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Stella Terra, el primer automóvil todoterreno del mundo impulsado por energía solar, completó su primer viaje importante recorriendo 620 millas (~1000 km) y llegando al desierto del Sahara, informó The Guardian . El equipo de estudiantes de la Universidad de Eindhoven detrás de este proyecto espera que la finalización exitosa del viaje inspire a los fabricantes de automóviles a fabricar más vehículos independientes de la infraestructura de carga en el futuro.

El equipo solar de Eindhoven (Países Bajos) no es ajeno a la construcción de vehículos impulsados ​​por energía solar. Anteriormente, Interesting Engineering informó sobre sus hazañas y éxitos en la construcción de una caravana con energía solar que realizó un viaje por carretera similar de 1242 millas (~2000 km) en 2021.

El equipo suele estar formado por jóvenes de entre 21 y 25 años que se toman un año libre en sus estudios para construir un automóvil altamente innovador que funciona con energía solar. Para la edición de este año, el equipo decidió fabricar un vehículo todoterreno sin infraestructura de carga convencional.

Stella Terra, el SUV solar todoterreno

Los SUV eléctricos ya no son nuevos en la industria automotriz. Varias empresas los están construyendo a escala comercial. En comparación con otros vehículos eléctricos, los SUV eléctricos necesitan baterías más grandes para funcionar, lo que aumenta su peso.

Solar Team Eindhoven asumió esto como un desafío y trabajó para diseñar un SUV que sea un 25 por ciento más liviano que un SUV promedio. El menor peso del vehículo significaría que la batería necesita menos trabajo para hacer funcionar el coche y puede ser más pequeña. Como la batería se podía cargar sobre la marcha, el equipo pudo instalar una más pequeña, reduciendo el peso del vehículo.

El proceso de diseño dio como resultado Stella Terra , un SUV que pesa 2645 libras (1200 kg) y tiene una autonomía de 390 millas (630 km) en un día soleado. El equipo de estudiantes diseñó el vehículo y algunos componentes desde cero. Como se trata de un vehículo todoterreno y los Países Bajos no ofrecían mucha variedad en cuanto a paisajes, el equipo decidió llevar el coche a Marruecos para realizar pruebas exhaustivas.

El viaje al Sáhara

Las capacidades todoterreno de los vehículos se pusieron a prueba durante todo el viaje mientras el vehículo biplaza recorría la escarpada cordillera del Rif, presentando algunos de los ascensos y descensos más empinados. En el sendero montañoso, Stella Terra visitó una de las ciudades más altas de Marruecos antes de dirigirse a las duras y arenosas pistas del desierto del Sahara.

El equipo enfrentó algunos contratiempos iniciales ya que la dirección se rompió temprano, pero se pudo solucionar con piezas disponibles localmente. Dado que el vehículo podía llevar a sus pasajeros a lugares remotos, el equipo también se aseguró de que los asientos del automóvil pudieran aplanarse para formar una cama cómoda y que los paneles solares pudieran generar suficiente energía para ayudar a cocinar, cargar un teléfono y no solo conducir el auto.

El convertidor construido para los paneles solares tenía una eficiencia del 97 por ciento a la hora de convertir la luz absorbida en energía eléctrica. Esto condujo a un aumento en el rendimiento y se descubrió que Stella Terra era un tercio más eficiente de lo que el equipo de construcción había planeado.

Los esfuerzos del Solar Team Eindhoven en la construcción de sus automóviles siempre van años por delante del mercado automotriz, y el equipo tiene la esperanza de que su reciente éxito anime a los fabricantes de automóviles tradicionales a fabricar vehículos más respetuosos con el medio ambiente y con carga independiente en el futuro.

A medida que el mundo avanza hacia el logro de los objetivos de cero emisiones netas, el combustible de hidrógeno se ha convertido en una de las alternativas para promover esta transición lejos de los combustibles fósiles .

En ese sentido, un estudio realizado por un equipo de investigadores de la Universidad de Lund en Suecia propuso un combustible para automóviles hecho de un líquido convertido en hidrógeno mediante un catalizador sólido. Luego, el fluido desperdiciado se evacua del tanque y se carga con hidrógeno, después de lo cual puede reutilizarse en un sistema circular de cero emisiones.

