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Articulo de referencia

Vehículo de combustible alternativo

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El Tesla Model 3, un coche totalmente eléctrico, es el coche eléctrico enchufable más vendido de todos los tiempos en el mundo, con aproximadamente 950.000 unidades vendidas hasta marzo  de 2021 .
Una gasolinera brasileña con cuatro combustibles alternativos a la venta: biodiésel (B3), gasohol (E25), etanol puro (E100) y gas natural comprimido (GNC).
A diciembre  de 2016 , la familia Chevrolet Volt era el híbrido enchufable más vendido del mundo , con ventas globales de aproximadamente 134.500 unidades. [ 1 ]

Un vehículo de combustible alternativo es un vehículo de motor que funciona con combustible alternativo en lugar de combustibles fósiles tradicionales derivados del petróleo , como gasolina , petrodiésel o gas licuado de petróleo ( autogás ). El término generalmente se refiere a vehículos con motor de combustión interna o vehículos de pila de combustible que utilizan combustibles sintéticos renovables como biocombustibles ( etanol , biodiésel y biogás ), hidrógeno o el llamado " electrocombustible ". El término también puede usarse para describir un vehículo eléctrico (en particular un vehículo eléctrico de batería o un vehículo solar ), que debería denominarse más apropiadamente " vehículo de energía alternativa " o " vehículo de nueva energía ", ya que su propulsión depende de la electricidad en lugar del combustible .

Los motores de vehículos que funcionaban con gasolina surgieron entre las décadas de 1860 y 1870 ; no fue hasta la década de 1930 que lograron dominar por completo a los motores "alternativos" originales impulsados ​​por vapor (siglo XVIII), por gases (principios del siglo XIX) o por electricidad ( hacia la década de 1830). Debido a una combinación de factores, como las preocupaciones ambientales y de salud, incluyendo el cambio climático y la contaminación del aire , los altos precios del petróleo y el potencial de un pico de producción , el desarrollo de combustibles alternativos más limpios y sistemas de energía avanzados para vehículos se ha convertido en una alta prioridad para muchos gobiernos y fabricantes de vehículos en todo el mundo en los últimos años.

Los vehículos eléctricos híbridos como el Toyota Prius no son realmente vehículos de combustible alternativo, ya que todavía usan combustibles tradicionales como la gasolina, pero gracias a los avances en las tecnologías de baterías eléctricas / supercondensadores y motores-generadores , tienen una eficiencia de combustible general mejor que los vehículos de combustión convencionales. [ 2 ] Otros esfuerzos de investigación y desarrollo en formas alternativas de energía se centran en el desarrollo de vehículos eléctricos enchufables , extensores de autonomía y vehículos de pila de combustible , e incluso vehículos de aire comprimido .

Un análisis ambiental de los impactos de los distintos combustibles para vehículos va más allá de la eficiencia operativa y las emisiones, especialmente si una tecnología se generaliza. Una evaluación del ciclo de vida de un vehículo incluye consideraciones sobre la producción y el posuso. En general, las emisiones de gases de efecto invernadero del ciclo de vida de los vehículos eléctricos de batería son inferiores a las de los vehículos de hidrógeno, PHEV, híbridos, de gas natural comprimido, de gasolina y diésel. [ 3 ]

Despliegues actuales

A partir de 2019Había más de 1.490  millones de vehículos de motor en las carreteras del mundo, [ 4 ] en comparación con aproximadamente 159 millones de vehículos de combustible alternativo y tecnología avanzada que se habían vendido o convertido en todo el mundo a finales de 2022 y que consistían en:

Tecnologías comerciales convencionales

Combustible flexible

Seis modelos brasileños típicos de combustible flexible de varios fabricantes de automóviles, conocidos popularmente como coches "flex", que funcionan con cualquier mezcla de etanol y gasolina (en realidad entre E20-E25 y E100 ).
Chevrolet Impala LT 2009 (EE. UU.) compatible con E85 FlexFuel

Un vehículo de combustible flexible (VFF) o vehículo de combustible dual (VFD) es un automóvil o camioneta ligera de combustible alternativo con un motor multifuel que puede usar más de un combustible , generalmente mezclado en el mismo tanque, y la mezcla se quema en la cámara de combustión . Estos vehículos se conocen coloquialmente como flexfuel o flexifuel en Europa, o simplemente flex en Brasil. Los VFF se distinguen de los vehículos bifuel , donde los dos combustibles se almacenan en tanques separados. El VFF más común disponible comercialmente en el mercado mundial es el vehículo de combustible flexible de etanol , con los principales mercados concentrados en Estados Unidos, Brasil, Suecia y algunos otros países europeos.

Los vehículos de combustible flexible de etanol tienen motores de gasolina estándar que pueden funcionar con etanol y gasolina mezclados en el mismo tanque. Estas mezclas tienen números "E" que describen el porcentaje de etanol en la mezcla; por ejemplo, E85 es 85 % etanol y 15 % gasolina. (Consulte las mezclas comunes de combustible de etanol para obtener más información). Aunque existe tecnología que permite que los vehículos de combustible flexible de etanol funcionen con cualquier mezcla hasta E100, [ 18 ] [ 19 ] en EE. UU. y Europa, los vehículos de combustible flexible están optimizados para funcionar con E85 . Este límite se establece para evitar problemas de arranque en frío durante climas muy fríos.

Más de 65 millones de automóviles, motocicletas y camiones ligeros de combustible flexible para finales de 2021, liderados por Brasil con 38,3 millones [ 5 ] y Estados Unidos con 27 millones. [ 6 ] Otros mercados fueron Canadá (1,6 millones para 2014), [ 20 ] y Suecia (243.100 hasta diciembre de 2014). [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] La flota brasileña de combustible flexible incluye más de 4 millones de motocicletas de combustible flexible producidas desde 2009 hasta marzo de 2015. [ 24 ] En Brasil, el 65% de los propietarios de automóviles de combustible flexible usaban combustible de etanol regularmente en 2009, [ 25 ] mientras que, el número real de FFV estadounidenses que funcionan con E85 es mucho menor; encuestas realizadas en los EE. UU. han encontrado que el 68% de los propietarios de automóviles de combustible flexible estadounidenses no sabían que tenían un flex E85. [ 18 ]   

Se ha afirmado que los fabricantes de automóviles estadounidenses están motivados a producir vehículos de combustible flexible debido a una laguna en los requisitos de Economía de Combustible Promedio Corporativo (CAFE), que otorga al fabricante un "crédito de economía de combustible" por cada vehículo de combustible flexible vendido, independientemente de si el vehículo se alimenta o no con E85 en su uso habitual. [ 26 ] Supuestamente, esta laguna permite a la industria automotriz estadounidense cumplir con los objetivos de economía de combustible CAFE no mediante el desarrollo de modelos más eficientes en el consumo de combustible, sino gastando entre US$100 y US$200 adicionales por vehículo para producir una cierta cantidad de modelos de combustible flexible, lo que les permite seguir vendiendo vehículos menos eficientes en el consumo de combustible, como los SUV , que generaban márgenes de beneficio más altos que los automóviles más pequeños y eficientes en el consumo de combustible. [ 27 ] [ 28 ]

