La tecnología híbrida-eléctrica es prometedora para los vehículos industriales, pero su impacto dependerá en gran medida de determinar las aplicaciones adecuadas. Ryan Gehm en sae.org.
El panorama de los trenes motrices del futuro seguramente será una mezcla que incluirá motores diésel limpios y otras opciones de combustión interna que funcionan con combustibles alternativos. La tecnología de cero emisiones, como la eléctrica a batería, también desempeñará un papel más importante en ciertas aplicaciones, a pesar de los obstáculos políticos que actualmente enfrenta en los EE. UU.
“Eventualmente tendremos que descarbonizar la industria de alta duración”, dijo Thomas Howell, responsable de segmento para el tren motriz convencional de AVL en EE. UU., a SAE Media. Sin embargo, “los desafíos de la batería eléctrica son muy significativos para la Clase 8 en largas distancias.”
Una prometedora tecnología de “lo mejor de ambos mundos” podría ser la tecnología híbrida-eléctrica. Pero, de nuevo, su impacto dependerá en gran medida de encontrar las aplicaciones adecuadas para él, dijo Howell. Los siguientes extractos de la entrevista arrojan más luz sobre sus opiniones sobre los desafíos y oportunidades que presenta la hibridación en los vehículos industriales.
¿Dónde ves que encajan los híbridos para los de media y alta duración?
Eso es parte del reto: hay mucha variabilidad en la respuesta dependiendo de cuál sea el uso final. En SuperTruck 2 [con PACCAR] dedicamos bastante tiempo a analizar diferentes arquitecturas híbridas y qué tenía sentido para el ciclo de trabajo que se requería. Tener un híbrido ligero tenía más sentido porque el mejor método para gestionar la energía era usar el impulso del vehículo como una batería: así que ibas un poco más rápido, almacenabas mucha más energía; Si vas un poco más despacio, lo estás gastando.
¿Cómo puedes optimizar eso con la forma en que el motor siempre funciona en su mejor momento? Si intentas tener una batería suficiente para influir en subidas, puede acabar siendo tan grande que afecte negativamente a la masa total del vehículo. Rápidamente llegas a un punto en el que la electrificación de cualquier método significativo en aplicaciones de largo alcance y carretera es realmente difícil de justificar desde un punto de vista híbrido. Eso cambia en cuanto vas a algo que requiere mucho menos alcance, muchas más paradas y arranques, y entonces automáticamente entras en el mundo de, vale, el híbrido tiene sentido.
Algunos de los otros requisitos que Europa ha discutido en torno a las limitaciones de ruido, especialmente al trabajar de noche. Si ese es el caso, entonces empieza a tener sentido tener un modo solo eléctrico. Creo que hay un camino hacia la hibridación: cuál es ese camino se vuelve muy difícil de decir porque la respuesta varía mucho según el producto final.
¿Así que habrá soluciones más específicas?
La modularidad va a ser la clave aquí. Tienes que crear algo que pueda utilizarse para múltiples ciclos de trabajo y aplicaciones para lograr la economía de volumen. Las baterías, en cierto modo, no son la parte difícil de esto. Mucho de esto se debe a los sistemas de propulsión y a la transmisión. ¿Estás utilizando un eje eléctrico? Si es así, ¿lo quieres con una máquina electrónica o dos máquinas electrónicas? Así que puedes gestionar estos componentes de forma que puedas construir un sistema de propulsión global adecuado haciendo la menor reingeniería posible. Uno de los retos que va a surgir es que la certificación de los trenes motrices híbridos en vehículos de alta resistencia es muy difícil y cara. Creo que eso será un posible obstáculo que podría frenar a algunas personas.
¿Cuál es ese proceso de certificación? ¿Hay alguna forma de reducir el coste?
La forma en que está redactada la regulación actualmente para un híbrido puro —no híbrido enchufable— debe ser un banco de pruebas de motorización. Puedes quitar la transmisión por las ruedas o, si no hay electrificación, simplemente quitar la transmisión si la máquina eléctrica está en la transmisión. Eso en sí no es tan terrible, no es tan diferente de cómo lo ve mucha gente. Pero eso significa que desde luego no puedes optar por el camino solo con motores. Solo hay un número limitado de dinamómetros de tren motriz con capacidad de alta capacidad disponibles.
