La evolución del automóvil

0
161
Prague, Czech Republic Technical Museum, retro car 2017-09-12

La contaminación, el precio de la energía y la dificultad de la movilidad en las grandes ciudades están llevando en la actualidad a una vertiginosa evolución de los vehículos de uso privado.

Este medio de transporte nació en Gran Bretaña y Estados Unidos a finales del siglo XVIII con el objetivo de reemplazar a los carruajes de caballos y ha ido evolucionando, con diferentes mejoras, a lo largo del tiempo hasta llegar a la implantación del coche eléctrico en la que nos encontramos.

LOS INICIOS DEL AUTOMOVIL

En una primera etapa, se utilizaron los vehículos de vapor, en principio empleados para mover artillería pesada y con los que, como curiosidad, se produjo el primer accidente automovilístico de la historia. El modelo inmediatamente posterior, de 1771, está expuesto en el Museo Nacional de la Técnica de París. Posteriormente se introducen el freno de mano, las velocidades y el volante, pero el calentamiento de la caldera obliga a buscar un sustituto líquido que será en primer lugar el aceite para, más tarde, ser propulsado por gas de carbón y, por último, por gasolina.

Pero el inicio del automóvil llega en Mannheim en 1885 con el primer modelo de Karl Benz, el Benz Patent-Motorwagen, un vehículo que empezó a producirse en 1888. Poco después, Gottlieb Daimler y Wilhelm Maybach, se suman con sus propios diseños en 1889.

EL COCHE ELÉCTRICO DE 1800

El coche eléctrico no es una novedad del siglo XXI. Su origen tiene lugar en la década de los años 30 del siglo XIX, siendo anterior incluso a los primeros vehículos de combustión.

En este sentido, los primeros prototipos de los vehículos eléctricos están basados investigaciones que llevaba a cabo Michael Faraday sobre el electromagnetismo, aunque se desconoce quién fue el inventor exacto del primer coche eléctrico. Ya en aquella época detectaron que una de las principales ventajas de este tipo de automóviles era que son menos pesados y muy silenciosos, pero también fueron conscientes de que el principal problema era su corta autonomía, un obstáculo en el que aún seguimos trabajando en la actualidad.

A finales del siglo XIX entraron en escena, con una gran aceptación, los coches de combustión que, aunque eran sucios, ruidosos, complicados de arrancar y se averiaban con frecuencia, su autonomía era mayor.

EL AVANCE DE LA GASOLINA

Aunque en 1910 los coches eléctricos dominaban el mercado, la industria de los vehículos de gasolina, fundamentalmente en Estados Unidos, iba creciendo debido a muchos factores:

  • Abaratamiento del combustible
  • Mejora de las carreteras
  • Implantación del motor de arranque

Es en 1908, debido al Ford T., producido en cadena por Henry Ford, cuando el vehículo eléctrico dejó de ser una opción. Ya no solo el combustible era más barato, sino también el coche.

A partir de ese momento se frenó el desarrollo tecnológico del coche eléctrico, volviendo a hablarse de él en la década de los 70 debido a la crisis del petróleo y al comienzo de una conciencia occidental más medioambiental. No obstante, las presiones de la industria petrolífera frenaron cualquier atisbo de recuperación del coche eléctrico.

Ha sido ya en el siglo XXI cuando se han agravado los problemas económicos y ecológicos derivados del consumo de combustibles fósiles al impulsar el desarrollo y la inversión en la automoción eléctrica.

TRANSPORTE PARA TODOS

La generalización del uso del automóvil fue posible gracias a diferentes factores.

La técnica: Desaparecen los tubos incandescentes, siendo sustituidos por el encendido del motor eléctrico, mientras las dos válvulas son controladas por árbol de levas. Además, se incorporan los radiadores de panal, el eje cardan y las ruedas con neumáticos, patentados por John Boyd Dunlop, que los había ideado para su uso en bicicletas, y diseñados en su primer versión por los hermanos Michelin. Y el volante de dirección suplió definitivamente a la barra fija inicial.

Un avance fundamental fue el motor de arranque que reemplazó a la manivela, fuente de numerosas lesiones, así como el freno hidráulico y las tuberías de líquido a presión, con una frenada uniforme en cada eje.

Los constructores: Francia es pionera con Panhard et Levassor (1889), mientras en Estados Unidos lo es Peugeot (1891) con Henry Ford (1908) que, con su cadena de montaje, logra que la fabricación alcance cifras hasta entonces impensables.

También son de la misma época Oldsmobile y Cadillac, germen de lo que sería después la General Motors, y Dodge Brothers, que anticipaba el nacimiento de Chrysler.

