El vehicle elèctric només representa el 2% de les vendes de cotxes del mercat, però s’estima que l’any 2050 s’implantarà a nivell mundial. És una alternativa de futur o ja és una realitat per a tots els usuaris de la carretera? En aquest capítol, entrem a la fàbrica de la Nissan de Barcelona i veiem com es fabrica la furgoneta elèctrica e-NV200 en només 23 hores. Els trets diferencials són les bateries i el motor. Parlem amb un investigador d’un dels centres pioners del sud d’Europa en desenvolupament de bateries que ja disposen d’un mòdul nou amb un 30% més d’autonomia de les que hi ha disponibles al mercat. I comptem amb la participació d’un pioner de la mobilitat elèctrica, en Patrick Renau. L’any 2000 va fundar l’associació promotora del vehicle elèctric Volt-tour i treballa al centre de Recursos del Vehicle Elèctric de Santa Perpètua de Mogoda. Amb ell descobrim la gran eficiència energètica del motor elèctric.


Si comparem un motor de combustió i un motor elèctric de la mateixa potència veurem que presenten algunes diferències. El motor de combustió té un parell motor que varia amb les revolucions, l’elèctric sempre entrega la potència de manera lineal. El de combustió es cala, el segon no ho fa mai. El motor tèrmic pesa molt i fa molt de soroll i, en canvi, l’elèctric pesa molt poquet i gairebé no en fa, de soroll. Finalment, el motor tèrmic necessita manteniment i canvis d’oli i al motor elèctric no se li ha de fer res en 10 anys. Si és així, com pot ser que continuem usant el motor de combustió?
L’autonomia, taló d’Aquil•les
En el reportatge del “Quèquicom” d’avui, la reportera Georgina Pujol viu l’experiència elèctrica movent-se amb la furgoneta e-NV200 de Nissan per arribar a tots els entrevistats. Descobreix si es pot rodar per carretera igual que si ho fes amb un vehicle de dièsel o gasolina, i si la infraestructura de recàrrega a Catalunya està preparada per facilitar-ne la circulació. I és que els cotxes elèctrics són el futur, però encara avui tenen un gran problema: poca autonomia. Els models que estan llançant els fabricants automobilístics al mercat recorren 250 km sense carregar. Però en recorreguts amb trams mixtos d’autopista o carretera, amb càrrega i diversos passatgers i usant la climatització o els llums, es queden en 150 o 180 km.
Ara hi ha moltes universitats i empreses investigant com millorar l’autonomia del vehicle elèctric. De fet, al mercat ja hi ha un parell de models amb una autonomia de 450 km amb una sola càrrega de la marca Tesla. Prou per perdre la por a la tirania de l’endoll. Però encara no són accessibles a la majoria dels mortals. El 2018 ens arribarà a Europa el primer model low cost de Tesla amb un preu anunciat de 31.000 euros.
Bateries cada cop més eficients
A Catalunya, estudiants de l’associació UPC Ecoracing de l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeries industrial i Aeronàutica de Terrassa (ETSEIAT), han construït un vehicle elèctric monoplaça que ha aconseguit pujar al podi de diverses competicions internacionals en què el que és important és l’enginyeria, no la velocitat... El motor elèctric s’alimenta per unes bateries de ions de liti d’última generació i reaprofita l’energia en les desacceleracions amb un sistema de frenat regeneratiu. La Georgina Pujol entrevista Baltasar López, que és el director del projecte i investiga com millorar les bateries elèctriques a l’Eurecat, un dels centres capdavanters en el desenvolupament d’aquesta matèria al sud d’Europa. En el laboratori ens ensenya unes bateries de forma cilíndrica, semblants a les que duen els cotxes Tesla, que ja ofereixen un 30% més d’autonomia de quilòmetres que les que hi ha al mercat.
La factoria
A la planta Nissan de Barcelona veiem com munten les bateries de la furgoneta e-NV200. La fàbrica està preparada per produir 21 bateries cada vuit hores. Tenen moltes peces i han de seguir una seqüència de muntatge específica. Dins la bateria hi ha 48 mòduls i estan agrupats en paquets de tres. Els operaris segueixen les instruccions amb molta cura pel perill de curtcircuit o explosió. La fabricació d’una bateria com aquesta costa uns 9.000 euros i això és el que encareix el preu del vehicle elèctric respecte als models de motors de combustió interna.
Les bateries estan fetes amb liti, el metall més lleuger del planeta. Més de la meitat dels 40 milions de tones que hi ha a la Terra estan concentrats a Bolívia, Xile i l’Argentina. Per això, s’ha batejat aquesta zona com l’Aràbia Saudita del liti. Però és Bolívia el que té el jaciment més gran, en el Salar de Uyuni. El problema és que està molt barrejat amb el magnesi i el procés per separar-lo és molt costós. Això encareix notablement el preu final de les bateries.
Els punts de recàrrega
Quan es té poca autonomia de quilòmetres, cal saber on hi ha els punts de recàrrega abans de sortir de casa. El que ha experimentat l’equip del reportatge és que desplaçar-se per la ciutat de Barcelona és fàcil perquè hi ha punts de recàrrega normal a més d’una cinquantena de pàrquings públics. Però, fora de Barcelona, la cosa canvia molt. A Catalunya, fora de la ciutat comtal, hi ha un centenar de punts de recàrrega normal repartits pel territori. De semiràpids, una mica més d’una vintena. De ràpids, només tres. I de supercarregadors de Tesla, dos. Carregar la bateria del vehicle elèctric fora de la ciutat comtal encara és tota una aventura.
Descontaminen les ciutats
Els vehicles elèctrics no produeixen emissions en circular i ajuden a descontaminar les ciutats. I no és un aspecte menor perquè el 50% de la població mundial es concentra en entorns urbans que només representen el 5% de la superfície terrestre. Però, què passaria amb la xarxa elèctrica si de cop tots els catalans que tenim cotxe passéssim massivament a comprar models elèctrics? Ens podria abastir a tots? La reportera del programa troba la resposta a Endesa on li expliquen que la xarxa està acostumada a adaptar-se als increments de demanda com quan s’usen massivament els aires condicionats o les cuines de vitroceràmica i inducció. De totes maneres, diuen que els vehicles s’haurien d’endollar a casa a la nit durant les hores vall, cosa que abarateix els costos de la factura i aplana la corba de la demanda. Això també permetrà optimitzar les infraestructures de generació d’electricitat i una millor integració de les energies renovables perquè a la nit és quan es produeix més eòlica, per exemple.
Pel pioner de la mobilitat elèctrica a Catalunya Patrick Renau, ha arribat el moment de fer el canvi de vehicle de motor tèrmic a elèctric encara que generi petits fenòmens d’ansietat als usuaris. Explica a la reportera que el motor elèctric aprofita un 80% de l’energia que té a bord enfront del 20-30% d’un motor de gasolina o dièsel. És a dir, són molt més eficients a nivell energètic.

