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Batteries included? The search for better ways of storing electricity is hotting up Feb 2nd 2013 | LEMONT, ILLINOIS |From the print edition KRIS PUPEK, an industrial chemist at Argonne National Laboratory in Lemont, near Chicago, waves a tube of white powder in the air emphatically. A mere pinch of the contents is sufficient for his analytical colleagues to work out if it has the potential to be the next whizzy material in battery research. But Dr Pupek does not deal in pinches. His job is to find out whether potential can be turned into practice—in other words, whether something that has the right properties can be made cheaply, and in bulk. If it can, it is passed on to industry for testing. The hope is that at least one of the tubes will start a revolution.Batteries are a hugely important technology. Modern life would be impossible without them. But many engineers find them disappointing and feel that they could be better still. Produce the right battery at the right price, these engineers think, and you could make the internal-combustion engine redundant and usher in a world in which free fuel, in the form of wind and solar energy, was the norm. That really would be a revolution. In this sectionBatteries included?Speaking with silenceRemember, rememberDebugging the problemThe Birdmuda triangleReprintsRelated topicsTechnologyScience and technologyAutomotive technologyElectric vehicles It is, however, a revolution that people have been awaiting a long time. And the longer they wait, the more the doubters wonder if it will ever happen. The Joint Centre for Energy Storage Research (JCESR), at which Dr Pupek and his colleagues work, hopes to prove the doubters wrong. It has drawn together the best brains in energy research from America’s national laboratories and universities, along with a group of interested companies. It has money, too. It has just received a grant of $120m from the country’s Department of Energy. The aim, snappily expressed, is to make batteries five times more powerful and five times cheaper in five years.Think positiveMost batteries, from the ancient, lumbering lead-acid monsters used to start cars, to the sleek, tiny lithium cells that power everything from e-book readers to watches, have three essential components: two electrodes (an anode and a cathode) and a medium called an electrolyte that allows positively charged ions to move between the electrodes, balancing the flow of negatively charged electrons that form the battery’s useful current. The skill of creating new types of battery is to tinker with the materials of these three components in ways that make things better and cheaper. Dr Pupek’s white powders are among those materials.To discover more of them, Argonne will make use of a rapidly growing encyclopedia of substances created by Gerbrand Ceder of the Massachusetts Institute of Technology. Dr Ceder runs the Materials Project, which aims to be the “Google of material properties”. It allows researchers to speed up the way they search for things with specific properties. Argonne will use the Materials Project as a reference library in its search for better electrodes, and also hopes to add to it.The first test of any combination of substances that comes out of the Materials Project, or anywhere else, will be to beat the most successful electricity-storage device to emerge over the past 20 years: the lithium-ion battery. Such batteries are now ubiquitous. Most famously, they power many of the electric and hybrid-electric cars that are starting to appear on the roads. More infamously, they have a tendency to overheat and burn. Two recent fires on board Boeing’s new 787 Dreamliners may have been caused by such batteries or their control systems. Improving on lithium-ion would be a feather in the cap of any laboratory.George Crabtree, JCESR’s newly appointed director, thinks such improvements will be needed soon. He reckons that most of the gains in performance to be had from lithium-ion batteries have already been achieved, making the batteries ripe for replacement. Jeff Chamberlain, his deputy, is more bullish about the existing technology. He says it may still be possible to double the amount of energy a lithium-ion battery of given weight can store, and also reduce its cost by 30-40%.This illustrates the uncertainty about whether lithium-ion technology, if pushed to its limits, can make electric vehicles truly competitive with those run by internal-combustion engines, let alone better. McKinsey, a business consultancy, reckons that lithium-ion batteries might be competitive by 2020 but, as the chart below shows, there is still a lot of work to do. Moreover, pretenders to lithium-ion’s throne are already emerging. The leader is probably the lithium-air battery, in which metallic lithium is oxidised at the anode and