Introducción
Con el fin de que los vehículos eléctricos sean competitivos y representen una verdadera opción, que sea una alternativa realista a los automóviles dotados de motor de combustión, los vehículos eléctricos deben de ofrecer unas prestaciones de aceleración y velocidad al menos semejantes a las que ofrecen los automóviles de combustión. Dichas prestaciones se traducen en la potencia de entrega del grupo motopropulsor eléctrico.
Un motor eléctrico es un transductor de energía, es decir, recibe energía eléctrica y la transforma en energía mecánica, luego la transmisión y las ruedas volverán a transformar la energía mecánica en energía cinética que representará la velocidad del vehículo. Lógicamente, al imaginar un automóvil, se entiende que es una masa de alrededor de 1500 kg, que puede acelerar con soltura hasta alcanzar una velocidad de crucero de 120 km/h como mínimo. Para conseguir esto es necesario aplicar una potencia considerable.
En electricidad, la potencia es equivalente a la tensión eléctrica (medida en voltios) multiplicada por la intensidad del flujo de corriente (medida en amperios).
P = V X A
Si como se ha explicado, es necesaria una potencia similar a la de un automóvil de combustión para que el vehículo eléctrico sea competitivo, entonces para desarrollar una potencia de 204 CV, que equivalen a 150 kW (150.000 watios), es necesario que la batería pueda entregar una potencia eléctrica de 150 kW para que los transfiera al motor eléctrico de tracción.
Opciones para formular la red eléctrica del automóvil
Planteada la necesidad explicada en este ejemplo, surgen tres maneras principales de conseguirlo cuando aplicamos la fórmula de la potencia:
- Mediante una tensión altísima y un amperaje bajo: 150.000 W = 40.000 V X 3,75 A
- Mediante una tensión alta y un amperaje alto: 150.000 W = 400 V X 375 A
- Mediante una tensión baja y un amperaje altísimo = 150.000 W = 3.750 A X 40 V
En cada una de estas maneras la potencia que se le entrega al motor es exactamente igual y las prestaciones que va a conseguir serán, por consiguiente, las mismas. Sin embargo, dependiendo de cuál de las tres maneras se consiga, los componentes eléctricos y electrónicos y la instalación de la red eléctrica variará enormemente, así como los riesgos inherentes de fugas de corriente y peligros de electrocución.
A continuación paso a describir los supuestos derivados de cada una de las tres maneras mencionadas con sus ventajas e inconvenientes característicos.
- Mediante una tensión altísima y un amperaje bajo: 150.000 W = 40.000 V X 3,75 A.
Esto requeriría elevar muchísimo la tensión de la batería o construir una batería que estaría dotada de al menos 10.000 elementos conectados en serie. De una u otra manera habría que aumentar enormemente el peso o bien de la batería o bien del convertidor de alta tensión con bobinas enormes para conseguir que la red eléctrica trabajase a 40.000 V. Además, los sistemas de aislamiento y prevención de fugas de corriente tendrían que sobredimensionarse en tamaño y peso, porque con una diferencia de potencial tan sumamente alta, enseguida habría tendencia a aparecer arcos voltaicos o chispazos, a pesar de que el aire y las superficies circundantes fuesen dieléctricas. Al final, todo esto sería un problema desde el punto de vista de ingeniería y un alto riesgo para los pasajeros y para los técnicos que tengan que intervenir a fin de reparar o dar servicio en semejante instalación eléctrica.
