‘Motor Elèctric’

Vehicle elèctric

Un vehicle elèctric és un vehicle de combustible alternatiu impulsat per un omés motors elèctrics. La tracció pot ser proporcionada per rodes o hèlixs impulsades per motors rotatius, o en altres casos utilitzar altre tipus de motors no rotatius, com els motors lineals, els motors inerciales, o aplicacions del magnetisme com font de propulsió, com és el cas dels trens de levitación magnètica. A diferència d’un motor de combustió interna que està dissenyat específicament per a funcionar cremant combustible, un vehicle elèctric obté la tracció dels motors elèctrics. Es classifiquen segons les fonts d’energia elèctrica: Energia emmagatzemada a bord amb sistemes recargables, que quan estacionen emmagatzemen energia que després consumeixen durant el seu desplaçament. Les principals formes d’emmagatzematge són: energia química emmagatzemada en el les bateries: vehicle elèctric de bateria. energia elèctrica emmagatzemada en supercondensadores. emmagatzematge d’energia cinètica, amb volant d’inèrcia sense fregament. Alimentació externa del vehicle durant tot el seu recorregut, amb un aporti constant d’energia, com és comuna en el tren elèctric i el trolebús. Fuentes que permeten la generació elèctrica a bord del vehicle durant el desplaçament, com són: L’energia solar generada amb plaques fotovoltaiques, que és un mètode no contaminant durant la producció elèctrica, mentre que els mètodes descrits fins a ara depenen de si l’energia que consumeixen prové de fonts renovables per a poder dir si són o no contaminants. Generats a bord usant una cèl·lula de combustible. Generats a bord usant energia nuclear, com són el submarí i el portaavions nuclear. També és possible disposar de vehicles elèctrics híbrids, l’energia dels quals prové de múltiples fonts, tals com: Emmagatzematge d’energia recargable i un sistema de connexió directa permanent. Emmagatzematge d’energia recargable i un sistema basat en la crema de combustibles, inclou la generació elèctrica amb un motor d’explosió i la propulsió mixta amb motor elèctric i de combustió.

És important distingir entre font d’energia i vector energètic. Les fonts d’energia són convertibles en formes d’energia aprofitable i es troben de manera natural en el planeta, mentre que els vectors energètics també són convertibles en energia aprofitable, però no es troben de forma natural, de manera que cal produir-los, això significa que cal invertir energia provinent d’una font energètica per a fabricar-los, i després podem recuperar aquesta energia quan la necessitem, o sigui que solament és un sistema d’emmagatzematge i transport, però en cap cas una font d’energia. Les fonts d’energia les hi ha de quatre classes: Les fonts d’energia renovable no contaminant són les quals en el procés d’obtenció d’energia no alliberen agents tòxics. Aquesta font inclou l’energia solar, eòlica, hidràulica, geotérmica, mareomotriz, gradient tèrmic i energia blava. Les fonts d’energia renovable contaminant són aquelles que alliberen agents tòxics durant el procés d’obtenció d’energia, però són agents que havien estat absorbits de l’entorn per les plantes i animals dels quals s’obté l’energia, pel que al final no s’han afegit substàncies tòxiques a l’entorn. Exemples d’aquesta font són l’oli vegetal, el biogás del compostage, la biomassa forestal o agrícola. Les fonts d’energia atòmica es basen en el principi de convertir matèria en energia, però existeixen dues formes de fer això, la fissió i la fusió. La fissió produïx residus molt perillosos per a totes les formes de vida, mentre que la fusió tot just genera residus nocius, el problema és que aquest segon mètode àdhuc està solament en fase experimental. Les fonts d’energia fòssil de combustió, extretes de jaciments naturals finits acumulats durant períodes de temps d’escala geològica, i que a l’obtenir la seva energia alliberen agents tòxics, com són el petroli, el gas natural i el carbó. Aquestes fonts d’energia estan ordenades de menys a més contaminants durant el procés d’obtenció d’energia (amb l’excepció de l’energia de fusió), però cal puntualitzar que absolutament totes les fonts produïxen alguna contaminació, algunes sol en la fabricació del mecanisme d’obtenció de l’energia, i altres durant tot el procés d’obtenció, de manera que un vehicle elèctric serà més o menys contaminant en funció de com d’aquestes hagi estat la seva font última d’energia. En el cas de vehicles que utilitzen un vector energètic, com és per exemple l’hidrogen, el seu grau de contaminació dependrà de com s’hagi obtingut aquest hidrogen, perquè en estat natural solament es troba combinat amb altres elements, i per a aïllar-lo cal invertir molta energia. Els mètodes actuals de producció són la hidròlisi de l’aigua, mitjançant electricitat, el refinatge del gas natural per a aïllar l’hidrogen, procés que allibera el CO2 del gas, també existeixen mètodes experimentals per a obtenir l’hidrogen mitjançant la fotosíntesi d’algues especials que ho alliberen de l’aigua. Amb el primer mètode l’hidrogen obtingut haurà estat contaminant o no en funció de l’origen d’aquesta energia elèctrica empleada, amb el segon mètode en el procés ha produït molta contaminació per CO2, i amb el tercer mètode s’obté un hidrogen totalment ecològic que no ha generat contaminació.

