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 Un
sueño eléctrico
El Grupo de Electrónica
Aplicada (GEA), de la Facultad de Ingeniería, trabaja en el diseño
de un prototipo de colectivo eléctrico para transporte urbano de
pasajeros. Los especialistas, en conjunto con otros grupos de la UNRC y
también de otras universidades, trabajan en convenio con la empresa
Zanello para desarrollar un vehículo híbrido, cuya tracción
se logrará con el uso combinado de motores eléctricos y un
pequeño grupo moto-generador diesel
Se estima que en la actualidad
hay más de mil millones de vehículos en el mundo. Si todos
estos vehículos fuesen equipados con motores de combustión
interna convencionales (gasoil, nafta, etc.) los niveles de contaminación
serían inaceptables para el planeta. Así, han surgido, en
todo el mundo, legislaciones que promueven y hasta exigen el uso de “vehículos
de emisión cero” o no contaminantes. Hasta el momento, la única
tecnología disponible, madura, para producir estos vehículos
es la de vehículos eléctricos.
Ante esta problemática,
investigadores de la UNRC se encuentran desarrollando la tecnología
y las partes necesarias para integrar un prototipo experimental de
vehículo eléctrico para transporte urbano de pasajeros. El
Grupo de Electrónica Aplicada (GEA), de la Facultad de Ingeniería,
unidad ejecutora de esta propuesta, lleva adelante las tareas relacionadas
con el control de motores de tracción. Se han sumado a este proyecto
otros dos equipos de la UNRC, el Grupo de Química de los Polímeros
(GQP) y el Laboratorio de Máquinas Térmicas e Hidráulicas
(LMTH).
El vehículo en desarrollo
poseerá un pequeño motor térmico del tipo estacionario,
de alto rendimiento y mínimo nivel de contaminación. Este
motor accionará un generador cuya potencia nominal es aproximadamente
la potencia media requerida por el vehículo. Todo esto hace que
sea menos contaminante y más eficiente que un vehículo convencional.
La potencia pico necesaria
para la aceleración del vehículo se obtendrá de un
banco de supercapacitores, los que también serán desarrollados
en la UNRC.
Este banco de capacitores
más un banco de baterías serán cargados por un generador
en los instantes que el vehículo requiere una potencia menor que
la generada (cuando está parado o circulando con velocidad constante)
o a través de la recuperación de la energía de frenado,
realizada por los motores eléctricos de tracción.
Tanto los motores eléctricos
de tracción como el generador serán de un nuevo tipo, de
flujo axial, con imanes permanentes, de alto rendimiento, proyectados y
construidos especialmente para este proyecto.
Los motores tendrán
un control electrónico que permitirá manejar eficientemente
la potencia generada y recuperar la energía de frenado del vehículo.
El vehículo eléctrico
tendrá un sistema de supervisión y control central y una
red de comunicación local especialmente diseñada para el
control y supervisión del vehículo. A través de ella
se comunicarán todos los módulos inteligentes del sistema.
A partir de las experiencias
por realizarse con el prototipo experimental a ser desarrollado se podrá
evaluar, fehacientemente, la posibilidad de pasar a una etapa de prototipo
industrializable para la producción en series competitivas.
La dirección del
proyecto está a cargo del doctor en ingeniería eléctrica
Guillermo García y también participan Guillermo Bossio, José
Bossio, Cristian De Angelo, Pablo de la Barrera, Gioacchino Di Gianantonio,
Cristian Falco, Daniel Forchetti, Gastón García, Javier Juaneu,
Roberto Leidhold, Diego Molineris, Gerardo Morichetti, Germán Oggier,
Laura Pérez, Jorge Solsona, María I. Valla y Tomás
Vega.
¿Cómo será
el vehículo?
El vehículo que se
está desarrollando poseerá un pequeño motor diesel
que acciona un generador eléctrico trifásico. Tanto el motor
diesel como el generador trabajarán, la mayor parte del tiempo,
en su punto de operación de máximo rendimiento.
