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Cómo Tesla está impulsando la innovación en automóviles eléctricos
Recientemente hice una prueba de manejo en uno de los lujosos autos eléctricos Model S de Tesla y visité sus laboratorios de I + D, donde está desarrollando su batería y tecnología de recarga. La experiencia me dejó creyendo que Tesla tiene una ventaja importante sobre sus competidores en la carrera por llevar los autos eléctricos a las masas.
Ruta pintoresca : Un Model S acelera a lo largo de la costa.
El Model S de Tesla es caro (oscila entre 70.000 dólares y más de 100.000 dólares), pero su autonomía es de 265 millas, más del triple que la del Leaf de Nissan (75 millas). Dentro de unos años, Tesla espera producir vehículos mucho más asequibles, incluido uno que cuesta entre $ 30,000 y $ 35,000, con un rango similar al del Model S. Tesla también quiere hacer que los autos eléctricos sean más prácticos mediante la construcción de una red nacional de estaciones de carga. que puede ofrecer 200 millas de carga en aproximadamente media hora, en comparación con varias horas para cargar un automóvil eléctrico en una estación normal en la actualidad.
Para la prueba de manejo, planeé un viaje desde la sede de Tesla en Palo Alto, California, a San Francisco, luego a Half Moon Bay para un crucero por la pintoresca autopista costera 1 hasta Santa Cruz. Más tarde, regresaría al norte, a Fremont, para hacer un recorrido por la fábrica de Tesla, antes de devolver el automóvil a la sede; todo el viaje sumaría unas 230 millas.
Sin embargo, cuando llegué a Tesla en Palo Alto para recoger el automóvil, descubrí que alguien se había olvidado de enchufarlo durante la noche. El indicador de la batería marcaba 208 millas, menos del alcance total de 265 millas para el Modelo S. Aún podía hacer mi viaje, pero una parada en una estación de sobrealimentación ahora era esencial.
Los vehículos eléctricos de hoy prometen varias ventajas sobre los coches de gasolina. Para quienes viajan diariamente, no hay viajes a la estación de servicio; todo lo que necesitan es un tomacorriente en casa o en el trabajo, y una carga completa solo cuesta un par de dólares. Y los motores eléctricos, que solo necesitan una marcha para todas las velocidades, también pueden ser sorprendentemente sensibles y potentes. Es más, los autos eléctricos no usan gasolina y no emiten contaminación. Incluso cuando se tienen en cuenta las emisiones de carbono y la contaminación de las plantas de energía que producen la electricidad para alimentar los automóviles, y de la fabricación y eliminación, los automóviles eléctricos producen aproximadamente un 40 por ciento menos de dióxido de carbono y ozono que los automóviles convencionales.
Pero a pesar de todos sus atributos, los autos eléctricos todavía están perseguidos por dos factores condenatorios: altos costos y baterías menos que óptimas.
Ahí es donde Tesla espera marcar la diferencia. La innovadora tecnología de carga y batería de la compañía le ha dado una ventaja sustancial para hacer que las baterías sean más baratas y recargarse más rápido, y también está ayudando a Tesla a reducir los costos más rápido que sus competidores.
Aproximadamente a las 10 a.m., salí del estacionamiento de Tesla, aprovechando la aceleración del automóvil: de 0 a 30 en 1,7 segundos. A lo largo del día pasé a otros autos mientras subía colinas empinadas, tomé curvas a gran velocidad y dejé a otros autos parados en los semáforos.
Indicador de combustible : El panel del Model S muestra la posición actual, la carga restante y el consumo de energía a lo largo del tiempo. La parte del gráfico de la derecha en verde muestra el resultado del frenado regenerativo.
Pero sentí una punzada de ansiedad cuando noté que solo quedaban 67 millas de carga en la batería. El automóvil calculó que llegaría a la estación de carga más cercana, en Gilroy, con 20 millas de sobra, aproximadamente la mitad de lo que esperaba ver. No me hubiera preocupado si hubiera sabido que podía contar con esa estimación, pero como con cualquier automóvil eléctrico, el rango real varía según su estilo de conducción, el terreno y el tráfico. El Model S muestra dos estimaciones de autonomía diferentes: una que se reduce gradualmente, como un indicador de combustible, y otra que muestra cómo se vería afectada su autonomía si continuara conduciendo como lo ha hecho durante los últimos minutos. Bajé el aire acondicionado, bajé la intensidad de la enorme pantalla táctil de 17 pulgadas del coche y pisé el acelerador para conservar algo de energía. Llegué con 17 millas restantes en la batería.
La recarga fue mucho más fácil de lo que esperaba, una vez pasé una tarde cargando un Chevrolet Volt en una estación de carga pública estándar para obtener solo 30 millas de carga. El automóvil reconoció una etiqueta RFID en el asa del cargador y abrió automáticamente la puerta del tomacorriente. Para cuando crucé el estacionamiento, compré una hamburguesa con queso y la llevé de regreso al auto, el rango ya era de 92 millas, suficiente para terminar el día conduciendo. Charlé con el propietario de un Model S por un tiempo y luego volví a la carretera. Devolví el auto esa noche con 129 millas de autonomía en la batería, más que la autonomía completamente cargada de los autos eléctricos de batería de Toyota, Nissan, Ford, GM, Honda, Fiat, Renault, Mitsubishi, Smart o Scion, o próximos coches eléctricos de Mercedes y BMW.