Eléctrico enchufable

Batería eléctrica

Coche eléctrico EV1 de General Motors

Los vehículos eléctricos de batería (VEB), también conocidos como vehículos totalmente eléctricos (VEE), son vehículos eléctricos cuyo principal almacenamiento de energía reside en la energía química de las baterías. Los VEB son la forma más común de lo que la Junta de Recursos del Aire de California (CARB) define como vehículo de cero emisiones (VZE), ya que no producen emisiones por el tubo de escape durante su funcionamiento. La energía eléctrica que transporta un VEB para alimentar los motores se obtiene de diversas tecnologías de baterías dispuestas en paquetes de baterías. Para una mayor autonomía, a veces se utilizan remolques con generador o remolques de empuje, formando así un tipo de vehículo híbrido. Las baterías utilizadas en los vehículos eléctricos incluyen baterías de plomo-ácido inundadas, de fibra de vidrio absorbente (AGM), de níquel-cadmio (NiCd), de níquel-metal hidruro (NMH), de iones de litio (Li-ion), de polímero de litio (Li-poly) y de zinc-aire (ZN-Air).

Los intentos de construir vehículos eléctricos modernos y viables alimentados por baterías comenzaron en la década de 1950 con la introducción del primer automóvil eléctrico moderno (controlado por transistores ), el Henney Kilowatt , aunque el concepto ya estaba en el mercado desde 1890. A pesar de las bajas ventas de los primeros vehículos alimentados por baterías, el desarrollo de varios de ellos continuó hasta mediados de la década de 1990, con modelos como el General Motors EV1 y el Toyota RAV4 EV .

El Nissan Leaf fue el coche totalmente eléctrico apto para circular por carretera más vendido del mundo hasta diciembre de 2019. [ 29 ]

Los coches eléctricos utilizaban principalmente baterías de plomo-ácido y de níquel- metal hidruro (NiMH) . La capacidad de recarga de las baterías de plomo-ácido se reduce considerablemente si se descargan regularmente por debajo del 75%, lo que las convierte en una solución poco ideal. Las baterías de NiMH son una mejor opción , pero son considerablemente más caras que las de plomo-ácido. Los vehículos con baterías de iones de litio, como el Venturi Fetish y el Tesla Roadster, han demostrado recientemente un excelente rendimiento y autonomía, y, por consiguiente, se utilizan en la mayoría de los modelos de producción en serie lanzados desde diciembre de 2010.

Ampliando las baterías tradicionales de iones de litio, utilizadas predominantemente en los vehículos eléctricos actuales, se encuentra una ciencia emergente que está allanando el camino para utilizar una estructura de fibra de carbono (en este caso, la carrocería o el chasis del vehículo) como batería estructural . Los experimentos que se llevan a cabo en la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia demuestran que, al combinarse con mecanismos de inserción de iones de litio, una estructura de fibra de carbono mejorada puede tener propiedades electromecánicas. Esto significa que la propia estructura de fibra de carbono puede actuar como su propia batería/fuente de energía para la propulsión. Esto eliminaría la necesidad de los pesados ​​bancos de baterías tradicionales, reduciendo el peso y, por lo tanto, aumentando la eficiencia del combustible. [ 30 ]

A diciembre de 2015 Se han puesto a disposición para la venta al público varios vehículos eléctricos de barrio , coches eléctricos urbanos y coches eléctricos y furgonetas utilitarias de producción en serie aptos para carretera , incluidos Tesla Roadster, coches GEM , Buddy , Mitsubishi i MiEV y sus versiones renombradas Peugeot iOn y Citroën C-Zero, Chery QQ3 EV , JAC J3 EV , Nissan Leaf , Smart ED , Mia electric , BYD e6 , Renault Kangoo ZE , Bolloré Bluecar , Renault Fluence ZE , Ford Focus Electric , BMW ActiveE , Renault Twizy , Tesla Model S , Honda Fit EV , RAV4 EV de segunda generación , Renault Zoe , Mitsubishi Minicab MiEV , Roewe E50 , Chevrolet Spark EV , Fiat 500e , BMW i3 , Volkswagen e-Up! Nissan e-NV200 , Volkswagen e-Golf , Mercedes-Benz Clase B Electric Drive , Kia Soul EV , BYD e5 y Tesla Model X. [ 31 ] El automóvil eléctrico legal para carretera más vendido de todos los tiempos en el mundo es el Nissan Leaf , lanzado en diciembre de 2010, con ventas globales de más de 250 000 unidades hasta diciembre de 2016. [ 32 ] El Tesla Model S , lanzado en junio de 2012, ocupa el segundo lugar con ventas globales de más de 158 000 automóviles entregados hasta diciembre de 2016. . [ 32 ] La furgoneta Renault Kangoo ZE es líder del segmento de vehículos eléctricos ligeros con ventas mundiales de 25.205 unidades hasta diciembre de 2016. [ 33 ]

Híbrido enchufable

El Mitsubishi Outlander P-HEV es el híbrido enchufable más vendido de todos los tiempos en el mundo, con 270.000 unidades vendidas hasta diciembre de 2020. [ 34 ]

Los vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV) utilizan baterías para alimentar un motor eléctrico, así como otro combustible, como gasolina o diésel, para alimentar un motor de combustión interna u otra fuente de propulsión. Los PHEV pueden cargar sus baterías mediante equipos de carga y frenado regenerativo . El uso de electricidad de la red para el funcionamiento del vehículo, ya sea parcial o totalmente, reduce los costos operativos y el consumo de combustible en comparación con los vehículos convencionales. [ 35 ]

Hasta 2010, la mayoría de los híbridos enchufables en circulación en EE. UU. eran conversiones de vehículos eléctricos híbridos convencionales, [ 36 ] y los PHEV más destacados eran conversiones de Toyota Prius de 2004 o posteriores, a los que se les había añadido carga enchufable y más baterías y se había ampliado su autonomía eléctrica. [ 37 ] El fabricante chino de baterías y automóvil BYD Auto lanzó el F3DM al mercado de flotas chino en diciembre de 2008 [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] y comenzó las ventas al público general en Shenzhen en marzo de 2010. [ 41 ] [ 42 ] General Motors comenzó las entregas del Chevrolet Volt en EE. UU. en diciembre de 2010. [ 43 ] Las entregas a clientes minoristas del Fisker Karma comenzaron en EE. UU. en noviembre de 2011.

Durante 2012 se lanzaron el Toyota Prius Híbrido Enchufable , el Ford C-Max Energi y el Volvo V60 Híbrido Enchufable . Los siguientes modelos se lanzaron durante 2013 y 2015: Honda Accord Plug-in Hybrid , Mitsubishi Outlander P-HEV , Ford Fusion Energi , McLaren P1 (edición limitada), Porsche Panamera S E-Hybrid , BYD Qin , Cadillac ELR , BMW i3 REx , BMW i8 , Porsche 918 Spyder (producción limitada), Volkswagen XL1 (producción limitada), Audi A3 Sportback e-tron , Volkswagen Golf GTE , Mercedes-Benz S 500 e , Porsche Cayenne S E-Hybrid , Mercedes-Benz C 350 e , BYD Tang , Volkswagen Passat GTE , Volvo XC90 T8 , BMW X5 xDrive40e , Hyundai Sonata PHEV y Volvo S60L PHEV .

