Tot el que has de saber si en un futur vols ser mecànic de cotxes (Motorpasión)
1. Blocs per aprendre el funcionament dels diferents components i sistemes de l´automòbil:
2. Passió per l´automòbil:
Sèrie d´articles amb informació històrica, de comportament (dinàmica) i mecànica de vehicles de 2a mà prestacionals.
3. Recull de vídeos:
- Tecnologia:
Amb electricitat, amb hidrogen, amb gas o amb biocombustible… Amb quina energia circularan els cotxes del futur? El programa “Transfer” intenta aclarir aquest dubte.
Fa un segle, el petroli era un recurs abundant i barat, i encara no se sabia que les emissions de CO2 serien tan negatives per a la salut del planeta. Per això, ara es treballa per canviar el funcionament energètic global, per exemple, perquè el transport de persones i mercaderies sigui compatible amb un futur energètic renovable i sostenible. Molts experts diuen que els vehicles del futur seran elèctrics, però el més curiós és que també van existir en el passat. El primer vehicle elèctric va néixer l’any 1881, i a principis del segle XX hi havia més cotxes elèctrics que no pas de vapor o de gasolina. El motor de combustió, però, va guanyar la batalla de la tecnologia, ja que era més barat de fabricar. L’any 1881, l’inventor francès Charles Jeanteaud va construir un vehicle que funcionava amb bateries. El 1893, a l’Exposició Universal de Chicago, el cotxe elèctric va ser presentat en societat. Quatre anys més tard, els taxis de Nova York ja funcionaven amb electricitat. El 1920, la indústria de l’automòbil va fer un tomb i va apostar pel motor de combustió. Actualment, els fabricants de cotxes tornen a experimentar amb electricitat. Els motors elèctrics són petits, eficients i silenciosos i necessiten poc manteniment. També hi ha els híbrids, que són de combustió i elèctrics. Són eficients i contaminen menys que els de gasolina. Jordi Ferran, un enginyer tècnic industrial que treballa com a provador de cotxes en pistes de proves, parla de la seva feina. Les autopistes permeten moure’s pel territori de manera ràpida i còmoda. També són infraestructures per conduir amb seguretat: pel seu traçat en línia recta, perquè els conductors tenen informació d’última hora sobre el trànsit a través dels panells informatius, pel personal de l’autopista que vigila i informa i per les tasques de manteniment, neteja i renovació de l’asfalt i dels túnels.
- Programa: Transfer.
- Idioma: Català
- Producció: TVC, Triacom Audiovisual.
- Any de producció: 2008.
- Durada: 6 min.
3.2. El motor de bat a bat:
Què és el que fa que un cotxe “tingui nervi” com un Fórmula 1? ABS, ESP… ¿Què signifiquen aquestes sigles? Quan es va fabricar el primer cotxe? Com és un motor per dins? Pere Renom munta un motor peça per peça, visita el banc de proves de SEAT i rep una classe pràctica de conducció segura en un circuit.
- Programa: Quèquicom.
- Capítol: 186.
- Idioma: Català.
- Producció: TVC.
- Any d´estrena: 2013.
- Durada: 30 min.
3.3. Sobre rodes:
La roda és un dels invents més importants de la humanitat. “Quèquicom” parla, en aquest capítol, de la relació entre els pneumàtics i la seguretat en la conducció, de com es fabriquen i com es reciclen.
Molts conductors desconeixen que una de les parts més importants del seus vehicles són els pneumàtics. El reporter Miquel Piris en parla amb el pilot de ral·lis David Abad, professor de conducció de l’escola Can Padró de Castellbell i el Vilar. També es visita la fàbrica de pneumàtics que Pirelli té a Manresa, on es descobreix que sota l’aparença d’un bocí de goma s’amaga un acurat disseny tecnològic pensat per durar molts anys. A Catalunya, cada any es llencen sis milions de pneumàtics usats i, per llei, no se’n pot desaprofitar ni un gram. El reportatge mostra quines són les opcions que, de moment, s’han ideat per donar-los una segona vida.
- Programa: QuèQuiCom.
- Idioma: Català.
- Producció: TVC.
- Any de producció: 2007.
- Durada: 26 min.
