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lunes, febrero 6, 2023
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Electromovilidad: volver a los primeros pasos

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Los automóviles eléctricos aparecieron primero que los de gasolina y hoy se cierra el círculo

 

Juan Tonda Mazón*

Durante más de un siglo el motor de combustión interna fue el amo y señor del transporte de las personas —y todavía hoy lo sigue siendo—, a pesar de que desde hace muchos años se conocen los automóviles eléctricos; durante una época las grandes compañías automotrices los boicotearon. Tuvo que aparecer la desmedida producción de los gases de efecto invernadero —principalmente bióxido de carbono (CO2 ) y metano (CH4)— para que con mucho trabajo se aceptara que la enorme cantidad de energía que se consume en todo el mundo por actividades humanas está produciendo un cambio climático global. Y los principales responsables de dicho cambio son los combustibles fósiles —petróleo, gas y carbón, de los que se derivan la gasolina y el diésel—. Hoy sabemos que dicho cambio está provocando una elevación de la temperatura del planeta y el derretimiento paulatino, pero constante, de los glaciares. En segundo lugar, y no por ello menos importante, está la elevada producción de gas metano que se genera debido a la ganadería intensiva —léase la carne que consumimos diariamente—. También la enorme deforestación del planeta contribuye a elevar la temperatura del planeta.

Hay que mencionar que el efecto invernadero natural es benéfico para el planeta porque permite tener una atmósfera con una temperatura promedio de 15°C; si no se tuviera esa temperatura estaríamos a -18°C, es decir, viviríamos en un témpano de hielo. Todas estas razones que todavía hoy algunos no creen —como el ex presidente Donald Trump— llevaron a que científicos de todo el mundo se unieran para estudiar el problema. Fue así que surgió el IPCC —Panel Intergubernamental del Cambio Climático, en inglés, Intergubernamental Panel of Climate Change—, con el que después de varios modelos matemáticos de diferentes científicos de todo el mundo se llegó a la conclusión de que la producción de gases de efecto invernadero estaba afectando de manera artificial el clima global.

Detroit Electric Car 1914 (Vogel Marketing Solution LLC).

Las consecuencias a largo plazo sobre el clima, la flora, la fauna, la alimentación y la economía nos pueden afectar mucho más de lo que hasta ahora lo han hecho. Por ello se habla de mitigar y no suprimir los efectos del cambio climático, pues ya están ocurriendo y afectan de manera diferente a cada país en el mundo. Para que los cambios en nuestro planeta no sean tan severos se ha propuesto que todos los países contribuyan en la reducción significativa de la producción de gases de efecto invernadero —principalmente bióxido de carbono y metano— a fin de que la temperatura del planeta no se eleve en más de 1.5°C.

Existen varios responsables de que esto ocurra: el transporte que emplea gasolina, gas y diésel, el enorme consumo de energía de los edificios y la deforestación sin control.

Fue así como las grandes compañías que producen los vehículos en todo el mundo cambiaron su punto de vista. Y desde hace algunos años empezaron a fabricar los automóviles híbridos no enchufables y enchufables, así como los automóviles eléctricos. Muchos países en todo el mundo ya tienen metas muy ambiciosas para la siguiente década. Por ello es necesario que en México tomemos el toro por los cuernos en los próximos años.

Las primeras propuestas concretas son emplear ya un transporte eléctrico en ciudades como Cuernavaca, Morelia y Puebla, debido a que son ciudades no demasiado grandes. Varios investigadores del Instituto de Energías Renovables de la UNAM ya tienen propuestas concretas para llevar a cabo dicho proyecto.

Con relación a los automóviles eléctricos es necesario que sus costos sean similares a los de gasolina, así como contar con una amplia red de electrolineras en todo el país. También se debe mencionar que no basta con producir un transporte eléctrico, sino que la generación de dicha energía eléctrica debe provenir de fuentes renovables, como son los paneles fotovoltaicos y las baterías de ion de litio.

