Eterbús: El autobús eléctrico eterno





No se trata de un autobus eterno porque tarde un tiempo eterno en llegar, y haga eternas las esperas de los viajeros en las paradas...

No. Es eterno porque, a pesar de ser 100% eléctrico, no tiene baterías y por tanto no hay que cambiar y reciclar estas cada cierto numero de kilómetros recorridos: Un eterbús almacena la energía eléctrica en condensadores que se cargan solo en las paradas, de forma ultrarápida, y que admiten miles de millones de ciclos de carga y descarga sin pérdida ninguna de su capacidad.

Es decir: El sistema de almacenamiento energético del eterbús dura mucho mas que el propio autobús, y por tanto puede reciclarse sin cambios para la fabricación del siguiente eterbús: Solamente se desmonta del viejo, se monta en el nuevo y a correr que son dos dias.

Así que ya no es tan eterno... ¿O si?...

¡El espiritú de la contradicción, siempre debe respetarse y tenerse en cuenta!

Además de no tener ningún tipo de batería, el eterbús no necesita una "infraestructura contínua de rieles o cables aereos" a lo largo de todo su recorrido: Solo necesita sencillos dispositivos de carga automática y ultrarápida en las paradas, bien por contacto (trole), bien por inducción inalámbrica.

Aunque este último caso (inducción) es algo mas complejo y está todavía en fase de investigación, no es descartable en absoluto, y cambiar de un modelo al otro será muy probablemente cuestión de pequeños cambios quirúrjicos sencillos.

Aquí analizamos los datos que hacen posible el eterbús y lo declaramos decididamente NO PATENTABLE

(Si con esto no se reduce el precio de la gasolina y el cambio climático, y aumenta el uso del transporte público, así como la calidad del aire de las ciudades, ya no se que coño voy a tener que inventar...)

Este no es un eterbús porque lleva baterías, pero ilustra un sistema de carga por trole.

Los autobuses urbanos recorren normalmente circuitos cerrados en los que la distancia media entre paradas es de unos pocos kilometros.

Un autobús medio pesa unos 10.000 Kgr en vacio, y cargado con 40 personas, (a 80 Kgr por persona), pesa unos 13.200 Kgr.

En las ciudades, los autobuses no se mueven muy rápido, y excepto en el caso de Otto (el conductor del autobus escolar de los Simpsons, amante de la música y la velocidad y que conduce a toda hostia), no suelen superar los 50 o 60 Km/hora.

Una parada de un autobus urbano suele durar entre 30 segundos y un minuto, que es el tiempo necesario para que bajen y suban los pasajeros.

Si en este tiempo conectamos el autobús a una fuente de energía eléctrica suficientemente potente, podemos coger la carga eléctrica suficiente como para recorrer los pocos kilometros hasta la siguiente parada, donde el ciclo de carga (de pasajeros y electricidad) vuelve a repetirse.

Las baterías electroquímicas conocidas en la actualidad, no admiten suficiente carga en tan reducido espacio de tiempo (30 segundos), pero hay otros dispositivos de almacenamiento de electricidad que si admiten grandes cargas en muy reducido tiempo: Los condensadores.




Las diferencias entre los condensadores y las baterías

Las baterías electrolíticas almacenan mucha carga (suficiente para mover un autobus 300 kilometros a 120 Km/hora con menos de 1000 Kg de baterías), pero se cargan lentamente y tienen una vida media de entre 500 y 3000 ciclos de carga y descarga. Una vez superados estos ciclos, hay que reciclarlas.

Los condensadores por el contrario, almacenan poca energía (del orden de la necesaria para hacer unos pocos kilómetros en un autobús con 500 Kgr de condensadores), pero tienen la ventaja de que se cargan de forma prácticamente instantánea, y admiten miles de millones de ciclos de carga y descarga durante su larguísima vida útil: Pueden durar perfectamente siglos, porque no están sometidos a ninguna clase de desgaste.




Pero... ¿Como funciona un condensador?

Un condensador es el mecanismo de almacenamiento de electricidad mas sencillo que existe: Simplemente son dos placas metálicas separadas por un aislante.

Almacena la energía en forma de campo eléctrico entre las placas. A mayor superficie de estas y menor separación entre ellas, mayor campo eléctrico (para el mismo voltaje) y mayor capacidad.

Uno puede construirse en su casa un condensador sin mas que coger dos rollos de papel de aluminio, y otros dos rollos de papel, intercalar estos entre los otros y enrollar todo el sandwhich aluminio-papel-aluminio-papel en un tercer rollo, que es lo que llamamos condensador. Cuanto mas superficie enrollada tenga, mas capacidad para almacenar electricidad en forma de campo eléctrico.

En realidad, los condensadores han ido evolucionando mucho durante todo el siglo XX en diversos aspectos: Coste de los materiales, capacidad de almacenamiento de electricidad, tamaño, etc.

Hoy en dia existen condensadores de al menos diez o doce tipos diferentes, con caracteristicas y costes variados, pero se sigue investigando y cada década mas o menos se produce "una nueva revolución" en el ámbito del estudio de los condensadores.

Pero no vamos a usar los componentes mas modernos y recientes, que son los que mas capacidad tienen, porque son mas caros, están patentados y queremos diseñar algo que se pueda construir fácilmente sin depender de ninguna empresa o patente concreta.

