Home 9 BLOG 9 Volantes de inercia para acumular energía en vehículos eléctricos

Volantes de inercia

Volante de inercia

Los sistemas de acumulación de energía de estos automóviles son los siguientes:

Una de las tecnologías de almacenamiento más prometedoras y que ya está comercialmente establecida son los volantes de inercia. Proporcionan valores altos de potencia con una larga vida, la cual está limitada principalmente por la fatiga de los rodamientos y de los materiales que conforman el cuerpo en rotación. Esto hace que los costes específicos sean comparativamente inferiores con respecto a las baterías u otros almacenamientos de energía a largo plazo.

Está compuesto por un motor eléctrico que recoge la energía de la frenada. Cuando el conductor frena, un motor de tracción situado en uno de los ejes es el encargado de frenar al vehículo y de generar simultáneamente electricidad. Cuando el conductor acelera este sistema funciona de una forma inversa empleando esta energía generada en combustible para alimentar al motor térmico. Esto reduce significativamente el trabajo realizado por el motor de combustión mejorando su eficiencia en hasta un 25%.

Clases de volantes de inercia

Existen dos clases diferentes de sistemas de volante:

Una clase está formada por los volantes de baja velocidad con rotores de acero y que operan en velocidades de entre 5.000 rpm y 6.000 rpm. Los rodamientos regularmente son convencionales, pero también se pueden usar de cerámica.
La otra clase son los volantes de alta velocidad que corren hasta 60.000 rpm. Estos volantes de alta velocidad utilizan materiales compuestos como el vidrio o fibra de carbono con polímero reforzado y avanzadas tecnologías como rodamientos magnéticos o con superconductores, lo que hace que técnicamente sean mucho más complejos. Además, estos volantes operan en un entorno cerrado como un vacío o una atmósfera de helio bajo presión para tener reducciones significativas en las pérdidas aerodinámicas.

Volantes de inercia para acumular energía

Volantes de inercia para acumular energía usados en vehículos

La idea del volante de inercia no es nueva. Se ha usado mucho en agricultura, industria y en muchos juguetes, pero es difícil crear volantes eficientes ya que una gran cantidad de energía se pierde en la fricción. También en la automoción ha habido experimentos.

Como en 1982, cuando General Motors diseñó un sistema de volante de inercia para sus vehículos. Chocó con los problemas que describíamos: el proyecto se canceló tras descubrir que las mejoras de eficiencia de combustible eran menores a la mitad de lo que se esperaba.

Pero los avances tecnológicos actuales hacen que los fabricantes de vehículos hayan optado por darles una segunda oportunidad. “La industria ha pasado de ser escéptica a pensar que es algo que se puede hacer, aunque existen desafíos enormes”.

Volvo, comenzará las pruebas de carretera de un coche con volante de inercia durante este año. Tanto Volvo como Jaguar creen que utilizar volantes de inercia en lugar de baterías en los vehículos eléctricos híbridos ayudaría a la aceleración y contribuiría a que los motores operen más eficientemente.

Hay ejemplos en la industria automovilística que inspiran confianza. Los ingenieros de Fórmula 1 tratan de superar los desafíos de un sistema de volante de inercia mediante el uso de materiales compuestos para ahorrar peso. Para reducir la fricción han sellado los volantes dentro de una cámara de vacío. A la hora de traducir este sistema a los coches de pasajeros, los fabricantes se enfrentan al problema de cómo mantener el vacío, ya que los sellos que conectan el volante con la transmisión no son perfectos.

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En las carreras de Fórmula 1 el sellado es sencillo, pues el sistema sólo debe durar un par de horas y puede ser revisado por los mecánicos del equipo. La firma británica de ingeniería Ricardo ha intentado resolver esto con un enfoque diferente, cortando la conexión mecánica entre el volante y la transmisión.

Así la energía se transfiere a través de imanes, colocados dispuestos alrededor de la circunferencia del volante y en un anillo exterior a su carcasa. Al variar la relación de los imanes en el volante con los que se encuentran a su alrededor, es posible hacerlo girar seis veces más rápido que el anillo a su alrededor, lo que simplifica la transmisión de energía.

Además del coste, otras de las ventajas de los sistemas de volante de inercia sobre las baterías es su tamaño compacto. La mayoría de híbridos con baterías proporcionan potencia de 15 a 25 kilovatios. El volante puede proporcionar 60 kilovatios en un paquete mucho más pequeño. Como desventaja principal se puede decir que los volantes de inercia no pueden suministrar energía durante mucho tiempo.

Volvo no ha decidido si utilizará un sistema como el de Ricardo o algún otro para mantener el vacío. Aún quedan muchos retos por superar antes de llevar un vehículo eléctrico e híbrido con volante de inercia al mercado. Los sistemas deben ser duraderos y poder fabricarse a gran escala.