Los vehículos eléctricos están “de moda”; ¿Pero qué futuro tiene este tipo de vehículos en la agricultura? La "fiebre" por el “All Electric” que parece embargar las mentes de muchos gobiernos y organismos anexos a dichos gobiernos, yo no la tengo clara.
Una cosa será la tendencia, imparable por práctica, en la electrificación del tractor y de la maquinaria agrícola (dirección eléctrica; tracción eléctrica en remolques; motores eléctricos en henificadores, abonadoras…) pero de ahí a tractores eléctricos hay un mundo. Y es que en absoluto es lo mismo el tractor eléctrico que la electrificación del tractor.
El proceso de electrificación se refiere al accionamiento eléctrico de componentes del tractor (ventilador de refrigeración, compresor del aire acondicionado…) y de aperos enganchados al tractor. Al tractor se le puede dotar de un generador eléctrico para satisfacer la demanda creciente de potencia eléctrica de los aperos y componentes del tractor, pero la fuente primaria de electricidad sigue siendo el motor de combustión interna (MCI)
ELECTROMOVILIDAD
Se habla de electromovilidad al referirse a un segmento muy heterodoxo de vehículos que funcionan total o parcialmente con electricidad. A grandes rasgos se pueden conformar cuatro grupos:
- BEV (vehículo eléctrico a batería): utilizan un motor eléctrico para impulsar el vehículo con la electricidad que proviene íntegramente de las baterías incorporadas. Sus emisiones, mientras se conducen, son nulas; su dependencia de equipos externos para recargar baterías es completa
- PHEV (vehículo eléctrico híbrido enchufable): combinan un motor de combustión tradicional con un motor eléctrico que se puede recargar cuando se enchufa a una fuente de alimentación externa; también repostan combustible tradicional. Son por tanto vehículos más versátiles que los BEV. Según como se combinen las dos fuentes de potencia en el tren de transmisión se generan dos subclasificaciones:
- Serie: el motor de combustión se usa para cargar la batería eléctrica. El movimiento del vehículo se realiza solamente por la acción de la electricidad sobre los motores eléctricos
- Paralelo: el vehículo se puede impulsar bien por el motor de combustión o bien por el motor eléctrico o incluso ambos a la vez
- HEV (vehículo eléctrico híbrido): similares a los PHEV, pero en este caso se implementan con frenos regenerativos y no dispone de enchufe para recargar la batería. El motor de combustión reposta de forma convencional; el motor eléctrico solamente se recarga con frenos regenerativos o mediante un generador movido por el MCI. Las baterías de los HEV suelen ser más pequeñas que en los vehículos PHEV y BEV.
- MHEV (Mild-Hybrid Electric Vehicle): Lo microhíbridos podrían sr un subgrupo de los HEV. Considero que la microhibridación presenta muchas posibilidades en máquinas agrícolas autopropulsadas. Vehículos que no son capaces de funcionar únicamente con energía eléctrica, pero si tienen un pequeño sistema eléctrico como ayuda extra al motor de combustión o para alimentar componentes totalmente electrificados: arranque del motor térmico, compresor del aire acondicionado, sistemas de stop and go
- FCEV (vehículo de celda de combustible): similar al BEV puesto que utilizan solo un motor eléctrico para impulsar el vehículo. La diferencia con los BEV estriba en que las baterías se cargan por el uso de celdas de combustible de hidrógeno (que previamente se ha almacenado en un tanque). La electricidad se genera mediante una reacción química entre el hidrógeno y el oxígeno del aire. Con la reacción, las emisiones se reducen a vapor de agua y calor
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| Diagrama linea motriz tractor Belarus 3023 (por Luigi Alberti) |
COMPARANDO COMPORTAMIENTO:
ELÉCTRICO & CONVENCIONAL
Los motores eléctricos presentan diferencias
importantes frente a los térmicos en cuestiones de par y potencia. Mientras en
el motor de combustión la fuerza generada por la explosión de los gases de
escape produce una fuerza (N) en “línea recta”. El mecanismo biela-manivela
convierte esa fuerza lineal en rotativa. La distancia o palanca de las bieletas
del cigüeñal determina el par (fuerza por distancia, Nm) En el motor eléctrico
se transforma la energía eléctrica en energía mecánica. Si la tensión (voltaje)
es constante, el par aumenta incrementando la corriente consumida.
Pero desde el prisma único de la sensación “al
volante”, lo que distingue ambos comportamientos es el par inicial, constante y
mantenido que tiene un motor eléctrico. La diferencia es tal que no hay
comparativa posible: Ningún motor térmico puede hacer sombra en valores de
arrancada a uno eléctrico.
Curva MCI-Eléctrico
Si se analiza la curva obtenida por ensayo al freno dinamométrico de un típico motor diésel de tractor, se observa una curva con par máximo cercano a las 1300-1400 rev/min, posteriormente una planicie de par casi constante hasta las 1600-1700 rev/min.
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| Curvas motores: JD 6130 R y Nissan Leaf y 1.6 |
Motor eléctrico en tractor
agrícola: En su mayoría se trata de motores de inducción trifásicos, capaces de ser
refrigerados por aire o por agua. Con un peso que oscila entre 30 y 45 kg y una
velocidad de giro máxima 12000 a 15000 rev/min.