Si nos centramos en los condensadores electrolíticos (un tipo de condensador tradicional de alta capacidad que prácticamente existe en cualquier aparato eléctrico, hecho con materiales superbaratos como el aluminio), obtenemos mas o menos los siguientes números:

Energía por peso = 0.5 j/gr (Julios de energía por cada gramo de peso).

Energía por volumen = 0.67 j/cm3 (Julios por centimetro cubico).

De esta forma, multiplicando por mil, tendremos 500 julios por kilogramo y 670 julios por litro.

En cuanto al coste, estamos hablando de unos 60 u 80 julios de capacidad de almacenamiento energético, por cada euro de coste, si los compramos ya hechos en la tienda de la esquina, pero si los fabricamos en serie, el coste facilmente se reduce al coste del aluminio: Unos dos euros por kilogramo.




Ventaja adicional

La altísima velocidad de carga de un condensador, comparada con la de las baterías (estamos hablando de miles de veces mas rápido), tiene una ventaja adicional en el diseño optimizado de vehículos eléctricos: Permite recuperar practicamente el 100% de la energía cinetica del vehículo en las frenadas.

En efecto, los amantes de los vehículos eléctricos sabemos que este tipo de vehículos puede recuperar la energía de las frenadas para volver a cargar las baterías, ya que los motores eléctricos son reversibles (si les das electricidad te dan vueltas, pero si les das vueltas te dan electricidad) pero ocurre que desgraciadamente una frenada ocurre en un tiempo corto: Unos pocos segundos.

Las baterías no pueden cargarse en pocos segundos, pero los condensadores si. De forma que es razonable pensar que, en el futuro, todos los vehículos eléctricos de baterías incorporen condensadores en algún grado, con el fin de aprovechar mas la energía perdida en las frenadas.

En el caso del eterbús, esta recuperación puede llegar a ser pŕacticamente total, y solo limitada por el rendimiento del motor eléctrico reversible (que es de mas o menos de entre el 85 y el 90%).

El eterbús va fino fino (pero fino), en lo que a reversibilidad movimiento-electricidad se refiere.

Pero fino-fino FINO... ¿Eh?...




¿Cuanta energía necesita un autobús para ir hasta la siguiente parada?

Esta pregunta puede responderse de varias formas, aquí expongo tres posibles (aunque hay mas):

A) Conociendo los litros de combustible que un autobus de combustión tradicional gasta cada 100 Km, y conociendo la densidad energética de la gasolina y el rendimiento del motor de combustión.

B) Calculando la energía cinética del autobús circulando a 50 o 60 Km por hora (esta energía es la necesaria para pasar de estar parado a estar en marcha a dicha velocidad).

C) Calculando la potencia de resistencia del aire (que va como el cubo de la velocidad y es proporcional a la superficie frontal del autobus).

Por cualquiera de los tres procedimientos, llegamos mas o menos a los mismos números: Un autobús urbano lleno de pasajeros consume aproximadamente medio millón de julios por kilometro (si se mueve a 50 o 60 Km/hora).

Si suponemos que entre paradas hay 2 o 4 kilómetros, tenemos uno o dos millones de julios entre cada dos paradas.

Esto equivale a unos 500 o 1000 Kgr de condensadores electrolíticos, y unos 330 o 660 litros en volumen: Unos pesos y volúmenes perfectamente razonables para un autobús que pesa 10.000 Kgr. Unos pesos y volúmenes similares al motor de combustión de un autobús fósil.

Total: Un chute de 40 kilovatios que dure medio minuto en cada parada.

Los condensadores lo aceptan. La red eléctrica trifásica también.




Esto no es blanco o negro: Hay muchos colores...

Uno puede pensar. "Ya. Pero que pasa si hay una parada un poco mas lejos que el resto, o una parada en la que el mecanismo de recarga se ha estropeado y no se puede cargar, o una cuesta muy gorda y el autobús no sube con condensadores."

A lo que hay que contestar evidentemente: "Bueno, el hecho de que el 90% del consumo energético se obtenga del ciclo de carga y descarga de condensadores (que ya hemos explicado que es eterno), no impide en absoluto que el 10% restante se obtenga de baterías, o de dar pedales, o de bajarse los pasajeros a empujar, o de un motor de combustión para beneficio de Repsol y Ferrari".

El eterbús está diseñado contra moscas cojoneras busca-peros.

Evidentemente un eterbús debe estar diseñado y dimensionado para el circuito que va a hacer eternamente. Y si se le cambia la ruta, quizá no valga y haya que añadirle mas condensadores o baterías.

Si tiene suficiente espacio no hay problema para añadirle mas condensadores, y aunque le añadimos con ello mas peso, el centro de gravedad baja y se hace mas estable, porque no vamos a poner los condensadores en el techo, sino debajo del suelo como es lógico.

En cualquier caso, el eterbús es un diseño que está a mitad de camino entre el diseño de vehículos eléctricos autónomos, el diseño de trenes eléctricos para ruta fija, y el diseño urbanístico: No es ninguna de las tres cosas en absoluto, pero se nutre de las tres a la vez, y ninguna de ellas se puede dejar de considerar, si pretendemos que un eterbús concreto, funcione bien en un circuito concreto.

Yo estoy convencido de que el eterbús eléctrico de condensadores es una buena idea, y que probablemente sea uno de los mejores candidatos para el transporte colectivo urbano de pasajeros con ruta fija periódica.

... Pero siempre puedo equivocarme.

Alejandro Bonet
24/SEP/2011

La vida de Otto no es muy emocionante, pero si que es útil...

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