Fins a quin punt contaminen menys que els cotxes dièsel o gasolina?
Els cotxes amb un motor tèrmic contribueixen a l’escalfament global.
Però la pregunta és: fins a quin punt són més nets, els elèctrics? Els dos cotxes estan fets amb matèries primeres com l’acer i l’alumini. Per fabricar-ne un de gasolina es generen 7 tones d’emissions de CO2. Com que el cotxe elèctric necessita més energia i materials per produir les bateries, en total n’emet 8 tones.
I què passa quan els posem a la carretera? El de gasolina contamina per cada litre de combustible que crema. A banda que moltes emissions provenen de l’extracció, refinatge del petroli i el transport del fuel a les gasolineres.
El cotxe elèctric funciona amb electricitat i pot ser menys contaminant en funció de la font d’energia que s’utilitzi per generar-la. Al final de la seva vida, un cotxe de gasolina estàndard haurà generat 57 tones d’emissions de gasos d’efecte hivernacle. Mentre que el cotxe elèctric n’haurà generat només 28.
Rendiment global del cotxe elèctric
Sembla que el cotxe elèctric és fantàstic en gairebé tot. Un bon argument de venda és anunciar que porten motors amb rendiments del 90% davant dels escassos rendiments de l’ordre del 25% del motors Otto, els d’explosió. I és cert.
Però si analitzem en detall el sistema, veurem que un motor elèctric amb el seu elevadíssim rendiment del 90% ha de ser alimentat per un aparell dit inversor que no té un rendiment del 100%, és del 90%.
A més, l’energia del motor arriba a les rodes amb uns mecanismes de transmissió (diferencial, paliers, reductores, canvi de marxa, ni que sigui cap endavant i cap enrere) molt eficients, però que tampoc arriben al 100%, es queden en el 95%.
El cicle de càrrega i descàrrega de les bateries ja no és tan eficient, es pot considerar del 85%.
I pel sistema de càrrega, segons els models, pot anar del 65 al 90%, diguem que rendeix un 80%.
Tots aquests rendiments junts fan: 0,9% • 0,9% • 0,95% • 0,85% • 0,8% = 52%
Una xifra no tan maca com l’espectacular 90% que ens expliquen, però que això sí, continua sent molt millor que el rendiment dels cotxes amb motor tèrmic.

