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Audi en la universidad:

La movilidad del futuro

Caballeros, ¿cómo conduciremos en el futuro? Investigadores e ingenieros de desarrollo de Audi y la Universidad Técnica de Múnich hablan sobre la movilidad del futuro. Hay algo en lo que están de acuerdo: actualmente estamos experimentando la mayor convulsión de la historia del automóvil en forma de revolución silenciosa.

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Foro de expertos (de izqda. a dcha.): Peter Pilgram (Audi), Dieter Gerling (Hochschule der Bundeswehr), Peter Kunsch (Audi), Siegfried Pint (Audi), Andreas Schulze (TUM), Matthias Kerler (TUM) y Markus Lienkamp (TUM).

LAS IDEAS DEL FUTURO DE AUDI

Caballeros, ¿cómo conduciremos en 2025?

Lienkamp: En distancias de unos doscientos kilómetros supongo que la tracción mediante batería eléctrica será más económica que cualquiera de las tracciones convencionales desde una perspectiva general de coste.

Pint: La tracción eléctrica va ganando terreno. En 2025 dispondremos de una gran oferta de híbridos enchufables y coches con batería eléctrica, además de los motores de gasolina y diésel. La gama es cada vez más variada, lo que implica que tenemos que mantener la complejidad bajo control. Los híbridos de alto voltaje sin batería eléctrica son probablemente los modelos menos interesantes. Los híbridos ligeros de 48 y 12 V son menos complejos técnicamente y constituyen la mejor solución en términos de coste. También creo que la tecnología de pila de combustible desempeñará su papel, aunque no creo que sea muy importante.



¿A qué ritmo prevé que se implantará la electromovilidad en Alemania?

Lienkamp: Creo que el objetivo que ha fijado el gobierno federal de alcanzar el millón de coches eléctricos en 2020 es demasiado ambicioso. Sin embargo, considero que los costes de los coches eléctricos descenderán hasta tal punto que en 2020 o 2022 alcanzarán el nivel de los coches con tracción clásica. Para entonces, el precio de las baterías será de 120 €/kWh y, por tanto, serán viables económicamente.

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Peter Pilgram, Desarrollo de Baterías de Alto Voltaje de Audi.

¿Esto se ajusta a las previsiones de Audi?

Pilgram: Espero que lleguemos antes a ese punto. Queremos llevar nuestro SUV impulsado por batería y basado en el concepto e-tron quattro a producción en 2018, y los costes, como es lógico, juegan un papel fundamental.

¿Qué tecnología y qué formato de pila se utilizarán en el futuro?

Kerler: Parece que las pilas de gran tamaño no son la solución adecuada. El formato es una cuestión que se tiene que decidir de forma independiente para cada caso.

Pilgram: Hemos encontrado una buena solución con nuestros módulos de celdas. Se trata de unas fundas uniformes en forma de cubo un poco más pequeñas que una caja de zapatos que se pueden llenar de celdas prismáticas o con forma de saco. También disponemos de una solución con celdas redondas. Gracias a estos módulos podemos incluir nuevos avances e incorporarlos al coche rápidamente. Fabricaremos las baterías para nuestros coches en Europa y actualmente estamos en el proceso de traer también a Europa la producción de las pilas.

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Matthias Kerler es investigador asociado responsable de la función de almacenamiento de la batería en el grupo de investigación de componentes eléctricos del automóvil de la Universidad Técnica de Múnich (TUM).

Tras la batería de iones de litio, ¿qué tecnología tiene más posibilidades?

Lienkamp: En los últimos veinte años ha habido un crecimiento anual del 7% de la densidad energética y muchos expertos esperan que esta tendencia se mantenga en un plazo de cinco a ocho años.
Pilgram: Esto coincide con nuestros proyectos y previsiones. En cuatro años hemos pasado de una pila de 22 Ah a una de 37 Ah. Tal como lo conocemos actualmente, el sistema de iones de litio tiene un gran futuro por delante. Sin embargo, las nuevas tecnologías no están tan avanzadas. No veremos ninguna a bordo de un vehículo antes de 2025.