A pesar de los avances convincentes, siguen existiendo los mismos desafíos para los autos eléctricos: costo y alcance. Debido a que los supercargadores no están en todas las esquinas (solo hay 16 en los EE. UU.), Si se olvida de enchufar el automóvil durante la noche, o hay un corte de energía o algún otro problema, no tiene suerte. Si hubiera estado en casi cualquier otro lugar del país, o hubiera decidido dirigirme al norte en lugar de al sur por la autopista 1, o si me hubiera perdido, me habría quedado atrapado al costado de la carretera.
El problema de la carga es en gran parte un problema de infraestructura. Pero el mayor problema tecnológico sigue siendo el costo de la batería. Es el costo lo que limita la capacidad del Model S y mantiene los autos eléctricos de 265 millas fuera del alcance de la mayoría de las personas.
El día antes de mi viaje, visité el laboratorio de I + D de Tesla en las colinas detrás de la Universidad de Stanford. El director de tecnología de la compañía, JB Straubel, me mostró versiones del Roadster de Tesla, su primer automóvil y un Model S con todo eliminado, excepto los marcos, las ruedas y el sistema de propulsión eléctrica (que incluye la batería, el motor y la electrónica que los controlan). Fue una mirada dura a lo lejos que ha llegado la empresa. En el Roadster, la batería voluminosa ocupa el tercio trasero del automóvil. La batería y el motor del Model S parecen haber desaparecido. Aunque la batería almacena mucha más energía, es más compacta: ahora es una losa plana que se asienta discretamente entre las ruedas y sirve como parte del bastidor del vehículo. Lo que no es obvio es que el costo de la batería, por kilovatio-hora, también se redujo a la mitad.
Straubel señaló la amplia variedad de celdas de batería de iones de litio (las partes de un paquete de batería que realmente almacenan energía) que la compañía está probando. Esto incluía una fila de pequeñas celdas cilíndricas del tamaño de baterías AA, del tipo que Tesla usa en el Model S.
Embalaje de la batería : La batería del Model S es plana y forma parte del marco que sostiene el automóvil; la caja de metal proporciona soporte estructural.
La elección de Tesla de estas pequeñas baterías de iones de litio es, posiblemente, una de sus apuestas estratégicas más importantes. Los fabricantes de automóviles establecidos han elegido celdas de batería más grandes; hacen que la ingeniería de un paquete de baterías sea más simple, ya que necesita menos. Pero las células más grandes, debido a que contienen más energía, también son más peligrosas. Por lo tanto, los fabricantes de automóviles utilizan materiales de batería menos densos en energía que son más resistentes a incendiarse. Tratando de compensar la menor densidad de energía, los fabricantes de automóviles eligieron celdas planas porque se empaquetan juntas de manera más densa, pero tales celdas cuestan más de fabricar.
Al elegir celdas cilíndricas más pequeñas, Tesla ahorró en costos de fabricación; sus costos se han visto reducidos por las economías de escala para la industria de las computadoras portátiles, para la cual se desarrollaron las celdas. Tesla también podría utilizar los materiales de batería más densos en energía disponibles, en parte porque las celdas más pequeñas son intrínsecamente menos peligrosas. Y una mejor densidad de energía reduce los costos de materiales. Este enfoque significó que Tesla tuvo que desarrollar una forma de conectar muchos miles de celdas separadas, en comparación con varios cientos de celdas más grandes. Straubel también inventó un sistema de enfriamiento líquido que serpentea entre las celdas y puede eliminar el calor tan rápidamente que un problema con una celda no se propaga a las otras.
La elección de las celdas cilíndricas más pequeñas también le dio a Tesla más flexibilidad para empaquetar las celdas. Las celdas grandes y planas se deformarán en una colisión y posiblemente se incendien, por lo que otros fabricantes de automóviles han tenido que encontrar lugares dentro del automóvil donde la batería no estorbe en un choque. Eso significaba usar algo de espacio para pasajeros o carga. Tesla dice que ha pasado sus pruebas de choque sin que sus celdas se deformen o sin fugas de refrigerante.
Según la mayoría de las estimaciones, la batería del Model S que manejé debería costar entre $ 42,500 y $ 55,250, o la mitad del costo del automóvil. Pero Straubel indicó que ya es mucho menor. Son mucho menos de la mitad, en realidad, dice. Menos de una cuarta parte en la mayoría de los casos. Straubel dice que se puede hacer más para reducir los costos de la batería. Está trabajando con proveedores de células y materiales para aumentar más la densidad de energía, y está cambiando la forma de las células para facilitar su fabricación.
Otros fabricantes de automóviles se están dando cuenta. Dan Akerson, director ejecutivo de GM, habría creado un grupo de trabajo para estudiar a Tesla. Brett Smith, codirector de fabricación, ingeniería y tecnología del Center for Automotive Research, una organización sin fines de lucro con sede en Ann-Arbor, dice que Tesla ha pasado de ser el pequeño favorito de los medios a ser algo que definitivamente está haciendo pensar a la gente de la industria.
Después de recargar en la estación de sobrealimentación de Gilroy, aceleré por la autopista de regreso a San Francisco, sintiéndome aliviado de haber estado dentro del alcance de la estación de carga. Mientras me movía sin esfuerzo a través del tráfico, no pude evitar sentir que los vehículos eléctricos son el futuro, y que los avances de Tesla en baterías y sobrealimentación podrían traer ese futuro aquí antes de lo que había pensado.