3.4. Els mecànics de la F1:
Aquest capítol del programa “Quèquicom” està dedicat a la fórmula 1: a la fabricació dels vehicles, al seu comportament sobre el circuit i a la preparació dels pilots.
El programa visita el circuit de Montmeló durant una de les curses de les World Series i fa un seguiment de la competició de la mà de Joan Villadelprat, president de l’escuderia Epsilon Euskadi.
El centre d’alt rendiment Epsilon Euskadi és l’única empresa d’Espanya que fabrica un cotxe per a les 24 hores del circuit de Le Mans. A més, sis dels seus mecànics són capaços de desmuntar un cotxe de fórmula 1 i tornar-lo a muntar en un temps record de vint minuts.
L’expilot Salvador Cañellas sap com es comporta un vehicle i fa servir la seva experiència per ensenyar a conduir cotxes de fórmula 1 al Circuit de Catalunya. S’encarrega de donar consells a la reportera Samantha Vall, que s’atreveix a pujar per primera vegada a un cotxe de carreres.
En un gimnàs es mostra que l’exercici del coll és un dels entrenaments bàsics per als pilots d’elit i que el més important per al funcionament dels cotxes de carreres és el control de l’aerodinàmica.
- Programa: QuèQuiCom.
- Idioma: Català.
- Producció: TVC.
- Any de producció: 2007.
- Durada: 26 min.
3.5. Carreteres, bones dreceres:
Córrer més és una solució per evitar embussos? Com es calcula la distància de seguretat? Quin criteri usen per senyalitzar les carreteres? Veurem, a més, el procés de construcció d’una carretera des del desbrossament i el moviment de terres, fins a l’aglomerat. S’explica la feina dels topògrafs i el funcionament de tota la maquinària.
Al món es calcula que hi ha uns 30 milions de km de carreteres. L’equivalent a anar i tornar a la Lluna 40 vegades. A Catalunya en tenim 12.000 km. Amb aquesta extensa xarxa viària podem arribar a qualsevol punt del territori amb el mínim temps possible. Les carreteres són bones dreceres.
El reportatge mostra el procés de construcció d’una carretera des del desbrossament de la vegetació, passant pel moviment de terres, fins a l’aglomerat. Valentín Aceña, de Planificació i Actuació en Infraestructures de la Diputació de Barcelona; Joan Antoni Sinfreu, cap de topografia de COPCISA, i Mariano Ruiz, cap de Producció d’UTE Variant de Vilanova, expliquen tot el procés i el funcionament de la maquinària.
Es fa un breu repàs de la història de la xarxa viària catalana des dels temps dels romans fins a l’actualitat. A mesura que es complica la xarxa, inevitablement també es complica la senyalització, ja que hi ha infinitat de destinacions a les quals es pot accedir per vies diverses, hi ha un espai molt limitat als rètols i poc temps per llegir-los. Ferran Camps, responsable de seguretat viària i senyalització de la Generalitat de Catalunya, n’explica els criteris. A més dels rètols orientatius, les carreteres tenen també molts senyals de circulació. La velocitat s’ajusta a les característiques de la via, i especialment a la seva geometria. Els canvis de rasant són paràboles i les corbes són arcs de circumferència.
Corbes segures
La clotoide, que també és coneix com a espiral d’Euler, es defineix com una corba en què el radi per la distància recorreguda és constant. Tot just quan comença la corba, el radi és molt gran i, a mesura que anem avançant la corba es fa més tancada, el radi es fa més petit, fins que arribem a tenir el radi de l’arc de circumferència que requereixi el traçat. Una corba amb una variació progressiva del radi permet una conducció poc brusca, més còmoda i, sobretot, més segura, per això s’utilitza en el traçat d’autopistes i vies ràpides.
Un ferm ferm
El més important d’una carretera és el que no es veu. La base, que és el veritable fonament de la carretera. Una carretera amb uns fonaments defectuosos acabarà deformada o, el que és pitjor, provocarà esvorancs o esllavissaments. I per als fonaments no serveix qualsevol material. Es podria utilitzar una bona base de formigó, però sortiria caríssim. Per això s’utilitzen els àrids. Si s’usa només un àrid gruixut, com la grava, passarà que com que té molts espais buits tendirà a recol•locar-se i deformarà la carretera. Un àrid amb una granulometria molt fina es comportarà gairebé com un fluid i no serà gaire estable. El secret és barrejar materials de diversos gruixos i els enginyers tenen molt ben calculada aquesta barreja que es coneix com a “tot-u”.
