La mirada del mendigo

31 octubre 2018

El híbrido mentiroso

Filed under: Tecnología — Nadir @ 10:21

Retomo la actividad bloguera para hacer una breve entrada a cuenta de un comentario que he recibido en una entrada antigua. A veces, das por universalmente conocidas cuestiones que distan mucho de serlo; por eso, es importante recapitular y volver a lo más básico, para que nadie se pierda.

En este caso, un hecho que es ampliamente conocido en el sector de la automoción, en el que todos lo damos por hecho pero que quizá al público general se le escapa: los datos de consumos/emisiones homologados son especialmente fantasiosos en el caso de los híbridos. ¿Por qué? En este espacio hemos tratado ampliamente el tema de cómo las marcas recurren a todo tipo de argucias para salir bien en la foto del ensayo de homologación (antes con ciclo NEDC, ahora con el WLTP), desde neumáticos inflados a punto de reventar y pastillas de freno separadas de los discos para eliminar todo rozamiento, a optimización de las relaciones de cambio y los mapas de inyección para minimizar el consumo/emisiones JUSTO en las maniobras de ese ciclo. En VW se pasaron de listos, pero optimizar un motor para que saque un buen resultado en un ciclo en concreto es algo que hacen todos los fabricantes.

Por cierto, y de esto no se habla tanto: también ocurre en materia de seguridad. Las marcas diseñan la estructura de los vehículos para comportarse ejemplarmente en las condiciones exactas de los “crash test” (como el Euro-NCAP). Como en el caso del consumo/emisiones, en la vida real existen una infinidad de circunstancias (ángulos de colisión, rigidez del obstáculo, altura de la estructura antagonista…) que someterán a la estructura del vehículo a otros esfuerzos distintos a los del “crash test” para el cual ha sido diseñado (o, al menos, optimizado) ese chasis.

Pero disculpad la digresión, volvemos a la tesis principal: hemos dicho que todos los fabricantes adaptan (trucan) sus unidades de homologación (y, en buena medida, todo el diseño del vehículo de serie) para optimizar (falsear) los resultados en banco. De hecho, se desarrollan tecnologías nuevas especialmente dirigidas a superar el ensayo de homologación, aunque luego su aplicación en la vida real aporte más inconvenientes que otra cosa (como el Start&Stop, la misma válvula EGR, o el mismo “downsizing”). El objetivo no es sólo superar los valores de emisiones de la Euro 6, sino obtener los mejores resultados posibles en consumo (motivos publicitarios) y emisiones de CO2 (por motivos fiscales en muchos países, bajar un escalón de emisiones implica soportar menor impuesto de matriculación y, por lo tanto, ofrecer el vehículo con un PVP menor, lo cual es absolutamente fundamental para un fabricante, como es evidente). Entonces ¿qué tienen de especial los híbridos, que los hace especialmente mentirosos? Su misma condición de híbridos. Y paso a explicarme.

Hemos dicho que los fabricantes diseñan en buena medida una planta de propulsión para que dé buen resultado en el ensayo de homologación, desarrollando incluso tecnologías diseñadas a tal efecto. Pues bien, la hibridación es una de ellas.

El truco de los híbridos para falsear los resultados en la prueba de homologación es evidente para todos (en el sector), pero por alguna razón se sigue permitiendo: se permite que el vehículo empiece el ciclo con las baterías cargadas hasta los topes, y termine con ellas (al menos parcialmente) descargadas. Por lo tanto, el motor térmico se ahorra de generar esa parte de energía, que es la diferencia entre el nivel de carga al iniciar y terminar el ciclo. Pero en un híbrido no enchufable, esa energía eléctrica (en realidad, química, pero para entendernos) almacenada en las baterías sólo puede tener un último origen: la gasolina que ha consumido previamente para cargarlas y que no se contabiliza en el ensayo.

Un análisis, para darse por válido en el mundo científico, debe ser representativo de la naturaleza del objeto de estudio y reproducible. Sin embargo, el ensayo de homologación no sólo no es representativo, sino que de hacer pasar al híbrido una segunda vez por el ensayo, arrojaría unas cifras mucho peores. Lógico, pues empezaría con las baterías parcialmente descargadas.

Además, existe otro motivo algo más legítimo del buen desempeño de los híbridos en el ciclo de homologación: la recuperación de energía dentro del mismo ciclo (en este caso no hay aporte externo de energía no contabilizado). Los ciclos de homologación someten al vehículo a aceleraciones y deceleraciones tan suaves, que se adaptan como un guante a las circunstancias ideales de conducción de un híbrido, o más bien deberíamos enunciarlo a la inversa. Condiciones irreproducibles en la vida real, en la que existen los repechos, adelantamientos, acelerones y frenazos (y regeneraciones del FAP, y catalizadores envenenados, inyectores descalibrados…).

La conclusión es algo por todos sabido: las cifras de consumo/emisiones homologados por los híbridos son especialmente ilusorias. Hay infinidad de publicaciones del motor que ofrecen datos de consumos reales, que podéis comparar con los homologados.

Como estudios más rigurosos, yo os propongo los siguientes enlaces: Un estudio del INSIA en el que también ensayan un híbrido, un RAV-4 con el 1.8 VTTI, el mejor motor hibridado (el único que no es GDI), y ofrece una desviación de consumo del 42%.

Y un estudio de la ONG Transport & Environment, sobre la base de datos del ICCT (los que destaparon el VWgate) con 600.000 mediciones, y del cual extraigo este gráfico:

Todos mienten, aunque unos más que otros. Todos mienten cada vez más (en lenguaje políticamente correcto, optimizan sus diseños para la prueba de homologación). Pero lo de los híbridos se sale de madre debido al efecto de la anomalía antes descrita, en las que se ensaya un vehículo con un desbalance energético de las baterías no contabilizado.

