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¿Está el Volt de GM listo para funcionar?
General Motors (GM) dio a conocer el diseño de producción de su vehículo eléctrico Chevrolet Volt el martes, como parte de la celebración de su centenario. Pero quedan obstáculos importantes antes de que el automóvil pueda comenzar a rodar fuera de las líneas de ensamblaje, el principal de ellos es la necesidad de un desarrollo continuo del paquete de baterías principal del automóvil.
Volt dio a conocer: GM ha revelado cómo será su nuevo automóvil eléctrico.
El Volt es un automóvil eléctrico que se puede recargar enchufándolo a una toma de corriente o haciendo funcionar un pequeño generador a bordo de gasolina, etanol o diésel. El paquete de baterías de iones de litio de 16 kilovatios-hora almacena suficiente energía para conducir 40 millas, suficiente para cubrir casi el 80 por ciento de la conducción diaria en los Estados Unidos, dice la compañía. En viajes más largos, el generador se activa para recargar la batería, lo que le da al Volt tanto rango entre recargas como un automóvil típico de gasolina. Durante más de un año, GM ha estado mostrando la versión de automóvil conceptual del Volt en anuncios. La nueva versión de producción se ve considerablemente diferente, tiene una forma más aerodinámica, pero tendrá las mismas especificaciones de desempeño que el fabricante de automóviles ha estado anunciando.
Los vehículos híbridos enchufables como el Volt comenzaron a parecer factibles debido a la nueva tecnología que hacía que las baterías de iones de litio fueran más seguras, más duraderas y menos costosas. Pero si bien las celdas de batería individuales que utilizan la tecnología parecen funcionar bien, unir casi 300 de ellas en un paquete de baterías ha demostrado ser un desafío. Eso, a su vez, está obligando a GM a diseñar sistemas que encarecen el vehículo. A nivel celular, las cosas se ven bien, dice Mark Verbrugge, director del laboratorio de materiales y procesos en el centro de investigación y desarrollo de GM. Todavía hay problemas a nivel del paquete que estamos tratando de resolver, lo que se vuelve bastante estresante a medida que nos acercamos a la producción.
Un paquete de baterías para un vehículo eléctrico es complejo. Las celdas deben estar conectadas entre sí para entregar energía de manera confiable, a pesar de las fuertes vibraciones y sacudidas que se producen en la carretera. (Para ver un ejemplo de lo que puede suceder cuando las cosas van mal, consulte Electric Cars 2.0). Incluso unas pocas celdas o conexiones defectuosas pueden reducir drásticamente el rendimiento del paquete. Es más, el paquete incluye controles electrónicos complejos para cargar cada celda, entregar energía y capturar la energía del frenado para mejorar la eficiencia del vehículo. Y maximizar la vida útil de la batería requiere un buen sistema de enfriamiento. Para empeorar las cosas, solo ahora se están desarrollando métodos para probar si una batería durará toda la vida útil del automóvil.
Sólo se sabe mucho sobre cómo acelerar las pruebas de baterías, dice Greg Cesiel, director de programa de GM para el equipo de vehículos E-Flex, que está desarrollando el Volt y los vehículos eléctricos relacionados. Quedan preguntas sobre cómo simular la conducción del automóvil y la carga del paquete, y cómo confirmar que el paquete sobrevivirá a las vibraciones y la exposición a temperaturas frías y calientes durante la vida útil de un vehículo.
El gran riesgo cuando se trata de ponerlos en marcha es que no tenemos pruebas de vida aceleradas, dice Verbrugge. Tenemos algunos a nivel celular, lo que nos da suficiente confianza para decir que vamos a hacer esto. Pero yo diría que sigue siendo el gran riesgo.
Verbrugge dice que uno de los mayores desafíos es garantizar que las baterías no fallen en climas extremos, como los desiertos de Arizona. Las baterías de arranque convencionales ya causan problemas a los fabricantes de automóviles en áreas calientes, dice. Hoy en día, son la pieza de automóvil que falla con mayor frecuencia durante la garantía en el suroeste. A las baterías no les gustan las altas temperaturas, dice Verbrugge. Pero no vamos a decirle a la gente de Arizona: 'No les vamos a vender nuestro Chevy Volt'. Puede conducir uno, pero no le daremos una garantía '. Esa no es una opción.
Para compensar las incertidumbres sobre la vida útil de los paquetes de baterías, GM planea mimarlos, envolverlos en aislamiento e incluir sistemas de calefacción y refrigeración para mantenerlos a temperaturas óptimas. Sigue habiendo dudas sobre cuándo deberían funcionar estos sistemas, ya que pueden reducir los ahorros de energía que se supone que proporcionan los vehículos eléctricos. Supongamos que está cobrando, dice Verbrugge. ¿Ejecuta su sistema de enfriamiento ahora para mantener la batería fría sobre asfalto negro? Entonces su eficiencia energética no parece tan buena. ¿Haces eso solo en Arizona? Estos se convierten en problemas críticos de ingeniería.
GM también está sobredimensionando los paquetes, agregando varios kilovatios-hora de celdas adicionales para compensar la degradación potencial durante la vida útil del vehículo. Eso hace que los paquetes y el vehículo sean mucho más caros. El costo es un problema importante para nosotros ahora, dice Verbrugge. No estamos seguros de que la gente esté dispuesta a pagar.
De hecho, se espera que el Volt y otros autos propuestos como este cuesten miles de dólares más que los autos convencionales, lo que podría limitar su atractivo, dice Paul Werbos, director de programa de la National Science Foundation (NSF), que ha estado promoviendo la investigación sobre baterías mejores y más baratas. No espero que la mayoría de la gente pague eso, dice.
Werbos y Verbrugge hablaron la semana pasada en un taller patrocinado por NSF que se centró en mejorar las baterías para la próxima generación de vehículos híbridos y eléctricos. Los oradores en el taller enfatizaron que mejores pruebas para la vida útil de la batería, combinadas con mejoras en el diseño de la batería para que duren más, permitirán a los fabricantes de automóviles usar menos baterías y reducir costos.
A pesar de los desafíos pendientes, Cesiel se siente alentado por el progreso que los ingenieros de la compañía han logrado hasta ahora y cree que el Volt estará listo para la producción a tiempo. Según sus pruebas de laboratorio hasta ahora, dice, la empresa está contenta con la capacidad y el rendimiento de las baterías. GM también sabe cómo se verá el sistema de enfriamiento y ha integrado físicamente el paquete en el vehículo. Además, todo el sistema de propulsión, incluido el paquete de baterías, el motor eléctrico y el generador, se incorporó a un vehículo de prueba y se entregó al campo de pruebas de la compañía en Milford, MI, a fines de agosto, solo dos días después de lo programado. establecido el año pasado. No diría que la batería está lista, dice Cesiel, pero vamos por buen camino.