reduced at the cathode. In essence, it uses atmospheric oxygen as the electrolyte. This reduces its weight and means its energy density is theoretically enormous. That is important. One objection to electric cars is that petrol packs six times more joules of energy into a kilogram than a battery can manage. Bringing that ratio down would make electric vehicles more attractive.The lithium-air approach has consequently generated a lot of hype. It has problems, though, which will take years of research to resolve. Lithium-air batteries are hard to recharge and extremely temperamental. The chemical reaction which powers them is not far removed from spontaneous combustion. Lithium-air batteries are thus highly inflammable and require heavy safety systems to stop them catching fire.Luckily, the researchers at JCESR have other irons in the fire. One is the multivalent-ion battery. A lithium atom has but a single electron available for chemical reactions. A magnesium atom, by contrast, has two such valence electrons, and an aluminium atom three.Theoretically, says Dr Chamberlain, this means it might be possible get two or three times as much energy out of a magnesium or aluminium battery. Though these metals are not as light as lithium (nor as electropositive, to use a piece of chemical jargon that is pertinent to the argument), their extra valence electrons increase the amount of energy they can store, thus pushing them forward in the competition with petrol. They are also cheaper than lithium. And safer. Their ions, however, are harder to move around inside a battery, which is why they have not been used much in the past, and this is where new materials will need to be sought out.The second transformation, besides electric cars, that better batteries might bring about is what is known as grid-scale storage. If this could be done cheaply enough it would revolutionise the economics of wind and solar energy by making the main problem with such sources—that the sun does not always shine and the wind does not always blow—irrelevant. To this end, Argonne’s researchers are working on what are known as flow batteries.Go with the flowIn a conventional battery the electrolyte is contained within the cell and serves to transport ions between the electrodes. The battery’s charge is held as chemical potential energy in those electrodes. In a flow battery the charge is held in the electrolyte itself, which is stored in a tank and then pumped through the cell to the place where the electrochemical reactions occur.Unlike batteries based on cells, flow batteries can be made very large indeed, so they can store vast amounts of energy. Hence the idea of using them to collect surplus power from wind turbines and solar panels and squirrel it away for use later. But their water-based electrolytes limit their potential, because of water’s tendency to decompose by electrolysis. That restricts the voltage at which they can operate. Replacing their aqueous electrolytes with organic ones would overcome this limitation, and Argonne’s researchers are endeavouring to do so.A battery-driven world, then, would electrify parts of the economy, such as transport, that have been recalcitrant, and would encourage the shift from costly (and polluting) fossil fuels to “fuels” such as sunlight that cost nothing. As a manifesto for a revolution, that takes some beating. The question is, will the revolutionaries win, or will the ancien régime prevail?
Hace cinco años, los teléfonos móviles estaban a la vanguardia de la tecnología, para el año 2010 la atención se centró en las tabletas, y ahora, miles de millones de yenes, dólares y libras se están invirtiendo en lo que es visto como el siguiente desafío digital: el automóvil.Utilizar el teléfono celular mientras se está conduciendo es ilegal en el Reino Unido desde 2003Pero, los fabricantes esperan que, dentro de 10 años, la tecnología que se encuentra en los teléfonos inteligentes cambie la forma en la que utilizamos nuestros autos.Lo que esto significa es que la cultura de aplicaciones se infiltrará en el panel de instrumentos. Desde un buscador de plazas de aparcamiento a una forma de obtener cupones para restaurantes locales, o direcciones que pueden aparecer en el parabrisas.Todo será posible cuando el vehículo esté conectado a Internet, lo que permitirá que toda esta información pueda llegar enfocándose más en los comandos de voz, sin tener que buscar demasiado o pulsar muchos botones.El auto conectado ya es el tercer dispositivo tecnológico qué está creciendo más rápido, después de los teléfonos y tabletas, según la compañía Intel."Ford ha declarado categóricamente que esto está haciendo que vendan más autos", dice Jack Bergquist de la empresa de información IHS."Más del 50% de los consumidores se ven influidos por la presencia de un dispositivo con capacidad de conectarse a Internet".Aparcamiento