+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+

8 septiembre 2018

El coche a pilas IX: comercialización

Filed under: Tecnología — Nadir @ 0:33

Esta entrada no es sino la concreción de las ideas que he ido desgranando en anteriores artículos, en forma de un nuevo fabricante en el sector automóvil que revolucione el concepto de movilidad. Este fabricante, que podría perfectamente ser una empresa pública (si se establecieran los controles meritocráticos para no acabar sucumbiendo a la funcionarización), podría ser el banderín de enganche para que la industria española alcanzara un puesto de preeminencia y no la posición subordinada actual a la cual está resignada gracias a las preclaras mentes de nuestra inefable clase política.

Porque ya desvelo que una de las claves del nuevo producto sería la estandarización y la modularidad, permitiendo la creación de industrias auxiliares completamente independientes de la dictadura de los grandes grupos, las cuales propondrían al mercado los diferentes subconjuntos de los que se compone un vehículo, gracias a la estandarización de las “ligaduras” (físicas o de información) y su limitación a un catálogo reducido de ellas. Ya veo a los fabricantes bramando que eso limitaría el progreso y la innovación en el sector. Sí, tanto como la estandarización surgida a partir de la generalización del PC ha detenido el desarrollo de procesadores, tarjetas gráficas o todo tipo de controladoras. La estandarización de los puertos y protocolos de comunicación, que es dinámica, sólo socava el beneficio de fabricantes de sistemas cerrados como Apple, que tiene que competir con un ordenador clónico con mejores prestaciones montado por una fracción del precio que le ponen a sus productos.

La oportunidad es patente: los fabricantes han malinterpretado interesadamente el nuevo escenario que se abre con la llegada del motor eléctrico a la automoción, posibilitado por la nueva generación de baterías basadas en la química del litio. Un BEV (Battery Electric Vehicle) tiene unas características inherentes que la industria no ha sabido, o más bien no ha querido comprender. Esto abre una tremenda oportunidad para que una nueva compañía, sin nada que perder con el negocio tradicional, desarrolle un nuevo paradigma de movilidad de bajo coste e impacto en el medio basado en la eficiencia y la simplicidad.

Efectivamente, un motor eléctrico tiene una claras ventajas en simplicidad, tamaño y elasticidad (curva de par prácticamente plana desde muy bajas vueltas que permiten prescindir en la transmisión de diferentes relaciones y, por lo tanto, del cambio) sobre el motor térmico. Es el motor perfecto, al que cualquier térmico quisiera parecerse. Todos los condicionantes vienen por el lado de las baterías: son muy caras y almacenan una pequeña cantidad de energía en relación a su tamaño y peso, en relación a la densidad energética de los combustibles. Por lo tanto, a la hora de diseñar un coche eléctrico, es un completo error asumir que debe parecerse a un coche tradicional, del cual eliminamos los órganos mecánicos del vano motor, sustituyéndolo por un motor eléctrico y atiborrando el suelo de baterías. Insisto: otro propulsor de naturaleza diferente implica que todo el concepto cambie para adaptarse a las ventajas (grupo motriz simple, ligero y fiable) y los inconvenientes (aportados fundamentalmente por las baterías, costosas y pesadas). La conclusión es obvia: para aprovechar las ventajas y paliar los inconvenientes, obteniendo lo mejor del sistema BEV, tenemos que embarcar la menor cantidad de baterías posible. Como sabréis, los fabricantes se encuentran inmersos en una carrera en el sentido opuesto.

Como en igualdad de condiciones, reducir la capacidad de almacenamiento eléctrico acorta la autonomía (no en proporción exactamente lineal, ya que las baterías pesan y, por lo tanto, aumentan el consumo), la conclusión es obvia: hay que minimizar el consumo. Así pues, la electrificación del transporte privado nos ofrece la oportunidad perfecta de abandonar la senda del elefantismo en la cual nos ha metido la industria, por su propio interés (y no es la primera vez que conducen a la sociedad a caer en la más absurda horterada).

Fijaos si tengo evolucionada la idea, que hasta tengo el emblema de la marca escogido. Aún no tengo claro el nombre (me gusta el de Falcata, brutalmente simple y efectiva), pero sí el logo: una pluma, símbolo universal de levedad. Porque la principal característica de sus modelos será la extrema ligereza, sacando del concepto de coche toda la chatarra que las marcas meten en él y dejándolo en lo necesario para cumplir su función. Y es importante afrontar desde el primer momento el estigma de ser “un coche de pobres”, haciendo de su levedad y estilo extremadamente espartano una virtud voluntariamente perseguida, no una renuncia impuesta.

Efectivamente, la marca ofrecerá modelos para cubrir una necesidad de desplazamiento, con un coste de adquisición y operación que será una fracción del de la competencia. Sencillamente, será la alternativa racional a una industria que ha perdido el Norte: un coche barato de comprar, que se rompe poco (simplicidad) y se arregla fácil (modularidad), y te lleva y te trae con un mínimo consumo energético (y de piezas de desgaste, neumáticos, pastillas de frenos…). Con ello, podríamos llegar a segmentos de la población y mercados que hoy tienen el acceso vedado. Y es que, en el mundo, hay muchos más pobres que ricos. Pero también sería interesante para el que, pudiéndose permitir otro vehículo, considera que no lo necesita y prefiere emplear ese dinero en cosas más productivas que cargar con tonelada y media de chatarra innecesaria.