Regular el trànsit
Les retencions exasperen els conductors. El Servei Català de Trànsit disposa d’unes 500 càmeres fixes, 2 càmeres mòbils, més de 300 sensors i 2 helicòpters amb què obté informació en temps real de la situació del trànsit, i juntament amb les dades històriques pot prendre mesures per millorar la situació del trànsit. El reporter Pere Renom acompanya Xavier Almirall, subdirector del Servei Català de Trànsit, en un vol en helicòpter per veure el trànsit i les retencions des de l’aire.
A més velocitat, menys capacitat
Per una carretera, hi poden circular tants vehicles com vulguin, encara que sigui una recta? Suposem una via per on circulen cotxes a 30km/hora si volem que n’hi passin més podem augmentar la velocitat, per exemple al doble, a 60 km per hora. Passaran el doble de cotxes? La resposta és no. I és que un cotxe no viatja sol, porta sempre davant la seva distància de seguretat i com més corre, “més li creix el nas”. Així, un cotxe a 60km per hora ocupa més espai que el mateix cotxe a 30 per hora i, efectivament, passaran més cotxes, però no el doble. A més, aquesta distància de seguretat creix pràcticament amb el quadrat de la velocitat.
Com calcular la distància de seguretat
Una bona aproximació per calcular la distància de seguretat mínima és elevar al quadrat les desenes de quilòmetres: a 50 km, 5 multiplicat per 5 igual a 25 metres; a 60 (6×6), cal mantenir 36 metres de distància, i a 120? 12 x 12… 144 metres. La distància de seguretat és gairebé el triple a 120 que a 60, cada cotxe és com si fos tres cops més llarg… Però la velocitat només ha augmentat el doble. A partir d’una certa velocitat, la capacitat de la carretera disminueix. No s’avança gens reduint la distància de seguretat. Deixant de banda el risc, una topada, per petita que sigui, pot ser la causa d’un gran embús, just el contrari del que volien els qui no respecten les distàncies de seguretat. Per això, les carreteres que tenen el límit de velocitat regulable asseguren un trànsit més fluid.
Potes i rodes
La xarxa viària facilita molt la circulació als humans, però sovint fragmenta el territori i esdevé un obstacle per a la circulació de la resta d’organismes. Per aquest motiu les grans vies com l’eix transversal incorporen “ecoductes” i passos inferiors. Encara que no ho sembli aquests passos poden acumular un trànsit intens de fauna. Una fauna que, per molt veloç que es desplaci, no presenta rodes ja que biològicament són impossibles de desenvolupar. En canvi, les rodes són un èxit cultural que ha ajudat els humans a dominar el món, amb elles arribem més de pressa a tot arreu, però per poder usar-les calen les carreteres.
- Programa: QuèQuiCom.
- Idioma: Català.
- Producció: TVC.
- Any d´estrena: 2014.
- Durada: 32 min.
3.6. Contaminació dièsel: no és només Volkswagen:
El frau de Volkswagen (VW) ha posat la contaminació del dièsel sobre la taula. Però no es tracta d’un cas aïllat. Com a mínim deu marques (que es revelaran en el programa) tenen cotxes que en circulació urbana emeten òxids nitrosos (NOx) molt per sobre del nivell legal. Segons el doctor James Tate, de la Universitat de Leeds, determinats models emeten fins a un 30% més NOx que els de VW.
Ell creu que aquestes marques han trobat la manera de superar el test d’emissions en el laboratori, però la realitat és que els seus vehicles contaminen molt més del que es declara.
Encara que es reduís l’emissió d’òxids nitrosos, els vehicles continuarien sent la principal font de contaminació de l’aire urbà. El motors, tant de dièsel com de gasolina, emeten CO2, CO i, sobretot, partícules que perjudiquen els pulmons i intoxiquen la sang. Pel doctor Xavier Querol, del IDAEA-CSIC, cal anar cap a la ciutat sense cotxes.