La energía generada
será transferida hacia un sistema almacenador constituido por un
banco de supercapacitores y un banco de baterías. Este banco será
cargado por el generador cuando el vehículo requiera una potencia
menor que la generada o durante el frenado regenerativo realizado con los
motores eléctricos de tracción.
A partir del almacenador
de energía serán alimentados, a través de sus controladores,
los motores de tracción. Estos motores estarán acoplados
mecánicamente a las ruedas del vehículo y serán del
tipo de imán permanente, de flujo axial, de alto rendimiento.
El almacenador de energía
también alimentará diferentes accesorios del vehículo,
a través de conversores de corriente continua a alterna y alterna
a continua.
El bloque gerenciador de
energía será el encargado de controlar los flujos de energía
entre las diferentes partes. Esto se realizará a través de
una red de datos que comunica entre sí a todos los subsistemas del
vehículo.
El bloque supervisión
y control estará compuesto por un computador “maestro” que se comunica
con un módulo de interface con el usuario a través del cual
el conductor dirigirá el vehículo y también supervisará
el estado de los diferentes subsistemas, sensores y actuadores del vehículo
(velocidad, temperatura, presión, estado de carga de las baterías
y supercapacitores.).
Algunos cálculos
preliminares muestran que, en el sistema propuesto, la potencia requerida
por el motor diesel es de alrededor del 50% de la requerida por un vehículo
equivalente convencional.
Existen antecedentes que
muestran que un vehículo de estas características produce
una contaminación de aproximadamente el 10% y tiene un consumo cercano
al 50% del correspondiente a un vehículo equivalente convencional.
El notable ahorro de energía
y mínima contaminación conseguidos con este tipo de vehículos,
se deben a que el generador sólo tiene que entregar una potencia
constante, correspondiente a la media solicitada por el vehículo.
En estas condiciones, puede conseguirse que el motor diesel trabaje prácticamente
en régimen permanente, en su punto de máximo rendimiento
y mínima contaminación.
Esto hace que, a pesar del
mayor costo de este tipo de vehículo, su costo operativo sea competitivo
debido al menor consumo de energía. Además del aspecto operativo
del vehículo, deben considerarse las ventajas (y también
disminución de costos indirectos) debido a la menor contaminación
ambiental producida.
Las tecnologías relacionadas
con el desarrollo tecnológico de vehículos eléctricos
conforman un grupo eminentemente interdisciplinario, incluyendo especialistas
en: mecánica, electricidad, electrónica, química,
materiales, informática y control automático. En el equipo
que trabaja en este proyecto se encuentran especialistas de todas estas
áreas del conocimiento. Ellos trabajan en conjunto con el objetivo
de integrar los conocimientos en pro de un objetivo final común:
la integración de un prototipo experimental de vehículo eléctrico
híbrido, eficiente y también competitivo en costo.
Paso a paso
De las tres etapas planteadas
para llevar adelante este proyecto, la primera pretende desarrollar las
diferentes tecnologías que permitan implementar distintas partes,
incluyendo prototipos experimentales relacionados con el sistema de tracción
eléctrica del vehículo híbrido para transporte urbano.
Durante la segunda etapa
se integrarán todos los componentes del sistema de tracción
eléctrica (incluyendo el almacenamiento de energía) en un
banco de ensayos con capacidad de emular la dinámica y requerimientos
de potencia y energía de un vehículo eléctrico.
Durante la última
etapa se propone integrar todas las partes necesarias para implementar
un prototipo experimental de vehículo eléctrico para transporte
urbano de pasajeros.
Una vez ensayado el citado
prototipo se podrán analizar los resultados obtenidos y se hará
un detallado análisis de costos. A partir de estos datos será
posible decidir la continuidad o no del proyecto hacia el desarrollo
de un prototipo industrializable y su posterior producción. |