Lienkamp: Creo que se podría mejorar en otro 20% si la industria de la automoción no dedicara tres o cuatro años a probar las pilas antes de lanzarlas a la producción en serie…

Pint: Estamos incorporando la movilidad eléctrica de modo que estemos seguros de que funciona con seguridad y sin ningún problema. No puede haber un obstáculo más grande que un defecto que, en el peor de los casos, pueda llegar a resultar peligroso. Por este motivo soy un gran defensor de una estrategia de riesgo bajo, aunque soy muy consciente de que tenemos que ajustar nuestros plazos de desarrollo y, en definitiva, rebajar ligeramente la euforia.

“La mayoría de las veces, una recarga rápida consiste en acumular la energía suficiente para recorrer el resto del trayecto. Eso no es un problema para la batería“. (Matthias Kerler).

“Creo que el sistema de iones de litio, tal como lo conocemos actualmente, tiene un gran futuro por delante. Sin embargo, las nuevas tecnologías no están tan avanzadas. No veremos ninguna a bordo de un vehículo antes de 2025”. (Peter Pilgram).


¿Los clientes aceptarán los tiempos de carga teniendo en cuenta que ahora pueden repostar el coche en unos minutos?

Lienkamp: Voy a hacer de abogado del diablo por un momento: actualmente se necesitan cinco minutos para repostar, incluido el pago, y se termina este proceso con las manos sucias. Con un coche eléctrico no hay que volver a repostar y puede estar completamente cargado todas las mañanas. Me gustaría ver el lado positivo de esto. Siempre actuamos como si el coche eléctrico supusiera un problema. Sr. Gerling, ¿cada cuánto recarga su coche?

Gerling: Llevo conduciendo un coche eléctrico dieciocho meses y ya he recorrido con él unos cincuenta mil kilómetros, y dedico menos tiempo a cargarlo que antes a repostar con combustible. Como es lógico, necesito dedicarle algo más de tiempo cuando recorro grandes distancias, pero ahora el esfuerzo total es menor.

Lienkamp: En nuestra facultad tenemos un Golf eléctrico. Está enchufado constantemente y podemos cogerlo cada vez que lo necesitamos. Esto nos supone mucho menos trabajo que conducir hasta la gasolinera, que está a cinco kilómetros.


Qué autonomía tienen los coches eléctricos hoy en día?

Pint: Actualmente es difícil que un conductor pueda recorrer más de trescientos kilómetros al día. Sin embargo, el deseo de contar con una movilidad sin restricciones es muy intenso y, por eso, lanzaremos el e-tron quattro con una autonomía de más de quinientos kilómetros con batería eléctrica. En condiciones normales, el cliente solo recarga el coche por la noche en el garaje de su casa y ya puede disponer de él con toda su autonomía por la mañana.

Lienkamp: Si consideramos las baterías al nivel de la celda, ahora estamos alcanzado una densidad energética de 250 Wh/kg. Cuando alcancemos los 300 Wh/kg ya no tendremos más problemas de peso o reveestimiento, ni siquiera para una autonomía de trescientos kilómetros. Creo que estos objetivos son realistas y respetuosos con el cliente.

Gerling: No debemos dar por sentado que el 100% de los conductores se pasará inmediatamente a la movilidad eléctrica. Todavía habrá gente que querrá recorrer de un tirón la distancia entre Hamburgo y Múnich, pero el porcentaje es relativamente bajo. En mi opinión, lo que puede ofrecer la movilidad eléctrica hoy en día ya satisface la mayor parte de las expectativas de los clientes. La pequeña proporción de expectativas que todavía no quedan cubiertas lo estarán con el tiempo.