El gas hidrógeno tiene una alta relación densidad de energía-peso de 33 kWh/kg (en comparación con los 13 kWh/kg de la gasolina y los 0,25 kWh/kg de las baterías de iones de litio, razón por la cual los automóviles eléctricos tienen una autonomía restringida).

Sin embargo, el hidrógeno es un gas con una densidad volumétrica extraordinariamente baja en condiciones atmosféricas, por lo que no es fácil de almacenar. Según el equipo, encontrar nuevos métodos de creación, almacenamiento y conversión de energía para minimizar las emisiones de dióxido de carbono procedentes de los combustibles fósiles es fundamental para mitigar el cambio climático.

Catalizador eficiente

Se ha propuesto que el hidrógeno se almacene en material líquido para mantener las importantes ventajas de los combustibles líquidos como la gasolina y el diésel, como la relativa seguridad, el rápido reabastecimiento de combustible, la alta densidad energética y la compatibilidad con la infraestructura actual. Estos portadores de hidrógeno orgánico líquido (LOHC) deben fluir a través de un reactor catalítico, que libera hidrógeno y lo transporta a una pila de combustible.

Desde que existe el concepto de LOHC, el desafío que tenía ante sí el equipo era diseñar el catalizador más eficiente para extraer hidrógeno de un líquido. Su diseño es para funcionar con un líquido que ha sido «cargado» de hidrógeno. Los líquidos utilizados son isopropanol (un ingrediente común en los limpiadores de pantalla) y 4-metilpiperidina, pasados ​​a través de un catalizador sólido (complejo de pinza de iridio heterogenizado) que extrae hidrógeno. Esto luego se puede utilizar en una celda de combustible, transformando el combustible químico en energía mientras el líquido «gastado» se transfiere a otro tanque. El agua es la única emisión en este proceso.

Después de eso, el líquido desperdiciado puede descargarse en una estación de servicio antes de repostarlo con líquido nuevo cargado. Lo más probable es que esto implique una fabricación a gran escala del material, a una escala similar a la de las refinerías de petróleo actuales. «Convertimos más del 99 por ciento del gas hidrógeno que estaba presente en el líquido», dijo en un comunicado Ola Wendt, profesora del Departamento de Química de la Universidad de Lund y coautora del estudio .

Uso en vehículos más grandes.

Los investigadores también han calculado si el combustible se puede utilizar en vehículos de mayor tamaño, como autobuses, camiones y aviones. El equipo estimó que con los tanques más grandes que tienen, estos vehículos podrían recorrer casi la misma distancia que un tanque de diésel. También puede ayudar a convertir alrededor de un 50 por ciento más de energía que el hidrógeno comprimido.

Sin embargo, aún quedan algunos desafíos. Una es que el catalizador tiene una vida útil relativamente corta. Otra consideración es que el metal básico del catalizador, el iridio, es valioso. Sin embargo, los investigadores estiman que la cantidad necesaria sería de unos dos gramos de iridio por coche. La cantidad «podría compararse con los catalizadores de limpieza de gases de escape actuales, que contienen aproximadamente tres gramos de platino, paladio y rodio, que también son metales preciosos», afirmó Wendt.

El equipo también espera que se produzca más “hidrógeno verde” al dividir el agua con la ayuda de energía renovable. El uso de dicho hidrógeno hará que el proceso sea realmente más respetuoso con el clima. Por el contrario, se estima que el 98 por ciento de todo el hidrógeno producido actualmente es de origen fósil, derivado del gas natural. El resultado es dióxido de carbono.

Según el equipo, el método propuesto es sólo una solución técnica basada en una investigación fundamental. Si se opta por un producto completo, Wendt cree que el concepto podría estar listo en 10 años si es comercialmente viable y hay suficiente interés por parte de la sociedad.

El estudio se publica en la revista Chemistry Europe .

