Antes del auto eléctrico, la apuesta es a la batería de 48 voltios

Después de Volvo el verano pasado, las empresas de autos comenzaron a trazar los planes para electrificar gamas completas de vehículos. Sin embargo, las letras pequeñas demuestran que, durante la próxima década y más allá, el objetivo no será solo crear baterías que impulsen motores eléctricos, sino también añadir un poco más de potencia al venerable motor de combustión interna.

Esa potencia llegará cada vez más en forma de nuevos sistemas eléctricos construidos según una norma de 48 voltios, en lugar de los sistemas de 12 voltios que han dominado desde la década de 1950. La nueva arquitectura eléctrica —más sencilla que el tren de transmisión del Prius y menos cara que la batería del Tesla— satisface la demanda de autos que consumen más electricidad debido a las cargas de sus dispositivos y permite el uso de sistemas híbridos de manejo de bajo costo.

Las primeras propuestas para fabricar autos con una norma de 48 voltios se esfumó debido a los costos, pero recientes avances regulatorios y las piezas que algún día harán que los vehículos autónomos sean confiables han vuelto a encender la urgencia.

Además de la caída en los precios de las baterías y los sistemas electrónicos de mando, otros factores han provocado que valga la pena volver a examinar la tecnología de 48 voltios, afirmó Jürgen Wiesenberger, el director de la división de vehículos híbridos eléctricos de Continental North America. "El mercado no estaba preparado para ellos en el pasado por el costo, pero el aumento del precio del combustible en 2013 cambió el panorama", explicó.

Tecnología ya está vigente

Los sistemas de 48 voltios ya han logrado llegar a los vehículos de forma limitada, entre ellos el Cayenne de Porsche y los vehículos utilitarios Bentayga de Bentley, donde estos operan las barras estabilizadoras que mantienen el nivel de la carrocería cuando se toma una curva a gran velocidad.

Sin embargo, las aplicaciones más integradas de la tecnología, las cuales son lo mismo que el llamado sistema semihíbrido, ofrecen el mejor valor: hasta el 70% del beneficio de un híbrido completo a 30% del costo, según analistas de la industria.

Continental proyecta que en 2025 los sistemas semihíbridos de 48 voltios representarán el 14% de las ventas de vehículos nuevos a nivel mundial, mientras que las ventas de los vehículos impulsados exclusivamente con motores de gasolina o diésel caerán un 65%.

En julio, Volvo llegó a los titulares de los periódicos cuando anunció que electrificaría todas sus líneas de modelos: como mínimo, ofreció un motor eléctrico para que ayude al motor de pistones en cada nuevo Volvo que se lance a partir de 2019.

Volvo utilizará la norma de 48 voltios en sus vehículos semihíbridos: los que permiten que el motor de combustión interna se apague mientras el vehículo se desplaza por inercia o se encuentra detenido, y después se enciende de nuevo cuando se pisa el acelerador.

Audi, que utilizará los sistemas de 48 voltios en los modelos A7 y A8 de 2019, remplaza su alternador convencional con un motor alternador de arranque más grande que se enfría con agua. En vez de simplemente cargar la batería y dar energía a los accesorios, reinicia el motor V-6 caliente después de que se apaga cuando se detiene en un semáforo y recaptura energía cuando se ralentiza para cargar una batería de iones de litio que tiene en el maletero.

Este diseño tiene otro as bajo la manga: con el único objetivo de ahorrar combustible, el motor también arrancará después de que se apague hasta por 40 segundos mientras se desplace por inercia a velocidades de entre 54,7 y 159,3 kilómetros por hora.

Asimismo, es posible tener más potencia. En el SQ7, un vehículo utilitario que Audi no vende actualmente en Estados Unidos, un motor eléctrico cuenta con un sobrealimentador tipo vane. Este dispositivo, similar a un turbocompresor en su forma de operar, obtiene su incremento de potencia en bajas revoluciones sin el retraso de un turbo que produzca el tubo de escape.

Y Mercedes-Benz está equipando el nuevo motor de seis cilindros en línea del CLS 450 de 2019 con su sistema EQ integrado de arranque y generador. En este diseño, la electricidad se produce en el espacio entre el motor y la transmisión. Además, los sistemas semihíbridos de 48 voltios pueden funcionar en vehículos de trabajo pesado: Fiat Chrysler seguirá la estrategia de la correa de alternador con su sistema eTorque en las camionetas Ram Pickup y el Jeep Wrangler.

¿Por qué 48 voltios?

Al decidirse por este nivel, el sistema eléctrico se mantiene debajo del umbral de seguridad del que se considera alto voltaje (60 voltios), en el que los cables de alimentación deben ser naranjas y se requieren conectores especiales, los cuales cuestan hasta diez veces más, explicó Mary Gustanski, directora de tecnología en Delphi Technologies.

Por el momento, los sistemas más poderosos irán codo a codo con los sistemas eléctricos de 12 voltios en vez de remplazarlos por completo. Esta estrategia de voltaje dual evita rediseñar componentes sencillos y confiables como los motores que abren ventanas o ajustan asientos.

"No tiene sentido hacer un cambio completo", comentó Oliver Maiwald, vicepresidente sénior de tecnología de trenes de potencia en Continental, un importante proveedor en la industria. Las ventajas de los nuevos sistemas de 48 voltios son considerables. Ofrecen mejoras de hasta el 15% en la economía del combustible, mencionó Gustanski, y añadirlos al vehículo le costaría a la automotriz entre US$ 650 y US$ 1.000, mucho menos del costo de instalación aproximado de
US$ 3.000 de un sistema totalmente híbrido. Impulsar un sobrealimentador con electricidad puede brindar una ganancia del 30% de torsión a bajas revoluciones, y un costo agregado de cerca de US$ 250.

Es casi indudable que el automóvil dependerá cada vez más de la energía eléctrica para cumplir las obligaciones de economía de combustible y los límites de dióxido de carbono. Los vehículos eléctricos de batería, los cuales reducen los costos y cada vez son más, serán parte de la solución. Sucede lo mismo con los híbridos que se conectan, los cuales cuentan con una reserva de batería suficiente para cubrir las necesidades de la mayoría de la gente que va diario de su casa al trabajo y viceversa.

Sin embargo, los escépticos podrían preguntarse por qué los ingenieros están dedicando tanto esfuerzo a desarrollar sistemas semihíbridos que podrían percibirse como medidas temporales para que haya una flotilla de vehículos completamente eléctricos.

La realidad del tiempo que tarda la flotilla automovilística en dar la vuelta es lo que en verdad esclarece el panorama. IHS Markit, una firma de análisis industrial, pronosticó que el 10% de los vehículos que se fabriquen en todo el mundo dentro de siete años tendrá sistemas de 48 voltios. "En 2025, más del 95% de los vehículos que se vendan a nivel mundial seguirán con motores de combustión interna", aseguró Gustanski. "Así que, incluso en 2030, los sistemas de 48 voltios serán parte del entorno".