Generador de pistones libres: Resumen

Todo empezó hace dos añitos. Este es el dibujo del primer diseño que hice, allá por el 2007. La idea es sencilla: un pistón libre dentro de un cilindro, el cual se mueve libremente (sin cigüeñal). Este pistón mueve a su vez unos imanes que pasan por el interior de un bobinado, produciendo corriente eléctrica a su paso. Esta corriente eléctrica puede ser utilizada por ejemplo para recargar las baterías de un coche eléctrico, y de esa forma aumentar su autonomía. Fui a presentarle la idea a un profesor catedrático de motores térmicos de la universidad de Sevilla con la esperanza de recibir consejos y ayuda para mejorar el diseño y eventualmente patentarlo.

El profesor, en vez de interesarse en el proyecto se empezó a burlar de mí, diciendo: ¿Pero qué va a saber un informático de motores? y me mandó a casita.

Dos años después (2009) veo esto:

"Bill Gates patenta motor electromagnético" Ya os podeis imaginar cual fué mi sorpresa...como curiosidad, decir que todavía me acuerdo del catedrático, y de toda su familia. Pero bueno, eso es agua pasada.


En estos dos años he evolucionado muchísimo el diseño, de tal forma que ya no se parece casi nada al diseño original, por lo que me gustaría patentarlo, y por eso busco colaboradores que me ayuden a cambio de un porcentaje de los beneficios. Busco gente con conocimientos técnicos, ganas de desarrollar nuevas tecnologías para luchar contra el cambio climático y los precios del petróleo, y algo de tiempo libre (por poco que sea).

El sistema es relativamente sencillo, y la finalidad del mismo es solventar uno de los grandes inconvenientes actuales de los coches eléctricos: la autonomía, los puntos de recarga y la velocidad de recarga. Un coche eléctrico con tecnología actual tiene una autonomía promedio de 160Km, tarda unas 6-8 horas en recargarse completamente en un enchufe normal y debes buscarte la vida para encontrar un enchufe o puesto de recarga, opción a la que no todos pueden acceder.

Con los postes de recarga rápida se solventan parcialmente dos de estos inconvenientes: se puede recargar el coche en 30 minutos y van a poder encontrarse por todas las grandes ciudades de aquí a un par de años. Pero lo de la autonomía va a tardar en solventarse, pues las baterías deberían multiplicar x5 su actual capacidad para competir contra los coches normales.

Con mi sistema híbrido en serie enchufable a la red se podrían obtener las siguientes prestaciones:

- Peso menor que el de un coche eléctrico o híbrido equivalente (en prestaciones, capacidad de carga etc.)
- Autonomía similar al de un coche normal (800Km o más)
- Posibilidad de recargarse tanto en los enchufes y puntos de recarga eléctrica como en las gasolineras de toda la vida, y en menor tiempo (al tener baterías y un depósito más pequeño)
- Consumo muy cercano al de un coche eléctrico puro (1,5€/100Km para un coche de 1.200Kg)
- Vibraciones y ruido inferiores al de un coche normal
- Muy bajo mantenimiento (sin cambios de aceite, filtros de aceite, correas de distribución y similares)
- Coste de producción bajo en comparación con los eléctricos puros.
- Posibilidad de funcionar sin usar combustible, únicamente con la electricidad del enchufe.


Pero... ¿cómo es técnicamente mi diseño?...

Bueno, hasta que no lo patente no puedo mostrárselo a nadie, pero si puedo mostrar sistemas similares que ya están investigándose. Primero os presento qué es un coche híbrido en serie enchufable a la red eléctrica:

Se trata de un coche eléctrico al que le han acoplado un pequeño motor de combustión, el cual no está conectado mecánicamente a las ruedas, sino a una especie de alternador para producir electricidad. Esta electricidad se utiliza para recargar las baterías cuando están bajas de carga. Es algo así como llevar una mini central eléctrica a cuestas. Obviamente, en el video utilizan un motor de cuatro tiempos normal y corriente aunque funcionando a régimen óptimo, es decir, en condiciones ideales para reducir el consumo de combustible al mínimo (sin ralentí, sin cambios de régimen bruscos etc.).