Pilgram: La distancia que se recorre de media cada día ya puede ser cubierta con nuestros híbridos enchufables e-tron impulsados únicamente con la energía de la batería. Y en 2018 existirá una red de carga rápida para recorrer largas distancias a bordo de coches eléctricos. Esta red permitirá añadir más autonomía de forma rápida después de recorrer unos cientos de kilómetros, cuando ya ha llegado el momento de hacer una parada de todas maneras. Considero que existen múltiples argumentos convincentes.

Kerler: La mayoría de las veces no será necesario realizar una carga completa, sino una carga que permita disponer de energía suficiente para terminar el trayecto. Esto se soluciona rápidamente y sin problemas para la batería, incluso si se trata de una carga de alta potencia. Los resultados de un estudio que hemos llevado a cabo muestran que a la mayoría de los propietarios de un coche eléctrico no apto para realizar una carga rápida les gustaría disponer de esta función y la habrían instalado de haberlo sabido antes o solo se comprarían un vehículo eléctrico nuevo que la incorporase.

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Profesor Dieter Gerling, responsable del Instituto de Tecnología de Tracción Eléctrica de la Universidad Militar de Múnich. Tema principal: tecnología de tracción.

¿Los coches eléctricos y los híbridos enchufables pueden jugar un papel activo en la transición energética?

Lienkamp: Lo que hace interesante la movilidad eléctrica es que los coches eléctricos serán cada vez más limpios de forma automática, ya que la proporción de electricidad ecológica en la red no para de crecer. Esta tendencia tiene que continuar y nosotros iremos mejorando la movilidad eléctrica paralelamente.


¿Qué sucede con las baterías cuando el coche llega al final de su vida útil?

Pilgram: Estamos diseñando nuestros sistemas de baterías para que duren toda la vida útil del vehículo y ofrezcan todas las garantías. Habrán pasado entre diez y quince años antes de que los clientes tengan que desprenderse de un vehículo o una batería. E incluso entonces las baterías se podrán seguir utilizando. Por ejemplo, pueden utilizarse de forma estática en depósitos de almacenamiento como amortiguadores para manejar puntas de carga en la red eléctrica.

Lienkamp: En la actualidad, las plantas hidroeléctricas de almacenamiento por bombeo tienen un coste de 250 € por kWh de capacidad instalada. Si consiguiéramos que los costes del sistema de baterías rondaran esa cifra, saldríamos ganando, lo que significará que este tipo de aplicación es viable.

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Siegfried Pint, responsable de desarrollo de tracciones eléctricas de Audi,

“Estamos incorporando la movilidad eléctrica de modo que estemos seguros de que funciona con seguridad y sin ningún problema.
Soy un gran defensor de una estrategia de riesgo bajo, aunque soy muy consciente de que tenemos que ajustar nuestros plazos de desarrollo”. (Siegfried Pint).

¿Qué importancia tiene la tecnología de 48 V para la materialización de una base de electrificación rentable?

Pint: Este es un tema importante. Incluso con 12 V vamos a obtener un nivel básico de hibridación y lo lanzaremos al mercado en 2017. La tecnología de 48 V, como es lógico, nos brinda muchas más posibilidades. Por cierto, Audi presentará su primer modelo de producción con 48 V dentro de unos meses. La ventaja es que podemos obtener la función de impulso eléctrico, lo que nos proporciona un avance increíble en la capacidad de aceleración. A nuestros clientes les encantará. Además de esto, también tenemos funciones de confort y eficiencia, como la posibilidad de utilizar el aire acondicionado sin tener activada la tracción principal o el alternador accionado por correa, que permite un deslizamiento extraordinariamente confortable y un funcionamiento suave del sistema de Start-Stop. También vamos a integrar el sistema de 48 V directamente en el sistema de transmisión.

Gerling: Estamos en la fase de pruebas de la tracción con batería eléctrica de 300 kW de potencia y 48 V. El diseño con el que contamos en este momento es más eficiente y rentable que la tracción de alto voltaje.

Pint: ¿Pero trabajando con corrientes de 7000 A pensáis que va a ser más económico?