gratuitoEn la actualidad, los titulares se centran a menudo en el uso de las redes sociales de Internet, la radio integrada o formas ingeniosas de utilizar comandos de voz. Pero internet puede ser utilizado para cosas mucho más simples y prácticas.Ya hay aplicaciones que pueden mostrar las estaciones locales de gasolina y sus precios, permitiendo a los conductores seguir durante unos cuantos kilómetros más para ahorrar algo de dinero al llenar el tanque.También hay una aplicación para encontrar una plaza de aparcamiento en algunas grandes ciudades con el uso de sensores electrónicos, o el análisis de una vista aérea de los espacios de la calle.Tal vez lo más interesante sea las cosas que usted nunca podría averiguar.Ya se ha probado un sistema que muestra a los conductores parados ante un semáforo el tiempo que queda para que cambie de color.No se trata de un negocio barato. Miles de millones de dolares se han gastado hasta ahora en el desarrollo de estos servicios.Para el año 2020, US$600.000 millones o el 20% del valor de los nuevos vehículos, estarán asociados a la "vida conectada", de acuerdo a Machina Research.En los próximos cinco años, Intel invertirá US$100 millones en empresas que pueden acelerar el desarrollo de coches conectados."A finales de 2014, para algunas de las marcas más grandes, todos los vehículos que vendan ofrecerán algún tipo de conectividad", dijo Bergquist."Si uno mira el costo de diseñar un modelo de auto completamente nuevo, algunas compañías están gastando alrededor de un tercio del presupuesto sólo en el sistema de información y entretenimiento y la tecnología a bordo del vehículo", añadió.¿Más accidentes?Los críticos han advertido que hasta que no se hagan más progresos en la autoconducción de automóviles, estos avances tecnológicos generan preocupación en el ámbito de la seguridad.Alrededor de una cuarta parte de los accidentes de tráfico en Estados Unidos son, de alguna manera, causados por el uso del teléfono móvil, según el Consejo Nacional de Seguridad.Si toda esta información se hace aún más fácil de acceder, ¿existe un mayor riesgo de distracción?"El peligro es la seguridad", dijo John Ellis, tecnólogo global de servicios y soluciones conectadas de Ford, durante la Feria Internacional de Electrónica de Consumo 2013."Uno podría quedar absorto en su experiencia y olvidar que está conduciendo. Mejor, más rápido y más barato es lo que quieren los consumidores, pero con seguridad".Algunas preocupaciones sobre la seguridad están siendo atendidas con un sensor obligatorio que llama a los servicios de emergencia en caso de accidente.De acuerdo con planes de la Unión Europea todos los autos nuevos estarán equipados con este dispositivo en 2015.Pero no es sólo lo concerniente a la seguridad vial lo que está causando dolores de cabeza a los desarrolladores."Un gran problema es que algun "hacker" pueda entrar en los sistemas del auto, dijo Bergquist."Si hay un sistema de datos en un auto, técnicamente alguien podría introducirse en él", explicó.Esta piratería ha sido demostrada por consultores de seguridad que abrieron las puertas de un auto y encendieron el motor sin una llave y sin tocar el vehículo. Esto se logra mediante la interceptación de mensajes inalámbricos entre el vehículo y la red.Pero los analistas creen que el riesgo es pequeño debido al tiempo invertido en la seguridad por parte de las empresas involucradas y los riesgos de fracaso."En teoría, la piratería es posible, pero las compañías de automóviles son muy conscientes de ese riesgo y están muy ocupadas preparándose", dice John Leech de KPMG."En los sistemas nuevos de Ford, por ejemplo, las aplicaciones están físicamente separadas de los dispositivos críticos del vehículo por lo que es imposible hackear entre los dos", dice el experto. "Apple o Facebook"Por el momento, todavía existe un sistema fuera de los principales sistemas operativos móviles como Android o iOS.Los sistemas basados en Android ya han sido probados por una empresa que trabaja en cooperación con BMW y la mayoría de los sistemas en los automóviles pueden comunicarse con estos dispositivos.Pero hay predicciones de que uno o dos desarrolladores están investigando formas de revolucionar la tecnología automovilística."Sospecho que no serán empresas de automóviles, sino compañías como Apple o Facebook las que desafiarán con éxito a los fabricantes de autos", dice Leech."Apple ya cuenta con un equipo de automoción muy importante para analizar cómo los mejores productos de Apple se pueden integrar en un auto. Si tuviera que apostar, es ahí donde yo pondría mi dinero".Muchas empresas están apostando mucho en esta industria que sigue creciendo rápidamente.Si estas empresas están en lo cierto, es sólo una cuestión de tiempo antes de que el auto pueda competir directamente con el teléfono y la tableta para convertirse en la mayor industria inteligente.