Abstracto

Para permitir el uso a gran escala de pilas de combustible de hidrógeno para aplicaciones de movilidad, se requieren métodos convenientes para el almacenamiento y liberación de hidrógeno a bordo. Un enfoque prometedor son los portadores de hidrógeno orgánico líquido (LOHC), ya que son seguros, están disponibles a gran escala y son compatibles con la infraestructura de reabastecimiento de combustible existente. Normalmente, la deshidrogenación LOHC se lleva a cabo en reactores de tipo discontinuo mediante metales de transición y sus complejos y adolece de una cinética de liberación de H2 lenta y/o incapacidad para alcanzar una alta densidad de energía en peso, debido a la baja conversión o a la necesidad de diluir la mezcla de reacción. En este estudio, se utiliza un reactor de flujo continuo en combinación con un complejo de pinza de iridio heterogeneizado, lo que permite un enorme aumento en las tasas de deshidrogenación de LOHC. Por lo tanto, la deshidrogenación de isopropanol se realiza en un régimen que, en términos de densidad de energía gravimétrica, tasa de generación de hidrógeno y contenido de metales preciosos, es potencialmente compatible con aplicaciones en un automóvil propulsado por celdas de combustible.

En una carrera por cumplir las normas globales de emisiones y los objetivos de emisiones netas cero, la transición a los vehículos eléctricos avanza rápidamente en todo el mundo. Junto con los beneficios medioambientales, el coste de funcionamiento de estos vehículos también resulta rentable en comparación con los vehículos ICE con especificaciones similares.

Para promover la misión, el Ejército de EE. UU . está buscando lanzar un programa de creación de prototipos para desarrollar un vehículo de reconocimiento de luz eléctrica (eLRV) a partir del próximo año, según Defense News . Se esperaba que el ejército se retrasara en el cumplimiento de algunos de sus objetivos específicos relacionados con las emisiones.

La noticia fue confirmada por el Brig. General Luke Peterson, oficial ejecutivo del programa del servicio para apoyo de combate y servicios de combate. “Estamos listos para empezar a trabajar en ese programa. Será un esfuerzo de creación de prototipos, y aprenderemos de ello para ayudar a informar un documento de desarrollo de capacidades completamente desarrollado», dijo Peterson a Defense News.

El servicio publicó una estrategia climática en febrero de 2022 que describe varios objetivos, desde el despliegue de vehículos tácticos totalmente eléctricos para 2050 hasta la construcción de microrredes en todos los lugares para 2035.

En la tubería

El ejército ha estado trabajando en el proyecto desde hace algún tiempo, y la oficina del programa está realizando una investigación de mercado utilizando algunos fondos en el año fiscal 22 para poner las cosas en marcha. Este trabajo incluyó la compra de varios automóviles eléctricos comerciales para evaluarlos con respecto a la descripción de una misión operativa.

Según Peterson, su oficina ha colaborado con el Centro de Excelencia en Maniobras de Fort Moore, Georgia, para formular los requisitos operativos. El Ejército había autorizado previamente un documento abreviado de desarrollo de capacidades para el eLRV.

El servicio probó estas plataformas en sus instalaciones de pruebas en Grayling, Michigan. Según Peterson, eso se hizo para identificar cualquier brecha operativa o tecnológica que debamos tener en cuenta cuando establezcamos esta necesidad y lancemos este programa.

El Ejército examinó el Hummer EV de General Motors, una plataforma Canoo y un camión de Lordstown Motors para decidir si encargaría un modelo para el servicio. Después de las rondas iniciales de pruebas, el equipo ahora trabajará en la creación de un informe de prueba que ayudará en la fase de prototipo.

Plan híbrido

Para lograr sus objetivos de reducir los gases de efecto invernadero hasta en un 50 por ciento para 2032 y lograr un estado neto cero para 2050, el ejército planea combinar tecnologías de vehículos híbridos y totalmente eléctricos en su transición desde los combustibles fósiles.

Los vehículos eléctricos generalmente están limitados por los pesados ​​paquetes de baterías que les dan la autonomía deseada. Dadas las exigentes condiciones a las que deben someterse estos vehículos, la tecnología de los vehículos eléctricos debe avanzar más. Además, recargar estas baterías en entornos hostiles es el segundo aspecto de la ecuación. Según Peterson, ambos componentes requerirían más tiempo para resolverse, lo que haría más factible la transición a la electricidad híbrida en el corto plazo.

El oficial dijo que en este momento, se pueden considerar tecnologías de vehículos híbridos y totalmente eléctricos para el proyecto del prototipo. «Creo que todos creemos que el campo de batalla totalmente eléctrico y actual es probablemente exagerado dadas las capacidades de carga que se requerirían», dijo Peterson a Defense News.

