 2012, los camiones y autobuses pesados contribuyeron con el 7% de las emisiones de calentamiento global en California. [22]
En 2014, el primer modelo de autobús escolar totalmente eléctrico de producción se entregó al Distrito Escolar Unificado de Kings Canyon en el Valle de San Joaquín de California . El autobús fue uno de los cuatro que ordenó el distrito. Este autobús escolar eléctrico, que tiene cuatro baterías de sodio y níquel, es el primer autobús escolar eléctrico moderno aprobado para el transporte de estudiantes por cualquier estado. [23]
En 2016, incluidos los vehículos pesados ligeros, había aproximadamente 1,5 millones de vehículos pesados en California. [22]
La misma tecnología se utiliza para impulsar los transbordadores comunitarios de Mountain View. Esta tecnología fue respaldada por la Comisión de Energía de California y el programa de transporte cuenta con el respaldo de Google. [24]
Thunder Sky (con sede en Hong Kong) fabrica baterías de iones de litio utilizadas en submarinos y tiene tres modelos de autobuses eléctricos, el EV-6700 de 10/21 pasajeros con un alcance de 280 km (170 millas) en 20 minutos de carga rápida, el Los autobuses urbanos EV-2009 y el autobús de carretera EV-2008 de 43 pasajeros, que tiene un alcance de 300 km (190 millas) con carga rápida (20 minutos al 80 por ciento) y 350 km (220 millas) con carga completa ( 25 minutos). Los autobuses también se construirán en Estados Unidos y Finlandia. [25]
Tindo es un autobús totalmente eléctrico de Adelaida, Australia . El Tindo (palabra aborigen para sol) es fabricado por Designline International [26] en Nueva Zelanda y obtiene su electricidad de un sistema solar fotovoltaico en la estación central de autobuses de Adelaida . Los viajes son de tarifa cero como parte del sistema de transporte público de Adelaida. [27]
El autobús de tránsito EcoRide BE35 de Proterra , llamado Ecoliner por Foothill Transit en West Covina, California, es un autobús eléctrico de batería, de carga rápida y de servicio pesado. El sistema de propulsión ProDrive de Proterra utiliza un motor UQM y frenado regenerativo que captura el 90 por ciento de la energía disponible y la devuelve al sistema de almacenamiento de energía TerraVolt, lo que a su vez aumenta la distancia total que el autobús puede recorrer entre un 31 y un 35 por ciento. Puede viajar de 30 a 40 millas (48 a 64 km) con una sola carga, consume hasta un 600 por ciento más de combustible que un autobús diésel o de GNC típico y produce un 44 por ciento menos de carbono que el GNC. [28] Los autobuses Proterra han tenido varios problemas, sobre todo en Filadelfia, donde toda la flota fue retirada de servicio. [29]
Durante la mayor parte del siglo XX, la mayoría de los vehículos de carretera eléctricos a batería del mundo eran flotadores de leche británicos . [30] El siglo XXI vio el desarrollo masivo de los camiones eléctricos BYD . [31]
En marzo de 2012, Smith Electric Vehicles anunció el lanzamiento del Newton Step-Van, un vehículo totalmente eléctrico de cero emisiones construido sobre la versátil plataforma Newton que cuenta con una carrocería sin cita previa producida por Utilimaster , con sede en Indiana . [32]
BYD suministra a DHL una flota de distribución eléctrica de BYD T3 comercial . [33]
Un coche eléctrico a batería es un automóvil propulsado por motores eléctricos .
Aunque los coches eléctricos suelen ofrecer una buena aceleración y una velocidad máxima generalmente aceptable, la menor energía específica de las baterías de producción disponibles en 2015 en comparación con los combustibles a base de carbono significa que los coches eléctricos necesitan baterías que representan una fracción bastante grande de la masa del vehículo, pero que aún así suelen ofrecer un rango relativamente bajo entre cargas. La recarga también puede llevar mucho tiempo. Para viajes con una sola carga de batería, en lugar de viajes largos, los coches eléctricos son formas de transporte prácticas y pueden recargarse durante la noche.
