CÓMO FUNCIONA: TECNOLOGÍA HÍBRIDA
Hace unos años, comprar un hibrido era una decision deliberada. Dentro de poco, podria convertirse en la unica alternativa posible. Como funcionan?
Podría convertirse en la única alternativa posible
Híbrido. Del latín hybrida, que literalmente significa de sangre mezclada. Y eso es precisamente un coche híbrido: un vehículo que se mueve gracias a dos fuentes distintas de energía. Empecemos por lo esencial... ¿qué sentido tiene construir un coche con dos fuentes de energía si, a buen seguro, eso va a traducirse en un automóvil el doble de complejo? La respuesta es que la hibridación permite aprovechar las ventajas que ofrecen ambas fuentes de energía. Generalmente, suele tratarse de una fuente unidireccional o no reversible –un combustible– y una reversible –una batería recargable–.
Analicemos este caso, que es el más común. En un híbrido alimentado por combustible y una batería tenemos, por un lado, la gasolina o el gasóleo, que es una fuente de energía con densidad energética enorme, capaz de proporcionar excelentes prestaciones y una gran autonomía... pero que genera emisiones y que no es muy eficiente cuando se conduce a baja velocidad y con paradas frecuentes. Por otro lado, las baterías no pueden almacenar tanta energía como el combustible, pero los motores eléctricos son terriblemente eficientes, y pueden emplearse para recuperar parte de la energía cinética que, de otra forma, se desperdiciaría en cada frenada. De manera que está claro: un coche híbrido tendría sentido porque podría sacar partido de ambas fuentes de energía para moverse de forma más limpia y eficiente. Sin embargo, y a pesar de que el concepto es muy sencillo, la ejecución se está volviendo cada vez más complicada y sofisticada. De forma que vamos a tratar de desenredar la madeja de cuántos tipos de híbridos existen y de cómo funcionan.
En la actualidad, podemos clasificar a los modelos híbridos atendiendo a tres criterios distintos: su capacidad para moverse empleando sólo una fuente de energía, la habilidad de enchufarse para ser recargados y su ‘topología’, siendo esta última la clasificación más conceptual pero esclarecedora de todas.
los fuertes y los débiles La habilidad de un híbrido para avanzar empleando exclusivamente una fuente de ener- gía es el criterio de clasificación más antiguo, y nos permite distinguir entre los mild hybrid o híbridos suaves y full hybrids o híbridos fuertes. La diferencia radica en que un full hybrid puede arrancar y moverse empleando exclusivamente energía eléctrica; mientras que, en un mild hybrid, el sistema eléctrico actúa siempre como un asistente del de propulsión principal, que es el motor térmico. Modelos icónicos como el Honda Insight del año 2000 o el Civic Hybrid de 2001 eran híbridos suaves, dotados de un pequeño motor eléctrico de alrededor de 10 kW de potencia.
Parecía que, con el paso del tiempo y la mejora de los sistemas de control de los motores eléctricos, los mild hybrid estaban en vías de extinción. De hecho, hoy en día, incluso los híbridos más modestos, como por ejemplo el Hyundai Ioniq Hybrid, son capaces de arrancar y avanzar empleando exclusivamente la energía eléctrica... aunque su autonomía se mida en metros más que en kilómetros y, para evitar despertar al motor térmico, haya que tratar el acelerador con una suavidad exquisita.
Sin embargo, la introducción de las nuevas normativas anticontaminación, en vigor a partir de septiembre de este año, va a conseguir que el concepto de mild hybrid resucite y se extienda como la pólvora, hasta el punto de que, dentro de unos años, va a ser difícil encontrar un coche que no emplee alguna clase de sistema híbrido suave. Es el caso, por ejemplo, del próximo Audi A8, que va a contar con hibridación suave en toda su gama. Aunque tampoco hay que irse a segmentos tan caros. Modelos como el Renault Scénic Hybrid Assist o el Suzuki Ignis 1.2 SHVS también emplean uno de estos sistemas de hibridación suave para reducir sus emisiones de CO2.
los que tienen enchufe Atendiendo a su capacidad para recargarse, los híbridos se clasifican en enchufables y no enchufables. Los primeros son aquellos cuya batería se puede cargar conectándolos a la red eléctrica, ya sea empleando un enchufe convencional o una wallbox. Los híbridos enchufables o PHEV –Plug-in Hybrid Electric Vehicles– cuentan con baterías con una capacidad de alrededor de 8 kWh –lo justo para
‘¿Qué sentido tiene construir un coche con dos fuentes de energía si, a buen seguro, eso va a traducirse en un automóvil el doble de complejo?’
recorrer los 40 km que exige la legislación para considerarlos vehículos eléctricos y beneficiarse de todas las ventajas asociadas–. Modelos como el Audi A3 etron, el BMW X5 edrive, el Mitsubishi Outlander PHEV e, incluso, deportivos como el Porsche Panamera S E-Hybrid o el McLaren P1, son híbridos enchufables.
híbrido paralelo: el superventas La topología de un híbrido analiza cómo es el flujo de energía dentro de su sistema motriz –ver página anterior–. En la actualidad, la topología más empleada es la paralela con acoplamiento de par. En un híbrido paralelo, tanto el motor térmico como el eléctrico están mecánicamente conectados a las ruedas y pueden mover directamente al vehículo. Todos los ejemplos de la izquierda son de híbridos paralelos.