No hace mucho hablamos de una curiosidad relacionada con el uso del aire comprimido en el mundo del motor. Hablábamos de cómo la capacidad del aire comprimido podría beneficiar el consumo y el rendimiento en un motor de combustión tradicional que tenga las mejoras pertinentes, y hoy vamos a profundizar en el primer modelo que utiliza el aire comprimido como combustible principal para impulsar al nuevo Tata AirPod que ha sido presentado hace muy poco. Una novedad ecológica y original que esperamos que siga desarrollándose en un futuro no muy lejano.Como viene siendo habitual, últimamente hemos estado hablando de desarrollos en el mundo del automóvil cada vez más ecológicos y sostenibles, sobretodo en países en los que la polución medioambiental crece sin desenfreno. Es por ello que Tata ha pensado en un desarrollo sostenible paralelo a los tradicionales modelos híbridos y eléctricos. Y para ello la empresa india ha pensado que dados los beneficios que el aire comprimido podrían suponer un nuevo campo de investigación para dicha movilidad sostenible de la que tanto se está preocupando Tata, por lo que el Tata AirPod supone un aire fresco en muchos sentidos al ser uno de los primeros modelos que podría ser producido en serie, utilizando únicamente el aire comprimido como combustible.Un Tata AirPod que hasta es únicamente sólo un prototipo que puede moverse durante unos 200 km antes de ser recargado con aire comprimido, y siendo un modelo muy barato que podría llegar a gastar unos 3 céntimos de euro por cada 1,6 km, alcanzando los 80 km/h de velocidad punta, por lo que este modelo estará enfocado para las grandes ciudades. De esta forma el AirPod podría competir directamente con el Renault Twizy, salvo que este último obtiene la energía de la electricidad de sus baterías. Por otro lado, el Tata AirPod tiene un contenedor de aire comprimido que va soltando el aire a medida que requerimos más o menos aceleración. De esta forma al llegar unos 200 km, necesitaremos recargar este modelo con un compresor de aire que utilizaría la electricidad para recargar el contenedor de aire de nuestro AirPod. Se estima que con unos 3,6 € podemos recargar totalmente nuestro vehículo para otros 200 km.De momento aún no se sabe cuándo este modelo será producido en masa, pero al ser un método de transporte simple, fácil, económico y ecológico, parece claro que la producción del Tata AirPod llegará mas bien pronto que tarde, con un precio que estaría rondando los 7.000 €. Un modelo que además tendría unos costes de mantenimiento muy bajos gracias a su tecnología revolucionaria y la simplicidad de su tren de potencia. Incluso si este tipo de modelos empleara el doble de energía que los eléctricos, simplemente por precio y mantenimiento, a la postre saldría más económico. Esperemos que este tipo de modelos salgan en el 2013, sobretodo pensando en países como China e India.