Innecesaria. Una vez que empiezas a reducir peso en un vehículo, entras en una espiral virtuosa que te permite a su vez reducir más peso. Por ejemplo, un peso comedido permite reducir la sección de los neumáticos, lo cual permite junto con un tren delantero aligerado eliminar la dirección asistida y, ya de paso, el servofreno, y como el vehículo eléctrico no tiene embrague podemos prescindir de la bomba y circuito de depresión, y así…

Por cierto, no lo he mencionado: el límite absoluto serían 500kg en la versión todoterreno. Porque sí, también podría ofrecerse una versión con tracción integral, pero no como estos ridículos SUV que nunca fueron diseñados para salir del asfalto, sino un verdadero todoterreno puro con capacidades trialeras por encima de cualquier otro 4×4 hasta ahora fabricado, para quien por su lugar de residencia y ámbito laboral necesite realmente de una máquina así. Pensad en las posibilidades de un vehículo eléctrico aplicado al medio campestre: el absoluto control sobre la tracción que obtienes, instalando los motores en las ruedas, bajo centro de gravedad al situar las baterías en los bajos, ángulo ventral invencible al no haber órganos de transmisión estorbando por debajo, par motor constante que permite una entrega de potencia absolutamente lineal desde parado… Dicen que en el Bundeswehr hay un dicho: por donde pasa un Unimog, sólo puede pasar un Leopard. Bien, pues la misión es diseñar un pequeño todoterreno de ejes estrechos (como el emblemático SJ410, aún en uso en las zonas rurales) que fuera capaz de progresar (con los neumáticos adecuados) por donde no pudieran ni un Unimog ni un tanque .

Pero ya he vuelto a poner el carro delante de los bueyes. En realidad, el todoterreno (por la complejidad inherente de esa tracción total con los motores acoplados en las llantas) sería el último de la familia en llegar. Los primeros modelos serían un utilitario triplaza (configuración 1+2, en aras de la simetría y de la eficiciencia aerodinámica) y un familiar (1+2+2, es muy raro hoy en día ver una familia de más de cinco miembros).

La idea es ésta: si logramos reducir el consumo a unos 5kWh/100km, podemos disfrutar de autonomías de 200km con un pack de 10kWh (unos 100kg). Esto sería como paso previo a la propuesta electrificación de las vías troncales, que permitiría reducir a la mitad o menos las baterías embarcadas, pues sólo servirían para dar autonomía en los kilómetros finales del viaje, por vías secundarias y urbanas, abriendo la posibilidad para el vehículo eléctrico de viajes de larga distancia sin necesidad de repostar, aprovechando la forma de transmisión de energía más eficiente: un simple contacto eléctrico. El objetivo final sería poner tras la vitrina un vehículo agradable a la vista y de magnífico comportamiento dinámico (merced de nuevo a su bajo peso), por menos de 5.000€ y que hiciese los 100km con un coste sensiblemente inferior a un euro. ¿Suena interesante?

Para alcanzar estos consumos, hay que imponer un estricto límite de peso (y volumen, especialmente de sección frontal) para ambos, 400 y 450 kilogramos respectivamente (una cuarta parte del cual serían las baterías) y usar un pequeño motor de unos 30CV que, con un peso del conjunto tan bajo, daría unas prestaciones equivalentes a un moderno TDI (salvo en velocidad máxima, detalle éste que, en un vehículo con ambición de eficiencia, es irrelevante). Esta masa máxima es, entendámoslo, una primera aproximación, con la aspiración de seguir arañando kilos con el paso de los años según se pule el concepto. Si alguien piensa que es imposible, hace un rato acabo de dejar en el garaje un vehículo con una relación peso/potencia inferior a 1:1, que con menos de 180kg tiene un chasis lo suficiente rígido para rodas a más de 300km/h con absoluta confianza, como si fuera sobre raíles. Sí, tiene dos ruedas menos que el vehículo que propongo, pero tampoco espero de los utilitarios que revienten el crono.

Para eso estaría la versión sport.

Vuelvo a insistir que soy bien consciente de que el coche ha abandonado, si alguna vez lo tuvo, su valor funcional para convertirse en un marcador social. Por ello, esta marca tendría siempre que luchar contra el sambenito de ser “una marca de pobres”. Y ya se sabe que si algo es bueno porque es caro ¿qué pasa si es barato? Así que es absolutamente necesario incluir un modelo para cerrar bocas. O abrirlas de admiración, según se mire. Si el utilitario, el familiar y el todeterreno serían diseñados pensando en la racionalidad y la funcionalidad, la versión sport sólo tendría un objetivo: la efectividad a ultranza, sin concesiones pero manteniendo el carácter de vehículo matriculable. Sería un biplaza (1+1, al estilo de un Tramontana) que conjugaría la ligereza extrema (300Kg) con un motor mucho más potente en posición central. Un motor de 100CV en semejante vehículo daría unas prestaciones similares a un Porsche Carrera, superándolo en comportamiento en curva (muy especialmente en las lentas). Compartiría la línea de sus hermanos asfálticos, pero con una silueta aún más estilizada, en todos los casos minimizando la superficie frontal al mínimo necesario para abrazar el pasaje (clave para reducir el consumo en los primeros y aumentar la velocidad máxima en la versión prestacional). Una preciosa máquina que haría las delicias de todo amante de la conducción deportiva (de nuevo, bajísimo centro de gravedad, propulsión, respuesta milimétrica al acelerador, agilidad sin parangón en curvas enlazadas…).

Incluso tengo prevista la campaña publicitaria: pasearlo por los circuitos del mundial de Fórmula 1, haciendo en todos y cada uno de ellos mejores tiempos por vuelta que la pole. Aunque para ello habría que recurrir a una variante especial, que podríamos llamar Sport RR (está claro que los nombres no son lo mío, pero en este caso, creo que ni siquiera es necesario serlo). Como en los WRC, bajo el ropaje de la versión deportiva se encontraría un bastidor reforzado y componentes “pata negra” (llantas de magnesio, discos de carbono…). Estimo que con un motor eléctrico de 400CV sería suficiente para batir tiempos por vuelta de la F1. Por supuesto, el consumo de semejante motor sería brutal, pero bastaría con embarcar las baterías necesarias para realizar la vuelta de calentamiento y la vuelta lanzada, manteniendo contenida la masa del conjunto. Además, podemos hacer alguna trampita como refrigerar las baterías con nitrógeno líquido en circuito abierto para no freírlas, o usar aerodinámica activa, evidentemente prohibida por la FIA. No vamos a competir en la Formula 1, sólo hacer un poco de publicidad. 😉

Como la imagen exterior de semejante bólido sería muy parecida a la de la versión Sport (un vehículo en cualquier caso bastante asequible, a pesar de contar con equipamiento racing más exclusivo que el utilitario), y con clara semejanza al resto de la gama, la gente se quedaría con la idea de que su coche puede ir más rápido que un F1. Desvelar al final de cada vídeo la identidad del piloto, evidentemente famoso (y más vale que sea muy bueno, para pilotar semejante bestia), y ya tienes la publicidad hecha para reventar Youtube y concitar la atención de la prensa especializada.