Juntos, pero no revueltos Un híbrido serie es un vehículo en el que dos fuentes de energía diferentes alimentan a un solo propulsor. La clase más sencilla de híbrido serie es aquella en el que existe un propulsor térmico que actúa como fuente de energía para recargar una batería que, a su vez, funciona como fuente de energía para un motor eléctrico. Debido a que cualquier motor térmico tiene un rendimiento energético bastante pobre –ya que más del 60% de la energía contenida en el combustible se desperdicia en forma de calor–, en esta clase de híbridos el motor térmico se emplea como una solución de emergencia para seguir avanzando una vez que la carga de la batería desciende hasta un punto crítico. Al menos, al ser el propulsor térmico independiente del sistema de tracción, se le puede hacer funcionar siempre en su punto óptimo, para conseguir así la máxima eficiencia y el mínimo consumo de combustible. Sin embargo, debido al peso y coste del motor-generador, hasta ahora esta solución no ha cuajado mucho. Aunque formalmente estamos ante un vehículo híbrido, mucha gente los considera vehículos eléctricos. El único híbrido serie de gasolina a la venta en la actualidad es el BMW i3 REX –de Range Extended; autonomía ampliada–, cuyo funcionamiento se detalla en la siguiente página.
¿lo mejor de dos Mundos? Tal y como sugiere su nombre, un híbrido serie-paralelo es ambas cosas al mismo tiempo. Eso significa que es capaz de emplear su mecánica térmica tanto para cargar la batería –accionando un generador– como para mover el vehículo, asistiendo a un motor eléctrico. Para conseguir esto, es necesario contar con un propulsor térmico, un generador eléctrico, un motor eléctrico y una caja de transmisión capaz de permitir que ocurran cosas como que el propulsor térmico accione el generador y cargue la ba--
tería mientras el coche está parado en un semáforo o incluso si se está moviendo empleando el motor eléctrico. Todos los híbridos de Toyota y Lexus son serie-paralelo, y están dotados de un motor térmico, uno eléctrico y un pequeño generador. Ese fue el camino que eligió Toyota cuando desarrolló el primer Prius... y, en aquel momento, parecía el único posible para combinar propulsión térmica y eléctrica de forma que las distintas transiciones resultaran imperceptibles. Eso fue antes de que los alemanes consiguieran pulir la idea del híbrido paralelo con acoplamiento de par. Mercedes, BMW y GM intentaron desarrollar una idea parecida al Toyota Synergy Drive: el híbrido de doble modo. Modelos como el BMW X6 Active Hybrid empleaban esta tecnología... sin embargo, las mejoras en la electrónica de control están consiguiendo que se imponga la topología de híbrido paralelo con acoplamiento de par, más sencilla... y que ofrece casi las mismas ventajas.
hibridación a un ‘nivel superior’ Un coche de pila de combustible como el Toyota Mirai de la ilustración de la izquierda también es un híbrido serie. Por lo tanto, cuenta con un solo dispositivo encargado de transformar energía en trabajo –es decir, cuenta con un solo motor, que es eléctrico– y con dos fuentes de energía diferentes. En este caso, las dos fuentes de energía son dos baterías... aunque de distinto tipo. Por un lado, hay una batería recargable de litio, denominada de tracción, porque es la encargada de alimentar al motor del coche. Está diseñada para poder entregar la potencia máxima que puede generar el propulsor. La segunda fuente de energía es una pila de combustible. Una pila de combustible funciona de forma muy parecida a una batería... con la salvedad de que el producto químico que produce la electricidad se alimenta desde el exterior. Por este motivo, una pila de combustible puede generar electricidad hasta que se agote ese combustible, que en concreto es hidrógeno. La electricidad que genera la pila de combustible se utiliza para mantener cargada la batería. Esta estrategia permite construir un coche eléctrico con una autonomía elevada: el Toyota Mirai es capaz de recorrer unos 500 kilómetros con una recarga de 5 kg de hidrógeno.
los híbridos sin batería ¡existen! Aunque instintivamente asociamos hibridación con la presencia de una batería y un motor eléctrico, ese no tiene por ser el caso siempre. El concepto de híbrido tan sólo requiere que existan dos o más fuentes de energía implicadas en propulsar el coche. Esa energía puede estar almacenada en un producto químico que se quema –un combustible– o una reacción química que discurre generando electricidad –una batería–, pero también podría almacenarse empleando uno de los mecanismos más antiguos de la humanidad: un elemento elástico. Ese era el caso del Hybrid Air de Peugeot.