A diciembre de 2015 Desde diciembre de 2008, se habían vendido en todo el mundo unos 500.000 coches eléctricos híbridos enchufables aptos para circular por carretera, de un total acumulado de ventas mundiales de 1,2 millones de vehículos eléctricos enchufables ligeros . [ 44 ] A diciembre de 2016 La familia de híbridos enchufables Volt/Ampera , con ventas combinadas de aproximadamente 134.500 unidades, es el híbrido enchufable más vendido del mundo. Le siguen el Mitsubishi Outlander P-HEV con aproximadamente 119.500 unidades y el Toyota Prius Híbrido Enchufable con casi 78.000. [ 1 ]

Biocombustibles

Bioalcohol y etanol

El primer vehículo comercial que utilizó etanol como combustible fue el Ford Modelo T , producido entre 1908 y 1927. Estaba equipado con un carburador con surtidores ajustables, lo que permitía el uso de gasolina o etanol, o una combinación de ambos. [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] Otros fabricantes de automóviles también proporcionaron motores para el uso de combustible de etanol. [ 18 ] En Estados Unidos, el combustible de alcohol se producía en alambiques de alcohol de maíz hasta que la Ley Seca criminalizó la producción de alcohol en 1919. El uso de alcohol como combustible para motores de combustión interna , ya sea solo o en combinación con otros combustibles, se interrumpió hasta las crisis de precios del petróleo de la década de 1970. Además, se atrajo mayor atención debido a sus posibles ventajas ambientales y económicas a largo plazo sobre los combustibles fósiles.

Tanto el etanol como el metanol se han utilizado como combustible para automóviles. [ 48 ] Si bien ambos pueden obtenerse del petróleo o del gas natural, el etanol ha atraído más atención porque se considera un recurso renovable , fácilmente obtenido del azúcar o el almidón en cultivos y otros productos agrícolas como granos , caña de azúcar , remolacha azucarera o incluso lactosa . Dado que el etanol se produce en la naturaleza cuando la levadura encuentra una solución de azúcar como la fruta demasiado madura, la mayoría de los organismos han desarrollado cierta tolerancia al etanol , mientras que el metanol es tóxico. Otros experimentos involucran butanol , que también puede producirse por fermentación de plantas. El apoyo al etanol proviene del hecho de que es un combustible de biomasa, que aborda el cambio climático y las emisiones de gases de efecto invernadero , aunque estos beneficios ahora son objeto de un intenso debate, [ 18 ] [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] incluyendo el acalorado debate de 2008 sobre alimentos versus combustibles .

La mayoría de los autos modernos están diseñados para funcionar con gasolina y pueden funcionar con una mezcla de 10% a 15% de etanol mezclado con gasolina ( E10-E15 ). Con un pequeño rediseño, los vehículos de gasolina pueden funcionar con concentraciones de etanol de hasta el 85% ( E85 ), el máximo establecido en Estados Unidos y Europa debido al clima frío durante el invierno, [ 52 ] o hasta el 100% ( E100 ) en Brasil, con un clima más cálido. El etanol tiene cerca de un 34% menos de energía por volumen que la gasolina, [ 53 ] [ 54 ] en consecuencia, los índices de economía de combustible con mezclas de etanol son significativamente más bajos que con gasolina pura, pero este menor contenido de energía no se traduce directamente en una reducción del 34% en el kilometraje, porque hay muchas otras variables que afectan el rendimiento de un combustible en particular en un motor en particular, y también porque el etanol tiene un índice de octano más alto que es beneficioso para motores de alta relación de compresión.

Por esta razón, para que las mezclas de etanol puro o alto sean atractivas para los usuarios, su precio debe ser menor que el de la gasolina para compensar la menor economía de combustible. Como regla general , los medios locales suelen aconsejar a los consumidores brasileños que utilicen más alcohol que gasolina en su mezcla solo cuando los precios del etanol sean un 30 % menores o más que los de la gasolina, ya que el precio del etanol fluctúa mucho dependiendo de los resultados y las cosechas estacionales de la caña de azúcar y por región. [ 55 ] [ 56 ] En EE. UU., y según las pruebas de la EPA para todos los modelos E85 de 2006 , se encontró que la economía de combustible promedio para los vehículos E85 era un 25,56 % menor que la gasolina sin plomo. [ 18 ] El kilometraje clasificado por la EPA de los vehículos flex-fuel estadounidenses actuales [ 57 ] podría considerarse al hacer comparaciones de precios, aunque el E85 tiene un índice de octano de aproximadamente 104 y podría usarse como sustituto de la gasolina premium. Los precios minoristas regionales del E85 varían ampliamente en los EE. UU., con precios más favorables en la región del Medio Oeste , donde se cultiva la mayor parte del maíz y se produce el etanol. En agosto de 2008, la diferencia promedio en los EE. UU. entre el precio del E85 y la gasolina era del 16,9 %, mientras que en Indiana era del 35 %, en Minnesota y Wisconsin del 30 % , en Maryland del 19 % , entre el 12 y el 15 % en California, y solo del 3 % en Utah . [ 58 ] Dependiendo de las capacidades del vehículo, el precio de equilibrio del E85 generalmente debe ser entre un 25 y un 30 % menor que el de la gasolina. [ 18 ]

En respuesta al alto precio del petróleo y su creciente dependencia de las importaciones, en 1975 Brasil lanzó el programa Pro-alcool , un enorme esfuerzo subvencionado por el gobierno para fabricar combustible de etanol (a partir de su cosecha de caña de azúcar) y automóviles que funcionaran con etanol. Estos vehículos que solo usaban etanol fueron muy populares en la década de 1980, pero se volvieron económicamente inviables cuando los precios del petróleo cayeron —y los del azúcar subieron— a finales de esa década. En mayo de 2003, Volkswagen fabricó por primera vez un automóvil comercial de combustible flexible de etanol , el Gol 1.6 Total Flex. Estos vehículos fueron un éxito comercial y, a principios de 2009, otros nueve fabricantes brasileños producían vehículos de combustible flexible: Chevrolet , Fiat , Ford , Peugeot , Renault , Honda , Mitsubishi , Toyota , Citroën y Nissan . [ 13 ] [ 59 ] La adopción de la tecnología flexible fue tan rápida que los automóviles de combustible flexible alcanzaron el 87,6 % de las ventas de automóviles nuevos en julio de 2008. [ 60 ] En agosto de 2008, la flota de automóviles y vehículos comerciales ligeros "flexibles" había alcanzado los 6 millones de vehículos nuevos vendidos, [ 61 ] lo que representa casi el 19 % de todos los vehículos ligeros registrados. [ 62 ] El rápido éxito de los vehículos "flexibles", como se les conoce popularmente, fue posible gracias a la existencia de 33 000 estaciones de servicio con al menos un surtidor de etanol disponible para 2006, un legado del programa Pro-alcool . [ 63 ] [ 26 ]