La reportera del programa, Georgina Pujol, entrevista el doctor James Tate (investigador de Institut d’Estudis de Transport de la Universitat de Leeds) que ha analitzat els fums dels tubs d’escapament de més d’un milió de cotxes en vies urbanes i en condicions reals al Regne Unit, durant cinc anys. Els resultats de l’estudi apunten que tots els cotxes dièsel produeixen més òxids de nitrogen del que la Unió Europea permet. Els models Insignia i Astra de Vauxhall, (aquí, Opel), n’emeten 10 vegades més del que permet la normativa Euro 5. Són els que més n’emeten amb diferència. A certa distància el segueixen Skoda, Peugeot, Volkswagen, Volvo, Land Rover i Ford. Mercedes i BMW són els que en desprenen menys d’entre els analitzats, però tampoc no compleixen la normativa anticontaminació europea. Això posa de manifest que hi ha una gran distància entre les emissions reals i els límits legals que marca la Comissió Europea. El doctor James Tate diu que està molt sorprès del seus resultats, no s’esperava trobar un fabricant de cotxes que produís vehicles que contaminessin notablement més que Volkswagen. A banda, també han comprovat que els utilitaris de ciutat dièsel emeten més NOx que els autobusos londinencs de dos pisos i els camions articulats de 40 tones de càrrega. Aquests resultats fan pensar al doctor Tate que potser VW no és l’única marca de cotxes que ha trobat la manera de superar els tests de laboratori o bé que aquestes proves no responen a les condicions reals de conducció. L’estudi del doctor Tate està finançat pel Departament de Medi ambient, Aliments i Agricultura del Regne Unit.
La conducció agressiva agreuja el problema
En aquest capítol, també expliquem com crema el combustible dins d’un motor dièsel i quina relació hi ha entre la manera com conduïm i la contaminació atmosfèrica. El doctor Xavier Giménez, professor de química de la Universitat de Barcelona, diu que una conducció agressiva i ràpida augmenta les emissions d’òxid de nitrogen i d’emissió de partícules. De fet, els vehicles dièsel emeten vint vegades més de partícules que els de gasolina.
Els nens, més exposats
El doctor García Algar, investigador i pediatre de l’Hospital del Mar –IMIM, ha fet un estudi que revela que els nens que van en cotxet respiren a l’altura dels tubs d’escapament. L’aire que respira la mare no és el mateix que respira el nen. I ells que són vulnerables, estan exposats a concentracions més altes de partícules ultrafines.
El doctor Jordi Sunyer i la doctora Mar Álvarez, investigadors de CREAL, centre aliat ISGlobal, ens parlen del cervell com l’òrgan més sensible a la contaminació atmosfèrica. Els contaminants més perjudicials, les partícules de menys de 10 micres, quan les respirem viatgen directament del nas, a través de l’olfacte, fins al cervell. I això provoca inflamació i danys cerebrals. Aquests contaminants estan relacionats al final de la vida adulta amb l’Alzheimer, el Parkinson i la demència: I a l’inici de la vida, estan vinculats amb els trastorns d’atenció i problemes de comportament.
El sutge
A plató, Jaume Vilalta demostra com queda un mocador blanc exposat a les emanacions d’un tub d’escapament d’un cotxe dièsel. Però el sutge i el fum dels vehicles només és la contaminació visible. N’hi ha una altra, d’invisible, que són els gasos. El més conegut és el CO2, responsable de l’efecte hivernacle, però els motors expulsen també monòxid de carboni, que és molt tòxic, (per sort en poca quantitat) i, en més quantitat, òxid de nitrogen, NO2, un gas irritant que ha saltat a l’actualitat perquè s’han manipulat vehicles per dissimular els nivells d’emissions d’aquest gas que haurien de ser molt menors que els reals.
Com es formen les partícules contaminants?
Tant el gasoil –que és el nom del combustible dels motors dièsel- com la benzina són hidrocarburs, cadenes de carboni i hidrogen que quan reaccionen per combustió amb l’O2 es trenquen i donen C02 i H20. Però la combustió al motor no és mai perfecta, hi ha àtoms de carboni que no troben parella, no troben oxigen per enllaçar-s’hi, i s’ajunten entre ells. I així es forma carbó, grafit com el de la mina d’un llapis.