Prueba: 700km de Washington a Boston usando los supercargadores de TeslaActor: Model S de Tesla.Juez: Periodista del NYTConclusion del periodista: Imposible realizar, al final tiene que llamar a una grúa.http://www.forococheselectricos.com/2013/02/tesla-model-s-coche-electrico-prueba-new-york-times.htmlElon Musk Responde en su blog enseñando la telemetría del coche...amañaron la prueba para que se quedase sin batería.http://www.forococheselectricos.com/2013/02/tesla-vs-new-york-times-elon-musk.htmlLa misma Prueba: 700km de Washington a BostonActor: Model S de Tesla.Juez: Periodista de CNNEs posible terminar la prueba.http://www.forococheselectricos.com/2013/02/tesla-model-s-coches-electricos-espana.html?utm_source=feedburner&utm_medium=email&utm_campaign=Feed%3A+ForoCochesElectricos+%28Foro+coches+el%C3%A9ctricos%29
En un panorama en el que las marcas buscan soluciones más eficientes a la movilidad con los tradicionales motores térmicos, con híbridos y eléctricos como los más recurrentes en la actualidad, o los de algún tipo de propulsión mediante gas –GLP o GNC–, o los de pila de combustible –tecnología aún por llegar–, el Grupo PSA Peugeot Citroën parece haber dado un paso adelante en el desarrollo de un modo de propulsión alternativo.Con una mecánica híbrida de gasolina y aire comprimido, Citroën será la encargada de presentarla mundialmente en el Salón de Ginebra sobre un C3 VTi de 82 CV. No es novedoso, ya que se ha visto anteriormente en algunos prototipos como el AIRPod MDI, pero sí que apunta a convertirse en el primer modelo de producción del mercado, allá por 2016 cuando se prevé su llegada.En colaboración con empresas de la talla de Faurecia y Bosch, que han participado en el desarrollo de la parte hidráulico-neumática del C3 Hybrid Air, Citroën promete con éste una mejora del 45 por ciento en términos de consumo de combustible y de emisiones de CO2 en ciudad. De esta manera, el consumo se marca en 2,9 litros a los 100 kilómetros, mientras que las emisiones de CO2 se cifran en 69 g/km, un tercio menos que en el modelo de gasolina equivalente.A los costes de ahorro en este sentido habrá que sumarles el hecho de que se trate de una tecnología con bajos costes de fabricación y mantenimiento, por lo que promete ser económicamente accesible una vez que llegue a producción y, convertirse así, en una alternativa de fuerza a los eléctricos que no terminan de ganar en protagonismo. Además, el sistema podrá montarse en otros modelos del Grupo PSA, incluso en los vehículos comerciales, partiendo de variantes más o menos potentes –en el caso del motor térmico– en función del tamaño del modelo en el que se monte.El sistema Hybrid Air de PSA combina un motor de gasolina, un motor hidráulico movido por aire comprimido, dos depósitos de almacenamiento del aire comprimido y un cambio automático con tren epicicloidal, prescindiendo de esta manera de las baterías típicas de los eléctricos. El sistema de gestión inteligente de este híbrido permitiría escoger, a gusto del conductor y de sus necesidades, entre tres modos de funcionamiento: sólo con aire comprimido –de manera totalmente limpia, sin emisiones de CO2–, sólo con el motor térmico y en modo combinado, sumándole además el sistema de recuperación de energía en frenadas y deceleraciones.El Citroën C3 Hybrid Air que conoceremos en el Salón de Ginebra podría funcionar exclusivamente con aire comprimido durante el 60 y el 80 por ciento de su marcha en ciudad, mientras que su autonomía podría ser un 90 por ciento mayor gracias a los depósitos de aire comprimido.