En Estados Unidos, el apoyo inicial del gobierno al desarrollo de combustibles alternativos también fue una respuesta a la crisis del petróleo de 1973 y, posteriormente, como objetivo mejorar la calidad del aire. Además, se prefirieron los combustibles líquidos a los gaseosos no solo porque tienen una mejor densidad energética volumétrica, sino también porque eran los combustibles más compatibles con los sistemas de distribución y motores existentes, evitando así una gran desviación de las tecnologías existentes y aprovechando el vehículo y la infraestructura de repostaje. [ 48 ] California lideró la búsqueda de alternativas sostenibles con interés en el metanol . [ 48 ] En 1996, se desarrolló un nuevo Ford Taurus FFV, con modelos totalmente capaces de funcionar con metanol o etanol mezclado con gasolina. [ 48 ] [ 64 ] Esta versión de etanol del Taurus fue la primera producción comercial de un E85 FFV. [ 65 ] El impulso de los programas de producción de FFV en las compañías automovilísticas estadounidenses continuó, aunque a finales de la década de 1990, el énfasis estaba en la versión FFV E85, como lo es hoy. [ 48 ] Se prefirió el etanol al metanol porque existe un gran apoyo en la comunidad agrícola y gracias a los programas de incentivos del gobierno y los subsidios al etanol a base de maíz. [ 66 ] Suecia también probó los vehículos de combustible flexible M85 y E85, pero debido a la política agrícola, al final se dio énfasis a los vehículos de combustible flexible de etanol. [ 67 ]

Biodiesel

Autobús que funciona con biodiésel de soja
Surtidor de biodiésel (B20) en EE. UU.

La principal ventaja de los motores diésel es su eficiencia de combustión del 44%, en comparación con el 25-30% de los mejores motores de gasolina. [ 68 ] Además, el diésel tiene una densidad energética volumétrica ligeramente superior a la de la gasolina. Esto permite que los motores diésel logren un consumo de combustible mucho menor que los vehículos de gasolina.

El biodiésel (éster metílico de ácidos grasos) está disponible comercialmente en la mayoría de los estados productores de semillas oleaginosas de Estados Unidos. Desde 2005, es algo más caro que el diésel fósil, aunque todavía se produce comúnmente en cantidades relativamente pequeñas (en comparación con los productos derivados del petróleo y el etanol). Muchos agricultores que cultivan semillas oleaginosas utilizan una mezcla de biodiésel en tractores y maquinaria como política de empresa, para fomentar la producción de biodiésel y concienciar a la población. A veces es más fácil encontrar biodiésel en zonas rurales que en ciudades. El biodiésel tiene una menor densidad energética que el diésel fósil, por lo que los vehículos que lo utilizan no alcanzan el mismo rendimiento de combustible que un vehículo diésel fósil si el sistema de inyección diésel no se ajusta al nuevo combustible. Si se modifica el momento de la inyección para tener en cuenta el mayor índice de cetano del biodiésel, la diferencia en el rendimiento es insignificante. Debido a que el biodiésel contiene más oxígeno que el diésel o el aceite vegetal , produce las menores emisiones de los motores diésel y, en general, genera menos emisiones que los motores de gasolina. El biodiésel tiene una mayor lubricidad que el diésel mineral y se utiliza como aditivo en el diésel europeo para mejorar la lubricidad y reducir las emisiones.

Algunos coches diésel pueden funcionar con pequeñas modificaciones utilizando aceites vegetales 100% puros . Los aceites vegetales tienden a espesarse (o solidificarse si se trata de aceite de cocina usado) en climas fríos, por lo que las modificaciones del vehículo (un sistema de dos depósitos con depósito de arranque/parada diésel) son esenciales para calentar el combustible antes de su uso en la mayoría de los casos. Calentar el combustible a la temperatura del refrigerante del motor reduce su viscosidad al rango indicado por los fabricantes de sistemas de inyección, para sistemas anteriores a los sistemas "common rail" o "inyección unitaria (VW PD)". El aceite vegetal usado, especialmente si se ha utilizado durante mucho tiempo, puede hidrogenarse y aumentar su acidez. Esto puede provocar el espesamiento del combustible, la formación de residuos en el motor y daños ácidos en el sistema de combustible. El biodiésel no presenta este problema, ya que se procesa químicamente para tener un pH neutro y una menor viscosidad. Los modernos motores diésel de bajas emisiones (generalmente compatibles con las normas Euro 3 y Euro 4), típicos de la producción actual en la industria europea, requerirían modificaciones sustanciales en el sistema de inyección, las bombas y las juntas, entre otros componentes, debido a las mayores presiones de funcionamiento. Además, utilizan diésel mineral más fluido (calentado) que nunca para la atomización, si emplearan aceite vegetal puro como combustible. El aceite vegetal como combustible no es adecuado para estos vehículos tal como se fabrican actualmente. Esto reduce el mercado, ya que un número creciente de vehículos nuevos no pueden utilizarlo. Sin embargo, la empresa alemana Elsbett lleva décadas fabricando con éxito sistemas de combustible de aceite vegetal de un solo depósito y ha colaborado con Volkswagen en sus motores TDI. Esto demuestra que es tecnológicamente posible utilizar aceite vegetal como combustible en motores diésel de alta eficiencia y bajas emisiones.

Greasestock es un evento que se celebra anualmente en Yorktown Heights, Nueva York , y es una de las mayores exhibiciones de vehículos que utilizan aceite usado como biocombustible en los Estados Unidos. [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ] [ 72 ]

Biogás

El biogás comprimido puede utilizarse en motores de combustión interna tras la purificación del gas crudo. La eliminación de H₂O , H₂S y partículas se considera un procedimiento estándar, lo que produce un gas con la misma calidad que el gas natural comprimido.

gas natural comprimido

El Fiat Siena Tetrafuel 1.4 brasileño , el primer automóvil multifuel que funciona como combustible flexible con gasolina pura, o E25 , o E100 ; o funciona como combustible dual con gas natural (GNC) .

El gas natural comprimido (GNC) a alta presión , compuesto principalmente de metano, se utiliza como combustible para motores de combustión interna en lugar de gasolina. La combustión del metano produce la menor cantidad de CO₂ de todos los combustibles fósiles. Los automóviles de gasolina pueden adaptarse para funcionar con GNC y convertirse en vehículos de gas natural (VGN) bifuel, ya que se conserva el depósito de gasolina. El conductor puede alternar entre GNC y gasolina durante la conducción. Los vehículos de gas natural (VGN) son populares en regiones o países donde el gas natural es abundante. Su uso generalizado comenzó en el valle del río Po en Italia y, posteriormente, se popularizó en Nueva Zelanda en la década de 1980, aunque su uso ha disminuido. [ 73 ]

Los autobuses propulsados ​​con GNC son comunes en Estados Unidos.