El plan es sencillo: cubrir una necesidad, el transporte privado, de la forma más eficiente posible, en beneficio del conjunto de la sociedad y no de la industria. Lo cual no excluye que, ofrecer este servicio a la comunidad, puede reportar sus buenos beneficios, sobre todo si consigues abrirte al mercado internacional y desarrollar todo un ecosistema industrial alrededor de ese concepto modular (al estar normalizados los requerimientos, anclajes… la industria auxiliar podría ofrecer desde asientos a pinzas de freno). Algo así como la constelación de aplicaciones de Android o la AppleStore (que son un considerable moat para la intrusión de nuevos SO).

¿La pega? La de siempre, se necesita capital. Y no poco, porque se necesita un volumen inicial de ventas alto que cubra los gastos de desarrollo y suficiente potencia mediática para crear un mercado que ahora mismo no existe, ya que las marcas han moldeado el gusto del público a su interés (la aberración rodante de los SUV como último capítulo de las modas grotescas en automoción). Por eso empecé diciendo que sería un proyecto que se ajustaría bien para ser financiado por capital público, con la colaboración de universidades e institutos de investigación, en los que dar continuidad a los ingenieros egresados en vez de tomar el camino de la emigración, y sirviendo de catalizador para la creación de una industria auxiliar que, ésta sí, podría ser privada. En China el modelo funciona de maravilla, con capital íntegramente público o, en ocasiones, mixto. No sería tan difícil la traducción.

No estoy proponiendo imposibles, ni mucho menos. Precisamente la naturaleza del coche eléctrico facilita ese diseño y fabricación modular, con lo que la nueva marca sólo tendría que acudir al mercado para adquirir de especialistas las partes que no considere conveniente fabricar. Las baterías de LG Chem, Samsung SDI o Panasonic; la electrónica de potencia y control de Bosch… Todo montado sobre una marca puramente española, la primera en muchas décadas.

Esto es hacer patria, y no agitar banderitas para tapar la corrupción, mientras se mantiene a la industria española entre la atonía y la parálisis, apostando todas las fichas a la construcción y el turismo.

+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+

29 agosto 2018

Coste de garantías en Tesla

Filed under: Tecnología — Nadir @ 14:11

Coste de las garantías ejecutadas por vehículo vendido:

Y no es que GM o Ford sean precisamente un prodigio de fiabilidad, antes bien suelen estar a la cola de las clasificaciones.

Lo que vemos aquí es el coste de ahorrar en el desarrollo de cada nuevo modelo, acortando los plazos que median desde el tablero de diseño hasta el inicio de la producción. Lo que está vendiendo Tesla son [lo que un fabricante serio llamaría] modelos de preserie, y arreglando luego los defectos que van surgiendo a posteriori en garantía, según van afinando la cadena de montaje.

Esta forma de hacer las cosas, que viene a ser aplicar el modelo Inditex al mundo de la automoción, es diametralmente opuesta al modelo nipón: a paso lento pero firme, y por lo que las marcas japo (y ahora también las coreanas) copan siempre las primeras posiciones de fiabilidad.

Esto no es serio, pero sus clientes se lo consienten. Sobre todo porque las primeras unidades, plagadas de fallos, son adquiridas por los propios empleados (hay que demostrar vinculación con el proyecto, y toda esa basura).

No sé cómo va en otras marcas. pero los trabajadores de la Citroën de Vigo tienen descuentos al adquirir vehículos del grupo PSA, vehículos de serie iguales a los que puedes encontrar en cualquier concesionario. Los trabajadores de Tesla que empezaron a recibir los primeros Tesla 3 que salían de la línea de montaje ni siquiera tuvieron ni un céntimo de descuento, a pesar de que estaban haciendo de cobayas.

Para el comprador queda la molestia de tener que pasar por el concesionario a subsanar los defectos, además de ver minada la confianza en su vehículo. Pero la factura, al menos mientras dure la garantía, corresponde a Tesla (y a ver quién es el guapo que se atreve a comprar un Tesla de segunda mano, fuera de garantía). Cuando vendía coches de 80.000$, esos 3.000$ de coste medio de la garantía por vehículo podían diluirse en el precio final; pero con los márgenes tan ajustados del Tesla 3 (y tan ajustados, pierde pasta por cada modelo que produce) los disparatados costes de garantías son un clavo más en su ataúd (los crecientes costes de financiación o las previsibles demandas por la última payasada de Ellon “bocazas” Musk son otros).

+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+

4 agosto 2018

Levedad

Filed under: Tecnología — Nadir @ 14:28

Como aperitivo de una próxima entrada, os ruego que veáis este vídeo tan cortito. Os lo ruego, incluso si no os gustan los deportes de motor. Son tres minutos y medio. Menos, os dejo en el punto que empieza la cámara de a bordo, sólo dos minutitos.

Es una barqueta, un tipo de coche de competición centrado en la ligereza. Sobre un chasis semi-artesanal tubular se montan motores pequeños, generalmente reaprovechados del siniestro de alguna moto.

Este vídeo lo subo a cuenta del comentario que un solípedo que rebuznó hace poco: con un coche tan ligero como el que yo propongo (<500kg), sería peligroso pasar de 50 km/h (las barquetas vienen pesando eso, sobre la media tonelada). Bueno, pues aquí tenéis la prueba de que esa idea de barra de bar que “el peso da estabilidad a los coches” es una solemne estupidez.