Figura 1. Primer motor eléctrico en el mundo realizado por Ányos (upsbatterycenter.com)
Figura 2. Locomoción eléctrica (Budapest University)

 

Una historia eléctrica

Los transportes eléctricos son más antiguos que los de combustión interna. Y en México se emplearon desde principios del siglo XX. Las dos partes más importantes de los transportes eléctricos son el motor eléctrico y las baterías.

Hace casi 200 años —en 1828— Ányos István Jedlik construyó el primer motor eléctrico e hizo su pequeño coche de juguete; era ingeniero, físico y sacerdote benedictino (véanse figuras 1 y 2). En 1832, Robert Anderson inventó la primera carroza eléctrica con una batería que no se podía recargar. Dos años después Thomas Davenport fabricó un coche con una pista circular electrificada, tal y como hoy la usan las pistas de cochecitos de carreras. Y al año siguiente, en los hoy Países Bajos, Sibrandus Stratingh y Christopher Becker construyeron un coche eléctrico pequeño que utilizaba baterías no recargables.

Figura 3. La Jamais Contente
Figura 4.Taxis eléctricos del Science Museum of London.

Poco después, en 1837, el escocés Robert Davidson fabricó en Aberdeen la primera locomotora eléctrica y cuatro años más tarde construyó otra llamada Galvani, la cual se exhibió en la exposición de la Royal Scottish Society of Arts. Por la misma época, entre 1832 y 1839, el inventor inglés Robert Anderson hizo una versión aproximada de una locomotora eléctrica. El año siguiente, en 1840, patentó un tipo de rieles eléctricos y siete años después Lilley y Colten también patentaron otro tipo de rieles en Estados Unidos.

Benjamín Franklin acuñó el término de batería. En 1800, el italiano Alessandro Volta construyó la primera pila con monedas de cobre —también plata— y de zinc, inspirado en los trabajos de Luigi Galvani sobre electricidad animal. Colocó las monedas separadas por un cartón mojado el agua con sal, alternando una de cobre y una de zinc. Así consiguió producir un voltaje de alrededor de 0.7 volts. Posteriormente, John Daniell perfeccionó esta batería. En 1859 Gastón Planté inventó las baterías de plomo-ácido que utilizan hoy en día todos los transportes.

En 1867, el austríaco Franz Kravogl construyó la primera bicicleta eléctrica y la presentó en la Exposición Internacional de Electricidad, en París. En 1881, Gustave Trouvé fabricó el primer triciclo eléctrico que circuló por las calles de París y que también presentó en la misma exposición. Ese mismo año Charles Jeantaud hizo el primer coche eléctrico con la ayuda de Camille Alphonse Faure, quien había mejorado sustancialmente las baterías. También en 1881 los ingleses William Ayrton y John Perry construyeron un triciclo eléctrico con grandes ruedas iluminadas.

En 1882, Thomas Parker fabricó los primeros tranvías eléctricos en la compañía Elwell-Parker; dos años después comenzó la producción de automóviles eléctricos en Londres, que ahora poseían baterías recargables de Figura 3. La Jamais Contente. Figura 4.Taxis eléctricos del Science Museum of London. Jeantaud Milord,1898. gran capacidad. En 1888 la compañía se transformó en la Electric Construction Corporation, y dos años más tarde se convirtió en la empresa responsable de los automóviles eléctricos en Inglaterra. Más tarde se creó una sucursal de la compañía en la ciudad norteamericana de Cleveland. Ese mismo año Andreas Flocken fabricó una calesa eléctrica, la Flocken Electrowagen, con un motor de 0.7 kW y una batería de 100 kg.

Entre 1890 y 1891, William Morrison, en Des Moines, estado de Iowa, construyó el primer auto eléctrico en Norteamérica, con espacio para seis pasajeros y una velocidad máxima de 22.5 km/hr. También en esos años —1890 y 1891— A. L. Ryker fabricó el primer triciclo eléctrico estadounidense de tres ruedas. Como puede verse, los automóviles eléctricos europeos se hicieron antes que los norteamericanos. Y los automóviles eléctricos aparecieron primero que los vehículos de combustión, dado que fue hasta enero de 1886 cuando apareció el primer automóvil de combustión que produjo Karl Benz.

El Electrobat fue de los primeros autos eléctricos exitosos, diseñado por Henry G. Morris y Pedro G. Salom en 1894, en Filadelfia. Ambos fundaron las primeras empresas de automóviles eléctricos en América: Electric Road Company y Electric Carriage and Wagon Company. Tenían motores de 0.5 horse power (HP) y 44 baterías que proporcionaban una autonomía de alrededor de 50 km. Más tarde la compañía la compró Isaac l. Rice, de Electric Storage Battery. Y junto con Pope de Columbia y Riker todas estas compañías formaron Electric Vehicle Company, tratando de monopolizar el mercado, sin éxito. Mientras tanto, Louis Antoine Krieger empezó a hacer carrozas eléctricas en París. Y ya desde entonces se empezaban a emplear los frenos regenerativos para cargar las baterías.

Jeantaud Milord,1898

En 1897 la London Electric Car Corporation inició la fabricación de taxis eléctricos con baterías de plomo-ácido, los cuales poseían 80 km de autonomía (véase figura 3). También en ese año circulaban en Nueva Yok taxis eléctricos que competían con los autos de gasolina. Dos años después apareció La Jamais Contente, un auto de turismo eléctrico que construyó el ingeniero belga Camille Jenatzy. Éste alcanzaba los 105 km/ hr (véase figura 4).

En 1898 el doctor alemán Ferdinand Porsche, quien a la sazón contaba con 23 años de edad, construyó su primer automóvil eléctrico con un motor para cada rueda y, por primera vez, equipado con un volante. Su segundo coche fue un híbrido. Después apareció el Porche de motor de gasolina. Es decir, siguió el proceso inverso a lo que ocurre hoy con los automóviles.

En 1899 Walter Baker creó Baker Motor Vehicle Company en Cleveland, Ohio, cuyos vehículos tuvieron mucho éxito y publicidad (véase figura 5). Al empezar el siglo XX, el presidente Porfirio Díaz inauguró el primer tranvía eléctrico en el Zócalo de la Ciudad de México que llegaba a Tacubaya (véase figura 6). Había tranvías de 24 y 36 pasajeros. Estos vehículos fueron para algunos de nosotros el medio de transporte de su adolescencia, hasta que los ejes viales acabaron con ellos y se suprimieron en 1995. Una decisión poco afortunada.

Werner Von Siemens inventó, en 1879, los tranvías que circulaban por las calles de Berlín. En 1906 William C. Anderson empezó a producir automóviles eléctricos en la compañía Detroit Electric, llegando a producir 1,500 unidades en 1910.

En 1908 Thomas Alva Edison introdujo las baterías alcalinas de niquel-hierro. En ese año Henry Ford produjo su famoso Ford T, pensado para la clase trabajadora. Edison llegó a hacer tres prototipos de autos eléctricos, pero Ford le ganó la carrera. Sin embargo, logró que las compañías Detroit Electric Car y Baker Electric Vehicles emplearan sus baterías.

Cuenta José de la Herrán que mientras Ford defendía los autos de gasolina, Edison defendía los eléctricos porque, por un lado, tenían menos partes móviles y, por lo tanto, se descomponían menos. Y por la misma razón, eran más eficientes. Mientras un automóvil eléctrico tiene una eficiencia de 90%, uno de gasolina tiene 15% —debido, entre otros factores, a las enormes pérdidas de calor—,. Dicho de otra manera, un vehículo eléctrico es seis veces más eficiente. Y, según los cálculos del doctor Antonio del Río, con los autos eléctricos se tenía un ahorro de entre 30 y 40%, comparados con los de gasolina.

Figura 6.Tranvía,1900.

En el caso de México, José de la Herrán, en El auto eléctrico: una solución apremiante menciona:“Cabe señalar que a principios del siglo XX hubo en la ciudad de México varios servicios de transporte con base en vehículos eléctricos, entre ellos los dos concesionados en 1904 al empresario Carlos L. Seeger para una línea de `Omnibuses eléctricos´, la cual corrió años después del Zócalo al Ángel de la Independencia. Y otro servicio de Coches automóviles eléctricos´con diecinueve `sitios de carga´, según consta en las Actas de Cabildo de la Ciudad de México.”

