El año pasado la Unión Europea comisionó a la FIA para crear una serie de carreras para vehículos eléctricos (EV). Pero ¿qué tan cerca estamos de un campeonato creíble y qué barreras deben superarse antes de que realmente podamos enchufar y jugar? InMotion le pregunta a los hombres que pujan por hacer realidad más temprano que tarde esas carreras de EVs…
Hay un argumento fuerte que sugiere que la pista de carreras puede ser el último bastión del motor de combustión interna
El mundo exterior seguirá su curso: los combustibles fósiles escasearán; los híbridos tendrán su auge y caída; los EVs se volverán omnipresentes. En la pista de carreras, sin embargo, el tiempo se detendrá: el desempeño prevalecerá sobre el costo y, por ello, la densidad de energía de los destilados del petróleo demandará que sigan siendo el combustible del deporte motor.
Hay, por supuesto, argumentos en contra, muchos de los cuales tienen un componente ético, teñido de un tenaz sentido práctico. La interpretación moderna del deporte motor demanda que la tecnología desarrollada para las carreras también entregue beneficios al mundo real, ya sea a la industria automotriz, a la sociedad, o a ambas. Eso es difícil de conseguir de forma favorable, pero hacerlo con una fuente de poder del siglo XX será imposible.
Dejando el altruismo de lado, y desde un punto de vista comercial, también es una fuente de poder que será cada vez menos atractiva para patrocinadores con agendas verdes.
Por lo mismo, los argumentos tanto empíricos como de principios están empujando la idea de las carreras eléctricas. Pero, mientras el clamor por una serie eléctrica ha crecido, la realidad de tal programa de carreras tiene sus propios problemas.
El Grupo Zytek tiene destreza considerable en el diseño y fabricación de fuentes de poder tanto eléctricas como híbridas. Desarrolló el auto híbrido Panoz Q9 LMP1 (también conocido como Sparky), que compitió por primera vez en 1998, y una década después proveyó el KERS que impulsó a McLaren a ser la primera escudería de F1 en ganar un gran premio usando una fuente de poder híbrida. Ha desarrollado varios EVs para la carretera, más notablemente el Smart ED. En la opinión de Zytek, construir un auto de carreras eléctrico capaz de imitar el desempeño de un monoplaza impulsado por combustión interna está actualmente en el límite de la búsqueda tecnológica, aunque no es irrealizable.
“Creo que es posible”, dijo Pete May, ingeniero de aplicaciones deportivas. “Sí podrías producir una fuente de poder muy buena, muy ligera, con muy alta proporción de poder y peso con motor eléctrico y tecnología de controlador que podría competir con los motores de combustión interna. Con los desarrollos del KERS, la actual fuente de poder es factible y capaz de proporcionar la misma potencia que un motor de gasolina probablemente con menos de dos tercios del peso, pero ese no el verdadero problema. El problema es cargar la energía para hacerlo”.
Como en las carreteras, la tecnología de almacenamiento de energía es el limitante en el diseño del auto de carreras eléctrico. La habilidad existe hace mucho –Zytek construyó un F3000 eléctrico a fines de los 80– pero mientras los motores eléctricos y sistemas electrónicos han avanzado a pasos gigantescos, la tecnología de baterías evoluciona a un ritmo más lento.
May explica el problema de las carreras de EVs al revisar los números. “La gasolina proporciona algo así como 13 kwh/kg (kilowatts hora por kilo) y las mejores baterías, seguras y aceptables para las carreras proveen algo así como 0.25 kwh/kg. Es un poco más favorable de lo que se escucha, ya que la eficiencia del motor de gasolina es de alrededor del 25%, por lo que el número útil es cercano a 3.5kwh/kg, mientras que la eficiencia de una batería en un sistema eléctrico puede ser mayor del 90%. Súmale la capacidad para regenerar energía eléctrica al desacelerar, y el verdadero desempeño de energía por kilo de una batería probablemente quedaría en una sexta parte de lo que obtendrías de la gasolina”.
“Eso quiere decir que fácilmente igualarías el desempeño de algo así como un GP3 o un Fórmula BMW, aunque con una distancia de carrera corta de quizás 10 o 15 minutos, y con un auto que es mucho más caro que su equivalente de combustión interna”.