El fabricante alemán ha publicado las primeras fotos oficiales de la versión de producción de la variante eléctrica del popular Golf, un modelo considerado clave en el desarrollo del mercado de los coches eléctricos y al que ya hemos podido ver en su diseño definitivo.Su importancia podría ser comparada a la de otros lanzamientos como el Nissan Leaf, el Tesla Model S o el Renault ZOE, que independientemente de sus características técnicas suponen un fuerte impacto dentro de la propia industria por el fuerte calado social que un modelo histórico como el Golf tiene, un modelo que además cuenta con su importante cuota de prestigio dentro del sector.Son pocos los detalles técnicos facilitados por VW y ninguno supone una sorpresa respecto a los datos que manejaba el prototipo, y podemos destacar un motor con una potencia de 84 kW (114 CV) y un par motor de 270 Nm, que le impulsan hasta los 100 km/h en 11.8 segundos, una cifra bastante modesta que le convertirá en el Golf más lento en este aspecto, mientras que por su parte la velocidad máxima ha sido limitada a 140 km/h.La batería por su parte será un pack de 26.5 kWh de capacidad que han tenido que buscarle sitio bajo los asientos traseros y que es de suponer que restará algo de espacio en el maletero, una batería que le proporciona una autonomía según el ciclo europeo de unos 174 kilómetros con cada carga, casi la misma cifra lograda por el Nissan Leaf, un pack que añade un peso extra respecto a la versión con motor de combustión de nada menos que 250 kilos.El nuevo Golf eléctrico llegará con un sistema que nos permitirá configurar la entrega de potencia y la velocidad máxima a nuestro estilo de conducción, y de esa manera podremos escoger entre el modo ECO, el NORMAL y el SPORT, cada uno preparado para un tipo de conducción más rápido, o más ahorrador.Quedan detalles muy importantes por conocer, empezando por su fecha de llegada, un desembarco que VW estima para finales de año en Alemania, lo que en la práctica supondrá como mínimo un año para el resto de Europa. Otro gran interrogante será el precio, un aspecto donde Volkswagen en las últimas décadas ha derivado hacia una dinámica alcista y que le han convertido del coche del pueblo, al coche que quiere todo el pueblo, por lo que es de esperar a que su coste no baje antes de ayudas de los 40.000 euros.Para todo esto y más tendremos que esperar hasta su presentación en Ginebra, donde podremos por fin ver al Volkswagen Golf eléctrico y podremos analizar si este modelo tiene posibilidades de convertirse en una alternativa, o se quedará como un primer intento del fabricante alemán con mucho por mejorar.
Pronto esta terminología será de uso bastante común, como quien hoy habla de los CV de un coche, o si es Diesel o de gasolina.
Nissan se apunta a las 24 horas de Le Mans con un eléctricoNissan se ha convertido en los últimos tiempos en una de las marcas más implicadas en el mundo de la competición. La marca japonesa fue una de las primeras en sumarse al fracasado proyecto del FIA GT1 con el GT-R y su grado de involucración en Le Mans ha ido in-crescendo en los últimos años hasta dar nombre al proyecto DeltaWing, del que recientemente anunciaron su salida. No acaban ahí sus proyectos deportivos ya que en 2013 estrenan presencia en los impresionantes V8 Supercars australianos con el Nissan Máxima sin olvidarnos del que hoy por hoy es la niña de sus ojos, los GT-R del espectacular Super GT japonés.Pero no acaban ahí los planes de la marca. Esta misma madrugada, bajo la atenta mirada de Carlos Ghosn, Nissan anunciaba sus planes de disputar las 24 horas de Le Mans de 2014 con un vehículo eléctrico. El proyecto aspira al box número 56, el reservado por el ACO (organizadores de la mítica cita francesa) para proyectos innovadores.Sirvan de ejemplo los dos últimos inquilinos del box 56. El Nissan-DeltaWing, y su menos es más, “ocupó” esa plaza en 2012 mientras que el Green GT (prototipo propulsado por hidrógeno) hará lo propio esta misma temporada y aunque aún queda tiempo para que se anuncie quien ocupará esa plaza en 2014, la simple presencia de una marca oficial más implicada es más que suficiente para ganar esa plaza.Para Nissan, este proyecto eléctrico no será nada nuevo. En Motorpasión conocemos de primera mano el Nissan Leaf Nismo RC y el futuro prototipo de Nissan debería continuar con las bases creadas por este innovador proyecto. Queda por descubrir si el eléctrico de Nissan para las 24 horas de Le Mans será un prototipo, propiamente dicho, o si por contra tomarán como base su buque insignia en la competición, el GT-R.