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C贸mo los ingenieros civiles est谩n desarrollando un innovador prototipo de autopista con carga de veh铆culos el茅ctricos
28 mayo 2024
驴Qu茅 pasar铆a si las carreteras pudiesen cargar de forma inal谩mbrica nuestros veh铆culos el茅ctricos mientras circulamos por ellas?
El 1 de mayo se iniciar谩n obras en un tramo de un cuarto de milla de la autopista que se utilizar谩 para probar la transferencia de energ铆a inal谩mbrica a un cami贸n el茅ctrico de servicio pesado. (Imagen: Universidad de Purdue/Greta Bell)Esa es exactamente la pregunta que un equipo de ingenieros civiles y cient铆ficos de la Universidad de Purdue en Indiana, EE.UU., est谩n respondiendo como parte de la Iniciativa de Promoci贸n de la Sostenibilidad a trav茅s de Infraestructura Energ茅tica para la 贰濒别肠迟谤颈蹿颈肠补肠颈贸苍 de Carreteras (ASPIRE) de la Fundaci贸n Nacional de Ciencias de EE.UU., que es parte del programa del Centro de Investigaci贸n de Ingenier铆a del grupo.
La idea es simple: construir un sistema de carga el茅ctrica en carretera que mantenga de forma inal谩mbrica la carga de la bater铆a de un veh铆culo el茅ctrico hasta el tama帽o de un semirremolque.
Se trata de un producto denominado Proyecto de Transferencia Din谩mica de Energ铆a Inal谩mbrica (DWPT), que ya existe en formato estacionario para los usuarios finales.
John Haddock, profesor de ingenier铆a civil en Purdue que dirige el papel de la escuela en el proyecto, dice: "Puedes comprar la tecnolog铆a para carga estacionaria; puedes poner uno en tu garaje de modo que cuando lo cubras con la cubierta, cargar铆a tu auto y no tendr铆as que enchufar nada".
Haddock dijo que su equipo est谩 tomando ese concepto y haci茅ndolo din谩mico al incorporarlo en carreteras para que veh铆culos tan grandes como semirremolques, que circulan a 65 millas por hora (105 km/h), puedan mantener la carga.
鈥淓sto significa que los coches, mientras circulan por la carretera, podr铆an recibir una carga del sistema鈥�, explica, se帽alando que utiliza un campo magn茅tico para transferir energ铆a el茅ctrica. 鈥淓l sistema es un sistema inductivo鈥�.
Haddock aclara que la tecnolog铆a probablemente no ser铆a lo suficientemente potente como para aumentar la carga del veh铆culo, pero evitar铆a una descarga mientras se usa la carretera el茅ctrica.
El profesor de la Universidad de Purdue John Haddock (izquierda) y el estudiante de posgrado Oscar Moncada examinan una losa de pavimento de hormig贸n con tecnolog铆a de transferencia de energ铆a inal谩mbrica. La m谩quina de la parte trasera fue dise帽ada para imitar la mitad del eje de un cami贸n semirremolque para probar la funcionalidad del prototipo. (Imagen: proporcionada por Consensus Digital Media)鈥淓l sistema [podr铆a] cargar la bater铆a en veh铆culos m谩s peque帽os鈥�, especula Haddock, diciendo que una camioneta como la Ford F-150 Lightning podr铆a en realidad aumentar su autonom铆a mientras conduce por autopistas con carga.
Purdue, junto con el fabricante estadounidense de motores y generadores de energ铆a Cummins, el Departamento de Transporte de Indiana (InDOT), la consultora de infraestructura estadounidense AECOM, los ingenieros PC Krause and Associates y el contratista White Construction colaboraron en el proyecto, cuya construcci贸n comenz贸 el 1 de abril. Una vez que se complete la construcci贸n del prototipo, se realizar谩n pruebas hasta el oto帽o de 2024.
Utilizando la misma ciencia que usan los tel茅fonos inteligentes para cargarse de forma inal谩mbrica cuando se colocan en una plataforma de aterrizaje, el prototipo est谩 ubicado en un peque帽o tramo de carretera en las autopistas estadounidenses 231 y 52 en West Lafayette, Indiana, EE.UU.