Un motor de combustión interna actual tiene una eficiencia máxima de 35-40%. Ahora bien, en ciudad con cambios bruscos de velocidad, acelerones, ralentí etc casi nunca se alcanza el régimen optimo, por lo que al final sólo se aprovecha el 20% de la energía contenida en el combustible. Podemos ver donde se va el resto de la energía en la siguiente gráfica de Nissan:

A ese 20% de eficiencia hay que restarle un 15% debido a las pérdidas de la transmisión (embrague, caja de cambios, diferenciales etc)

Sin embargo en un vehículo híbrido en serie se puede mantener al motor de combustión funcionando siempre en el régimen óptimo, consiguiendo la eficiencia del 35-40% SIEMPRE. Claro está que luego hay que restarle un 20% por pérdidas en la transmision de la energía eléctrica (efecto Joule etc). El resultado es el siguiente:

0.2*0.85 = 0.17 --> eficiencia de la mecánica de un coche normal = 17%
0.40*0.8 = 0.33 --> eficiencia de un hibrido en serie = 32%

El Chevrolet Volt tiene esta segunda mecánica, y anuncia consumos tan bajos como 2,35l/100Km, algo imposible de alcanzar ni con la mejor mecánica TDI (para su tamaño, peso y potencia 150Cv).



Una vez explicado esto, vamos al siguiente nivel. Motores de pistones libres:
http://www.lceproject.org/en/principle/
En esta página web describen el funcionamiento de un motor de pistones libres de última generación. Se puede ver también una animación muy clara, donde dos pistones opuestos unidos entre sí rebotan en sendas cámaras de combustión, y un generador lineal compuesto por imanes y bobinados extrae (drena) la energía eléctrica. Podéis ver un video del prototipo en funcionamiento:
Lo primero que destaca de estos motores es su eficiencia, pues desde la página aseguran haber conseguido eficiencias de un 50-65%, pero con un inconveniente: las vibraciones. Más que un motor parece un martillo neumático sujeto con amortiguadores... lo cual es totalmente impráctico para meterlo en silenciosos coches eléctricos. La eficiencia de esta mecánica sería:
0.6*0.80 = 48%

Con mi diseño se eliminarían la mayoría de las vibraciones, y se podría incluso aumentar más la eficiencia, estaríamos hablando de cifras cercanas al 70% de eficiencia termodinámica, a la cual luego hay que restarle un 20% por temas de transmisión eléctrica. De llegar a alcanzar estas cifras de rendimiento, sería factible utilizar el generador en las centrales eléctricas, sustituyendo las actuales turbinas de ciclo combinado (eficiencia del 60% más las pérdidas por transmisión eléctrica). El rendimiento de esta mecánica en un coche:
0.7*0.8 = 56%

Eficiencia de la electricidad producida en una central de gas natural para recargar coches eléctricos:
0.6*0.7 = 42%

Banco del tiempo

¿Te imaginas poder disfrutar de un masaje gratis en tu propia casa? ¿ y que tal que alguien te ayude a montar un mueble o a sacar a pasear al perro gratis? Pues esto es posible gracias a los bancos del tiempo.

Los miembros de los bancos del tiempo ponen a disposición de otros sus conocimientos y habilidades para resolver un problema, echar una mano o sencillamente para estar juntos.

Laura tiene un problema con el correo electrónico que está bloqueado desde hace tres días. Marcos tiene un jardín grande, pero carece de tiempo para cuidarlo. Mónica se mudará pronto a un nuevo apartamento, pero todavía no ha empaquetado en cartones las decenas de libros de su biblioteca.

Las pequeñas tareas de la vida diaria pueden representar a veces un problema nada fácil de resolver. Incluso en la era de la tecnología y de la globalización, lo más sencillo puede resultar difícil.

