domingo 20 de octubre de 2019
NOVEDADES | 14-09-2019 08:00

¿Cómo son los automóviles solares?

El Sono Sion es el primer auto eléctrico con suplemento de potencia provista por grandes paneles solares adosados a su techo, laterales y capó. Es de origen alemán y se comenzará a fabricar en la planta que poseía la empresa automovilística Saab en Trollhättan, Suecia.

Es común decir que antes de Copérnico (célebre astrónomo polaco, 1473-1543) la Tierra era considerada como el centro de todo, pero esta creencia no se sostiene bajo una cuidadosa inspección. Desde los tiempos más primitivos, el sol era tratado como una deidad; el donador y sustentador de la vida.

Tal apreciación es fácilmente comprensible; el sol sigue siendo la fuente de la mayor parte de nuestra visión, todos nuestros alimentos y fibras, y prácticamente toda la energía que usamos. Sin el sol no habría calor, ni atracción gravitacional, ni un centro para mantener unido el sistema de planetas.

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Por lo tanto, no es de sorprender que el sol represente –como siempre lo ha hecho– una ilimitada fuente de energía útil, limpia y extremadamente segura.

El filósofo griego Heráclito (550-480 a. de Cristo) escribió que “el sol se renueva cada día. No cesa de ser eternamente nuevo”. Por supuesto que pese a los miles de años que han transcurrido desde esta afirmación, la misma es absolutamente cierta.

En las primeras décadas del siglo XX los científicos estaban experimentando con notables dispositivos inertes que convertían la luz del sol en electricidad. Curiosamente, según explica el doctor D.S. Halacy de la universidad de Arizona, Estados Unidos, uno de los primeros materiales que se usaron fue el selenio, un elemento nombrado así por la diosa luna, Selene. Así, las primeras células solares podrían haberse llamado células lunares.

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La célula solar de silicio fue usada por primera vez por los laboratorios Bell de los Estados Unidos a principios de los años cincuenta. Fueron milagros de buena fe, simplemente se colocaban al sol y convertían sus rayos directamente en electricidad, que podían alimentar a un dispositivo pequeño que consumía poca potencia.

Las modernas células solares son de silicio semiconductor ultrapuro, costoso (por ahora) de fabricar. El rendimiento de la célula de silicio cristalina llega en la actualidad al 24,7 por ciento, sólo superado por el 27,6 por ciento del arseniuro de galio, y por el 34,0 por ciento de una unión de galio con otros elementos.

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Aplicación en los automóviles
Hay varios modelos de diversas marcas como Toyota, Audi, Mercedes-Benz, Karma, Kia, Ford, Volkswagen y otras que tienen un segmento del techo elaborado con un panel de células solares de silicio conectadas en serie y después en paralelo y con un encapsulado de policarbonato, para proporcionarle rigidez.

Precisamente en el Karma Revero de 2020, un híbrido súper deportivo de altas prestaciones, todo su techo es un un gran panel solar que genera 200 Watts de potencia a pleno sol. Se genera una corriente eléctrica que alimenta al sistema de ventilación del automóvil, incluso estando  detenido con el motor térmico sin funcionar.

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También la energía eléctrica “limpia” así obtenida, activa al sistema de iluminación interior con diodos LED y fibras ópticas, y a  diferentes interruptores, incluyendo a las luces de las manijas de puertas. Por supuesto que la energía obtenida con el sol brillando se acumula primero en la batería auxiliar de 12 voltios, para disponer de Watts también cuando se hace de noche o en la oscuridad de un garaje.

Primer automóvil solar de serie
El Munich, Alemania, se estableció la firma Sono Motors, y comenzó con la producción del primer modelo producido en serie del tipo enteramente eléctrico y solar, el Sono Ion, de cinco plazas. En efecto, la mayoría de los paneles de la carrocería poseen células de silicio cristalino. Hay un total de 348 células formando módulos y su superficie es de 7,5 metros cuadrados.

