Nanoestructura energética

Apostando por un nuevo punto de vista que haga uso de nuevos materiales y estructuras en las carrocerías de los automóviles, Volvo propone la última tecnología energética.

Se trata de un proyecto que persigue que las actuales necesidades de espacio y capacidad energética eliminen de entre sus inconvenientes el peso añadido, para hacer uso de los paneles exteriores de la carrocería del automóvil y utilizándolo como un sistema de almacenamiento energético.

Con una carrocería conformada por nanoestructuras de fibra de carbono, resinas y fibra de vidrio se consigue construir una batería de supercondensadores que además realiza la función de sus paneles exteriores. Según los primeros prototipos de este desarrollo, se ha conseguido alcanzar una reducción de peso de 15%, mientras que la autonomía permite unos nada despreciables 130 Kilómetros por carga.

La fabricante sueca señala que con la sustitución de las cuatro puertas, el techo y el capó delantero de un vehículo sedán como el Volvo S80 se consigue ofrecer una autonomía de 130 kilómetros. Esta tecnología además permite emplear sistemas de recarga convencionales como la frenada regenerativa y la conexión externa a red eléctrica convencional. El potencial de la misma pretende conseguir reducciones de peso de hasta 50% eqivalentes a las prestaciones de eléctricos convencionales, una cifra de adelgazamiento posible gracias a la eliminación del sobrepeso de las baterías y a la sustitución de materiales como el Acero por los paneles estructurales desarrollados en fibra de carbono. A continuación, se transfiere la energía al motor eléctrico que se descarga y se utiliza en todo el auto.

Entre los principales retos en el desarrollo de híbridos y autos eléctricos, se encuentran el tamaño, el peso y el costo de la actual generación de las baterías. Con el fin de ofrecer la suficiente capacidad utilizando la tecnología actual, es necesario instalar baterías grandes, por lo que se incrementa el peso del vehículo.

Con la ayuda de 35 millones de coronas suecas (unos 3,5 millones de euros) de apoyo financiero de la Unión Europea (UE ) y con otros ocho socios, incluido el Imperial College de Londres como principal socio académico, el fabricante ha logrado desarrollar una mezcla compuesta de fibras de carbono y resina de polímero que puede almacenar y cargar más energía y más rápidamente que las baterías convencionales. Al mismo tiempo, el material es extremadamente fuerte y flexible, lo que significa que puede ser modelado para su uso en la construcción de paneles de la carrocería del automóvil.

El equipo del proyecto identificó una solución factible para el pesado bloque de almacenamiento actual y de gran tamaño de las actuales baterías que se encuentran en los híbridos y autos eléctricos de hoy, así como los altos costos asociados, manteniendo al mismo tiempo la capacidad eficiente de la potencia y el rendimiento.

Primero, se procedió al laminado de la fibra de carbono en capas y, luego se curaron en un horno para fraguarse y endurecerse. Los supercondensadores están integrados dentro de la piel de los componentes. Este material se puede utilizar alrededor del vehículo, y se pueden sustituir los componentes existentes para almacenar y cargar energía.

En la primera etapa, el trabajo se centró en el desarrollo del material compuesto y el estudio de las posibles formas de producir el material a escala industrial. En la etapa final se montó la batería en un auto, pero el proyecto continuará durante tres años más.

La respuesta se encuentra en la combinación de fibras de carbono y una resina de polímero para la creación de un nanomaterial muy avanzado, y supercondensadores estructurales. El carbono reforzado con fibras permite crear una batería en forma de sándwich, gracias al modelado para encajarla alrededor del auto, en partes como los paneles de las puertas, el maletero y el hueco de la rueda, suponiendo un ahorro sustancial en el espacio.

Hasta el momento, Volvo ha evaluado la tecnología mediante la creación de dos componentes para pruebas y desarrollo; una tapa del maletero y una cubierta de cámara probado en el modelo S80. La tapa del maletero es un componente de almacenamiento de funcionamiento con motor eléctrico y tiene el potencial de reemplazar a las baterías estándar de los autos actuales, ya que es más ligera.

La nueva cámara demuestra que también puede reemplazar la barra de manifestación, una fuerte pieza estructural que estabiliza el auto en la parte delantera, y la batería de arranque y parada. Esto permite ahorrar más de 50% en peso y es lo suficientemente potente como para suministrar energía de 12 voltios al sistema eléctrico. La sustitución completa de los componentes eléctricos existentes del auto con el nuevo material podría reducir el peso total en más de 15%, lo cual no sólo es rentable, sino que tiene mejoras en el impacto sobre el medio ambiente.

La empresa sueca seguirá buscando y desarrollando soluciones técnicas innovadoras y avanzadas para el automóvil del futuro, ya que, al respecto, Per-Ivar Sellergren, ingeniero de desarrollo en el centro de materiales de Volvo Cars dice que “nuestro papel es el de contribuir con los conocimientos sobre cómo esta tecnología se puede integrar en el futuro y con las ventajas y desventajas en términos de costo y facilidad de uso”.

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