Intentad hacer lo mismo con vuestro coche de pintura metalizada y lleno de botoncitos. Os matáis. No salís vivos ni del pueblo donde se da la salida de ese tramo. No ya por vuestras carencias al volante: aunque vuestro coche lo condujese un as del volante, es físicamente imposible culebrear por las calles a casi 200km/h con los paquebotes de tonelada y mucho de chatarra que nos venden las marcas. No es ya por falta de potencia, eso es lo de menos; estos motores suelen andar por los 200 y pocos caballos. Si fuera por eso, tardaríais más en coger velocidad, eso es todo. Es que simplemente, tienen un paso por curva inigualable. No os faltan caballos, os sobran kilos.

Si, por supuesto, esto es la competición. Recurro a vehículos deportivos como analogía porque no hay vehículos así de calle: todos los fabricantes han sucumbido al gigantismo. Pero el mundo es el mismo, bajo las mismas leyes de Newton. Quedaos con un detalle: por la curva que un coche ligero pasa, tú con tu coche te saldrías de la calzada. O lo que es lo mismo, yendo a una velocidad tal que tu coche vaya al límite, un coche más ligero tendría un generoso margen de seguridad para afrontar imprevistos (la curva es de radio decreciente y has entrado colado, hay humedad a mitad de curva, al llegar a la umbría…). Esto se llama SEGURIDAD.

Además, si la cosa se pone fea y se te va de un eje, un coche de media tonelada es mucho más sencillo de controlar que no uno de tonelada y media. Esto también es seguridad.

Y si aparece un obstáculo en la vía, es fácil hacer un quiebro con un coche ligero con el centro de gravedad bajo. Intenta hacer lo mismo con un SUV. Y si el obstáculo es insalvable, toca morder frenos con toda la contundencia. No querrás entonces tener que detener esa tonelada extra de tonterías que llevas a cuestas. SEGURIDAD.

Os pongo un artículo de un fulano sin experiencia en competición que probó precisamente una de las barquetas más evolucionadas, el Norma M20FC (la versión de motor menos potente). Otra toma de contacto por otro fulano que sí compite regularmente en la Copa Clío.

Las conclusiones son las mismas: al quitarle peso, la efectividad se dispara. Puedes hacer con el coche cosas que parecían imposibles. Sí, insisto, esto son vehículos de competición, pero trasladad las enseñanzas a la calle. El Norma tiene mejor comportamiento dinámico que las preparaciones de Ferrari y Lamborghini que multiplican varias veces su coste. Aplicadlo a un coche de calle, donde no se buscan los tiempos sino la seguridad y el agrado de conducción: con muy poquito, podemos hacer un coche que pise mejor que otros que multipliquen varias veces su precio.

Fijaos en otro detalle, el mantenimiento. Para ser un vehículo de competición absolutamente radical, tiene un mantenimiento bastante asequible. ¿Alguien se sorprende? Al tener menos quilos, no hay que sobredimensionar el equipo de frenos, que no tiene ni servoasistencia. Se pueden elegir muelles muy blanditos, pues deben soportar menor masa, lo que a su vez descarga de trabajo a los amortiguadores, que los podemos tarar muy suaves para ganar tracción… En competición, perder peso es un círculo virtuoso. Y en la calle, también.

¿Sabéis cuál es el secreto de los moteros? ¿Por qué somos capaces de tomar las curvas con la rodilla en tierra, a velocidades inalcanzables para los coches? Porque montamos neumáticos con compuestos muy blanditos, con muchísimo agarre. Si intentasen hacer un neumático para coche con ese mismo compuesto de goma, con los esfuerzos de apoyo en curva y frenada asociado a su tonelada y tantos, el conductor enlatado tendría que cambiar neumáticos cada 100km. Al reducir peso, puedes montar compuestos más blandos, con mucho más agarre, para una duración equivalente.

Recapitulando. Las leyes físicas que operan en un circuito o en un tramo de montaña, operan también en carretera abierta. Simplificando y aligerando el coche tenemos un coche que tiene mejor comportamiento (más rápido en competición, más seguro en carretera) y, al mismo tiempo, es más barato de adquirir y mantener (menor consumo de combustible, ruedas, frenos, embrague…).

Si con 500kg y buenos materiales (tampoco nada del otro mundo) podemos hacer un coche que se comporte como habéis visto más arriba, con 500kg y componentes más mundanos se puede construir un buen utilitario por una fracción del coste de un coche normal y que les sacaría los colores a cualquiera en cuanto a comportamiento.

En resumidas cuentas: se trata de trasladar la filosofía, el concepto que anima este diablo con ruedas a la vida civil.

Ya tenéis el rationale de la empresa, en otra entrada expondré su aplicación a la automoción eléctrica.

+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+

25 julio 2018

El coche a pilas VIII: alternativas al litio

Filed under: Tecnología — Nadir @ 14:29

En el modelo de automoción propuesto por Tesla y seguido con cierta desgana por el resto de fabricantes hay un problema: no es susceptible de ser generalizado. Como tantas veces se ha repetido en este blog, el cretino de Musk no ha inventado nada, sólo ha cogido un automóvil convencional y lo ha atiborrado de baterías. No ha comprendido el cambio de paradigma que abre la propulsión eléctrica, con unas características particulares, distintas del motor térmico; y no lo ha entendido, igual que el resto de productores, porque no les conviene hacerlo. Obtienen sus beneficios de vender coches caros, cada vez más caros; y necesitan vender trastos voluminosos, aparatosos, gargantuescos que justifiquen esos precios y sus abultados márgenes.

Vamos a explicar de forma muy concisa por qué este modelo de automoción es insostenible, mucho más que el convencional basado en el motor térmico. La batería de un Tesla S pesa 453kg, de los cuales 12kg corresponden al litio que contiene (se emplean 63kg de carbonato de litio, Li2CO3, en producirla). Los datos se refieren a la antigua batería de 60 kWh del modelo 2016 y la capacidad del modelo base del nuevo Tesla 3 (ahora el Tesla S se ofrece con baterías de 75 kWh y 100 kWh, y también existe la posibilidad de montar una batería de 75Wh en el Tesla 3 Long Range).