En 2017, había 24,5  millones de vehículos de gas natural en todo el mundo, encabezados por China (5,35 millones), seguida de Irán (4,0 millones), India (3,05 millones), Pakistán (3 millones), Argentina (2,3 millones) y Brasil (1,78 millones). [ 10 ]

En 2010, la región de Asia-Pacífico lideraba el mercado mundial con una participación del 54%. [ 74 ] En Europa son populares en Italia (730.000), Ucrania (200.000), Armenia (101.352), Rusia (100.000) y Alemania (91.500), [ 74 ] y su popularidad va en aumento a medida que diversos fabricantes producen automóviles, autobuses, furgonetas y vehículos pesados ​​en serie. [ 75 ] En Estados Unidos, los autobuses propulsados ​​por GNC son la opción preferida de varias agencias de transporte público , con una flota estimada de unos 130.000 autobuses de GNC. [ 76 ] Otros países donde los autobuses propulsados ​​por GNC son populares incluyen India, Australia, Argentina y Alemania. [ 73 ]

Los vehículos de GNC son comunes en Sudamérica, donde se utilizan principalmente como taxis en las principales ciudades de Argentina y Brasil. Normalmente, los vehículos de gasolina estándar se adaptan en talleres especializados, donde se instala el cilindro de gas en el maletero y el sistema de inyección de GNC y la electrónica. La flota brasileña de vehículos de gas natural se concentra en las ciudades de Río de Janeiro y São Paulo . [ 77 ] Pike Research informa que casi el 90 % de los vehículos de gas natural en Latinoamérica tienen motores bifuel , lo que les permite funcionar con gasolina o GNC. [ 78 ]

Combustible dual

Un vehículo de combustible dual es aquel que utiliza dos tipos de combustible al mismo tiempo (puede ser gas + líquido, gas + gas, líquido + líquido) con depósitos de combustible diferentes.

El sistema de combustible dual diésel-GNC utiliza dos tipos de combustible, diésel y gas natural comprimido (GNC), simultáneamente. Esto se debe a que el GNC necesita una fuente de ignición para la combustión en un motor diésel. [ 79 ]

Híbrido eléctrico

El Toyota Prius es el vehículo eléctrico híbrido más vendido del mundo , con ventas globales de casi 4  millones de unidades hasta enero de 2017. [ 80 ]

Un vehículo híbrido utiliza múltiples sistemas de propulsión para generar energía motriz. El tipo más común es el híbrido gasolina-eléctrico , que combina gasolina y baterías eléctricas para alimentar motores de combustión interna y motores eléctricos. Estos motores suelen ser relativamente pequeños y, por sí solos, se considerarían de baja potencia, pero pueden ofrecer una experiencia de conducción normal cuando se utilizan en combinación durante la aceleración y otras maniobras que requieren mayor potencia.

El Toyota Prius salió a la venta por primera vez en Japón en 1997 y se comercializa en todo el mundo desde el año 2000.

A partir de enero de 2017 , hay más de 50 modelos de coches eléctricos híbridos disponibles en varios mercados mundiales, con más de 12  millones de vehículos eléctricos híbridos vendidos en todo el mundo desde su creación en 1997. [ 80 ] [ 81 ]

Hidrógeno

Un coche de hidrógeno es un automóvil que utiliza hidrógeno como fuente principal de energía para su propulsión. Estos coches suelen utilizar el hidrógeno mediante dos métodos: combustión o conversión a pila de combustible . En la combustión, el hidrógeno se "quema" en motores de forma fundamentalmente similar a como se hace en los coches de gasolina tradicionales. El motor de combustión interna común , normalmente alimentado con gasolina o diésel, puede adaptarse para funcionar con hidrógeno gaseoso. Esto produce emisiones de agua en el punto de uso y, durante la combustión con aire, puede generar NOx . [ 82 ] Sin embargo, el uso más eficiente del hidrógeno implica el uso de pilas de combustible y motores eléctricos en lugar de un motor tradicional. El hidrógeno reacciona con el oxígeno dentro de las pilas de combustible, lo que produce electricidad para alimentar los motores, siendo el único subproducto del hidrógeno gastado el agua. [ 83 ]

Actualmente existen pocos vehículos de pila de combustible de hidrógeno disponibles comercialmente: el Hyundai NEXO , el Toyota Mirai y, anteriormente, el Honda FCX Clarity . Un área principal de investigación es el almacenamiento de hidrógeno , con el objetivo de aumentar la autonomía de los vehículos de hidrógeno y, al mismo tiempo, reducir el peso, el consumo de energía y la complejidad de los sistemas de almacenamiento. Dos métodos principales de almacenamiento son los hidruros metálicos y la compresión. Algunos creen que los coches de hidrógeno nunca serán económicamente viables y que el énfasis en esta tecnología supone una desviación del desarrollo y la popularización de vehículos eléctricos de batería más eficientes . [ 84 ]

En el segmento de vehículos ligeros de carretera, a finales de 2022 se habían vendido 70 200 vehículos eléctricos de pila de combustible de hidrógeno en todo el mundo, [ 85 ] en comparación con 26 millones de vehículos eléctricos enchufables. [ 86 ] Con el rápido auge de los vehículos eléctricos y la tecnología e infraestructura de baterías asociadas, el alcance global del papel del hidrógeno en los automóviles se está reduciendo en relación con las expectativas anteriores. [ 84 ] [ 87 ]

Eléctrico, alimentado por una fuente externa.

En la electrificación ferroviaria , es habitual que el vehículo reciba energía eléctrica de una fuente externa . En estos sistemas, normalmente las vías forman un polo, mientras que el otro suele ser un único cable aéreo o un raíl aislado del suelo.

En las carreteras, este sistema no funciona como se describe, ya que las superficies de las carreteras son muy malos conductores eléctricos; por lo tanto, los vehículos eléctricos alimentados con energía externa en las carreteras requieren al menos dos cables aéreos. El tipo más común de vehículo de carretera alimentado con electricidad de una fuente externa son los trolebuses , pero también existen algunos camiones que utilizan esta tecnología. La ventaja es que el vehículo puede funcionar sin interrupciones para repostar o recargar. Las desventajas incluyen: una gran infraestructura de cables eléctricos; dificultad para conducir, ya que hay que evitar que el vehículo se desconecte; los vehículos no pueden adelantarse entre sí; peligro de electrocución; y un problema estético.

La transmisión inalámbrica (véase Transferencia de energía inalámbrica ) es posible, en principio; sin embargo, la infraestructura (especialmente el cableado) necesaria para el acoplamiento inductivo o capacitivo sería extensa y costosa. En principio, también es posible transmitir energía al vehículo mediante microondas o láseres, pero esto puede resultar ineficiente y peligroso para la potencia requerida. Además, en el caso de los láseres, se necesita un sistema de guiado para seguir el vehículo que se va a alimentar, ya que los haces láser tienen un diámetro pequeño.

