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Híbridos enchufables de calefacción
El potencial de los vehículos eléctricos e híbridos enchufables para frenar el uso del petróleo ha atraído mucha atención últimamente. Pero todavía hay un gran obstáculo que despejar antes de que tales automóviles puedan convertirse en los vehículos dominantes en la carretera: los fabricantes de automóviles deberán encontrar una manera eficiente de suministrarles calefacción y aire acondicionado. Esto se debe a que los sistemas convencionales de calefacción y refrigeración no funcionan o son ineficientes en dichos vehículos, lo que reduce significativamente su autonomía en climas cálidos y fríos.
Uno de los principales candidatos para un sistema alternativo se basa en termoeléctricos, dispositivos semiconductores que pueden proporcionar calor o enfriamiento, dependiendo de la dirección en la que fluya la corriente eléctrica. Los principales fabricantes de automóviles, como GM y Ford, ahora están desarrollando sistemas basados en semiconductores termoeléctricos existentes, y los materiales experimentales que utilizan nanotecnología prometen hacer que dichos sistemas sean aún más atractivos.
Los primeros híbridos enchufables (automóviles que se pueden recargar enchufándolos a una toma de corriente, pero que tienen pequeños motores de gasolina para ampliar su autonomía) utilizarán calentadores eléctricos. Cuando comiencen a aparecer en los principales fabricantes de automóviles a finales de 2010, costarán miles de dólares más que los automóviles convencionales, por lo que los fabricantes de automóviles están buscando formas de hacerlos menos costosos para ampliar su atractivo. Una forma de hacerlo es encontrar sistemas de calefacción y refrigeración más eficientes, que permitan utilizar baterías más pequeñas y menos costosas. Como resultado, los sistemas termoeléctricos podrían comenzar a aparecer en los automóviles en 2012.
Los sistemas de calefacción de los automóviles de hoy se basan en el hecho de que los motores de combustión interna son terriblemente ineficientes: alrededor de dos tercios de la energía obtenida de la combustión de gasolina no hace nada para impulsar el automóvil. Pero esta ineficiencia genera cantidades masivas de calor. Parte de ese calor se usa para calentar a los pasajeros. Los híbridos enchufables, que funcionan principalmente o totalmente con electricidad para la conducción local, no generan tales cantidades de calor residual. Por lo tanto, el calor debe generarse utilizando la energía de la batería, lo que consume miles de vatios que de otro modo podrían haberse utilizado para propulsar los vehículos. Si bien los híbridos enchufables consumen dramáticamente menos gasolina que los autos convencionales en clima templado, en clima frío el beneficio será mucho menor, según Clay Maranville, investigador senior de Compania de motores ford .
Un problema similar ocurre con el aire acondicionado: la autonomía eléctrica de los híbridos enchufables disminuirá en climas cálidos, ya sea porque el motor de gasolina necesita activarse para hacer girar un compresor convencional o porque un compresor eléctrico agota la batería.
Los termoeléctricos son atractivos para calentar porque son más eficientes que los calentadores eléctricos ordinarios, que generan calor al hacer pasar una corriente a través de un material que tiene una alta resistencia eléctrica. Además, los termoeléctricos permiten rediseñar completamente el sistema de refrigeración y calefacción. En la mayoría de los vehículos actuales, los sistemas de calefacción y refrigeración están diseñados para calentar todo el habitáculo. Los termoeléctricos son dispositivos compactos que se pueden instalar en diferentes puntos del automóvil: en el reposacabezas, el asiento, a los pies de una persona, etc. Entonces, en lugar de calentar y enfriar toda la cabina, pueden calentar o enfriar a pasajeros individuales.
Los ahorros de energía eléctrica que un sistema de este tipo podría proporcionar a un automóvil híbrido enchufable podrían ser enormes. Cuando un sistema eléctrico convencional de calefacción y refrigeración requiere hasta 4.500 vatios para mantener la temperatura deseada dentro de un automóvil, un sistema termoeléctrico usaría 3.000 vatios si el automóvil está lleno de pasajeros o menos de 700 vatios si el conductor está solo, según las estimaciones. del Departamento de Energía. Las generaciones futuras de materiales termoeléctricos que dependen de la nanotecnología que ahora se están demostrando en los laboratorios académicos podrían mejorar aún más estos ahorros. (Consulte Termoeléctricos económicos y eficientes y Conversión del calor residual en energía).
Tanto Maranville como Jihui Yang, un científico del personal de GM , digamos que es probable que los termoeléctricos se incorporen gradualmente a medida que se disponga de diferentes componentes. Una de las primeras formas en que puede ayudar es reduciendo el tamaño del aire acondicionado convencional para hacerlo más eficiente. Yang dice que los autos de GM usan acondicionadores de aire de gran tamaño para cumplir con el requisito de que enfríen el compartimiento de pasajeros en dos minutos, incluso en días muy calurosos. Los termoeléctricos bien colocados pueden hacer que los pasajeros se sientan más frescos de inmediato al enfriar el cuello o la cara, mientras que un pequeño aire acondicionado convencional reduce gradualmente la temperatura en todos los demás lugares.
En general, a los fabricantes de automóviles les preocupa que la mayoría de los consumidores no estén dispuestos a soportar los inconvenientes de conducir automóviles más eficientes. La calefacción y el enfriamiento termoeléctricos podrían ayudar. Nuestro gran desafío en la investigación es hacer que la tecnología sea transparente para el cliente, de modo que cuando se suban a un vehículo, no importa si están en un vehículo convencional o en un vehículo de tecnología avanzada, dice Maranville.