El motor elèctric: l'ase i la pastanaga

De la mateixa manera que un imant de tota la vida pot fer girar l'agulla imantada d'una brúixola, hom també pot fer-la girar amb un electroimant, que no és més que una bobina de coure per on fem passar un corrent elèctric. A més, en el moment que canviem els pols de la bateria al que està connectat, podem canviar la polaritat d'aquest imant i convertir el nord en el sud i el sud en el nord. Això faria que l'agulla canviés de sentit, apuntés cap a l'altra banda. Un imant, doncs, ens permet crear moviment.
Coneixent aquest concepte tan senzill ja som capaços de muntar un motor elèctric:
Primer de tot cal col•locar una bobina de coure connectada a una bateria en un eix que li permeti girar sobre si mateixa. Al mateix temps, hi posem un imant amb el pol nord a un cantó i el pol sud a l'altre. En el moment que canviem la polaritat de l’electroimant, aquest girarà a conseqüència de la repulsió dels pols iguals i l'atracció dels pols contraris. Farà exactament mitja volta. I si just en el moment que la bobina ja torna a estar en la situació estable, li tornem a invertir la polaritat... tornarà a passar el mateix: una altra mitja volta a causa de la repulsió i l'atracció.
Aquest plantejament, però, presenta dos inconvenients: d'una banda, com que la bateria i l’electroimant estan connectats per cables, arribaria un punt en què aquests s'entortolligarien de mala manera. D'altra banda, necessitaríem que el copilot estigués canviant la polaritat a cada moment, una cosa impossible i inviable.
Per solucionar aquests dos problemes es va inventar una tercera peça: un cilindre que, col•locat sobre l’imant, està connectat als seus cables i, a més, gira alhora amb ell. El cilindre presenta dues plaques separades l'una de l'altra que, al mateix temps, estan connectades a unes escombretes que van a la bateria. Cada cop que l’electroimant fa un gir, també ho fa el cilindre, el que provoca que les plaques canviïn de costat. És justament aquest canvi el que permet que, de forma automàtica, canviï la polaritat de la bobina. Així és com, de forma automàtica, l’imant va alterant la polaritat cada cop que fa mitja volta: es retroalimenta.
Lamentablement, aquest sistema també presenta problemes. El més important és el derivat pel fregament que hi ha entre les escombretes i el cilindre, que ho acaba embrutant tot. Per solucionar això, a algú se li va acudir canviar les peces de lloc: posar el rotor, la part sense cables i que pot girar tranquil•lament, al mig; i l’estator, la part que sí que ha de dur cables, als costats, estàtica. Al centre, doncs, hi va col•locar l’imant i als laterals els dos pols de la bobina. En aquest cas, però, el canvi de polaritat de la bobina ja es pot fer electrònicament i a molta velocitat.
Al cap i a la fi, sigui del tipus que sigui, el motor elèctric no és més que un pobre ase que persegueix una pastanaga i que, cada cop que es pensa que l'ha aconseguit, l’hi canvien de costat.

Els experts

En aquest capítol hi intervenen l’enginyer Patrick Renau, pioner de la mobilitat elèctrica de Catalunya i professor del centre de Recursos del Vehicle Elèctric CREVE de l’Ajuntament de Santa Perpètua de Mogoda. Baltasar López, responsable del laboratori del vehicle elèctric de l’empresa Eurecat i director del projecte ecoR2 de l’associació UPC Ecoracing de l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeries industrial i Aeronàutica de Terrassa (ETSEIAT). A la planta Nissan de Barcelona també entrevistem l’enginyer mecànic Josep Rubio, cap d’industrialització del motor de la furgoneta e-NV200, Manel Prado, tècnic de control de qualitat del departament de bateries i Jordi Garcia del departament de qualitat. També hi participa David Rodríguez, és enginyer i director de l’empresa EVECTRA que es dedica a la implantació d’infraestructures de recàrrega per facilitar la mobilitat elèctrica. I Narcís Vidal, gestor d’Innovació i Noves Tecnologies d’Endesa. També hem comptat amb l’assessorament de Santi Castellà, responsable de projectes d’electromobilitat de SEAT; Ricard Bosch, professor del Departament d’Enginyeria Elèctrica de la UPC, i Oriol Gallemí, enginyer industrial i expert en energia.