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La potencia máxima obtenible es de 1.208 Watts, que proporcionan carga extra a las baterías de tracción de li-ión enfriadas por líquido, que extienden la autonomía de 220 a 250 kilómetros, reduciendo el consumo de combustible y aumentando la eficiencia. Estos valores se obtienen en condiciones muy favorables de iluminación solar. En promedio, en Europa, se extiende la autonomía en 10 kilómetros. La batería li-ion tiene una capacidad de 35-45 kWh y pesa 250 kilos.

El Sono Sion acusa un peso de 1.400 kilos y su motor eléctrico posterior eroga una potencia de 120 kW (160 CV). Es del tipo de corriente alterna de tres fases asincrónico, de 400 volts. El Sono Sion tiene una altura de 1,58 metros por 4,11 metros de largo y 1,79 metros de ancho. Muchas de sus piezas plásticas han sido elaboradas en impresoras tridimensionales y el equipamiento de serie incluye airbgas, aire acondicionado, frenos ABS, control de tracción ESP y un completo sistema de audio, además de un original filtro de cabina a base de musgo. El tablero de instrumentos tiene grandes pantallas LED.

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La recarga completa de la batería en un tomacorriente especial instalado en el hogar, insume 13 horas. En las estaciones de autos eléctricos e híbridos situadas en las ciudades, se puede cargar la batería en un 80 por ciento de su capacidad en 2,5 horas y de 100 por ciento en 3,2 horas. Las estaciones de recarga súper cargan la batería al 80 por ciento en media hora, lo que alcanza para recorrer 200 kilómetros.

En los referente a los posibles daños en los paneles solares en los accidentes de tránsito menores, y según afirma al fabricante del automóvil,  su reemplazo no supera en costo a la reparación de una carrocería tradicional de acero o de aluminio desprovista de estas células.    

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Células solares fotovoltaicas
Fotovoltaico es un término que alude a la transformación directa de energía luminosa en energía eléctrica.
Los componentes fundamentales son las células solares, que están fabricadas esencialmente con materiales semiconductores. Cuando reciben luz, debido al “fotoefecto interior” en el semiconductor aparecen portadores de carga libres (pares electrón-hueco).

Si en el semiconductor hay una unión PN (positivo-negativo), en su campo eléctrico son separados los portadores de carga y son conducidos a los contactos metálicos de la superficie del semiconductor. Dependiendo del material semiconductor entre los contactos se origina una tensión continua eléctrica (fototensión) que varía entre 0,5 y 1,2 V. Al conectar una resistencia al elemento de consumo, fluye la corriente (fotocorriente), por ejemplo 2.8 amperios para una célula solar de silicio ultra puro de 100 centímetros cuadrados con una tensión de 0,58 V.

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Las distintas células solares se conectan conjuntamente para formar nódulos solares. La tensión producida siempre en una tensión continua que puede ser transformada en corriente alterna por un rectificador inversor. Las características de un módulo son su tensión de salida y su potencia en Watts, referidas con respecto a unas condiciones de exposición de plena radiación solar (1.000 Watts/mm2).

El futuro de los automóviles eléctricos, híbridos y convencionales con la adición de grandes paneles solares, que proporcionen un suministro extra de energía parecen prometedores, especialmente cuando se trata de recuperar energía del frenado a partir de componentes electrónicos y de generar corriente para sistemas auxiliares que operan con diodos LED, fibras ópticas y otros elementos muy avanzados. Incluso proveen potencia eléctrica suplementaria al sistema central de generación y control de las corrientes eléctricas de alto y bajo voltaje.

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Finalmente, el sol nos  puede proporcionar toda la energía que necesitamos por todo el tiempo que la necesitemos. Para llegar a esta situación ideal todavía faltan muchos años de febril investigación y cuantiosas inversiones, aunque la humanidad puede esperar, porque el porvenir es inevitable.

at Pablo Jorge Gualtieri

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