Los coches eléctricos pueden reducir significativamente la contaminación de las ciudades al tener cero emisiones . [34] [35] [36] Los ahorros de gases de efecto invernadero de los vehículos dependen de cómo se genera la electricidad. [37] [38]
Los coches eléctricos están teniendo un impacto importante en la industria automotriz [39] [40] dadas las ventajas en la contaminación de las ciudades , la menor dependencia del petróleo y la combustión, y la escasez y el aumento esperado de los precios de la gasolina. [41] [42] [43] Los gobiernos del mundo están prometiendo miles de millones para financiar el desarrollo de vehículos eléctricos y sus componentes. [44] [45]
La Fórmula E es un campeonato internacional de monoplazas totalmente eléctricos. La serie fue concebida en 2012 y el campeonato inaugural comenzó en Beijing el 13 de septiembre de 2014. La serie está sancionada por la FIA. Alejandro Agag es el actual CEO de la Fórmula E. [46] [47]
El campeonato de Fórmula E lo disputan actualmente diez equipos con dos pilotos cada uno (después de la retirada del equipo Trulli, temporalmente sólo hay nueve equipos compitiendo). Las carreras generalmente se llevan a cabo en circuitos callejeros temporales en el centro de la ciudad que tienen aproximadamente de 2 a 3,4 kilómetros (1,2 a 2,1 millas) de largo. Actualmente, sólo el ePrix de la Ciudad de México se disputa en un autódromo, una versión modificada del Autódromo Hermanos Rodríguez. [ cita necesaria ]
Los vehículos para fines especiales vienen en una amplia gama de tipos, que van desde los relativamente comunes, como carritos de golf , carritos de golf eléctricos , flotadores de leche , vehículos todo terreno , vehículos eléctricos de vecindario y una amplia gama de otros dispositivos. Algunos fabricantes se especializan en máquinas de trabajo "en planta" accionadas eléctricamente.
Los vehículos de tres ruedas incluyen los rickshaws eléctricos , una variante motorizada del rickshaw para bicicletas . La adopción a gran escala de vehículos eléctricos de dos ruedas puede reducir el ruido del tráfico y la congestión de las carreteras, pero puede requerir adaptaciones de la infraestructura urbana existente y de las normas de seguridad. [48]
Ather Energy de India lanzó su scooter eléctrico Ather 450 con motor BLDC y baterías de iones de litio en 2018. [49] [50] También de India, AVERA [51] , una empresa de energía nueva y renovable, lanzará dos modelos de scooter eléctrico. scooters [52] a finales de 2018, con tecnología de batería de fosfato de hierro y litio . [53] [ necesita actualización ]
India es el mercado de bicicletas más grande del mundo con 22 millones de unidades por año. Para 2024, los vehículos eléctricos de dos ruedas constituirán un mercado de 2.000 millones de dólares y se venderán más de 3 millones de unidades en la India. [54]
El gobierno indio está poniendo en marcha planes e incentivos para promover la adopción de vehículos eléctricos en el país y aspira a convertirse en un centro de fabricación de vehículos eléctricos en los próximos cinco años. [55] [56]
China ha experimentado un crecimiento explosivo de las ventas de bicicletas eléctricas sin asistencia, incluido el tipo scooter, con ventas anuales que saltaron de 56.000 unidades en 1998 a más de 21 millones en 2008, [57] y alcanzaron un estimado de 120 millones de bicicletas eléctricas en el mercado. carretera a principios de 2010. China es el principal fabricante mundial de bicicletas eléctricas, con 22,2 millones de unidades producidas en 2009.
Se está fabricando una variedad cada vez mayor de transportadores personales , incluidos monociclos autoequilibrados de una rueda , scooters autoequilibrados , patinetes eléctricos y patinetas eléctricas .
Varios barcos eléctricos de batería operan en todo el mundo, algunos con fines comerciales. Se están operando y construyendo transbordadores eléctricos . [58]
El controlador del motor recibe una señal de los potenciómetros conectados al pedal del acelerador y utiliza esta señal para determinar cuánta energía eléctrica se necesita. [59] Esta energía de CC es suministrada por el paquete de baterías, y el controlador regula la energía al motor, suministrando CC de ancho de pulso variable o CA de amplitud variable de frecuencia variable, según el tipo de motor. El controlador también maneja el frenado regenerativo , mediante el cual se acumula energía eléctrica a medida que el vehículo reduce la velocidad y esta energía recarga la batería. [59] Además de la gestión de potencia y motor, el controlador realiza varias comprobaciones de seguridad, como detección de anomalías, pruebas de seguridad funcional y diagnóstico de fallos. [60]
La mayoría de los vehículos eléctricos actuales utilizan una batería eléctrica , formada por celdas electroquímicas con conexiones externas con el fin de proporcionar energía al vehículo. [63]
La tecnología de baterías para vehículos eléctricos se ha desarrollado desde las primeras baterías de plomo-ácido utilizadas a finales del siglo XIX hasta la década de 2010, hasta las baterías de iones de litio que se encuentran en la mayoría de los vehículos eléctricos en la actualidad. [60] La batería en general se denomina paquete de baterías , que es un grupo de múltiples módulos y celdas de batería. Por ejemplo, el paquete de baterías del Tesla Model S tiene hasta 7.104 celdas, divididas en 16 módulos con 6 grupos de 74 celdas en cada uno. Cada celda tiene un voltaje nominal de 3 a 4 voltios , dependiendo de su composición química.