Dicho esto, el eLRV probablemente sería el primer vehículo en unirse al ejército con esa capacidad en caso de que el ejército decidiera utilizar una plataforma totalmente eléctrica.

El equipo de estudiantes de la Universidad Tecnológica de Eindhoven (EUT) ha desarrollado con éxito otra versión de su vehículo totalmente propulsado por energía solar. Llamado Stella Terra, el vehículo requirió un diseño completamente nuevo para enfrentar los desafíos de la conducción todoterreno y allana el camino para una nueva clase de vehículos solares en el futuro.

Los vehículos eléctricos (EV) han sido promocionados como la solución para reducir las emisiones del transporte. Su producción no sólo es intensiva en carbono, sino que el grado de ecología de estos vehículos depende en última instancia de cómo se alimenta la red.

Si bien alimentar la red completamente con energías renovables puede ser una tarea ardua, cada automóvil se puede fabricar de forma independiente utilizando paneles solares. Este es el concepto de un vehículo impulsado por energía solar, pero en gran medida se ha mantenido en la etapa de creación de prototipos, con la única excepción de Lightyear, que entró en producción el año pasado pero luego fracasó como negocio.

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Los estudiantes de EUT, que se hacen llamar Solar Team Eindhoven, han estado trabajando para afrontar este desafío y anteriormente han ganado competiciones como el World Solar Challenge en Australia en múltiples ocasiones. Sus esfuerzos por acercar a la realidad los coches altamente eficientes impulsados ​​por energía solar han llevado al desarrollo del primer vehículo todoterreno impulsado por energía solar.

¿Qué es Stella Terra?

Un vehículo legal para circular, el Stella Terra, tiene una velocidad máxima de 90 millas (145 km) por hora. Con un peso de 2645 libras (1200 kg), el vehículo tiene una autonomía de 390 millas (630 km) en un día soleado.

El vehículo funciona con paneles solares ubicados en el techo, pero es la construcción debajo del capó lo que lo distingue. A diferencia de otras tecnologías de vehículos nuevos que se prueban en la pista, Stella Terra necesitaba soportar un viaje lleno de baches. Sin embargo, los ingenieros no pudieron aumentar el peso del vehículo, por lo que necesitaron nuevos componentes para construir el coche. Pero como nunca antes se había construido un coche así, tampoco pudieron conseguirlo en ningún otro lugar.

«Desde la suspensión hasta los inversores para los paneles solares, tuvimos que diseñar nosotros mismos casi todo para Stella Terra», afirma Wisse Bos, director del equipo Solar Team Eindhoven , en un comunicado de prensa. El equipo confía en haber superado los límites de la tecnología y el vehículo está entre cinco y diez años por delante del mercado.

¿Qué pasa después?

En 2021, Solar Team Eindhoven presentó una caravana con energía solar, Stella Vita. Para demostrar que la caravana era verdaderamente independiente de las estaciones de carga, el equipo realizó un viaje de 2.896 kilómetros hasta el extremo más meridional de Europa.

Para Stella Terra, el desafío es aún más difícil y el panorama de los Países Bajos está limitando las opciones de prueba disponibles para el equipo. A finales de este mes, el vehículo todoterreno realizará su primer viaje de larga distancia y viajará a Marruecos. A lo largo de más de 1.000 kilómetros, el vehículo atravesará diversos paisajes y finalizará su viaje en la dureza del desierto del Sahara.

Si bien el Sol será abundante, el éxito del viaje demostrará una vez más que nada queda fuera del alcance de los vehículos respetuosos con el medio ambiente y que se puede acelerar la transición hacia una mejor tecnología.

Según un nuevo estudio , la energía solar puede proporcionar una autonomía de entre 11 y 29 kilómetros (6 y 18 millas) para los vehículos eléctricos cada día, reduciendo a la mitad la necesidad de carga. El estudio tuvo en cuenta las capacidades de los vehículos propulsados ​​por energía solar en entornos urbanos en 100 lugares de todo el mundo, modelando el comportamiento de los coches en ciudades concurridas.