Gerling: Sí, será más económico en cada uno de los componentes. Tenemos un ejemplo práctico preparado para funcionar en el laboratorio. Creo que puede representar un paso adelante.

Pint: Me parece que este enfoque es tremendamente interesante. Se puede comprobar lo variadas que pueden ser las posibilidades.

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Peter Kunsch, responsable de predesarrollo del chasis de Audi.

¿Qué otros sistemas utilizan 48 V?

Kunsch: Tenemos mucho que ganar en cuanto a la ingeniería del chasis. Gracias a los 48 V, podemos diseñar elementos como el chasis regenerativo. Una red de 12 V no puede transmitir la cantidad necesaria de energía. Incluso estamos realizando un proyecto de investigación para sustituir el amortiguador por un motor eléctrico que genera energía con cada movimiento. Pronto presentaremos nuestro primer coche de producción en serie con estabilización electromecánica del balanceo. Los motores eléctricos pequeños giran la barra estabilizadora para sujetar de forma activa la carrocería al tomar una curva. Esto se realiza con tanta rapidez y precisión que ofrece un nuevo nivel de maniobrabilidad, incluso para vehículos altos y grandes. Y el cliente recibe un valor añadido evidente: lo percibe aunque no tenga veinte años de experiencia como piloto de pruebas.

¿Y qué otras posibilidades existen?

Kunsch: Los sistemas de frenado electrónico, por ejemplo, ofrecen una excelente respuesta del pedal. Esto es importante si la mayor parte del frenado se va a ejecutar a través de los motores eléctricos en lugar de con los frenos de disco.

Schultze: Está claro que los sistemas de frenado ampliamente disociados están de moda. Creo que pronto no será necesario incorporar líneas hidráulicas a través del vehículo. En cuanto a la maniobrabilidad, los sistemas de distribución vectorial del par motor seguirán consolidándose. En la Universidad Técnica de Múnich ya hemos mostrado un sistema de este tipo, que está activado exclusivamente con energía eléctrica y que ofrece una importante mejora de la estabilidad. Una posibilidad de uso consistiría en combinar este sistema con neumáticos de baja resistencia a la rodadura. De esta forma habría menos fricción con las mismas características de maniobrabilidad.

Pint: En el Salón del Automóvil de Frankfurt se exhibió una aplicación muy interesante: el Audi e-tron quattro concept con dos motores eléctricos en el eje trasero. Estos pueden funcionar directamente con los mecanismos de tracción para generar un extraordinario diferencial instantáneo, muy por encima del potencial de la distribución vectorial del par motor ofrecido por los sistemas de embrague. El par motor se puede distribuir de forma muy precisa en tan solo unos milisegundos, lo que puede utilizarse para favorecer la seguridad y el placer de conducir. La distribución vectorial del par motor permite ofrecer al conductor una maniobrabilidad muy ligera y ágil con un coche que tiende a ser brusco.

Schultze: Por supuesto, los motores eléctricos presentan una respuesta extremadamente rápida.

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Andreas Schultze, investigador asociado, jefe de equipo del grupo de investigación de maniobrabilidad de la Facultad de Tecnología del Vehículo de la Universidad Técnica de Múnich.

La movilidad eléctrica también permite conducir sin el ruido del motor. ¿Qué opina sobre el ruido artificial?

Gerling: A lo largo del siglo pasado, los seres humanos se han acostumbrado a ciertos ruidos, pero esto no es una ley de la naturaleza ni nada parecido. Es muy agradable viajar en silencio.

Pint: La movilidad eléctrica, los nuevos productos de conectividad y la posibilidad de contar con la conducción pilotada dan lugar a una experiencia de movilidad agradable y placentera. En mi opinión, el coche se está convirtiendo en un espacio vital, una especie de retiro. Y la tracción eléctrica es perfecta para esto. No queremos alterarla con ruido artificial.