Los automóviles eléctricos han utilizado tradicionalmente motores de CC bobinados en serie, una forma de motor eléctrico de CC con escobillas . Los motores de CC con excitación independiente y los de imán permanente son solo dos de los tipos de motores de CC disponibles. Los vehículos eléctricos más recientes han utilizado una variedad de tipos de motores de CA , ya que son más sencillos de construir y no tienen escobillas que puedan desgastarse. Suelen ser motores de inducción o motores eléctricos de CA sin escobillas que utilizan imanes permanentes. Existen varias variaciones del motor de imán permanente que ofrecen esquemas de accionamiento más simples y/o menor costo, incluido el motor eléctrico de CC sin escobillas .
Una vez que se suministra energía eléctrica al motor (desde el controlador), la interacción del campo magnético dentro del motor hará girar el eje de transmisión y, en última instancia, las ruedas del vehículo. [59]
El almacenamiento en baterías de vehículos eléctricos es un elemento clave para la transición energética global , que depende de un mayor almacenamiento de electricidad en este momento. Dado que la disponibilidad de energía es el factor más importante para la vitalidad de una economía, la infraestructura de almacenamiento móvil de baterías de vehículos eléctricos puede verse como uno de los proyectos de infraestructura más significativos que facilitan la transición energética hacia una economía totalmente sostenible basada en energías renovables. Un metaestudio que muestra gráficamente la importancia del almacenamiento de electricidad describe la tecnología en su contexto. [64]
Los vehículos eléctricos no producen emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) durante su funcionamiento, pero la electricidad utilizada para alimentarlos puede producirlas durante su generación. [65] Los dos factores que impulsan las emisiones de los vehículos eléctricos de batería son la intensidad de carbono de la electricidad utilizada para recargar el vehículo eléctrico (comúnmente expresada en gramos de CO 2 por kWh) y el consumo del vehículo específico (en kilómetros/kWh). .
La intensidad de carbono de la electricidad varía según la fuente de electricidad donde se consume. Un país con una alta proporción de energías renovables en su mix eléctrico tendrá un IC bajo En la Unión Europea, en 2013, la intensidad de carbono tenía una fuerte variabilidad geográfica pero en la mayoría de los estados miembros, los vehículos eléctricos eran "más ecológicos" que los convencionales. unos. En promedio, los automóviles eléctricos ahorraron entre un 50% y un 60% de las emisiones de CO 2 en comparación con los motores diésel y gasolina. [ cita necesaria ]
Además, el proceso de descarbonización está reduciendo constantemente las emisiones de GEI debidas al uso de vehículos eléctricos. En la Unión Europea, en promedio, entre 2009 y 2013 hubo una reducción en la intensidad de carbono de la electricidad del 17%. [66] Desde una perspectiva de evaluación del ciclo de vida , considerando los GEI necesarios para construir la batería y su final de vida, los ahorros de GEI son entre un 10% y un 13% menores. [67]
El marco del modelo VencoPy de código abierto se puede utilizar para estudiar las interacciones entre los vehículos, los propietarios y el sistema eléctrico en general. [68]
También se emiten GEI durante la fabricación del vehículo eléctrico. Las baterías de iones de litio utilizadas en el vehículo requieren más materiales y energía para producirse debido al proceso de extracción del litio y el cobalto esenciales para la batería. [69] Esto significa que cuanto más grande es el vehículo eléctrico, más dióxido de carbono se emite. La misma relación tamaño-emisiones se aplica a la fabricación de todos los productos.
Las minas que se utilizan para producir el litio y el cobalto utilizados en la batería también están creando problemas para el medio ambiente, ya que los peces están muriendo hasta 240 km (150 millas) aguas abajo de las operaciones mineras debido a fugas químicas y los químicos también se filtran al agua. fuentes de agua que utilizan las personas que viven cerca de las minas, generando problemas de salud para los animales y las personas que viven cerca. [70]
literalmente cientos de propulsores eléctricos que ahora operan en órbita de satélites de comunicaciones, y se han utilizado con éxito propulsores de iones y Hall...
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