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Solución energética

Tecnología de movilidad en la era de la conversión de la energía

El mundo entero está uniendo sus fuerzas para resolver problemas medioambientales globales, como los gases de efecto invernadero y el cambio climático. Los países buscan cambiar su estructura energética de fuentes de energía tradicionales a fuentes ecológicas, y la industria de la automoción también se está preparando para una era de conversión de la energía a través del cambio de paradigma de los motores de combustión interna a los vehículos ecológicos. Hyundai Motor Group también se está centrando en soluciones energéticas que podrían proporcionar y administrar energía limpia y segura, más que simplemente desarrollar automóviles ecológicos con cero emisiones. Hyundai Motor Group explorará activamente nuevas áreas y colaborará estrechamente con otros sectores para convertirse en el pionero del cambio.

FUTUROLos vehículos eléctricos estimulan la innovación rápida

Asociaciones y desafíos en todas las industrias

Con la pandemia de la COVID-19 y los problemas medioambientales, la humanidad ha comenzado a buscar nuevas formas de convivir con otras personas que viven en este planeta, dispuesta a romper con el paradigma actual y crear nuevos estándares.

La industria de la automoción no es una excepción. A partir de julio de 2020, las ventas mensuales de vehículos eléctricos en Europa batieron récords, y los fabricantes de automóviles globales han anunciado sus planes para invertir activamente en el sector de los vehículos eléctricos. Hyundai Motor Group también planea hacerlo el primer año para lograr la electrificación en 2021 y lanzar 23 automóviles ecológicos de aquí a 2025.

Lo más importante en la tecnología ecológica es la eficiencia del combustible. En la distancia y el tiempo que se puede conducir con recursos limitados residirá la tecnología central de un vehículo ecológico. Esa es la razón por la que las baterías son la clave y los fabricantes de automóviles están centrando sus esfuerzos en ellas, junto con otros componentes clave. Hyundai Motor Group está discutiendo la cooperación con varias empresas para desarrollar tecnología de baterías eficiente.

La tecnología de las baterías se dirige ahora al desarrollo de una batería sólida denominada como la próxima generación de baterías de iones de litio (LIB) y un sistema de almacenamiento de energía (ESS) para reciclar LIB. El equipo de investigación líder en baterías del Instituto de investigación de Namyang de Hyundai Motor Group ha estado investigando las baterías sólidas desde 2017, y formaron una asociación estratégica con Wartsila, una compañía de energía de Finlandia, para desarrollar ESS en 2018. El desarrollo de ESS es esencial porque es la piedra angular para conseguir un automóvil verdaderamente ecológico. La ESS es una batería grande que puede almacenar la energía generada y suministrarla cuando sea necesario o cuando la energía sea insuficiente. Y cuando la batería de iones de litio (la fuente de energía) se agota, se puede recoger y reciclar.

Hyundai Motor Group planea construir una planta de fabricación de ESS en Dangjin Steel Mill de Hyundai Steel y expandir la planta a varias regiones del mundo. Una nueva industria se deriva del círculo virtuoso; la empresa recicla baterías usadas de vehículos eléctricos para fabricar ESS, que lo utiliza para crear nuevos vehículos eléctricos con electricidad almacenada.

TECNOLOGÍATecnología central de la solución energética

Todo sobre baterías y tecnología de carga

El “sector de las soluciones energéticas”, cuyo objetivo es utilizar la energía de manera eficiente mediante el establecimiento de un sistema para producir, almacenar y gestionar la energía eléctrica, está llamando la atención en la era del respeto por el medio ambiente. La tecnología de vehículos ecológicos simbolizada por vehículos eléctricos se está redefiniendo utilizando el concepto de soluciones energéticas y está convergiendo activamente con otras industrias para evolucionar.

Hyundai Motor Group se centró en la energía solar como medio de producción de energía. En 2018, la compañía dio a conocer tecnologías relacionadas con el sistema de carga solar, que utiliza principalmente energía solar, y presentó el techo solar, que puede cargar la batería con energía solar y evita la descarga de dicha batería, aumentando al mismo tiempo la autonomía.

El fabricante de automóviles se asoció con un fabricante de ESS que proporciona la última tecnología en soluciones de energía y están llevando a cabo proyectos de demostración para construir instalaciones de ESS tanto en Corea como en el extranjero. También están acelerando el desarrollo de baterías de alta densidad de energía que administran eficazmente la energía eléctrica y aumentan la eficiencia. Además, están trabajando en el desarrollo de células fotoeléctricas de alta eficiencia que se pueden aplicar a las ventanas solares.