Y, sin embargo, Laura dispone de mucho tiempo libre. Marcos es un experto en informática y Mónica es una apasionada de la jardinería. Bastaría presentarlos para resolver sus pequeños problemillas diarios.

Crear un punto de encuentro para intercambiar servicios, conocimientos, competencias y productos, es lo que se propone un banco de tiempo.

Un banco sin dinero
El principio es simple: los miembros ofrecen y reciben bienes y servicios.

Básicamente, se trata de una red de solidaridad, donde las personas ofrecen lo que saben hacer y ponen a disposición su tiempo. Como cualquier banco que se precie, también en estos sistemas se les da una cuenta a los miembros en la que registran todos los intercambios, es decir, tanto los servicios recibidos como los prestados.

La única diferencia, es que son instituciones sin ánimo de lucro y los intercambios se efectúan en un ambiente de confianza y amistad mútuas.

Ayudar una hora en una mudanza se contabiliza igual que una hora de trabajo de jardinería o de consultoría informática. Al fin y al cabo, una hora es igual aquí que en Pekín. Obviamente esto no sería válido para tareas muy complicadas o arriesgadas, pero estas no entrarían a formar parte del banco.

Superar la crisis con la solidaridad
Las redes sociales de intercambio nacieron en Canadá en 1984, en una zona especialmente golpeada por la crisis y el desempleo. Su objetivo era dar un nuevo impulso a la vida local. Desde entonces, los bancos del tiempo se han multiplicado en todo el mundo.

Mujeres más solidarias
La representación femenina en estas redes fue siempre mayoritaria, ese desequilibrio tendría su explicación en que las mujeres tienen un sentido de la solidaridad más desarrollado.

Y los servicios más solicitados son las ayudas domésticas, el baby-sitting y los servicios en el ámbito de la salud (masajes y terapias), aunque no faltan quienes necesitan ayuda para resolver los problemas con el ordenador, reparar algo en casa o una mano en la mudanza.

Por eso animo a los hombres a que también se animen, y para ello voy a poner el ejemplo: me he unido de momento a tres bancos del tiempo: uno propio de la universidad, otro con orientación hacia la sostenibilidad ("El ecolocal") y el último de caracter global: Kroonos
En éste último he ofrecido mis conocimientos en informática para arreglar ordenadores, recuperar datos borrados e incluso dar clases de informática básica-intermedia. Pero no te preocupes, tan sólo por registrarte y hacer algunas cosillas (como por ejemplo dar a conocer esta red social) te darán algunas horitas gratis para empezar. Yo por ejemplo ya tengo 6 horitas y aumentando ;)

Especialmente interesante es que quienes se ocupan de la gestión administrativa no trabajan benévolamente, sino que reciben una remuneración por parte del conjunto de los miembros del BDT.

No con dinero, sino con el tiempo, la única moneda de cambio permitida.

España convertirá las cabinas telefónicas en puntos de recarga

Está claro que las cabinas telefónicas han caído en desuso por la generalización de los teléfonos móviles, pero parece que tendrán una segunda vida y en Madrid 30 de estas serán transformadas en puntos de recarga para vehículos eléctricos aprovechando que parte de la infraestructura ya está creada reduciendo los costes a una pequeña parte. Todo dentro del plan de dotar a la capital con al menos 546 puntos de recarga que contempla el plan Movele. Por su parte el Ministerio de Industria invertirá 1,5 millones de euros en la instalación de al menos 191 puntos de recarga en la ciudad de Barcelona, lo que confirma la lenta pero inexorable llegada de los vehículos eléctricos, esperemos que las demás ciudades se unan al acuerdo.

Según la misma fuente, en Madrid, en un principio,no solo será gratuita la recarga si no que también lo será el aparcamiento, sin duda una de las mejores medidas para promocionar los vehículos eléctricos.

