Una tipología de coches eléctricos que la industria no está explotando son los eléctricos de autonomía extendida. La historia de modelos que han recurrido a esta tecnología es corta. Los modelos más conocidos son los veteranos Chevrolet Volt y Opel Ampera, ya descatalogados, el BMW i3 REX o el Mazda MX-30, el último de sus representantes.
La peculiaridad de este sistema es que un eléctrico de autonomía extendida (EREV) siempre es propulsado por el motor eléctrico que se alimenta de una batería. Esta se puede recargar conectándola a la red eléctrica o a través de un motor de combustión que actúa como generador y que no está conectado a las ruedas. En los híbridos enchufables (PHEV), con un esquema parecido, este último sí puede propulsar el coche.
El nuevo motor de LiquidPiston mejora el rotativo de Mazda
LiquidPiston es una empresa de ingeniería con sede en Bloomfield, Connecticut, fundada en 2004, especializada en el desarrollo de motores internos de combustión con ciclo Carnot. Sus motores están diseñados para ser más eficientes y compactos en comparación con los motores convencionales, lo que los hace potencialmente útiles en una variedad de aplicaciones, desde generadores portátiles hasta vehículos aéreos no tripulados y vehículos terrestres.
La empresa explica que el nuevo motor “tiene un rotor en forma trocoidal dentro de una carcasa trilobulada", mientras que los motores rotativos convencionales "tienen un rotor triangular en una carcasa trocoidal". De esta forma, la cámara de combustión es estacionaria, lo que hace posible “lubricar directamente los sellos que están insertados en la carcasa, no en el rotor”. Este diseño implica un menor desgaste que en el motor Wankel, cuyos sellos están en el rotor, lo que hace que sea más duradero.
El motor rotativo más reciente de Mazda puede recorrer entre 240.000 y 320.000 km, lo que se corresponde aproximadamente con 3.000 horas de funcionamiento. “Esta información sugiere la durabilidad potencial de nuestro XTS-210”. La empresa espera que estas mejoras prolonguen la vida útil del X-Engine, aunque al encontrarse en las primeras etapas de pruebas de durabilidad todavía no hay datos concretos.
El diseño todavía se encuentra en su fase de prototipo. LiquidPiston tiene como objetivo entregar una unidad avanzada al Ejército antes del cuarto trimestre de 2024, para su uso como generador de electricidad compacto.
La empresa ha comunicado que sus X-Engines han superado con éxito las pruebas realizadas con una amplia variedad de combustibles, desde los destinados a aviones, como el queroseno, hasta gasolina, propano, hidrógeno (e incluso vodka). Además de motores de combustión interna, LiquidPiston ha desarrollado el ciclo híbrido de alta eficiencia (HEHC), que comparte similitudes con el ciclo Atkinson en el sentido de que ambos emplean un volumen de expansión mayor que el de compresión. Esto implica que el motor gasta menos energía, al comprimir la mezcla de aire y combustible, y aprovecha mejor la energía que proviene de la expansión de los gases generados por la combustión, similar a lo que logra el ciclo Atkinson en la mayoría de los vehículos híbridos.
Una relación de compresión más baja implica una mayor eficiencia. El encendido por compresión asegura un ciclo termodinámico optimizado para convertir una mayor proporción de la energía del combustible en trabajo que se aplica al eje. LiquidPiston afirma que sus motores son hasta un 30% más eficientes en el consumo de combustible en comparación con los motores similares. Además, estos X-Engines son considerablemente más compactos al ser motores de dos tiempos que evitan las limitaciones típicas de los motores de pistón de este tipo.
Tampoco queman aceite, ya que este no necesita mezclarse con el combustible, sino que se aplica directamente sobre los sellos. Cada rotación completa del rotor genera una carrera de potencia, lo que no solo ahorra trabajo, sino que también evita el problema de dejar combustible sin quemar, común en los motores alternativos. El ciclo híbrido de alta eficiencia (HEHC) evita este problema al asegurar una combustión más completa, reduciendo así las emisiones de partículas y CO2.
El XTS-210 se refrigera por aire y su eficiencia se ve favorecida por la inyección de agua en sus tres cámaras de combustión, lo que no solo enfría el motor, sino que también mejora su rendimiento: el vapor resultante aumenta la presión en la cámara. LiquidPiston ha enfatizado que sus motores pueden integrar tecnologías de postratamiento disponibles para todos los motores de combustión, lo que les permite cumplir plenamente con las regulaciones de emisiones.
El tamaño del XTS-210 es similar al de una pelota de baloncesto, es mucho más pequeño y un 80% menos pesado que un motor diésel de potencia equivalente. Basándose en estas características, LiquidPiston confía en que los X-Engines son una opción ideal como extensores de autonomía para vehículos que cuentan con paquetes de baterías más pequeños que los de los vehículos 100% eléctricos. También pueden utilizarse en esquemas híbridos enchufables.
Aplicaciones militares ahora y, en un futuro, en la movilidad
“Actualmente, nos centramos en la entrega de un número limitado de unidades prototipo avanzadas a clientes militares y en cumplir con los contratos actuales del Departamento de Defensa (DoD). LiquidPiston ha firmado un contrato de 8,3 millones de dólares con el Ejército para integrar el XTS-210 en un generador de electricidad compacto y ligero de 10 kW. “Nuestra estrategia a largo plazo implica asociarnos con fabricantes de motores y especialistas en sistemas ya establecidos, con el fin de acceder a mercados de mayor volumen en el sector comercial”. Estas colaboraciones podrían comprender licencias de tecnología, cooperación en el desarrollo o una combinación de licencias y coproducción.
Por ahora, la empresa no puede revelar información específica sobre los fabricantes de automóviles que se han interesado en su tecnología ya que están sometidos a acuerdos de confidencialidad.