Pues bien, el parque automotriz mundial son unos 1.100 millones de vehículos, que si fueran convertidos a eléctrico según el paradigma que propone Tesla necesitarían 13,2 millones de toneladas de litio. La cuestión es que las reservas de litio en todo el globo son de 13,5 millones de toneladas (es decir, cantidad de litio que es viable recuperar con la presente tecnología y precios de mercado), y los recursos de 39,8 millones de toneladas (todo el litio que hay en la corteza terrestre, sea tecnológica y económicamente viable su extracción o no). Pero el litio no sólo se usa para electrificar coches, sino para la medicina y otros sectores industriales, además de fabricar baterías para todo tipo de componentes electrónicos.

Si a alguien le parece insostenible depender de un recurso como el petróleo, que podría agotarse a este ritmo en 40 años, tendría que saber que al ritmo de adopción del vehículo eléctrico esperado, sólo tenemos litio para 17 años. O, puesto de otra forma: aún destruyendo completamente unos ecosistemas tan especiales, hábitat de especies únicas, como los salares (Uyuni, Atacama, del Hombre Muerto… una vista del primero en la foto de cabecera) sólo conseguiríamos la electrificación de aproximadamente una quinta parte del parque automóvil.

Amén de las emisiones y residuos provocados en el tratamiento de la salmuera o mineral para obtener el carbonato de litio en grado de batería.

Cada vez que surge una nueva moda “ecológica” y “sostenible” (pienso ahora en la salvajada de los biocombustibles) el planeta se echa a temblar. La lavandería de conciencias para burguesitos suele causar más problemas que los que resuelve.

La cuestión es que la electrificación del transporte sí es una necesidad perentoria, tanto por motivos climáticos como geopolíticos. Pero debe acometerse en beneficio de las sociedades, y no en provecho de una industria que sólo mira, como por otra parte es lógico y legítimo, por su cuenta de resultados y en último interés de sus propietarios. El modelo actual de coche eléctrico no es sostenible, pues no hay litio en el mundo para abastecerlo, así que habrá que buscar más allá.

Como batería de litio, en realidad, estamos hablando de varios tipos de tecnologías. En general, todas tienen el ánodo de grafito, pero hay diversos candidatos para el cátodo (óxidos de litio-cobalto, de litio ferrofosfato…) e incluso para el electrolito (que se procura pasar del estado líquido al semisólido de las de polímero de litio y, en un futuro, a las baterías de estado sólido, más resistentes y seguras).

En general, existe la tendencia a sustituir en la medida de lo posible el aún más caro y escaso cobalto del cátodo por otros elementos como el níquel y el manganeso (baterías NCM) o el níquel y el aluminio (NCA), pero este elemento se resiste a ser sustituido sin perder estabilidad (id est, seguridad, importante cuando vamos sentados sobre media tonelada de baterías cargadas con cientos de MJ de energía, suficiente para calcinar un elefante) y ciclabilidad (esto es, vida útil). Como ejemplo de terminología, una batería NCM 523 tendría un cátodo con 5 partes de níquel por cada 2 de cobalto y 3 de manganeso.

Si queremos, por lo tanto, suplir el litio por otro elemento más abundante y, por lo tanto, más barato, tenemos que buscar candidatos entre los que ocupan posiciones próximas en la tabla de Mendeleyev, concretamente entre los alcalinos y alcalinotérreos (químicamente de comportamiento similar) de bajo número atómico. Ahí nos encontramos al sodio y al magnesio, elementos muy abundantes en la corteza terrestre; también el berilio sería un buen candidato, pero es aún más exótico que el litio.

El sodio es la principal promesa de sustitución del litio, pero como cualquier estudiante avispado de bachillerato se daría cuenta, plantea un problema respecto al litio: está una fila por debajo y, por lo tanto, su masa atómica es mayor, lo cual a su vez determinará su mayor densidad. Vamos, que las baterías de sodio serán más pesadas para una misma capacidad, lo que equivale a decir que su densidad energética será menor. Sin más problema en el que caso que pensemos fabricar baterías estacionarias, pero un lastre en aplicaciones de automoción. ¿Cuánto más pesadas? Vamos a poner algunas cifras de densidades energéticas, para poner las cosas en relación. También es importante conocer la densidad volumétrica, es decir, la carga que almacena en función del volumen que ocupa; asunto vital en los móviles y bastante importante en la automoción, aunque para no embrollar más el asunto nos quedamos sólo con la definición másica de densidad.

Batería de plomo-ácido (las de toda la vida): 25 Wh/kg (en pocos años habrán sido arrambladas por las nuevas generaciones de baterías, como las de Na, especialmente en entornos templados).
Gasolina: 12.200 Wh/kg
Gasóleo: 13.762 Wh/kg
Hidrógeno: 39.000 Wh/kg

Comparemos estos datos con las Panasonic 18650, que son las baterías que animan a los Tesla: 254 Wh/kg.

Estas densidades energéticas habrán de ser corregidas con los rendimientos térmicos/eléctricos de cada propulsor. Así, un motor de gasolina tiene una eficiencia típìca del 30% (depende muchísimo de las condiciones), un Diesel del 36% y la recombinación de O2 y H2 en las celdas de una pila de combustible por ahí se anda. El rendimiento de descarga de una batería y trabajo de un motor eléctrico ofrecen un rendimiento conjunto de un 90% en el mejor de los casos.

Aún aplicados estos factores correctores, nos damos cuenta de la inmensa cantidad de energía contenida en los carburantes, diferencia que sólo en parte puede ser enjugada con unos propulsores eléctricos más livianos que la planta motriz de un vehículo convencional (que no es sólo el motor, sino la caja, todo el circuito de refrigeración, sistema de inyección…).