La tecnolog铆a de carga fue dise帽ada para poder adaptarse a las redes de carreteras existentes.
Con el tiempo, el InDOT planea construir un banco de pruebas de un cuarto de milla (0,4 km) de largo para probar espec铆ficamente la capacidad del hormig贸n para cargar camiones pesados a 200 kW y m谩s, seg煤n Purdue. Sin embargo, la evaluaci贸n no ser谩 para usuarios p煤blicos, ya que la carga solo se activar谩 durante los per铆odos de prueba.
Viabilidad econ贸mica 'especulativa'
Si bien es demasiado pronto para sugerir que las carreteras con carga de veh铆culos el茅ctricos ser谩n un elemento b谩sico del futuro de Estados Unidos, el proyecto DWPT tiene un potencial significativo si alguna entidad o municipio puede entender los aspectos econ贸micos.
鈥淓sta tecnolog铆a funcionar谩鈥�, afirma John Kresse, director de tecnolog铆as h铆bridas y de electrificaci贸n de Cummins, 鈥減ero la viabilidad econ贸mica es altamente especulativa鈥�.
Cummins proporcionar谩 el cami贸n el茅ctrico a bater铆a que se utilizar谩 para probar el DWPT. El veh铆culo se integrar谩 con el sistema de carga de Purdue para controlar mejor las capacidades de carga.
En un proyecto piloto que se espera que comience en 2025, las bobinas negras que aparecen en primer plano en esta foto se utilizar谩n para transferir energ铆a al cami贸n el茅ctrico Cummins de servicio pesado que aparece en el fondo. (Imagen: Universidad de Purdue/Greta Bell)Haddock, de Purdue, sugiri贸 que un modelo similar al de las autopistas o las autopistas de peaje podr铆a resolver el problema de los d贸lares y los centavos: los conductores pagan para acceder a la capacidad de carga y se les cobra por uso.
Sin embargo, en las primeras etapas hay (comprensiblemente) m谩s preguntas que respuestas.
鈥溌縎e puede implementar de manera rentable y se utilizar谩 para recuperar esos costos? 驴Se puede hacer que el 'costo de transferencia de energ铆a' para los operadores de flotas sea relativamente comparable al de la carga por cable?鈥�, pregunta ret贸ricamente Kresse.
Si se puede lograr valor, 鈥減uede brindar un beneficio tremendo al permitir que un cami贸n el茅ctrico a bater铆a alcance una gran autonom铆a, [elimine o reduzca] los tiempos de espera asociados con la carga y [reduzca] el tama帽o de la bater铆a鈥�, responde.
Haddock afirm贸 que el concepto DWPT se emplear铆a mejor en autopistas con mucho tr谩fico, particularmente aquellas con mucho tr谩fico de mercanc铆as y de larga distancia.
鈥淣o todas las carreteras lo necesitar铆an鈥�, dice Haddock. 鈥淟a 煤nica forma en que podr铆a ser rentable es si est谩 dise帽ado para camiones pesados, [y] no todos los pavimentos lo necesitar铆an; no en toda su longitud鈥�.
Haddock a帽ade que, mirando hacia el futuro, ser铆a prudente que un Departamento de Transporte estatal implementara la tecnolog铆a de manera escalonada.
鈥淨uiz谩s lo tengas durante diez millas (16 km) y luego no tengas nada durante veinte millas (32 km)鈥�, ofreci贸 Haddock.
Kresse se帽ala una investigaci贸n que sugiere que solo el 20% de las autopistas interestatales de EE. UU. necesitar铆an tener la tecnolog铆a para tener un impacto.
鈥淟a industria no requerir谩 que el 100% de las autopistas tengan transferencia de energ铆a inal谩mbrica din谩mica鈥�, confirma, y se帽ala que, aun as铆, es una iniciativa de alto costo del 20%.
Sin embargo, cualquiera que sea el precio dentro de una d茅cada o m谩s, no disminuye el potencial, y el DOT de Indiana espera con impaciencia un futuro de carreteras inal谩mbricas con carga autom谩tica.
鈥淪i tiene 茅xito, se abrir谩 una ventana de oportunidad para una mayor innovaci贸n, que se discutir谩 una vez finalizada la prueba piloto鈥�, dice InDOT.
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