“Las baterías están desarrollándose todo el tiempo, por lo que las carreras de eléctricos tienen el potencial de durar más”, agregó May. “En teoría, una serie podría comenzar hoy con un auto totalmente diseñado y simplemente ir incrementando la duración de las carreras según permita el desarrollo de las baterías. Las interrogantes que se mantienen son: ¿Existe el suficiente interés en carreras de 15 minutos? ¿Y están preparados los equipos para invertir más dinero y obtener el mismo desempeño?”
Pero hay opciones de carreras de eléctricos sin que sean monoplazas. En el invierno de 2009-2010 se agregó una categoría de EVs a la famosa serie francesa de carreras en hielo, el Trofeo Andros. Nicolas Prost se quedó con el título los últimos dos años manejando un buggy eléctrico Exegon Engineering Evo2, impulsado por un par de motores Siemens de 45 kw y baterías de iones de litio SAFT, produciendo 24 kwh y pesando 277 kilos (un tercio del peso total del vehículo). Las especificaciones del fabricante sugerían que la batería era capaz de dar energía para promediar 150 kph por 35 minutos, aunque las carreras de hielo tienden a ser de 15 minutos para evitar que se deteriore el hielo. Eso permitió que la categoría no se viera fuera de lugar y por ello fue muy popular.
Las carreras en hielo son obviamente un entorno más natural, pero puede ser más significativo el hecho de que los autos para hielo han sido modificados para correr en pista. Compitieron este año en Pau, en un evento de ocho vueltas descrito como el primer “Gran Premio Electrónico”, corriendo junto al Trofeo Internacional F3. La importancia del evento se evidenció con la presencia del ganador del GP de Mónaco y ex piloto de Toyota y BAR F1, Olivier Panis.
Mucho más cerca de la idea de una serie eléctrica está la naciente Copa EV que, tras problemas el verano pasado, arrancó en Laguna Seca el 26 de noviembre con tres categorías. La clase Prototipo EV es una fórmula libre para experimentales sin restricciones de peso o poder. La CityEV y SportsEV, sin embargo, son campeonatos específicos. El CityEV es para autos de producción enfocados a la ciudad y tendrá al auto eléctrico compacto Think City. El SportsEV, mientras tanto, correrá con el Westfield iRacer.
Los dueños de Westfield, el Grupo Potenza, tiene un programa paralelo para desarrollar Westfields eléctricos de calle junto al iRacer, aunque el Dr. Paul Faithfull, director de administración de Potenza Technoloy, reconoce que desarrollar autos para carreras es una actividad más clara: “Los desafíos son diferentes, pero lo que hace a las carreras más sencillas es el hecho de que existen en un ambiente controlado: sabes qué tan lejos requieres ir, por lo que el problema de la ansiedad de rango no existe al mismo grado. Y también la simplicidad del auto de carreras que no necesita los sistemas extras requeridos por el de calle”.
El auto de 770 kilos tiene aproximadamente 320 kilos en baterías de fosfato de litio agrupados en ocho paquetes. Éstos almacenan aproximadamente 23 kwh, que alimentan a dos motores Oxford YASA de 80 kw dando tracción a las ruedas traseras.
Los diseñadores de iRacing sugieren que, a ritmo de carrera, sería suficiente para 13 vueltas a los 2.6 km del circuito nacional de Silverstone. Siendo el Westfield nominalmente un biplaza tradicional, la compañía está desarrollando un paquete opcional de baterías adicionales para llenar el compartimento del pasajero e incrementar significativamente el rango. El almacenamiento adicional atacará la naturaleza ‘hambrienta de potencia’ de las carreras EV y también el hecho de que la relación entre velocidad y resistencia es más extrema en un EV que en un auto con un motor de combustión interna.
“Al final, mientras más pises, más corta es la distancia que recorrerás”, insiste Faithfull. “La ironía del auto es que es más rápido de lo que le podemos permitir. Los motores dan 160 kw, pero si damos a los pilotos toda la potencia todo el tiempo, la usarán porque son pilotos y no llegarán muy lejos. Por lo que estamos desarrollando software para controlar la potencia, quizás tener un botón de propulsión adicional para rebases. Hemos encontrado, tanto en los autos de carreras como en los siete autos de calle que tenemos a prueba, que si bajas la velocidad máxima, incluso 8 kph, llegarás mucho más lejos”.