El concepto de administración de la energía también incluye la administración de la energía de los vehículos ecológicos. Para los vehículos eléctricos con todos los sistemas alimentados por electricidad, sería obvio decir que todo lo relacionado con la administración de vehículos eléctricos es la administración de la energía. Y desde esta perspectiva, las instalaciones de carga son un factor muy importante. Hi-Charger, desarrollado por Hyundai Motor Group, es una instalación de carga de alta velocidad que carga hasta el 80 % de los vehículos eléctricos con baterías grandes en aproximadamente 20 minutos. Además, el fabricante de automóviles continúa sus esfuerzos para construir una instalación de carga inalámbrica en la carretera.

TECNOLOGÍA CLAVE1. El poder del sol

Techo solar

Los techos solares, que utilizan energía solar para generar electricidad, amplían el kilometraje de los automóviles impulsados por electricidad y reducen las emisiones de dióxido de carbono. El sistema no está diseñado como fuente de energía principal sino como auxiliar, y puede cargar las baterías de motores de combustión interna.

El proceso de utilización del techo solar como fuente de energía es simple. Cuando la luz solar entra en la superficie de las células de un panel solar, se genera electricidad, que se almacena simultáneamente en la batería del motor de arranque y en la batería principal a través de un controlador para aumentar la eficiencia energética. Esta se almacenará en el voltaje de referencia del vehículo a través del controlador y luego se almacenará en la batería, o aumentará indirectamente la eficiencia del combustible reduciendo la carga en el alternador del vehículo conectado al motor. El controlador logra el cambio de voltaje y el seguidor de punto de máxima potencia (MPPT, Maximum Power Point Tracking). El MPPT controla el voltaje y la corriente para aumentar la eficiencia de la salida eléctrica de la células fotoeléctricas.

El Sonata Hybrid, el primer vehículo ecológico en equiparse con un techo solar, utiliza una célula de carga eficiente y de alto rendimiento. Las células de los paneles del Sonata tienen una tasa de eficiencia del 22,8 %, aproximadamente entre un 30 y un 50 % más que la tasa de las células típicas utilizadas en los paneles de las azoteas (entre un 15 y un 19 %). Los paneles solares del HEV Sonata tienen una capacidad de aproximadamente 200 W; es decir, los paneles expuestos al sol con buena luz solar generarán 200 Wh de electricidad. Esa es una cantidad nada despreciable: 200 W pueden encender dos bombillas de 100 vatios u 11 lámparas fluorescentes de LED domésticas (de 18 W cada una). Con esa tasa, la carga de 5,8 horas al día añade 1300 km al año a la distancia total de conducción. Aquellos que estacionen sus automóviles afuera y/o conduzcan más durante el día, obtendrán una bonificación aún mayor.

Método de carga del techo solar

El techo solar también funciona para reducir las incidencias de descarga de la batería. Los logros recientes en la electrónica del automóvil, como la cámara de caja negra, han aumentado el consumo de batería y, por lo tanto, el número de accidentes de descarga. Según el Instituto de Desarrollo de Seguros de Corea, 4 de los 10 servicios de emergencia en la carretera (datos de 2015) se referían a la descarga de la batería. La corriente eléctrica que se carga a través del techo solar por día es de 81 200 mAh, que supera con creces los 720 mAh necesarios por día para un automóvil parado. Además, el techo solo tarda una hora en satisfacer las necesidades energéticas diarias de la cámara de caja negra (12 000 mAh).

2. La evolución de la tecnología de las baterías

Batería de alta densidad de energía + Sistema de almacenamiento de energía

La batería almacena la energía eléctrica y el kilometraje del vehículo eléctrico generalmente depende de la capacidad de dicha batería. Cuanto mayor sea la capacidad de la batería, mayor será el kilometraje, pero el aumento de volumen y el peso de la batería también ocuparán espacio interior, reducirá la eficiencia energética y aumentará los precios. Por lo tanto, la densidad de la energía de la batería desempeña un papel importante en el aumento eficiente del kilometraje.

En medio de una feroz competencia entre los fabricantes de baterías por aumentar la densidad de energía de las baterías de vehículos eléctricos, Hyundai Motor Group está diseñando hojas de ruta para el desarrollo de baterías y desarrollar tecnología de baterías de litio-aire de alta densidad.

