Un vistazo al futuro: El turbo eléctrico

Los fabricantes de automóviles desde hace unos años están siguiendo una tendencia clara a la electrificación masiva de los componentes y sistemas del vehículo, es decir, cambiar lo que hasta ahora era mecánico por eléctrico. Hasta ahora habíamos visto bombas de agua, direcciones asistidas, compresores de aire acondicionado… pero nunca turbos.

Esto está a punto de cambiar…

La primera pregunta esta clara, ¿Por qué un turbo eléctrico? 

La respuesta es el downsizing (recordad que este concepto hace referencia a mantener o aumentar la potencia de los propulsores con menor gasto energético).

Desde que en el mundo de la competición comenzasen a utilizar de nuevos motores turboalimentados se ha avanzado bastante en esta tecnología.

Para los motores de los monoplazas de Formula 1 se utiliza un turbo híbrido denominado MGU-H (Motor Generator Unit-Heat). Este turbo sigue siendo parecido a los turbos convencionales ya que para comprimir los gases, se utiliza una turbina acelerada por los gases de escape. La gran diferencia con el turbo tradicional es que entre las turbinas cuenta con un motor eléctrico capaz de acelerar la turbina de admisión.

Con este motor eléctrico se elimina el retraso de la respuesta del turbo (Turbo-lag), es decir, el tiempo que transcurre desde que se pisa el acelerador hasta que se aumenta la presión en el colector de admisión.

 Este sistema permite acelerar y frenar la turbina en función de la demanda de potencia, por tanto se elimina la electroválvula de control del turbo y los alabes de la geometría variable, aunque para conseguir rápidas deceleraciones sigue incorporando una válvula de descarga.

Como todo buen avance que da buenos resultados en competición, la tecnología del turbo eléctrico está llegando a los coches de calle. La primera marca en desarrollar y adaptar estos sistemas a sus vehículos esta siendo el grupo Audi-VW, que presentó el RS5 TDI Concept, un prototipo equipado con un motor diesel V6 con doble turbo y 385 caballos que homologa un consumo medio de 5,3 l/100kms y unas emisiones de CO2 inferiores a 140gr/km.

  

A este primer prototipo le han seguido otros como el Audi A6 3.0TDI Concept o el más reciente el VW Passat 2.0 TDI Bi-Turbo, este último es el más cercano para llegar al mercado. También se rumorea con que el nuevo Audi Q7 incorporará esta tecnología en el 2016.

Todos estos coches tienen la misma base tecnológica aunque se monten en motores de diferentes cilindradas, derivada del Audi R18 e-tron ganador de las 24 horas de Le Mans de 2014.

En estos motores se instalan dos turbos montados en serie, uno convencional accionado por los gases de escape y otro turbo totalmente eléctrico.

No se puede eliminar completamente el turbo convencional ya que por el escape se desecha el 55% de la energía del combustible y resulta muy eficiente para acelerar la turbina de admisión. 

¿Entonces porque un segundo turbo eléctrico?

Se puede responder a la pregunta diciendo que es un complemento para el primero, es decir, cuando las revoluciones del motor son bajas el turbo convencional tarda un tiempo en alcanzar el margen de revoluciones óptimo de trabajo (unas 60.000rpm). 



Para eliminar este turbo-lag se hacen pasar los gases de la admisión por el turbo eléctrico que acelera rápidamente la turbina y comienza a dar presión antes, ya que no depende del margen de revoluciones del motor.

Una vez alcanzado un número determinado de revoluciones en las que el turbo convencional entra en fase de trabajo, se anula el by-pass de los gases hacia el propulsor eléctrico y van directamente hacia el motor. Con este sistema se mejora el empuje a bajas vueltas de motor consiguiendo el par máximo en un margen mayor de revoluciones.

El turbo eléctrico supone una gran ventaja para el consumo y el comportamiento dinámico del coche pero funcionando a pleno rendimiento supone un gran consumidor de corriente para el vehículo, de hecho para poder alcanzar su margen de trabajo se utilizan motores eléctricos alimentados con 48 voltios.

Esta característica supone una necesidad de reforzar el sistema eléctrico del coche, y el empleo de unos condensadores y una o varias baterías de gran capacidad.

Esta tecnología parece asequible y efectiva para los fabricantes de motores y solo es cuestión de tiempo que se extienda de forma general en el mundo del automóvil.