La movilidad eléctrica trae consigo diversos niveles de electrificación para el tren de tracción. Antes de que los coches eléctricos alimentados por baterías sean la opción más utilizada, la hibridación de los motores de combustión se perfila como una alternativa intermedia. En estos casos, los híbridos enchufables son los que mayor ayuda eléctrica ofrecen. Sin embargo en el caso de los híbridos completos (HEV) y los híbridos suaves la colaboración de la parte eléctrica es muy reducida. Aquí es donde tiene interés la tecnología de los turbos eléctricos que están desarrollando proveedores como Garrett.
La hibridación del tren motriz tiene su principal inconveniente en que mantiene la baja eficiencia del motor de combustión interna. La electrificación del sistema de refuerzo puede ser la respuesta para elevar el rendimiento de este motor. El director de tecnología de Garret Advancing Motion, Craig Balis, ha hablado en una entrevista a Automotive News Europe, sobre el futuro de la tecnología.
Garrett es una empresa norteamericana especialista en el desarrollo de turbocompresores. Entre la docena de proyectos que prepara para electrificar sus sistemas de refuerzo de potencia está el E-Turbo, del que ofrecerá una primera versión comercial en 2021. Una tecnología que desde hace unos años está presente en la industria, pero que no había contado para ser introducida en grandes volúmenes hasta que la creciente demanda de vehículos híbridos lo ha permitido.
Craig Balis, director de tecnología de Garret Advancing Motion. Fuente: Twitter.
¿Cómo funciona?
Un turbocompresor convencional es un sistema de sobrealimentación que emplea una turbina centrífuga accionada por los gases de escape del motor en cuyo eje se fija un compresor. Este toma el aire a presión atmosférica lo pasa por el filtro de aire y lo comprime para introducirlo en los cilindros a mayor presión. Este tipo de sistemas se emplea habitualmente hoy en día ya que, con la tendencia al downsizing (reducción del tamaño y cilindrada de los motores), permite aumentar la potencia en los motores pequeños.
En el caso de su uso en un tren motriz híbrido, cada kilovatio que genera la batería puede colocarse en el motor de tracción o en el motor eléctrico de forma que la potencia del conjunto aumenta en esa cantidad de kilovatios. Sin embargo, si esa energía se pone en el turbocompresor, este proporciona un impulso adicional, lo que amplía el ciclo de combustión a través del motor convirtiendo ese kilovatio en 10, que se aplican directamente a las ruedas. Esa ampliación de la potencia supone un incremento de eficiencia general, sin necesidad de incluir un motor más grande.
Según los datos de Garret, este sistema mejora la eficiencia del consumo en aproximadamente un 15%. Con esta tecnología el fabricante cuenta con un grado adicional de libertad. Por eso, Garrett también proporciona el software de control que gobierna la unidad de control electrónico del tren motriz. Con esta estrategia, ayuda a sus clientes a adoptar y optimizar la tecnología de una forma más precisa y rápida: "Nuestras soluciones de software ayudan a acelerar el tiempo del ciclo de desarrollo y reducir el esfuerzo de desarrollo".
E-Turbo de Garrett.
Expectativas del mercado
Según los estudios, la producción mundial de vehículos híbridos es ya del 5% y alcanzará el 30% en 2025, lo que supone unos 33 millones de automóviles híbridos al año en todo el mundo. Todos ellos emplean una batería y un motor eléctrico para proporcionar eficiencia y rendimiento. Por eso, Balis confía en el crecimiento del mercado de los turbocompresores. Para Garrett, todavía es muy temprano para hablar de porcentajes de mercado porque todavía está trabajando en el lanzamiento de las primeras unidades que estarán disponibles para los fabricantes en 2021. Sí ha detectado un alto nivel de interés, "por lo que estamos involucrados en una gran cantidad de prototipos y pruebas para diseñar realmente la hoja de ruta para su adopción: en 2025, esperamos que la tasa de penetración de los E-Turbo sea mayor que la de los vehículos in esta tecnología".
La tendencia del mercado se dirige hacia el abandono de los motores diésel incrementando el porcentaje de motores de gasolina cada vez más pequeños, lo que hace necesario la inclusión de turbos de geometría variable o VTG, habitualmente usados en motores diésel. Estos reducen el tiempo de respuesta y logran que se alcance antes el régimen de giro óptimo del compresor, especialmente a bajo régimen. La tecnología VTG en motores de gasolina es el siguiente paso para reducir el consumo y aumentar la eficiencia, asegura Balis. "Hace un par de años lanzamos, con Volkswagen, un motor de gasolina de 1,5 litros que tiene el turbocompresor de geometría variable de la compañía. Ahora estamos trabajando ya con casi todos los clientes".