En el anterior enlace podemos leer cuál es el límite actual de baterías de litio para automoción: 350 Wh/kg anunciados por la filial de baterías de Bosch, Seeo. De hecho, en su página anuncian una JV con Samsung para alcanzar densidades de 400 Wh/kg en desarrollos conjuntos en un futuro próximo.

Mayores densidades energéticas no sólo son importantes para reducir el peso del conjunto o aumentar la autonomía, sino porque se logra la misma capacidad con menor cantidad de litio (y resto de materiales). El problema de empaquetar en láminas tan finas el ánodo, el electrolito y el cátodo es que la más pequeña alteración puede poner en contacto ambos electrodos, con consecuencias desastrosas. Por ejemplo, la formación de dentritas en los electrodos, microscópicas acumulaciones de litio en forma de agujitas que, sin embargo, pueden atravesar la lámina que separa los electrodos causando el cortocircuito. En resumen, no se puede ir mucho más allá con el litio, como comprobaron por las malas los ingenieros de Samsung con las fatídicas baterías de su modelo estrella.

¿La alternativa podría ser entonces el sodio? Para el que escribe el artículo que anteriormente os enlazaba parece una opción clara, con densidades que llegan a los 650 Wh/kg. Lamentablemente el autor, que no debió ser un buen estudiante en el instituto, no se da cuenta que el informe científico al que alude se refiere a densidades energéticas del cátodo, no del conjunto de la batería.

No, las baterías de sodio podrán ser más baratas, más estables, con mayor vida útil pero… nunca serán tan ligeras como las de litio (aunque hay algún informe que apunta a que podrían llegar a unos muy notables 200 Wh/kg, por ahora son conceptos que no han salido del laboratorio y como muy pronto llegarían en una década a las líneas de producción). E incluso el abaratamiento es relativo, si el proceso de producción es más complejo que las actuales baterías de litio o se necesitan otros elementos costosos, además del muy común sodio.

Os pongo un ejemplo ilustrativo del nivel de los periodistas teóricamente especializados, que les encanta fabricar información echando las campanas al vuelo usando los datos con el cuidado que se atusa el felpudo del recibidor. Atentos al titular: El sodio podría arrasar con las baterías de litio y abaratar costes de producción en un 80%.

Sin embargo, a renglón seguido reconocen que los materiales suponen solamente la cuarta parte del coste de fabricación de una batería. Y en una batería hay más que litio, pero aunque sólo hubiera litio y se sustituyese por otro material de coste virtualmente cero, el ahorro sería de, como máximo, un 25% (obvio). De ahí al 80%, la imaginación y la falta de comprensión lectora del redactor hacen el resto.

En realidad, hoy en día no se le puede sacar a una batería de sodio más de 90 Wh/kg, que está en la gama baja de una batería de ferrofosfato de litio, una alternativa barata y robusta a las convencionales de litio y con mucha mejor ciclabilidad. Por lo tanto, estas baterías quedan relegadas, por ahora, a aplicaciones estacionarias, en las que el peso es irrelevante y el coste determinante.

Otra alternativa al litio es el magnesio, como el sodio un elemento muy común en la naturaleza y que permitiría fabricar el santo grial de las baterías: una batería de estado sólido, mucho más compacta (que no ligera) y con alta potencia específica (capaz de admitir corrientes de carga y descarga mucho más altas). Honda tenía intención de empezar a producir una batería de magnesio, pero sobre ella nada más se supo.

Otra alternativa completamente distinta a las baterías químicas son los supercondensadores (supercaps). El concepto es el mismo que los condensadores de toda la vida que pueblan los artilugios electrónicos (generalmente de forma cilíndrica o de lenteja y dos patitas, con capacidades medidas en Faraday), dos armaduras separadas por un material dieléctrico, que se cargan con una diferencia de potencial entre ambas. En realidad, ya hablé largo y tendido de ellos en el capítulo III de esta serie, hace ya ocho años, y hasta ahora siguen en el plano de las promesas y conjeturas.

Los condensadores tienen, respecto a las baterías, grandes ventajas: son mucho más robustos, lo cual les permite cargarse y descargarse hasta cero en breve lapso de tiempo, con una ciclabilidad excelente. Como no ocurre en ellos ninguna reacción química, su capacidad es prácticamente independiente de la temperatura, a diferencia de las baterías que desfallecen en el frío y se deterioran con el calor.

Pero los condensadores tienen dos grandes inconvenientes. Uno, tienen una alta tasa de autodescarga, lo cual obligaría a cargar el coche justo antes de un viaje. Como aceptan energía como mi gaznate cerveza, no representaría mayor problema para el coche. Eso sí, a ver qué sistema eléctrico resiste que millones de personas pongan a cargar sus coches media hora antes de salir al trabajo.

Pero el principal escollo para el uso de los condensadores en automoción (más allá de aplicaciones puntuales como buffer de energía) es su elevado peso (es decir, baja densidad energética, unos pocos Wh/kg). Para incrementar la densidad energética sin sacrificar la potencia específica (la capacidad de entregar energía en la unidad de tiempo, referido a su masa) se recurre a optimizar la microestructura de las placas, exactamente la nanoestructura (camino que también siguen las baterías químicas en sus electrodos). He encontrado este interesante estudio sobre supercaps de grafeno (el material de moda) que han logrado la hazaña de ponerse al nivel de las baterías de sodio y magnesio (85 Wh/kg), lo cual es ya un salto descomunal. Incluso hay una empresa que avizora densidades de 180 Wh/kg en un futuro (no se sabe cuán remoto). Lo que no comentan es el compromiso al que tienen que llegar en términos de ciclabilidad y potencia específica.