Fuente:
http://blogs.edmunds.com

Día sin coches

Hoy, domingo dia 20 de Septiembre de 2009 se celebra el "Día sin coches", en el que se anima a la gente a ir al trabajo en bici y trasportes públicos. Son muchas las ventajas de ir en bici al trabajo:

- Menor contaminación, se lucha contra el cambio climático.
- Menores gastos, se evita importar petróleo del extrangero y se ahorra dinero.
- Se hace ejercício, por lo que mejora la salud. Además al contaminar menos el aire se purifica, por lo que mejor para los pulmones.
- Menos atascos, mayor puntualidad al ir al trabajo. Además se disfruta del trayecto.

Vale, todo muy bonito y tal pero quizás pienses que no es para tí, que nadie se va a molestar en rehusar de su coche, que tanto le ha costado y tán cómodo es. Bueno, se puede intentar convencer a los demás que debemos usar la bici, pero yo personalmente creo que la mejor forma es poniendo el ejemplo:

Ruta ciclísta Casa-trabajo:
Longitud: 9Km
Duración: 24 minutos a una velocidad media de 22,5Km/h

Ver Al trabajo en un mapa más grande

Este es mi recorrido en bici desde mi casa al trabajo. Son 9Km y tardo unos 24 minutos más o menos (a un ritmo alegre pero tranquilo). Tengo puesto bandas antipinchazos en las ruedas, llevo guardabarros, gafas para los mosquitos y el polvo, casco, candado tipo U para los ladrones y una especie de pinza para que no se me manche el pantalón de grasa. En los dias lluviosos utilizo un impermeable, guantes y gorra para protegerme de la lluvia. Hace muchos años que no conduzco, me he acostumbrado a prescindir del coche y he demostrado que si la gente quisiera podríamos contaminar mucho menos. Y los que se escusan diciendo que no tienen forma física, decirles que el cuerpo humano es maravilloso, y puede adaptarse enormemente a los cambios y aumentar la musculatura, la capacidad cardio-pulmonar e incluso la rigidez ósea. Al principio quizás cueste pero todo es acostumbrarse.

Se puede empezar por dar pequeños paseos en bici por el parque y a medida que se consigue fuerza muscular y resistencia, alargar los recorridos. Yo por ejemplo empezé de pequeño a dar vueltas por el patio de mi casa, y ahora puedo ir y volver a Dos Hermanas desde mi casa en una hora (son 25Km en total).

VW 1l

Este prototipo de Volkswagen es una actualización de otro del año 2002. Se trata de un vehículo de 2 plazas en tandem de un peso ultrareducido (cerca de 380Kg, sin contar ocupantes, gracias a una estructura muy optimizada y a la utilización de materiales como la fibra de carbono) y una aerodinámica excepcional (Cx de 0,195 ruedas traseras carenadas y poca superficie frontal) con lo que se consiguen unos consumos de 1,49l/100Km.

Se moverá gracias a un motor diésel bicilindrico turboalimentado con una potencia de 36 CV que estará asociado a un sistema híbrido del que aún no conozco los detalles y probablemente un sistema Start&Stop y de recuperación de energía de las frenadas.
Se supone que VW pretende comercializarlo para el 2010, aunque es un poco precipitado confirmar fechas aún.

Aquí podemos ver el prototipo del 2002, el cual era más pequeño y menos potente, aunque consumia exactamente 1l/100Km:


Os dejo un par de videos del coche:

Bill Gates y ahora un nuevo rival: Lotus

Como ya publiqué en entradas anteriores, Bill Gates ha patentado un motor igualito a uno que diseñé hace dos años. Ahora hay un nuevo competidor en el mundo de los motores "Range extender" (diseñados para aumentar la autonmia de los coches eléctricos). En el caso de Lotus el diseño utilizado es mucho más convencional.

En lugar de tomar un motor ya existente como ha hecho GM con el Chevrolet Volt, Lotus ha dado forma a un "monobloque" de aluminio con 1,2 litros, tres cilindros y seis válvulas. Una de sus características más notables es que la culata y el colector de escape son una única pieza, minimizando el número de componentes y averías posibles. Es pequeño, ligero (56 kg), eficiente, y con un propósito muy claro: generar energía eléctrica que después será almacenada en un grupo de baterías de alta capacidad. Y sólo eso. Las ruedas, que las mueva otro.