En Alemania estaba Daimler-Motoren-Gesellschaft (Stuttgart), fabricante de los automóviles Mercedes, y Benz & Cie, fabricante de los vehículos Benz (Mannheim), que se fusionarían años más tarde para formar Mercedes-Benz.

En 1899 se fundó en Turín la Fiat, acompañada posteriormente por Lancia y Alfa Romeo.

En 1898 se crea la sociedad Renault Frères, que hoy es junto a Peugeot y Citroën la imagen de Francia en el campo automovilístico.

Es en este momento de la historia cuando coindicen tres hombres muy innovadores:

  • Hernry Ford, que logró que el automóvil se hiciese popular. El Ford T se produjo durante 20 años sin ninguna modificación esencial a un precio muy asequible, que fue reduciendo a medida que la producción aumentaba.
  • Henry Royce construyó un vehículo en el que cuidaba el más mínimo detalle y con una calidad única. Royce llegó a un acuerdo con Charles Rolls para que le suministrara chasis, formado así Rolls-Royce.
  • Ettore Bugatti fabricó su primer modelo completamente mecanizado con una grandísima precisión. Bugatti fue el padre de la tecnología de vanguardia.

La competición: A finales del siglo XIX nacieron las primeras carreras de coches, un hecho que dio lugar a rápidos progresos y descubrimientos.

Ford vintage car, Dunstaffnage, Prince Edward Island, Canada

TIPOS DE MOTORES

Motor de gasolina

Este sistema obtiene energía mecánica directamente de la energía química de un combustible. La explosión de este combustible mediante una chispa produce la expansión del gas, lo que provoca finalmente el movimiento del pistón. Por este motivo se conoce también como motor de explosión.

Existen motores de gasolina de dos tiempos (1 vuelta de cigüeñal), que se utilizan en la actualidad en motos de campo o ciclomotores de 50 cm3, y de cuatro tiempos (2 vueltas de cigüeñal), que son los que se utilizan en los coches actuales. El ciclo termodinámico utilizado es el conocido como Ciclo Otto.

La cadena de reacciones provocadas por la chispa inicial hace que se encienda una mezcla de vapor de combustible y aire comprimido dentro de un cilindro. Esta mezcla se quema rápidamente, expandiéndose y proporcionando energía.

Motor diésel

En 1893 el ingeniero alemán Rudolf Diesel inventó el motor diésel, que funcionaba con un combustible poco volátil, el llamado aceite liviano o fueloil, usado comúnmente para alumbrar las lámparas de la calle. Funciona en cuatro tiempos, igual que el de gasolina, pero la diferencia principal radicaba en la forma de producir la combustión.

El motor diésel no tiene chispa, ya que la combustión se produce al contactar el combustible pulverizado con el aire comprimido. Esto lo convierte en un motor mucho más eficiente que la manera de producir esa explosión en un motor de gasolina. Sus inconvenientes principales son unas averías más costosas de reparar y una mayor contaminación.

Car engine closeup, Part of car engine

Combustibles alternativos: el GAS

Es el combustible fósil con menos repercusión nociva en el medioambiente.

  • Gas licuado del petróleo (GLP): También llamado autogás, es una mezcla de gas butano y propano que se consigue en los yacimientos de gas natural y petróleo. Su poder calorífico es superior respecto a la gasolina y su precio es un 40% más bajo.
  • Gas natural comprimido (GNC): Se trata de gas natural almacenado a altas presiones. El poder calorífico del GNC es menor al del GLP, aunque su obtención más económica lo hace más atractivo. Es incompatible con la gasolina.
  • Gas natural licuado (GNL): Es gas natural en estado líquido, criogenizado a -161oC. Al ser líquido, ocupa menos espacio, por lo que es usado en transporte pesado y para largas distancias.
Car refuel LPG or liquefied petroleum gas

Motores alternativos

Vehículos eléctricos: Se trata de un vehículo impulsado por uno o más motores eléctricos que emplea la energía eléctrica almacenada en baterías recargables (normalmente de iones de litio) y la transforma en cinética. A diferencia de los vehículos de combustión interna, un coche eléctrico obtiene la tracción de los motores eléctricos.

Vehículos híbridos: Los coches híbridos combinan normalmente un motor de gasolina y un motor eléctrico y los hay de dos tipos: el híbrido puro, cuyo motor eléctrico funciona con unas condiciones determinadas de circulación, y el híbrido enchufable, que tiene baterías recargables y pueden circular en modo eléctrico unas distancias específicas, independientemente de la velocidad.

En estos vehículos se prioriza el uso del motor eléctrico de modo que optimiza el gasto en combustible y reduce las emisiones.

Además disponen de un generador que recupera energía con la frenada, con la inercia del coche o en determinadas fases de la aceleración.