Utilizado para fines limitados
Los automóviles solares son automóviles que funcionan principalmente con energía solar, que comúnmente se captura mediante paneles fotovoltaicos (PV) montados en la superficie del automóvil. Estos paneles convierten la luz del sol en electricidad, que luego puede usarse para alimentar directamente el motor eléctrico del vehículo o para cargar baterías.

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En comparación con los automóviles normales de gasolina o eléctricos, los coches solares tienen una autonomía más corta. Su alcance se ve afectado por factores como las condiciones climáticas, el rendimiento de las células solares y el tamaño del panel solar. Como resultado, con frecuencia se emplean para fines limitados, como viajes cortos o desplazamientos urbanos.

Esto se debe a que, debido a la eficiencia de los paneles solares y a la limitada superficie disponible en un automóvil, es difícil proporcionar suficiente energía para una conducción de larga distancia o a alta velocidad. Además, el rendimiento del vehículo puede verse considerablemente afectado por factores ambientales como los días nublados.

Sin embargo, los vehículos solares no emiten emisiones por sus tubos de escape, lo que los hace ecológicos y ayuda a minimizar la contaminación del aire y las emisiones de gases de efecto invernadero. Esto los hace especialmente adecuados para uso urbano.

“Las ciudades son hoy el principal mercado para los vehículos eléctricos y, debido a las distancias relativamente pequeñas recorridas, son especialmente interesantes para los vehículos que funcionan con energía solar. Sin embargo, en las zonas urbanas, tenemos edificios, árboles y otros obstáculos que proyectan sombras en las carreteras, limitando así el potencial solar de los vehículos en marcha o estacionados. El objetivo del trabajo fue evaluar si el impacto de estas sombras es una limitación significativa al potencial de los autos solares”, explicó Miguel Centeno Brito, primer autor de este estudio, investigador del Instituto Dom Luiz – IDL, de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Lisboa.

El nuevo análisis también reveló que las ciudades de África, Oriente Medio, el sur de Europa y el sudeste asiático son los mejores lugares para los vehículos que funcionan con energía solar. Sin embargo, otras regiones con potencial significativo incluyen China, América del Norte y Australia. En esas regiones, las pérdidas solares de las ciudades debido a la sombra son aproximadamente del 25 por ciento, lo que las hace ideales para la adopción generalizada de esta tecnología.

Una hoja de ruta para los responsables de la formulación de políticas
A pesar de la rápida adopción de los automóviles eléctricos, la industria del transporte todavía contribuye a alrededor de un tercio de todas las emisiones mundiales de dióxido de carbono. Por tanto, es necesario reducir considerablemente las emisiones relacionadas con la movilidad para poder cumplir los objetivos globales de descarbonización.

«Nuestros resultados pueden ayudar a establecer una hoja de ruta para que los responsables políticos y la industria automotriz aceleren la transición hacia un futuro urbano más sostenible y respetuoso con el medio ambiente», concluyó Brito.

A pesar de ser un medio de transporte prometedor y respetuoso con el medio ambiente, los coches solares sólo tienen un mercado pequeño en este momento debido a cuestiones como el precio y la autonomía. Sin embargo, a medida que se desarrolle la tecnología solar, esto podría cambiar pronto.

Resumen del estudio:

Los vehículos que funcionan con energía solar tienen el potencial de reducir las emisiones de CO2, los costos operativos y las necesidades de frecuencia de carga de los vehículos eléctricos. Este potencial dependerá de la irradiación solar local pero también de las condiciones de sombra, una cuestión relevante para los contextos urbanos. Se modela el potencial de los vehículos impulsados ​​por energía solar en el contexto urbano para 100 ciudades de todo el mundo, lo que muestra que la autonomía de conducción solar extendida media es de 18 y 8 km/día/kWp para vehículos en marcha y estacionados, respectivamente. Las geografías más favorables incluyen África, Medio Oriente y el Sudeste Asiático; no obstante, la movilidad impulsada por energía solar tiene un potencial relevante en toda la muestra, incluida China, Europa, América del Norte y Australia.

En un acontecimiento sorprendente, un nuevo estudio ha demostrado que la longevidad de las baterías de los vehículos Tesla es mayor en condiciones más frías. El fenómeno se observa a pesar de que la autonomía de estas baterías de vehículos eléctricos es generalmente muy volátil ante las variaciones de temperatura.