Kerler: Tengo una pequeña anécdota sobre este tema. Le regalé a mi ahijado un coche de juguete y conseguí enseñarle que en vez de “brum, brum” hacía “ssssst”. Me gusta el ronroneo de la electrónica de potencia y los motores eléctricos. Suena muy futurista.

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Profesor Markus Lienkamp, responsable de la Facultad de Tecnología del Vehículo de la Universidad Técnica de Múnich. Su tarea principal durante los últimos seis años ha consistido en terminar el diseño del vehículo.

"En distancias de unos doscientos kilómetros supongo que la tracción mediante batería eléctrica será más económica que cualquiera de las tracciones convencionales desde una perspectiva general de coste”. (Markus Lienkamp).

Tengo una última petición que hacerles. ¿Les importaría concluir esta conversación con sus opiniones sobre cómo debería ser el coche eléctrico ideal?

Lienkamp: Sin duda, un segundo coche, de dos plazas, barato pero ágil.

Gerling: Ya conduzco mi coche eléctrico ideal, aunque no le voy a decir de qué marca es.


“Gracias a los 48 voltios podemos diseñar funciones totalmente nuevas que ofrezcan otro nivel de maniobrabilidad también para los coches grandes. Y el cliente recibe un valor añadido que puede percibir inmediatamente“. (Peter Kunsch).

Kerler: Para empezar estaría bien una autonomía de 300 km, quizá de 250 en invierno. Y, por favor, nada de diseños extraños y elaborados. No me importa que los coches parezcan eléctricos, pero que no sean feos.

Schultze: Quiero algo que sirva para todos, algo que todavía no he encontrado en los coches con tracción convencional. Esto implica una gran potencia con un buen chasis y una buena maniobrabilidad. Y también estaría bien contar con una autonomía alta.

Pilgram: Una autonomía de 300 km para sustituir mi coche principal, capacidad de carga rápida y cuatro asientos para toda la familia.

Kunsch: Mi coche eléctrico ideal es un segundo coche, deportivo, quattro, con una autonomía de al menos 150 km.

Pint: Mi coche eléctrico ideal se presenta en 2018 con la versión de producción del Audi e-tron quattro concept. Tras 500 km en el nuevo ciclo europeo, la autonomía ya es muy elevada; y con su tracción con tres motores presenta un rendimiento muy dinámico. Gracias a su funcionalidad, ya es más que adecuado como coche principal. Pero hay otro vehículo eléctrico que me gusta: la moto. Las motos están concebidas para la electrificación, ya que recorren distancias cortas y tienen una demanda global.

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LOS COCHES ELÉCTRICOS DE LA UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MÚNICH

“En cuanto a la maniobrabilidad, los sistemas de distribución vectorial del par motor seguirán consolidándose. Sistemas del mismo tipo del que hemos mostrado en la Universidad Técnica de Múnich”. Andreas Schultze).

El Mute es un prototipo biplaza impulsado por batería eléctrica que fue creado en la Universidad Técnica de Múnich entre 2010 y 2012. Solo pesa 500 kg y reúne innovaciones de veinte facultades. El proyecto de investigación Visio.M se basa en estos descubrimientos. www.visiom-automobile.de


Entre 2010 y 2012, la Universidad Técnica de Múnich diseñó, bajo la dirección de Markus Lienkamp, un coche eléctrico urbano conocido como “Mute”. Este biplaza mide 3,55 m de largo, tiene una carrocería fabricada con plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP) y aluminio y un peso en vacío de solo 500 kg. Un motor eléctrico de 20 CV (15 kW) lo propulsa a una velocidad máxima de 120 km/h. Este prototipo, que ha recibido la aclamación del público, tiene una autonomía de más de 100 km. Según las estimaciones de la Universidad Técnica de Múnich, el coste de producción del Mute no será superior al de un coche pequeño convencional.


En 2014 se inició un segundo prototipo financiado con fondos públicos y basado en el Mute. El Visio.M está más desarrollado en muchos aspectos técnicos.


Johannes Köbler, Oliver Strohbach (texto), Ulrike Myrzik (fotos)

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