Como muchos involucrados en las carreras de eléctricos, Westfield busca formas de añadir un elemento auditivo a sus autos. En términos de ingeniería puede parecer ridículo: el ruido es energía desperdiciada y, por eso, es lo último que un EV necesita. Por el otro lado, existe la percepción de que el deporte motor debe ser ruidoso y, como un negocio orientado al cliente, sería negligente ignorar lo que el mercado espera. Quizá el punto en que las carreras EV se consideren exitosas no será cuando alcancen metas de rango o peso, sino cuando la gente empiece a aceptar que pueden ser silenciosas. Cuando eso pase, el último bastión del motor de combustión interna comenzará a derrumbarse.
Pensar en grande
Think ha estado pensando construir vehículos eléctricos desde hace 18 años y su THINK City es el primer vehículo de su tipo al que se le otorga aprobación regulatoria de seguridad paneuropea y certificación CE. La versión de calle ofrece baterías de litio y sodio, tiene un rango de 160 km y puede alcanzar velocidades de 110kph. La versión de carreras tendrá un paquete de baterías iones de litio, software afinado de respuesta mejorada con un ahorro de 100 kg en el peso. Su velocidad máxima será de alrededor de 138 kph.
¿Carrera a la prominencia?
El ex organizador del GR francés, Eric Barbaroux, está convencido que su campeonato Formulec se puede convertir en los “100 metros olímpicos” de las carreras.
Luego del éxito de la carrera Andros de eléctricos, hay planes en pie en Francia para una serie EV de monoplazas, organizada por Formulec, encabezado por Eric Barbaroux, ex CEO del gran premio francés.
“Me sorprende que, a pesar de que químicamente hay mucha más energía en un litro de gasolina que en un litro de electrolitos, hay áreas enormes de la energía eléctrica que no se han investigado. Al mismo tiempo, el motor de gasolina todavía no es muy eficiente, a pesar de los 100 años de desarrollo constante. Como ingeniero creo que el motor eléctrico tiene tanto o incluso más potencial”.
La consultoría de ingeniería Segula Technologies fue retenida para desarrollar la fuente de poder para el EF01, que presentó un chasis prototipo basado en un auto de hill climb modificado, que se escogió por sus dimensiones que ayudan a disipar el calor de las baterías. Es un problema común de género: a 145kph, el prototipo original iRacer estaba consumiendo 70kW, de los cuales 10kW eran de calor.
Aun así, en 2009 la organización del Formulec comisionó a Brawn GP para ayudar en el desarrollo aerodinámico, específicamente en los flujos de aire internos alrededor de las baterías. “Los fabricantes de baterías no tenían la experiencia para cubrirlo”, dijo Barbaroux. “Usar un equipo de Fórmula 1, con su aerodinámica superior, su simulación y capacidad CFD, fue un paso importante”.
La EF01 comenzó ensayos en septiembre del 2010, con Jules Bianchi y Alexandre Prémat al volante. Se embarcó después en un año de desarrollo dirigido a definir la especificación para la versión de producción del auto, a la par de tomar parte en carreras de demostración para incrementar su visibilidad. Si todo sale conforme a lo planeado, habrá una serie de 10 carreras comenzando a fines de 2012. Los fabricantes prometen un tiempo de 0 a 100 kph abajo de los 3 segundos y una velocidad máxima de 250 kph. Será capaz de correr alrededor de 20 minutos.
“La clave es diseñar un evento alrededor de la carrera principal para crear la atmósfera correcta”
El tiempo de carrera, dice Barbaroux, no deberá ser un problema. “Los 100 metros en los Juegos Olímpicos se corren en sólo 10 segundos, pero es el más grande evento mediático en todo el deporte, así que la clave es diseñar un evento alrededor de la carrera principal y crear la atmósfera correcta. No visualizamos esto como un evento de tres o cuatro días; lo haremos todo en un día. En términos de cobertura televisiva, un evento principal de 30 minutos de carrera en vivo, aderezado con 20 minutos de las mejores escenas y entrevistas crea un paquete de cerca de 50 minutos, que es lo que las cadenas de televisión están buscando”.
Barbaroux llegó a la conclusión de que aun cuando hay potencial para una serie global de carreras de eléctricos, se necesita evitar las comparaciones con cualquier forma de carrera convencional.
“Cada deporte tiene su propia forma de hacer las cosas”, agregó Barbaroux. “La mejor manera de ilustrar lo que digo es comparando el esquí con el snowboarding. Las carreras en descenso son espectaculares y magníficas, pero la competencia de snowboarding es una cultura completamente diferente, con la música y la atmósfera de carnaval. Creo que debemos mantener eso en mente antes de buscar competir con las carreras de autos convencionales. No se puede comparar a las dos, y por ello necesitamos adoptar una estrategia diferente”.