Como resumen de todo lo anterior, tras revisar el estado actual de la investigación en almacenamiento de energía, podemos concluir que no se otean en el horizonte alternativas disruptoras que cambien el panorama y pongan a la industria patasabajo. Sólo pequeños pasitos en la optimización de las baterías de litio (que ya están cerca de su límite teórico), y el esfuerzo de crear baterías más baratas basadas en el sodio y el magnesio que permitan sortear un hipotético desabastecimiento de litio, procurando que el sucedáneo no tenga características muy inferiores.

Es decir, para desgracia de las mentes infantiles que aún no han superado la etapa del pensamiento mágico: en ciencia no existen los milagros, las restricciones físicas son tozudas.

Y ahora, antes de proponer una alternativa, quisiera que tomáseis en cuenta la siguiente prueba de autonomía de coches eléctricos.

Si os fijáis en los datos de consumo, esta vez no de combustible sino de energía eléctrica, vemos que el Hyundai Ioniq tiene un consumo de 12,2 kWh/100km mientras que el Tesla S sube a 20,6 kWh/100km (y 23,4 kWh/100km el SUV de Tesla, un trasto completamente absurdo).

Para desplazar una berlina por el recorrido de la prueba (mixto de ciudad, carretera y autopista), el modelo de la marca coreana necesitó un 41% menos de energía que el modelo propuesto por Elon Musk. El mismo itinerario, a la misma velocidad ya que todos los coches de la prueba circulaban en convoy. Por supuesto, tiene que ver que el Tesla S pesa 700 kg más que el Hyundai (que no es precisamente ligero, con tonelada y media) y que cuenta con un motor por cada eje, cada uno de ellos mucho más potente que el único del coreano. Lo cual lleva a la pregunta ¿qué sentido tiene fabricar un coche eléctrico de 400CV, si no puedes usar esa potencia más de unos breves segundos sin freír literalmente el pack de baterías? ¿Qué deportividad puede pedírsele a un mamotreto con un peso en vacío superior a mi nueva furgoneta homologada como autocaravana?

Un 41% menos de energía para realizar el mismo desempeño (transportar a cinco ocupantes del punto A al punto B) implica que podemos ahorrarnos una cantidad equivalente de baterías (y, por lo tanto, de litio, de cobalto, de cobre, disprosio, neodimio…) además de, obviamente, un menor impacto ambiental asociado a esa energía que se ha dejado de generar (la única energía “verde”). Si existe una alternativa equivalente (el Ioniq es un vehículo amplio y cómodo, casi de lujo), ese 40% de energía de más que consume el Tesla sólo alimenta el disminuido y acomplejado ego del gilipollas que lo conduce. Pero la factura de las consecuencias de producir esa energía se la endosa a todo el planeta.

Es obvio que el que se compre un Tesla es un completo imbécil narcisista (dilapidar energía con glamour, y aún pretender una superioridad moral sobre los pobres curritos que no se pueden permitir ser tan concienciado y solidario), habiendo en el mercado alternativas mucho más eficientes. Sin embargo, el Hyundai no es ni mucho menos la panacea; yo propongo como alternativa ir mucho más allá en la búsqueda de la eficiencia en la automoción. Si una reducción de peso de 700kg nos permite ahorrarnos un 41% de energía y seguir teniendo un vehículo perfectamente útil para circular por carreteras abiertas al tráfico, una dieta mucho más estricta nos llevaría a vehículos de menos de media tonelada que lograrían autonomías suficientes con menos de 10 kWh de baterías embarcadas.

Si, además, acometemos la electrificación de la red troncal de carreteras, podemos reducir esta cantidad a unos 5 kWh, que simplemente nos darían autonomía (unos 100km) para los kilómetros finales del viaje por carreteras secundarias, comarcales o vías urbanas.

Y ahora sí que empiezan a salir las cuentas. Pasando de los 60 kWh de la versión base del Tesla 3 (su modelo de utilitario) a 5 kWh supone fabricar una docena de baterías con el litio que se emplea para fabricar un solo pack de la batería pequeña de Tesla. De esta forma, sí que hay litio en el mundo para todos.

Un coche de menos de 500kg sería más seguro (especialmente si se generaliza y se sacan de la carretera las tanquetas) y divertido de conducir que los engendros que nos propone la industria. Y la huella ecológica asociada a su fabricación, operación y achatarramiento sería reducida en una proporción similar al ahorro de peso.

Pero, por encima de todo, es crítico asumir que el coche a pilas es una pieza menor en la electrificación del transporte (y no su eje central, como propone el cretino de Musk), que pasa por:
– una planificación urbanística y ordenación del territorio de forma tal que se reduzca la necesidad de desplazamientos cotidianos. El modelo de urbanizaciones usamericano, medio en el que nació Tesla, es el mejor ejemplo de aquello de lo que debemos huir si queremos alcanzar la eficiencia energética. El objetivo es lograr ciudades de alta densidad de población y tamaño intermedio, con una especialización en ciertas áreas del conocimiento.
– un transporte urbano colectivo y electrificado. Ciudades vedadas al transporte privado, que usurpa más espacio del que le corresponde, colapsando las vías que deberán ser ocupadas por el transporte colectivo que gestiona mejor ese espacio.
– un transporte interurbano de personas y mercancías basado en el ferrocarril electrificado. Es necesario planear una red europea de gestión unificada que se prolongue por el continente euroasiático. Este punto nos daría una ventaja competitiva respecto a otras economías aisladas por mar (el transporte aéreo es energéticamente ineficiente y por mar es demasiado lento para el ritmo actual de la economía).

En este escenario, el coche eléctrico quedaría sólo para los trayectos ocasionales en que al menos uno de los puntos de partida o llegada sea difícil de ser servido por transporte público (baja densidad de población). Probablemente el futuro de la automoción quede relegado al alquiler, con pequeños vehículos que nos llevarán desde la estación de ferrocarril hasta nuestro destino final. Ése es al menos el modelo energéticamente eficiente al cual deberemos tender según se vayan haciendo más obvias las consecuencias del despilfarro energético.

+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+

Página siguiente »

A %d blogueros les gusta esto: