Los coches electrificados no son una novedad dentro del sector de la automoción. Porque, desde que se creara la historia de este tipo de motor eléctrico con el que funcionan, fueron pensados y desarrollados desde el siglo XIX con un futuro muy prometedor, incluso más codiciado que los coches de motor de combustión de la época. Pero, ¿cómo ha sido su evolución a lo largo del tiempo? ¿Quién fue su inventor y cómo ha mejorado?
No es nuevo que los coches de nueva generación se postulan como la alternativa ecológica más funcional para lo que se refiere a la movilidad. Una movilidad eléctrica que no nació precisamente de la noche a la mañana, pero de la que más de un siglo después se está consolidando como la elección mayoritaria para dar el siguiente paso al futuro que ya es presente. Sin embargo, los primeros vehículos creados hace más de un siglo (Thomas Davenport), fueron fundados en base a un primer concepto de motor eléctrico con el que la historia ha sabido premiar. Una historia que hizo porque este tipo de propulsores fueran vistos como la mejor solución a los por entonces a vapor, pero de los que estos ya no obtenían los resultados que pretendía un público cada vez más exigente. En esas, entonces, surgió el primer motor eléctrico de la historia. Hablamos, en particular, de Michael Faraday, quien pasó como el hombre capaz de desafiar a la realidad. Conocido como el ‘padre’ de estos propulsores, fue un científico británico determinante en el avance del electromagnetismo.El motor eléctrico, una historia de 200 años
Con todo, Faraday, que murió a los 75 años en 1867, fue testigo y parte de los grandes avances científicos que dio la Revolución Industrial. Y lo cierto es que lo hizo a una edad muy temprana. Tanto, que las investigaciones dicen que ya a los 13 años había empezado a indagar sobre el proceso. Es entonces cuando, a los 30 años, en 1821, presenta sus trabajos sobre electromagnetismo y la rotación electromagnética. Lo hace partiendo de los descubrimientos de Hans Christian Ørsted sobre los campos magnéticos generados por corrientes eléctricas. El hito fue que consiguió hacer que un metal se moviera circularmente alrededor de un campo electromagnético y desarrollar, de este modo en la historia, el primer motor eléctrico. Había creado un invento que se utilizaría para mover desde las manecillas de un reloj hasta las bobinas de cualquier otro tipo de maquinaria, como los coches. En este sentido, y ante el escepticismo de la época, todo indicaba que lo de Faraday era un gran invento, pero del que no todo el mundo tenía tan clara la idea. De hecho, tuvieron que pasar algunos años adelante para que el lado científico le diera la razón. Entonces, el sector de la movilidad, se fue dirigiendo, poco a poco, a ella… sin renunciar a la tecnología del momento: el vapor.Con Faraday llega el gran invento electromagnético
A estos experimentos Faraday los denominó variaciones de flujo magnético. Es esa variación de flujo magnético, en unas condiciones determinadas, la que originaba una fuerza electromotriz, responsable de la aparición de una corriente inducida en un circuito secundario, sentando las bases de los transformadores eléctricos.
Realizó además varios experimentos electroquímicos que supusieron grandes avances en el campo del electromagnetismo. Estos fueron los que dieron paso a la creación de aparatos que revolucionaron la vida de los ciudadanos, como fueron también los generadores, otro aspecto importantísimo en los coches electrificados de hoy en día.
La mejoría de las bobinas
De todas formas, este propulsor no fue realmente útil. Sí que sentó las bases, pero quien lo mejoró y lo hizo funcionar fue Anyos Jedlik, quien utilizó las bobinas electromagnéticas para experimentar, mejorar la cuestión técnica relacionada con la rotación repetida introduciendo el conmutador.
Jedlik, por su parte, llamó a su dispositivo auto-rotador electromagnético. Es entonces cuando en la década de los años 1830, en siglo XIX, Thomas Davenport creó un motor de corriente continua para fines comerciales. Su máquina era apta para las máquinas motorizadas. Pero desafortunadamente el alto coste de la energía hizo poco viable su creación.
Fue un dínamo de anillo de anclaje lo que permitió que el motor eléctrico pudiera ser utilizado en una maquina comercial reduciendo notablemente los gastos de energía. Tiempo después, en 1886, Frank Julian Sprague logró introducir la velocidad constante, incluso bajo diferentes cargas.
Por lo tanto, lo que era simplemente una idea en forma de experimento de Michael Faraday, se convirtió, en muy pocos años, en la gran baza de los investigadores. Todo el mundo quería involucrarse, conocer y comprender cómo funcionaba esta tecnología, vista como de vanguardia, y de la que, si bien al principio no todos eran favorables, de a poco el público fue más creído con ella. Ahí, la historia del motor eléctrico dio un giro bastante importante: la reversibilidad de la máquina eléctrica.
Desarrollo de la tecnología
Seguidamente, la tecnología va encauzando diferentes niveles más sorprendentes para la época. Es lo que viene ocurriendo, en este sentido, con la que se denomina como reversibilidad de la máquina eléctrica, un fundamento clave que se sitúa como punto de inflexión dentro de lo que la historia del motor eléctrico. Ahí, con los primeros pasos de los motores de corriente continua, ya muy exitosos, Siemens y Pacinotti, en 1867 y 1869 respectivamente lograron la conexión de dos de estos dispositivos de corriente continua a una distancia de hasta 2 km uno del otro, utilizando uno de ellos como generador y el otro como motor.
Este paso adelante se ve como todo un hito y un fenómeno que hace porque ya se vean en gran medida para los coches eléctricos del momento, sobre todo teniendo en cuenta que es en esos años cuando aparecen, entonces, las baterías recargables.
Todo ello permitió la posibilidad de pensar en vehículos que pudieran funcionar con estas baterías, ya que gracias a estos inventos se podía almacenar la electricidad y que el vehículo funcionara sin necesidad de estar conectado a la red eléctrica. Como resultado, el interés por estos vehículos fue aumentando a finales de 1890 y principios del siglo XX. Por lo tanto, podemos decir que, aunque se le reconozca como la vía de futuro, en el pasado ya lo tenían claro.
De hecho, en las primeras décadas del siglo XX este tipo de vehículo se fue convirtiendo en una de las elecciones predilectas para los trayectos urbanos en numerosas ciudades europeas y norteamericanas. ¿El motivo? Thomas Edison. El inventor y científico estadounidense logra porque estas baterías recargables, inicialmente de níquel-hierro, evolucionen para ofrecer mayor autonomía. Tanto, que algunos vehículos mostraron cómo los 130 km/h eran fácil de superarlos.
El progreso
Antes de llegar a la actualidad, surge el mecanismo que revolucionó en parte todo lo visto por Faraday, Jedlik o Pacinotti. Hablamos, por supuesto, de Nikola Tesla, un nombre inspirador para la historia del motor eléctrico (de ahí la marca de coches…). Así, el inventor e ingeniero eléctrico hizo realidad el primer propulsor de corriente alterna y con él el sistema polifásico de transmisión de energía.
Un descubrimiento que cambió todo lo conocido sobre ellos, y de lo que se dio como el gran paso adelante para que la movilidad eléctrica sea realmente eficiente y pudiera ser la tecnología que pusiera contra las cuerdas a los de combustión interna. De este modo, lo que se consiguió con este de corriente alterna es un tipo de motor que es mucho más eficiente, de mejor rendimiento, de mayor eficacia… y mucho más simple de los anteriores de corriente continua.
Lo que se consiguió, al mismo tiempo, es que fuera mucho más segura. Es un tipo de tecnología que necesita menos aislamiento y se pueden usar voltajes más bajos. Además, se encontró la ventaja de que puede almacenarse en baterías. El gran beneficio de estos motores es que al transportarla a lo largo de grandes distancias, se pierde menos energía que con la corriente continua. Además, es fácil transformarla en corriente continua. Había surgido algo insólito que marcaría el rumbo.
Actualidad y tipos existentes
Pero, lo cierto, es que a partir vino un grave estancamiento. Con dominación de mercado ya adentrados en la segunda década de los años 1900, los coches de gasolina empezaban poco a poco a ganar terreno, sobre todo en Estados Unidos. El abaratamiento del combustible, el mejoramiento de la red viaria, con carreteras que cubrían cada vez mayores distancias y permitían circular a más velocidad, hicieron cada vez más evidentes sus limitaciones.
Es verdad que era algo que solo se antojaba dentro del sector de la automoción, donde ni siquiera las novedosas baterías de níquel-hierro desarrolladas por Thomas Edison, que proporcionaban más autonomía y potencia, fueron suficientes para competir con el motor de combustión, el de Ford de 1908. Se abrió entonces una brecha que tardaría tiempo en volver a cerrarse.
Pero, más allá de estos vehículos, que no tuvieron su nueva oportunidad hasta pasada la Segunda Guerra Mundial, General Electric y Westinghouse firmaron en la década de 1920 un acuerdo de licencia cruzada para el diseño del rotor de bobinado en barra, más tarde llamado rotor en jaula de ardilla. Las mejoras en el motor de inducción que surgieron de estos inventos e innovaciones fueron tales que un motor de inducción de 100 CV tiene actualmente las mismas dimensiones de montaje que un motor de 7,5 CV de 1897.
Todo ello sirvió para que los continuos avances nos mostraran que había muchas más utilidades para el mismo. Por ejemplo, para las tareas del hogar. Se vio en gran uso para los usos domésticos, que lograron reducir la pesada mano de obra, posibilitando estándares más altos de comodidad y confort. También fue muy bien visto para que cada máquina pueda estar equipada con su propia fuente de energía, lo que proporcionaba (y proporciona hoy) un control fácil.
Motor asíncrono
Todo ello hizo fue porque la historia del motor eléctrico entrara en otra dimensión cada vez más útil en muchos campos. Entre tanto, apareció la creación del denominado como propulsor asíncrono, también denominado como de Inducción o AC. La principal consideración de este es que el giro del rotor no corresponde a la velocidad de giro del campo magnético producido por el estátor.
Está formado por un rotor que puede ser de tipo bobinado. En el estátor se encuentran las bobinas inductoras que son trifásicas. La gran ventaja y beneficio de estos es su altísima eficiencia, coste bajo, fiabilidad, bajo ruido y vibraciones y par constante. Muy utilizado en los coches eléctricos más modernos, fabricantes como el de Tesla lo utilizan en todos sus modelos.
Motor síncrono de imanes permanentes
Por su parte, tenemos también la otra gran alternativa: los de síncrono de imanes permanentes. Estos usan imanes de ferrita adheridos al rotor y normalmente ofrecen unas prestaciones 25% mayores que los motores de inducción convencionales, tanto en rendimiento energético como en densidad de potencia.
Cuando se usan imanes de neodimio de alta capacidad, las prestaciones son 50%-100% superiores a las de los motores de inducción. Sus grandes favores de este tipo de motores son su alto rendimiento, un control de velocidad sencillo, bajo ruido, vibración, tamaño y peso. Son los más utilizados por los fabricantes y marcas, los cuales son montados tanto por Nissan, BMW, Volkswagen, Kia, Mitsubishi, Peugeot, Citroën…
Motor sin escobillas de imanes permanentes
Conocidos como brushless, estos forman un lugar importante porque, igual que poseen imanes permanentes situados en el rotor, funcionan mediante la alimentación secuencial de cada una de las fases del estátor. Pueden ser inrunner (mayor velocidad de giro y menor par) u outrunner (menor velocidad y mayor par).
Aunque son usados mayormente en vehículos híbridos, ofrecen múltiples ventajas para su uso en 100% eléctricos, esto debido a su bajo ruido y rozamiento, robustez y ausencia de mantenimiento. Por ahora son motores poco experimentados, que tienen un precio elevado y poca potencia. Sólo los montan en Honda.