Vehículos de pila hidrógeno: el combustible alternativo que utilizan es el hidrógeno diatómico. La única diferencia con un coche eléctrico es que en estos se usan baterías de litio, mientras que en los de hidrógeno la energía se obtiene de la llamada pila de hidrógeno, que es aún más cara por lo compleja que es su obtención.

RETOS Y NECESIDADES PARA LA IMPLANTACIÓN EFECTIVA DEL COCHE ELÉCTRICO

La Comisión Europea ha publicado cuál es la proyección que tiene para España para los vehículos eléctricos y es que en el año 2030 haya tres millones de vehículos eléctricos, aunque el peso lo pone en los híbridos enchufables.

Parece que el remedio a los objetivos de emisiones y a la descarbonización pasa, por tanto, por modificar los patrones de movilidad, electrificando el transporte, lo que podría implicar que en 2050 se hayan reducido las emisiones del transporte un 90% en comparación con el año 1990.

En España el porcentaje de ventas de vehículos eléctricos en el año 2017 fue de un 0,6%, contando con 5.000 puntos de recarga. En este sentido, Noruega es el país más avanzado en la movilidad eléctrica y el modelo a seguir. Las ventas de vehículo eléctrico en 2017 supusieron un porcentaje del 39%. Le siguen de lejos Francia (con un 1,7%), Alemania, Reino Unido, Italia y Dinamarca.

Incentivos
El coche eléctrico es caro, por lo que el uso de estos vehículos está directamente relacionado con la renta per cápita del país que se trate. Por ello es de suma importancia que se establezcan unas medidas incentivadoras para que el ciudadano tenga acceso a los vehículos de cero emisiones:

  • Exención de IVA en la compra
  • Aparcamiento gratuito
  • Peajes gratuitos
  • Reducción del impuesto de sociedades en vehículos de empresa
  • Reducción o eliminación de impuesto de matriculación y circulación
  • Ayudas directas a la compra
  • Ayudas a la instalación de punto de recarga en el hogar
  • Aumento de puntos de recarga en la ciudad
  • Rediseño del marco tarifario para lanzar señales de precios eficientes que incentiven el despliegue del vehículo eléctrico
  • Aprobación de planes de incentivos económicos ambiciosos que fomenten las inversiones en acometidas en bloques de viviendas para la instalación de puntos de recarga.

RETOS BARRERAS EXISTENTES PARA EL CONSUMO DE VEHÍCULOS ELÉCTRICOS EN LA UE 

Las principales barreras para el consumo de vehículos eléctricos en Europa son:

  1. Precio: es el obstáculo principal. Aunque el coste del vehículo eléctrico ha disminuido en los últimos años debido a la disminución del 75% del coste de la batería (que supone el 40% del coste de un vehículo eléctrico), todavía sigue siendo necesario que su compra esté apoyada por incentivos fiscales y no fiscales. No obstante, el precio es cada vez más competitivo para coches comerciales y flotas o servicios de taxi. El objetivo actual es que el precio de estos vehículos se equipare al de los convencionales en un plazo de unos 5 años.
  2. Puntos de recarga: Con las previsiones actuales, se estima que para el año 2025 serán necesarios al menos dos millones de puntos de carga para vehículos eléctricos. Esto supone la necesidad de multiplicar por 20 los 100.000 puntos con los que contamos actualmente en la Unión Europea.
    Países Bajos, Alemania, Francia y Reino Unido tienen un 76% de todos los puntos de recarga de vehículos eléctricos de la UE. Sin embargo, estos cuatro países solamente suponen un 27% de toda la superficie total de la Unión Europea.
    En España están creciendo las iniciativas de instalación de puntos de recarga de acceso público, impulsadas por ayuntamientos, compañías eléctricas y fabricantes y consorcios.
  3. Autonomía: Uno de los grandes motivos que también causan rechazo a la hora de plantearse la compra de un coche eléctrico es su baja autonomía, que en los coches de más alta gama alcanza unos 400 kilómetros. Por otro lado, los tiempos necesarios para la recarga de la misma, que actualmente suelen ser de entre 7 y 14 horas, también suponen un impedimento, aunque se está avanzando muy rápidamente en las soluciones de carga más rápida.
  4. Falta de inversión: Es importante que se produzca una inversión en puntos de recarga, ya que la baja autonomía de los coches y la falta de puntos de recarga que den la seguridad al conductor de poder realizar un viaje seguro generan una desconfianza en el usuario, que le lleva a no comprar un coche eléctrico.
    A principios de 2019 existen en España 63.000 vehículos eléctricos. El Gobierno ha previsto un plan de apoyo de 1.000 millones de euros hasta el año 2025 con el objetivo de que en el año 2030 ya circulen cinco millones de coches eléctricos y que en 2040 no se vendan coches nuevos con motores de combustión.

    Charging of an electric car on the street