Evaluación comparativa de combustibles fósiles y alternativos

Evaluaciones comparativas de las emisiones de gases de efecto invernadero por kilómetro recorrido, desde la extracción hasta el consumo, para vehículos convencionales y eléctricos de batería, que muestran que los vehículos eléctricos de batería tienen el mejor desempeño en cuatro jurisdicciones importantes, incluidas aquellas que generan electricidad a partir del carbón.
Incluso en países donde la electricidad se genera principalmente a partir del carbón, como China e India, los vehículos eléctricos de batería (VEB) tienen menores emisiones de gases de efecto invernadero durante su ciclo de vida. Las ventajas de los VEB aumentarán aún más para 2030 a medida que los países adopten cada vez más fuentes de electricidad limpias. [ 7 ] : ii
Gráfico que compara las emisiones de gases de efecto invernadero del ciclo de vida de varios tipos de vehículos.
Los vehículos eléctricos de batería tienen menores emisiones durante su ciclo de vida que otros tipos de vehículos. Abreviaturas utilizadas en este cuadro: ICE(V): vehículo con motor de combustión interna; CNG: gas natural comprimido; HEV: vehículo eléctrico híbrido; BEV: vehículo eléctrico de batería; PHEV: vehículo eléctrico híbrido enchufable; FCEV: vehículo de pila de combustible ; STEPS: Escenario de políticas declaradas de la IEA ; APS: Escenario de compromisos anunciados de la IEA; NZE: Escenario de cero emisiones netas para 2050 de la IEA . [ 3 ]

Las evaluaciones comparativas de vehículos convencionales de combustibles fósiles y alternativos suelen abarcar más que los impactos ambientales en uso y los costos de funcionamiento. Tienen en cuenta cuestiones como los impactos de la extracción de recursos (por ejemplo, para la fabricación de baterías o la extracción de combustibles fósiles), la eficiencia "del pozo a la rueda" y la intensidad de carbono de la electricidad en diferentes geografías. [ 7 ] : 3–9 En general, las emisiones de gases de efecto invernadero del ciclo de vida de los vehículos eléctricos de batería son menores que las emisiones de los vehículos de hidrógeno, PHEV, híbridos, gas natural comprimido, gasolina y diésel. [ 3 ] Los BEV tienen menores emisiones que los vehículos con motor de combustión interna incluso en lugares donde la generación de electricidad es relativamente intensiva en carbono , por ejemplo China, donde la electricidad se genera predominantemente a partir del carbón. [ 7 ]  

Otras tecnologías

Compresor de aire del motor

El prototipo Peugeot 2008 HYbrid air sustituyó las baterías híbridas convencionales por un sistema de propulsión de aire comprimido.

El motor de aire es un motor de pistón libre de emisiones que utiliza aire comprimido como fuente de energía. El primer automóvil propulsado por aire comprimido fue inventado por el ingeniero francés Guy Nègre . La expansión del aire comprimido puede utilizarse para accionar los pistones en un motor de pistón modificado. La eficiencia de funcionamiento se logra mediante el uso del calor ambiental a temperatura normal para calentar el aire expandido, que de otro modo estaría frío, proveniente del tanque de almacenamiento. Esta expansión no adiabática tiene el potencial de aumentar considerablemente la eficiencia de la máquina. El único escape es aire frío (−15  °C), que también podría utilizarse para el aire acondicionado del automóvil. La fuente de aire es un tanque presurizado de fibra de carbono. El aire se suministra al motor mediante un sistema de inyección bastante convencional. El diseño único del cigüeñal dentro del motor aumenta el tiempo durante el cual la carga de aire se calienta a partir de fuentes ambientales, y un proceso de dos etapas permite mejores tasas de transferencia de calor.

Eléctrico, almacenado de otra manera

La electricidad también se puede almacenar en supercondensadores y superconductores. Sin embargo, el almacenamiento en superconductores no es adecuado para la propulsión de vehículos, ya que requiere temperaturas extremadamente bajas y genera campos magnéticos intensos. Los supercondensadores, en cambio, sí se pueden usar en vehículos y se emplean en algunos tranvías en tramos sin catenaria. Se pueden cargar durante las paradas habituales, mientras los pasajeros suben y bajan del tren, pero solo pueden recorrer unos pocos kilómetros con la energía almacenada. No obstante, esto no supone ningún problema en este caso, ya que la siguiente parada suele estar a una distancia razonable.

Solar

El equipo Nuna en un hipódromo.

Un coche solar es un vehículo eléctrico alimentado por energía solar obtenida mediante paneles solares instalados en el coche. Actualmente, los paneles solares no pueden utilizarse para suministrar directamente a un coche la cantidad de energía necesaria, pero sí para ampliar la autonomía de los vehículos eléctricos. A partir de 2022, algunos coches eléctricos solares con prestaciones variables estarán disponibles comercialmente, de marcas como Fisker y Lightyear , entre otras. [ 90 ]

Los coches solares compiten en eventos como el World Solar Challenge y el North American Solar Challenge. Estos eventos suelen estar patrocinados por agencias gubernamentales como el Departamento de Energía de Estados Unidos, interesadas en promover el desarrollo de tecnologías de energía alternativa como las células solares y los vehículos eléctricos. Las universidades, así como fabricantes de automóviles como GM y Honda, también participan en estas competiciones para desarrollar las habilidades de ingeniería y tecnología de sus estudiantes.

Combustible de dimetil éter

Instalación de torres de síntesis de BioDME en la planta piloto de Chemrec.

El dimetil éter (DME) es un combustible prometedor en motores diésel , [ 91 ] motores de gasolina (30% DME / 70% GLP) y turbinas de gas debido a su alto número de cetano , que es 55, en comparación con el del diésel, que es 40–53. [ 92 ] [ 93 ] Solo se necesitan modificaciones moderadas para convertir un motor diésel para que queme DME. La simplicidad de este compuesto de cadena corta de carbono conduce durante la combustión a emisiones muy bajas de material particulado, NO x , CO. Por estas razones, además de estar libre de azufre, el DME cumple incluso las regulaciones de emisiones más estrictas en Europa (EURO5), EE. UU. (EE. UU. 2010) y Japón (Japón 2009). [ 94 ] Mobil está utilizando DME en su proceso de metanol a gasolina .

El DME se está desarrollando como un biocombustible sintético de segunda generación (BioDME), que puede fabricarse a partir de biomasa lignocelulósica . [ 95 ] En 2006, la UE consideró el BioDME en su posible mezcla de biocombustibles para 2030; [ 96 ] el Grupo Volvo fue el coordinador del proyecto BioDME del Séptimo Programa Marco de la Comunidad Europea [ 97 ] [ 98 ] donde la planta piloto de BioDME de Chemrec , basada en la gasificación de licor negro, está próxima a su finalización en Piteå , Suecia. [ 99 ]

Vehículos propulsados ​​con amoníaco

Tranvía con motor de gas amoniacal en Nueva Orleans, tirado por Alfred Waud en 1871.
El avión X-15 utilizaba amoníaco como uno de los componentes del combustible de su motor cohete .

El amoníaco se produce combinando hidrógeno gaseoso con nitrógeno del aire. La producción de amoníaco a gran escala utiliza gas natural como fuente de hidrógeno. Durante la Segunda Guerra Mundial, el amoníaco se utilizó para alimentar autobuses en Bélgica, y antes de 1900, en aplicaciones de motores y energía solar. El amoníaco líquido también alimentó el motor de cohete XLR99 de Reaction Motors , que impulsaba el avión de investigación hipersónico X-15 . Si bien no era tan potente como otros combustibles, no dejaba hollín en el motor de cohete reutilizable y su densidad era similar a la del oxidante, el oxígeno líquido, lo que simplificó el diseño de la aeronave.