Els filtres i catalitzadors, per llei, han de reduir una part significativa de les partícules més grosses de 10 micres. I, en aquest sentit, s’ha progressat molt. Penseu que un dièsel de 1992 emetia 190 mg de micropartícules per cada km recorregut, ara un cotxe modern n’emet… 5 mg, gairebé 40 cops menys!
Què vol dir 10 micres? Si una pilota de tenis fes 10 micres, un bidó de petroli seria el gruix d’un cabell. Les micropartícules suren a l’atmosfera i entren a les nostres vies respiratòries, que són com un embut cada cop més estret que comença la boca i al nas i acaba als bronquíols passant per la faringe i els bronquis.
Les vies respiratòries estan recobertes d’una mucositat.
I a sota seu hi ha uns cilis que són el sistema d’autoneteja: desplacen els mocs bruts cap amunt. Però les partícules danyen els cilis, els van matant.
La majoria de les partícules de 10 micres queden atrapades en les vies altes, però altres continuen bronquis avall, cap als pulmons. Les micropartícules de fins a 2,5 micres arriben als pulmons i s’hi enganxen. L’acumulació de contaminants causa malalties i n’agreuja d’altres, com l’asma.
Les més petites, les d’una micra o menys passen tots els sedassos i arriben fins als alvèols i d’allà passen a la sang. Es relacionen amb malalties com l’ictus o l’infart.
Catalitzador i òxid nitrós
Els 4 metalls més cars que hi ha al món són: or, pal•ladi, platí i rodi.
El més car? L’or. Després vénen el platí, el rodi i el pal•ladi. Doncs, tres d’aquests metalls tan cars -l’or no- els porten els cotxes i els camions.
On? Als catalitzadors. Normalment els vehicles d’explosió en porten dos, de catalitzadors: un per a gasos i l’altre per a partícules. En els equipaments dels vehicles, els catalitzadors pròpiament dits són els metalls preciosos que hi ha en el revestiment interior. Un catalitzador és una substància o element que accelera les reaccions químiques sense que ell es consumeixi. Una cambra catalítica ve a ser com un entorn romàntic, un “niu d’amor” per a la química. En presència de platí, rodi i pal•ladi les reaccions químiques són més fàcils.
Els gasos de combustió del motor arriben al catalitzador i entre ells destaca l’irritant diòxid de nitrogen, NO2. Per trencar-lo, el catalitzador el fa reaccionar amb petites dosis de combustible, en un ambient molt calent. L’eficàcia d’aquesta reacció es pot augmentar amb compostos que porten amoníac, com la urea. El sistema es coneix com SCR.
El NO2, en perdre l’oxigen, s’ha reduït a N2. El N2 és el gas més abundant a l’aire i per a nosaltres és inert, no ens fa cap mal.
En canvi, si s’altera el règim del motor, com ha passat en el cas VW, es pot deixar escapar molt òxid nitrós perjudicial.
Per neutralitzar el CO, el catalitzador provoca una reacció inversa, ara es tracta d’afegir-hi oxigen, d’oxidar-lo, per passar del monòxid de carboni, CO, verinós, a C02, diòxid de carboni, que encara que provoca efecte hivernacle, com a mínim no és tòxic.
Frenar les partícules
No és fàcil frenar l’emissió de partícules. A més dels motors, els sistema de frens i les cobertes de cautxú són una gran font de pols tòxica. Els frens de disc alliberen coure i altres metalls irritants. Quan aneu a rentar el cotxe fixeu-vos en el suquet negre que surt dels frens… Aquest problema també el tenen els cotxes elèctrics.
Els experts
En aquest capítol ens han assessorat: Jordi Llorca, director del Centre de Recerca en Nanoenginyeria de l’Institut de Tècniques Energètiques, Universitat Politècnica de Catalunya. Tallers Trabal (Sant Cugat).
- Programa: QuèQuiCom.
- Idioma: Català.
- Producció: TVC.
- Any d´estrena: 2016.
- Durada: 30 min.
3.7. El cotxe elèctric engega:
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.
- Programa: QuèQuiCom.
- Idioma: Català.
- Producció: TVC.
- Any d´estrena: 2016.
- Durada: 30 min.