 

Como en la mayoría de los inventos y desarrollos tecnológicos, no es una persona la que hace todo, sino muchas que van mejorando, poco a poco o a la vez, cada invento hasta llegar a la actualidad. Y son cientos de miles de humanos los que hacen posible que los tengamos en nuestras casas.

Regreso a los orígenes

A principios del siglo XX la gasolina era mucho más barata y accesible que la energía eléctrica, así que poco a poco el tranporte con gasolina le fue ganando terreno a los vehículos eléctricos hasta prácticamente desaparecer. Sin embargo, perduraron los tranvías, los trolebuses, los trenes eléctricos —en muchos países con la excepción de México— y el Metro.

En 1863 se inauguró el Metro de Londres; cinco años después, en 1868, el de Nueva York; y el de Hungría en 1896. El de París abrió sus puertas en 1900, Berlín en 1902, Atenas en 1904, Buenos Aires en 1913, Madrid en 1919, Barcelona en 1924, Tokio en 1925, Moscú en 1935, Roma en 1955, y México y Pekín en 1969.

A principios del siglo XXI las reservas mundiales de petróleo empezaron a disminuir y el uso intensivo de los combustibles empezó a afectar de manera artificial el clima, elevando la temperatura del planeta y aumentando el nivel de los océanos.

Para mitigar los efectos del cambio climático global es urgente tomar medidas que disminuyan las emisiones de bióxido de carbono. En el caso de México el transporte consume —a través de la gasolina, el diésel y el gas— el 44% de la energía que se produce —según cifras de la Secretaría de Energía (Sener) de 2020—. Por ello es necesario emplear un transporte eléctrico a todos los niveles. En primer lugar, en el de orden público, comercial e industrial, y en segundo lugar, en el privado.

Para el transporte público en las ciudades las opciones son los camiones eléctricos (véase figura 7), los trolebuses, los tranvías, el funicular, los trenes eléctricos y el Metro (véase figura 8), así como los mototaxis y taxis eléctricos. Hay consenso en que el transporte público es más eficiente que el automóvil privado.

Con relación al transporte privado, muchos países se han puesto la meta de que en la próxima década, por ley, dos terceras partes de los automóviles que se vendan serán híbridos, híbridos enchufables o eléctricos (véase figura 9). En países como China se emplean ya ampliamente las motos eléctricas.

¿Cómo podemos cargar nuestros automóviles? En nuestras casas en las noches o en las electrolineras. Hoy en México hay alrededor de 2,000, mientras que en Estados Unidos hay poco más de 45,000 puntos de recarga (véase figura 10). México posee más de 50 millones de vehículos que tendrán que cambiarse poco a poco.

¿Qué hace falta para lograrlo? Los automóviles eléctricos deben de tener un costo comparable a los de gasolina. Tienen que ofrecer una autonomía similar, de más de 400 km (véase figura 11). La electricidad con la que se cargan las baterías de ion de litio o sodio debe provenir de una fuente renovable de energía para no contaminar. En el caso de que queramos cargar el automóvil eléctrico en nuestra casa se necesitan entre cuatro y cinco paneles fotovoltaicos de 500 watts y baterías de ion de litio o sodio. Así podemos olvidarnos de consumir gasolina y tendremos que cambiar los paneles fotovoltaicos en treinta años, mientras que las baterías, cada diez años.

La solución ideal para las grandes ciudades es tener un Metro con estaciones que permitan caminar una distancia razonable para ir de una y otra, como ocurre en ciudades como París, Madrid o Nueva York. Y en el caso de la comunicación entre ciudades es deseable contar con trenes eléctricos (véase figura 12).

No podemos dejar de mencionar dos medios de transporte muy eficientes. El primero es la bicicleta, que se puede emplear para recorrer distancias no muy grandes y en terrenos planos. Y el segundo medio de transporte, y más utilizado en todo el mundo, es caminar; es lo más deseable para distancias reducidas, pues requiere únicamente estar bien alimentado e hidratado. Y aporta invaluables beneficios para nuestra salud.

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