Se ha propuesto el amoníaco como una alternativa práctica a los combustibles fósiles para motores de combustión interna . [ 100 ] El poder calorífico del amoníaco es de 22,5 MJ/kg (9690 BTU /lb), aproximadamente la mitad del del diésel. En un motor normal, donde el vapor de agua no se condensa, el poder calorífico del amoníaco será aproximadamente un 21 % menor que esta cifra. Puede utilizarse en motores existentes con solo pequeñas modificaciones en los carburadores / inyectores .

Cuando se produce amoníaco utilizando carbón, el CO 2 emitido tiene el potencial de ser secuestrado [ 100 ] [ 101 ] (los productos de la combustión son nitrógeno y agua).

Se han propuesto y utilizado ocasionalmente motores de amoníaco, que utilizan amoníaco como fluido de trabajo . [ 102 ] El principio es similar al de una locomotora sin fuego , pero con amoníaco como fluido de trabajo, en lugar de vapor o aire comprimido. Los motores de amoníaco se utilizaron experimentalmente en el siglo XIX por Goldsworthy Gurney en el Reino Unido y en tranvías de Nueva Orleans . En 1981, una empresa canadiense convirtió un Chevrolet Impala de 1981 para que funcionara con amoníaco como combustible. [ 103 ] [ 104 ]

El amoníaco y el GreenNH3 están siendo utilizados con éxito por desarrolladores en Canadá, [ 105 ] ya que pueden funcionar en motores de encendido por chispa o diésel con modificaciones menores, también es el único combustible verde para alimentar motores a reacción, y a pesar de su toxicidad se considera que no es más peligroso que la gasolina o el GLP. [ 106 ] Puede producirse a partir de electricidad renovable, y al tener la mitad de la densidad de la gasolina o el diésel, puede transportarse fácilmente en cantidades suficientes en vehículos. En la combustión completa no tiene emisiones aparte de nitrógeno y vapor de agua. La fórmula química de la combustión es 4 NH 3 + 3 O 2 → 2 N 2 + 6 H 2 O, el resultado es 75% de agua.

Carbón

En la década de 1930, Tang Zhongming inventó un vehículo que utilizaba los abundantes recursos de carbón vegetal para el mercado automovilístico chino. El automóvil propulsado por carbón vegetal se utilizó posteriormente de forma intensiva en China, sirviendo al ejército y como medio de transporte tras el estallido de la Segunda Guerra Mundial.

gas natural licuado

El gas natural licuado (GNL) es gas natural que se ha enfriado hasta convertirse en un líquido criogénico . En este estado líquido, el gas natural es más del doble de denso que el GNC altamente comprimido. Los sistemas de combustible de GNL funcionan en cualquier vehículo capaz de quemar gas natural. A diferencia del GNC, que se almacena a alta presión (normalmente 3000 o 3600 psi) y luego se regula a una presión menor que el motor pueda soportar, el GNL se almacena a baja presión (de 50 a 150 psi) y simplemente se vaporiza mediante un intercambiador de calor antes de entrar en los dispositivos de dosificación de combustible del motor. Debido a su alta densidad energética en comparación con el GNC, es muy adecuado para quienes buscan largos recorridos utilizando gas natural.

En Estados Unidos, la cadena de suministro de GNL es el principal obstáculo que ha frenado el rápido crecimiento de esta fuente de combustible. La cadena de suministro de GNL es muy similar a la del diésel o la gasolina. Primero, el gas natural transportado por gasoducto se licúa en grandes cantidades, de forma similar al refinado de la gasolina o el diésel. Luego, el GNL se transporta en semirremolques hasta las estaciones de servicio, donde se almacena en tanques a granel hasta su distribución a los vehículos. El GNC, en cambio, requiere una costosa compresión en cada estación para llenar las cascadas de cilindros de alta presión.

Autogas

Un autobús escolar propulsado por propano en los Estados Unidos.

El GLP o gas licuado de petróleo es una mezcla de gas licuado a baja presión compuesta principalmente de propano y butano, que se quema en motores de combustión de gasolina convencionales con menos CO₂ que la gasolina. Los automóviles de gasolina pueden adaptarse para funcionar con GLP (también conocido como autogás) y convertirse en vehículos bifuel, ya que no se retira el tanque de gasolina, lo que permite a los conductores alternar entre GLP y gasolina durante la conducción. Se estima que hay 10 millones de vehículos de este tipo circulando en todo el mundo.

En diciembre de 2013, existían 24,9  millones de vehículos propulsados ​​por GLP en todo el mundo, liderados por Turquía con 3,93 millones, Corea del Sur (2,4 millones) y Polonia (2,75 millones). [ 9 ] En Estados Unidos, 190 000 vehículos en circulación utilizan propano, [ 107 ] y 450 000 carretillas elevadoras lo utilizan como fuente de energía. Sin embargo, está prohibido en Pakistán (diciembre de 2013) ya que la OGRA lo considera un riesgo para la seguridad pública.

Ácido fórmico

El ácido fórmico se utiliza convirtiéndolo primero en hidrógeno y usándolo en una pila de combustible de hidrógeno . También se puede usar directamente en pilas de combustible de ácido fórmico . El ácido fórmico es mucho más fácil de almacenar que el hidrógeno. [ 108 ] [ 109 ]

coche de nitrógeno líquido

El nitrógeno líquido (LN2) es un método de almacenamiento de energía. Se utiliza energía para licuar el aire, y luego se produce LN2 por evaporación, el cual se distribuye. El LN2 se expone al calor ambiente dentro del automóvil y el gas nitrógeno resultante puede utilizarse para alimentar un motor de pistón o de turbina. La cantidad máxima de energía que se puede extraer del LN2 es de 213 vatios-hora por kilogramo (W·h/kg) o 173  W·h por litro, de los cuales se  puede utilizar un máximo de 70 W·h/kg con un proceso de expansión isotérmica. Un vehículo con un tanque de 350 litros (93 galones) puede alcanzar autonomías similares a las de un vehículo de gasolina con un tanque de 50 litros (13 galones). Los motores teóricos del futuro, que utilizan ciclos de llenado en cascada, pueden mejorar esta cifra hasta aproximadamente 110  W·h/kg con un proceso de expansión cuasi-isotérmica. Las ventajas son la ausencia de emisiones nocivas y una densidad energética superior en comparación con un vehículo de aire comprimido , además de la posibilidad de rellenar el depósito en cuestión de minutos.

Energía nuclear

El rover Curiosity de Marte funciona con generadores termoeléctricos de radioisótopos.

En principio, es posible construir un vehículo propulsado por fisión nuclear o desintegración nuclear. Sin embargo, existen dos problemas principales: primero, hay que transformar la energía, que se presenta en forma de calor y radiación, en energía utilizable para la propulsión. Una posibilidad sería utilizar una turbina de vapor como en una central nuclear, pero un dispositivo de este tipo ocuparía demasiado espacio. Una forma más adecuada sería la conversión directa en electricidad, por ejemplo, con termoelementos o dispositivos termoiónicos. El segundo problema es que la fisión nuclear produce altos niveles de neutrones y rayos gamma, que requieren un blindaje excesivo, lo que daría como resultado un vehículo demasiado grande para circular por vías públicas. Sin embargo, Ford Nucleon realizó estudios en este sentido .