Hoja de ruta para el desarrollo de baterías de Hyundai Motor Group

Además, los problemas medioambientales han fortalecido las normativas de las directivas con respecto al reciclaje de residuos, y se está prestando más atención a la tecnología de reciclaje de baterías de vehículos eléctricos. ESS es una batería grande que almacena y suministra la energía generada y está compuesta por varias baterías de iones de litio pequeñas. Dado que la fuente de energía del vehículo eléctrico es la batería de iones de litio, se puede usar como ESS recolectando y reprocesando baterías usadas. Hyundai Motor Group está planificando el “control del ciclo de vida de las baterías” con SK Innovation y está negociando la cooperación con OCI sobre la demostración de ESS y el negocio distribuido para el reciclaje de baterías de desecho de vehículos eléctricos. Además, la compañía y Hanwha Q Cells planean desarrollar conjuntamente sistemas de almacenamiento de energía fabricados con baterías de vehículos eléctricos recicladas para que puedan proporcionar energía a hogares y entramados de redes mientras buscan nuevas áreas de negocio relacionadas con los sistemas de almacenamiento de energía fotovoltaica.

Desarrollo de ESS por parte de Hyundai Motor Group

V2G (Vehicle to Grid, Vehículo a red eléctrica) es una de las tecnologías prometedoras para vehículos eléctricos que pueden utilizar la electricidad almacenada en una batería de otro vehículo eléctrico. El sistema V2G no solo puede reducir la cantidad máxima de electricidad utilizada por los edificios mediante el suministro de electricidad, sino que también puede prevenir cortes de energía e incluso revender la electricidad.

Se almacenan 60 kWh de electricidad en un vehículo eléctrico que equivalen a la cantidad de energía que pueden utilizar cinco hogares (cuatro personas) en un solo día. 100 000 vehículos eléctricos V2G pueden asegurar 500 MW de electricidad, el equivalente a la cantidad de energía generada por una central térmica.

La tecnología V2G de Hyundai Motor Group tiene una carga máxima de 11 kW y una descarga máxima de 3,5 kW según los estándares estadounidenses. Según las especificaciones del conector, V2L puede tener una descarga máxima de 3,5 kW. El cargador a bordo (OBC, On-Board Charger) se ha mejorado para convertir la corriente continua y la corriente alterna en dos direcciones, y se ha aplicado un circuito de control de potencia bidireccional para sincronizar el voltaje y la frecuencia de potencia con la red eléctrica. Además, el cable de carga exclusivo de V2G incluye un medidor inteligente bidireccional del tamaño del puño de un adulto, lo que permite una inspección estable de la carga y la descarga.

Estructura de V2G

3. Administración de energía mediante la tecnología de carga

Tecnología de carga personalizada según el estilo de vida

Tipos de conectores de vehículos eléctricos

Existen dos formas principales de cargar un vehículo eléctrico: lenta (CA) y rápida (CC). Los cargadores rápidos suelen tener una potencia nominal de 50 kW en Corea del Sur. La infraestructura de carga de vehículos eléctricos desarrollada por Hyundai Motor Group cuenta con cargadores rápidos de 350 kW. En el caso de un vehículo eléctrico con un sistema de carga de alto voltaje de 800 V, llamado Hi-Charger, el tiempo de carga se puede reducir considerablemente, ya que un cargador rápido de 350 kW puede cargar el 80 por ciento de la capacidad de la batería y el doble de rápido que los cargadores rápidos actuales.

IONITY, el proveedor de estaciones de carga para vehículos eléctricos más grande de Europa, ha comenzado a proporcionar cargadores de 350 kW a lo largo de las carreteras. IONITY ampliará la red a 400 estaciones de carga rápida en 24 países de Europa durante este año. Hyundai Motor Group ha firmado un acuerdo con IONITY para invertir en su red de infraestructuras.

Hi-Charger en Hyundai Motor Studio, en Goyang (Corea del Sur)

Si sus tiempos de viaje diario son estables y dispone de mucho tiempo, puede usar el cargador lento. El cargador a bordo (OBC) proporciona los medios para recargar la batería con la red eléctrica de CA, ya sea en casa o por medio de enchufes que se encuentran en estaciones de carga privadas o públicas. Con una potencia nominal de 7 kW, un cargador lento puede cargar un vehículo eléctrico del 0 % al 10 % en una hora. Suele hacerse por la noche.

Un cargador portátil (conector de CA de 5 contactos) sirve para conectar un vehículo eléctrico a una toma de salida convencional de 220 V. Con una potencia nominal de unos 3,2 kW, un cargador portátil suele utilizarse para una emergencia por su velocidad más lenta.