A 3.500 rpm, el Range Extender es capaz de rendir un máximo de 35 kW (47 CV) gracias a su generador eléctrico integrado. El combustible puede ser gasolina sin plomo, etanol o metanol. No debería ser necesario señalar su naturaleza 100% Omnivora.

Por el momento estamos ante un simple prototipo funcional, pero si la rama de ingeniería de la casa creada por Colin Chapman se mete en esto es porque le ve salida comercial. Cabe recordar que no hace muchos años Saab ya contó con un proyecto similar, que se quedó fuera de juego por falta de fondos para su desarrollo.

Enfin, parece que los fabricantes se van interesando en la idea de un "Range extender" eficiente y ligero, por lo que tengo más posibilidades de llevar mi revolucionario motor al mercado (digo revolucionario porque rompe todos los esquemas hasta ahora).

Los coches eléctricos también contaminan

Soy una persona que me gusta defender la verdad absoluta, no las medias verdades. Me gusta llegar al fondo del asunto, no quedarme a mitad del camino, por eso cuando escucho afirmaciones como la de que los eléctricos son de cero emisiones se me ponen los vellos de punta.

Primero quiero dejar claro que prácticamente todas las actividades desempeñadas por el ser humano contaminan, y para ser más precisos, emiten CO2 a la atmósfera. Algunos dirán que por ejemplo ir en bici no contamina... eso es falso. Imaginad que la población mundial siguiera creciendo hasta llegar a los 10 billones de personas (poco probable) y que todo el mundo decida ir en bici para contaminar menos. Pues aún así, la cantidad de CO2 que emitirían nuestros pulmones sería tan alta que aceleraríamos irremediablemente el cambio climático. El CO2 emitido por día y por persona equivale a lo que emite un automóvil en un recorrido de unos 5 kilómetros.

Si multiplicamos 1.140 gramos/día por 6.000 millones de personas, resulta que sólo por respirar la humanidad emite al año unos 2.500 millones de toneladas de CO2... que es una cantidad considerable, mayor que la disminución requerida en el Protocolo de Kyoto (la reducción requerida en el Protocolo es de poco más de 1.000 millones de toneladas, un 5% de las emisiones de 1990). Tambien hay que indicar que la naturaleza absorve de forma natural ese CO2 gracias a la fotosíntesis, pero tiene una capacidad limitada de absorción.
No existe a día de hoy actividad humana exenta de contaminación, por pequeña que sea. Una vez aclarado esto puedo continuar...

Todo el mundo sabe que los coches a gasolina y diesel contaminan, pues puede verse claramente las emisiones del tubo de escape. Algunos automóviles viejos incluso escupen un liquido negro por el escape, o dejan una estela de humo negro imposible de respirar. Por lo tanto a nadie en su sano juicio se le ocurriría decir que estos coches no contaminan. Pero con los coches eléctricos, la cosa cambia: no tienen tubo de escape

Muchos fabricantes se han aprovechado del desconocimiento público para tildar a los coches eléctricos de "contaminación cero", cuando en realidad no lo son. La electricidad de la que se alimentan estos automóviles no sale de la nada: hay que producirla. Existen muchas formas de producir electricidad, unas más contaminantes que otras, unas más caras que otras, unas más controlables y estables en el tiempo que otras... pero la gigantesca mayoría de los países productores de electricidad utilizan centrales térmicas donde queman combustibles fósiles para producir electricidad. Desconozco la producción de electricidad de otros paises, por lo que voy a tratar en esta entrada de las emisiones de los coches eléctricos alimenrtados con electricidad española:
En esta gráfica puede verse la electricidad que se produjo ayer. Podemos observar como en España hay muchos tipos de plantas eléctricas. Las más contaminantes son las de carbón, las cuales proporcionan anualmente el 15,9% de la electricidad. Las que menos contaminan son las energias renovables, que actualmente proporcionan el 20,7% de la energia nacional. Pero lo que me interesa en este momento es la suma total, es decir, ¿cuanto CO2 se emite en España para producir 1KWh? La respuesta es 0,39Kg de CO2 por cada KWh.