Una mejor opción para un vehículo de propulsión nuclear sería el uso de la energía de la desintegración radiactiva en generadores termoeléctricos de radioisótopos , que además son muy seguros y fiables. El blindaje necesario para estos dispositivos depende del radionúclido utilizado. El plutonio-238, como radiador alfa casi puro, no requiere mucho blindaje. Dado que los precios de los radionúclidos adecuados son altos y la densidad energética es baja (generar 1 vatio con plutonio-238 requiere medio gramo), este método de propulsión resulta demasiado caro para su uso generalizado. Además, los generadores termoeléctricos de radioisótopos, debido a su alto contenido de material altamente radiactivo, presentan un peligro extremo en caso de mal uso, por ejemplo, por parte de terroristas. El único vehículo en uso que funciona con generadores termoeléctricos de radioisótopos es el rover Curiosity de Marte .

Otras formas de energía nuclear, como la fusión y la aniquilación, no están disponibles actualmente para la propulsión de vehículos, ya que no existe ningún reactor de fusión operativo y es dudoso que se pueda construir uno con un tamaño adecuado para un vehículo terrestre. La aniquilación podría funcionar en algunos casos (véase el propulsor de antimateria ), pero no existe la tecnología necesaria para producir y almacenar suficiente antimateria.

Vehículo híbrido eléctrico con asistencia al pedaleo

En vehículos muy pequeños, la demanda de energía disminuye, por lo que se puede emplear la fuerza humana para mejorar significativamente la duración de la batería. Tres ejemplos de estos vehículos fabricados comercialmente son el Sinclair C5 , el ELF y el TWIKE .

Volantes de inercia

Los volantes de inercia también pueden utilizarse como combustible alternativo y se emplearon en la década de 1950 para la propulsión de autobuses en Suiza, conocidos como girobuses . El volante de inercia del autobús se cargaba con energía eléctrica en las estaciones terminales y le permitía recorrer hasta 8 kilómetros solo con su propio volante. Los vehículos propulsados ​​por volante de inercia son más silenciosos que los vehículos con motor de combustión, no requieren catenaria y no generan emisiones, pero el volante de inercia tiene un gran peso (1,5 toneladas para 5  kWh) y requiere medidas de seguridad especiales debido a su alta velocidad de rotación.

Silanos

Los silanos superiores al heptasilano pueden almacenarse como la gasolina y también funcionar como combustible. Tienen la ventaja de que pueden arder con el nitrógeno del aire, pero su principal desventaja es su elevado precio y que sus productos de combustión son sólidos, lo que causa problemas en los motores de combustión.

Primavera

La energía de los resortes o las cuerdas de goma retorcidas puede utilizarse para propulsar vehículos pequeños. Sin embargo, este método de almacenamiento de energía solo permite guardar pequeñas cantidades, insuficientes para la propulsión de vehículos de transporte de personas. Los vehículos impulsados ​​por resortes son juguetes de cuerda o coches de juguete con trampa para ratones .

Vapor

El coche Stanley Steamer

Un automóvil de vapor es un vehículo que funciona con un motor de vapor . Puede utilizar madera, carbón, etanol u otros combustibles . El combustible se quema en una caldera y el calor convierte el agua en vapor . Al convertirse en vapor, el agua se expande, creando presión . Esta presión empuja los pistones hacia adelante y hacia atrás, haciendo girar el eje de transmisión para que las ruedas se muevan hacia adelante. Funciona de manera similar a un tren o barco de vapor alimentado con carbón . El automóvil de vapor representó el siguiente paso lógico en el transporte independiente.

Los coches de vapor tardan en arrancar, pero algunos pueden alcanzar velocidades superiores a los 161 km/h  (100 mph ). Los últimos modelos de coches de vapor Doble podían ponerse en marcha en menos de 30 segundos, alcanzaban altas velocidades máximas y tenían una rápida aceleración, pero su compra era costosa. 

Una máquina de vapor utiliza combustión externa , a diferencia de la combustión interna. Los automóviles a gasolina son más eficientes, con una eficiencia de entre el 25 % y el 28 % . En teoría, una máquina de vapor de ciclo combinado, en la que el material combustible se utiliza primero para accionar una turbina de gas, puede alcanzar una eficiencia del 50 % al 60 %. Sin embargo, en la práctica, los automóviles con motor de vapor solo funcionan con una eficiencia de entre el 5 % y el 8 %.

El automóvil a vapor más conocido y vendido fue el Stanley Steamer . Utilizaba una caldera compacta de tubos de fuego bajo el capó para alimentar un sencillo motor de dos pistones conectado directamente al eje trasero. Antes de que Henry Ford introdujera con gran éxito la financiación mediante pagos mensuales, los automóviles se compraban normalmente al contado. Por eso, el Stanley se diseñó de forma sencilla: para que el precio de compra fuera asequible.

El vapor producido en la refrigeración también puede ser utilizado por una turbina en otros tipos de vehículos para producir electricidad, que puede emplearse en motores eléctricos o almacenarse en una batería.

La energía de vapor se puede combinar con un motor convencional de combustión interna para crear un sistema híbrido. Tras la combustión del combustible, cuando el pistón aún está sobrecalentado, a menudo a temperaturas de 1500 grados o más, se inyecta agua en el cilindro. El agua se vaporiza instantáneamente, aprovechando el calor que de otro modo se desperdiciaría.

Viento

Vehículos propulsados ​​por el viento con fines recreativos

Los vehículos eólicos son conocidos desde hace mucho tiempo. Pueden funcionar con velas similares a las de los barcos, con una turbina eólica a bordo que impulsa las ruedas directamente o genera electricidad para un motor eléctrico, o bien, pueden ser remolcados por una cometa. Los vehículos terrestres eólicos requieren una gran altura libre, especialmente cuando se utilizan velas o cometas, y no son adecuados para zonas urbanas. Además, pueden ser difíciles de maniobrar. Los vehículos eólicos se utilizan exclusivamente para actividades recreativas en playas u otras áreas libres.

El concepto se describe con más detalle aquí: de:Segelwagen .

Gas de madera

Vehículo con gasificador

El gas de madera puede utilizarse para alimentar automóviles con motores de combustión interna convencionales si se les instala un gasificador de madera . Esta práctica fue bastante popular durante la Segunda Guerra Mundial en varios países europeos y asiáticos, ya que la guerra dificultó el acceso al petróleo de forma sencilla y económica.

En 2014, Herb Hartman, de Woodward, Iowa, conducía un Cadillac propulsado por leña. Afirmaba haberle instalado el gasificador por tan solo 700 dólares. Hartman aseguraba: «Una tolva llena tiene una autonomía de unos ochenta kilómetros, dependiendo de cómo se conduzca», y añadía que partir la leña era «un trabajo arduo. Ese es el principal inconveniente». [ 110 ]

Véase también

Referencias

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