La investigación de Recurrent se basó en información de más de 12.500 vehículos Tesla de diferentes partes de Estados Unidos. Según la empresa, la salud de la batería de un vehículo eléctrico sigue siendo una caja negra y sus esfuerzos están dirigidos a colaborar con miles de conductores de vehículos eléctricos e introducir el aprendizaje automático avanzado para resolver este desafío.

La compañía cree que al «brindar más transparencia y confianza en las transacciones de vehículos eléctricos usados, aceleraremos la adopción general de vehículos eléctricos. Esto es clave para reducir el 20% de las emisiones de carbono en EE. UU. que actualmente se producen por la combustión de vehículos ligeros». vehículos con motor», dice el sitio web de la firma .

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Esperanzas recurrentes de que el nuevo estudiopuede ayudar a los propietarios a proteger la batería de un vehículo eléctrico contra daños excesivos debido a diferentes condiciones climáticas.

Rango promedio aumentado
El estudio tuvo en cuenta la puntuación media de autonomía de los propietarios de Tesla, que mide cuánto de su autonomía original se puede obtener hoy en día. Una puntuación de autonomía de 90 indica que el vehículo eléctrico es capaz de ofrecer el 90% de su autonomía original. Recurrent utilizó la autonomía real de los vehículos eléctricos cuando se presentó por primera vez en lugar de la autonomía de la EPA, que suele ser poco fiable desde el principio.

La empresa utilizó la categorización de zonas climáticas del Departamento de Energía de EE. UU., que es “caliente húmeda”, “caliente seca”, “fría”, “muy fría” y “subártica”. Para el estudio, el equipo combinó los dos climas cálidos y tres climas fríos más la zona «marina», para este estudio.

Los resultados mostraron que las puntuaciones eran más altas para los vehículos propiedad y operados en zonas de clima frío y marino que los encontrados en áreas de clima cálido.

Sus datos también se agruparon según los modelos y la antigüedad de los vehículos para que el estudio pudiera hacer una comparación justa. Por ejemplo, un gráfico de Tesla Model Y 2020 de diferentes condiciones registró una variación promedio de la puntuación de rango del 3 por ciento.

El calor como estímulo.

La explicación de las causas probables puede parecer demasiado básica, pero la empresa afirma que, al igual que la gente, las baterías siempre están envejeciendo. Para ralentizar el proceso en humanos, se pueden tomar varias medidas para ralentizar estos efectos, como hacer más ejercicio y dormir, o podemos acelerarlos, como fumar y broncearse.

Las baterías se comportan de manera similar y se cree que estar cerca del calor es similar a fumar cigarrillos. «El calor ambiental aporta energía adicional a las reacciones electroquímicas en la batería, lo que puede acelerar reacciones químicas no deseadas que envejecen prematuramente la batería. El umbral generalmente aceptado para la degradación acelerada de la batería es de alrededor de 30 grados C o alrededor de 86 grados F», dijo la firma en un comunicado de prensa .

Aunque las temperaturas frías pueden afectar temporalmente el rendimiento de un automóvil eléctrico, no dañan el vehículo de forma permanente. Concurrent dice que los requisitos de energía para calentar la batería y la cabina (la energía para calentar los elementos proviene de la misma fuente que la energía para hacer funcionar el automóvil) provocan una reducción de la autonomía en climas fríos. «Pero, dado que el clima frío no tiene el mismo efecto electroquímico que el calor, esta pérdida de autonomía es a corto plazo y el rendimiento del coche volverá a la normalidad cuando el clima se caliente».

Los propietarios de vehículos eléctricos que viven en condiciones climáticas cálidas no se preocupan. El estudio encuentra ejemplos de baterías en buen estado y excelentes puntuaciones de autonomía con respecto a vehículos en condiciones climáticas más cálidas. Según la empresa, el buen cuidado de estos vehículos eléctricos puede ser la razón detrás de tal variación. Recurrent dice que los propietarios deben asegurarse de que dichos vehículos eléctricos estén estacionados en el garaje o en la sombra cuando hace mucho calor y sol. Además, es preferible dejar tu automóvil a media carga que completamente cargado si debes dejarlo al calor o al sol. Esto se debe a que hay menos efectos adversos cuando la batería está a media carga ya que es más estable.