Pues bien, imaginemos que queremos comprarnos un coche super-eficiente que contamine lo mínimo posible, y nos ofrecen tres mecánicas distintas: diesel, gasolina o eléctrico. Estaríamos hablando del Loremo, coche diseñado en Alemania con un peso y una aerodinámica inmejorables:


Aquí podemos ver las tres versiones, cada una con características distintas:

La primera es un pequeño motor turbo-diesel de 2 cilindros con una potencia de 28Cv (suficientes para llegar a los 170Km/h, aunque con una aceleración mas bien baja: 0-100 en 20s). Con este pequeño pero eficiente motor de combustión se obtiene un consumo de 2l/100Km y unas emisiones de 50gCO2/Km.

La segunda versión es un motor gasolina turbo de 2 cilindros y 60Cv, lo que le permite llegar a los 220Km/h y un 0-100 en 11s. Tiene un consumo de 3l/100Km y unas emisiones de 69gCO2/Km.

Por último la versión eléctrica, 54Cv y con la misma aceleración que la versión gasolina pero menos velocidad punta (140Km/h). Esto es debido seguramente a que han usado una única marcha con un desarrollo corto, para favorecer la aceleración (¿a quien le importa que no alcance 200Km/h?). El consumo es de 7KWh/100Km, o lo que es lo mismo, unos 0,56€/100Km utilizando la tarifa de discriminación horaria (la que tengo yo). Las emisiones por tanto serian de 27gCO2/Km, la más baja de los tres y con diferencia. Estamos hablando de que el mismísimo coche con un motor eléctrico tiene unas emisiones un 60% inferiores que su homólogo a combustión....


Mi conclusión es que, aunque los coches eléctricos también contaminan, sus emisiones suelen ser un 50-60% inferiores a su homólogo de combustión (utilizando electricidad "Made in Spain") y además, esas emisiones se producen en las afueras de las ciudades, con lo que se evita en gran medida el temido Smog:

Alguno ya estará diciendo que se me olvida el tema de la fabricación de las baterias. Algunos argumentan que la fabricación de las baterias contamina más que las propias emisiones de los coches de combustión. Esto tambien es falso. Segun un estudio realizado hace poco en una universidad de Bruselas, el impacto producido por los coches eléctricos es mucho menor que el de los de combustión:
"Al analizar los resultados de este estudio, se debe tener en mente que el impacto medioambiental de las baterias de los coches eléctricos es pequeño (sin importar que tecnologia de baterias se use) en comparación con el daño causado a la naturaleza por los motores de combustión interna. Por lo tanto los resultados de este estudio deben verse como un indicativo de cómo disminuir aun más el daño al medio ambiente producido por los coches eléctricos y el trasporte en general"

Ahora os muestro el resultado del estudio:

Esta gráfica muestra el daño al medio ambiente que produce cada tecnologia de baterias. A las de plomo-ácido se les ha dado el valor 100 y a las demás se las ha puntuado en función del daño que producen. Se ve claramente que las baterias de plomo-ácido y las de Ni-Mh y Ni-Cd son las más contaminantes teniendo en cuenta todos los factores, como por ejemplo toxicidad de los materiales, eficiencia de la bateria y peso de la misma. Si tenemos en cuenta únicamente la toxicidad de los materiales, las de plomo se llevan la palma... y si no me equivoco los coches eléctricos modernos usan baterias de litio, mientras que los coches con motor de combustión siguen usando baterias de plomo-ácido...

¿Alguna duda de que tipo de motor es el menos contaminante? conociendo la estupidez del ser humano seguro que todavia hay algunos que no se quieren dejar convencer y seguirán aferrados eternamente al petróleo. El ser humano como conjunto apenas puede luchar contra su propia estupidez.