Los motores eléctricos más “populares” en maquinaria agrícola son los de tipo síncrono o bien los de tipo asíncrono.
Motor síncrono: la velocidad de giro es directamente proporcional a la frecuencia de la red que lo alimenta resultando una velocidad de giro constante (dependiente de la frecuencia, de la tensión en la red de alimentación y del número de polos)
Motor asíncrono: la velocidad
de giro se genera por inducción electromagnética de la bobina del estator.
Los motores de tipo síncrono son más caros, pero también presenta más posibilidades de sufrir daños por cuestiones de excitación eléctrica
Un buen motor diésel para tractor agrícola
proporcionará el máximo par lo más rápido posible y lo mantendrá en esas cotas
en el mayor rango de revoluciones. Es por lo que la mayoría de las mejoras
desarrolladas en estos motores consiste en hacer que la velocidad de combustión
se adapte al régimen de giro. Lo ideal sería mantener el par lo más uniforme
posible desde el ralentí hasta el corte de inyección. Sistemas como la
inyección directa, la distribución variable, la sobrealimentación variable, el
cruce de válvulas… en realidad persiguen este objetivo.
En cuanto a las curvas de motores eléctricos, sorprende inicialmente su forma: el par motor es siempre máximo, desde las mínimas revoluciones, además la entrega de par es instantánea. Por eso el comportamiento de estos vehículos: la potencia sube de forma muy uniforme (recuerda que la potencia solo es el producto del par por las revoluciones)
Entrega de par Tesla Model SP100 D: En realidad solo se trata de un coche de calle, pero con cifras de “escándalo”: de 0 a 100 km/h ¡en 2,5´´! Aun así, el prototipo TC-X eclipsa la cifra puesto que pasa de 0 a 100 en 1,5 ´´, alcanzando los 233 km/h en… ¡4,89´´!
¿Acelerador o potenciómetro?: Mientras que en el MCI el acelerador actúa
modificando el combustible que entra en la bomba inyectora, en el motor eléctrico
se actúa sobre un potenciómetro que transmite la señal al controlador.
Rendimiento energético: En los motores térmicos la eficiencia energética se
calcula como la relación entre la energía contenida en el combustible y la
energía mecánica ofrecida. En un motor eléctrico el rendimiento energético se
mide como relación entre la energía eléctrica que absorbe y la energía mecánica
que ofrece.
Mientras que en motores térmicos no es posible obtener eficiencias superiores al 25 % debido al calor generado en la combustión (pérdidas que no puede ser aprovechadas) en el motor eléctrico las cifras son incluso superiores al 90 %
Ojo con las comparativas: Por ejemplo, si se comparan rendimientos y se observan cifras del 20 y 90% pueden ser diferencias abismales, pero en realidad hay que analizar la denominada huella energética completa. Tampoco es fácil comparar cifras de consumo, para hacerlo habría que convertir en unidades comparables las cifras de motores eléctricos frente a combustión. Un litro de gasóleo son 10,3 kWh de energía por lo que 130 kWh serían unos 11 litros de gasoil.
¿Y EN CUANTO AL MANTENIMIENTO?
No son comparables en complejidad los mecanismos que
hacen funcionar a un vehículo con motor de combustión a otro de tipo eléctrico.
Los mecanismos de vehículos eléctricos son de una simplicidad abrumadora porque
apenas existen piezas móviles.
Simplicidad mecánica significa pocos rozamientos, poca generación de calor, poca fatiga y en consecuencia mucha eficiencia energética. Todo lo anterior se traduce en que la partida económica dedicada a mantenimiento por revisiones periódicas cada X horas, cambio de aceites, refrigerantes, filtros… en los eléctricos es casi nada.
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| SteeringPro SDF |
Mecánica simple que reduce el mantenimiento a
líquidos de frenos, dirección… Incluso los frenos se pueden gastar menos en
vehículos eléctricos cuando son de tipo regenerativo.
La partida de filtros de aire en cabina pues son idénticas, y en cuanto al nivel eléctrico/electrónico es más compleja la del vehículo eléctrico.
¿Y
EL IMPACTO AMBIENTAL DEL VEHÍCULO ELÉCTRICO?
Para
evitar malos entendidos con este concepto, y poder comparar “naranjas con
naranjas”, es necesario aclarar que, si bien no son comparables los impactos
ambientales, en materia de emisiones, de los vehículos eléctricos con los
convencionales, mientras están en su vida útil. Sin embargo, para ser justos,
el impacto ambiental debe ser el sumatorio de los procesos de producción, de
recarga y del reciclaje final.
Reconocemos
que hacer aseveraciones sin tener cifras contrastadas u oficializadas es en
gran medida una temeridad; sin embargo, consultadas diferentes fuentes, todas
coinciden en que un vehículo eléctrico emite más CO2 durante la
fabricación que uno convencional.
También
advertimos que se debe tener mucha precaución puesto que hay mucho “ruido”,
muchos intereses creados que pueden provocar malos entendidos en las etiquetas
medioambientales que decoran los parabrisas de nuestros turismos, y por
añadidura podrá ocurrir en nuestras máquinas eléctricas; aprendamos de los
errores para evitarlo.
Leer más:
- Electromovilidad en tractores agrícolas (Parte II)
- Electromovilidad en tractores agrícolas (Parte III)
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- El tractor eléctrico, actualidad y análisis de futuro (1ª Parte)
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