Els motors elèctrics destaquen per la seva alta eficiència a diferents règims de funcionament. Per a analitzar la seva eficiència energètica hem de centrar-nos en la forma de subministrament d’energia elèctrica al motor. El futur dels vehicles purament elèctrics (sense contar amb el suport d’un motor de combustió interna, això és, vehicles híbrids) sembla passar per les noves generacions de acumuladores químics (Bateria d’ió de liti) cada vegada amb major densitat de càrrega i longevidad, que permeten moure motors més potents i augmentar l’autonomia fins als 200 i fins i tot 400 km . La despesa energètica del motor d’un vehicle elèctric oscil·la entre els 10 i els 20 kWh en un recorregut tipus de 100 km. Prenent com exemple el consum anunciat per al Tesla Roadster de 11 kWh/100 km (un esportiu de 180 KW de potència màxima), podem aproximar l’energia amb la qual hem de carregar aquestes bateries per a realitzar dita recorreguda. Suposant una eficiència de càrrega del 85% i una eficiència del cicle de descàrrega del 95% (80% en becs de potència), haurem d’alimentar les bateries amb 13,6 KW*h per a aquesta distància de 100 km . En Espanya, el cost del kWh per a petits consumidors és de 0,11?. Per tant, a grosso modo, podem afirmar que el cost d’utilització d’un vehicle elèctric és de 1,5?/100 km. Aquesta dada és un dels punts forts dels vehicles elèctrics a bateries. Comparant-lo amb el consum d’un vehicle equipat amb un motor convencional, és veritablement avantatjós. Un exemple: un petit utilitari amb un motor molt frugal consumeix 4,5 L/100 km (exemple: Renault Clío 1.5dci). La qual cosa, amb el cost actual del gasoli (1,2?/L), suposa 5,4?/100 km. Fins i tot és una despesa per quilòmetre molt petit comparant-lo amb un vehicle híbrid. El Toyota Prius té un consum mig homologat de 4,3 L/100 km, només un poc inferior al de l’utilitari convencional. En euros suposaria un cost de 5L/100 km.

Contaminació: És fals que un vehicle elèctric no contamini. A un vehicle elèctric a bateries se li podran imputar unes emissions que seran les produïdes per a generar, transportar i transformar l’energia elèctrica amb que carreguem les seves bateries. Seguint amb l’exemple de l’apartat anterior: per a fer un recorregut de 100 km, hem de carregar les seves bateries amb 13,6 kWh. Assumint que la xarxa elèctrica espanyola té unes pèrdues d’un 10%, caldrà generar 15 kWh per a fer dita recorreguda. La contaminació dependrà, evidentment, de quin mètode de generació d’electricitat s’empri. Prenguem com indicador les emissions de CO2 . El 16% de l’energia elèctrica generada a Espanya ve de centrals tèrmiques de carbó (REE). Suposant una mitjana de 0,75 kg de CO2/kWh, obtenim que, per a circular aquests 100 km amb el cotxe elèctric que usem d’exemple, hauran de ser emesos 1,8 kg de CO2 a l’atmosfera per la combustió de carbó. Altre 22% (REE) de la producció és gràcies a les centrals nuclears. Evidentment, no hi ha emissions de CO2 achacables a aquesta forma de generació d’energia, però si a la generació de residus actius l’emmagatzematge dels quals o desactivació constituïx un dels principals problemes del sistema energètic espanyol i mundial. Les centrals de gas de cicle combinat tenen menors emissions contaminants, també del conegut CO2, i produïxen el 34% de l’energia elèctrica (REE). Podem estimar de l’ordre de 0,26 kg/kWh. Per a circular aquests 100 km amb el cotxe elèctric que usem d’exemple, hauran de ser emesos 1,326 kg de CO2 a l’atmosfera per la combustió de gas. La centrals hidroeléctricas o camps eòlics no emeten en el seu funcionament, com és lògic, gasos contaminants. No obstant això la seva instal·lació usa materials de construcció que van gastar CO², i provoca també danys en els ecosistemes que els alberguen, quedant més o menys degradats. Danys que, en part proporcional, també haurien de ser imputables a aquest càrrega per al recorregut homologat de 100 km. Per tant, les emissions de CO2 totals per cada 100 km serien d’uns 3,126 kg, una xifra molt inferior als 12 kg que emetria un vehicle amb motor convencional (Renault Clío 1,5dci).

Dins de la categoria Motor Elèctric