Para un híbrido enchufable, es mucho más difícil. Casi necesitas tener un banco de base completo para el camión, y es un proceso muy complejo ejecutar los diferentes ciclos para establecer tu modo de agotamiento y mantenimiento de carga, y para determinar cuál es esa emisión de gases de efecto invernadero al final. Así que creo que eso va a frenar a la gente para que no siga ese camino. A menos que haya un mercado lo suficientemente significativo, ese es el escenario del huevo y la gallina.
¿Cuándo ganarán más vapor los híbridos suaves en el uso comercial?
Es una buena pregunta. La tecnología ha sido demostrada. ¿Está lo suficientemente demostrado para ser totalmente capaz de producción hasta el punto de durabilidad que se requiere desde el punto de vista legislativo? Por tanto, existen requisitos de garantía asociados a los componentes del híbrido suave que podrían tener un impacto en las emisiones de gases de efecto invernadero. Creo que ahora mismo, más personas están trabajando en las emisiones del año modelo 2027, y quieren superar eso [primero]. Ya existe un camino para alcanzar los requisitos de gases de efecto invernadero de la Fase 2 que no requiere híbridos suaves. No sé en qué momento las emisiones de gases de efecto invernadero de la Fase 3 impulsarán el próximo cambio tecnológico para adoptar híbridos. Esto también depende de la composición de la flota de cada fabricante y de cómo está redactada la normativa, similar al enfoque regulatorio ligero de GEI.
Cuando ocurra ese siguiente paso, ¿qué tecnologías están en línea para cumplir esos requisitos?
Para viajes largos y de carretera, creo que los híbridos suaves funcionan bastante bien. No es un beneficio significativo en cuanto a gases de efecto invernadero, realmente se obtiene más del funcionamiento del vehículo. La principal ventaja que teníamos con el híbrido ligero era asegurarnos de tener una batería capaz de hacer una carga de hotel en la cabina dormitorio. Además, activando el modo de navegación completa cuando bajas cuestas apaga el motor por completo. En cuanto hagas eso, tienes que tener en cuenta que ya no tienes el auxiliar, así que tienes que asegurarte de que sigues teniendo el aire acondicionado, la dirección asistida, etcétera. El híbrido mild permitía una mayor electrificación de los sistemas suplementarios mientras navegabas, además de suministrar más energía a la batería.
Es un sistema de 48V porque necesitas esa potencia extra. Eso te permite hacer la electrificación de esos sistemas, así que tienes que asegurarte de que esos otros sistemas estén disponibles y listos para la producción también. Necesitas dirección asistida eléctrica, aire acondicionado electrificado, que te permite tener calentadores eléctricos para el tratamiento posterior para aumentar la eficiencia del motor, ya que el calentamiento del catalizador es independiente del funcionamiento del motor. ¿Eso significa que puedes eliminar algunos de los sistemas de 12V y 24V? Quizás.
¿Y qué hay del potencial de los híbridos de gasolina en vehículos comerciales?
Lo que tradicionalmente ha frenado la gasolina es la eficiencia. Ahora hay muchos motores en el mercado con un 42-43% de BTE [eficiencia térmica de frenos], lo que está tocando la puerta de donde estaban los motores diésel hace 10 ó 15 años. Ahora estamos más bien en el rango del 46% [con diésel]. Sin embargo, con ese 46% obtienes un sistema de postratamiento muy caro, que además conlleva altos costes de mantenimiento. Lo bonito de un motor de gasolina es el catalizador de tres vías. No es que sea barato, pero aún tiene bastante metal precioso allí. Pero es una tecnología simple y probada que podría desplegarse de forma bastante eficaz. Eso, junto con un sistema híbrido, permitiría un sistema de propulsión híbrido más rentable. No creo que esto sea apropiado para viajes de larga distancia o de largo plazo, pero para algunas aplicaciones de servicio medio, creo que hay potencial.