PSA Peugeot-Citroën reveló una nueva tecnología que podría poner de cabeza al mundo de los híbridos. MATT BURKS la analiza a detalle.
Hablemos de comenzar el nuevo año con el pie derecho. Luego de enfrentar un 2012 que podría ser descrito como “desafiante” si somos caritativos, PSA Peugeot- Citroën no esperó mucho para mostrar una tecnología fresca y altamente relevante que parece que los regresará a los titulares por las razones correctas.
El grupo francés revisó las estrictas metas de emisiones de CO2 que los fabricantes tendrán que cumplir para 2020 –un promedio de 95 g/km en Europa y 117 g/km en China– y buscó formas de cumplir el reto.
“Los vehículos completamente híbridos serán un elemento necesario en la ecuación para cumplir con las metas, aunque la vasta mayoría de los automóviles seguirán siendo impulsados por motores de combustión interna”, explica Guillaume Faury, jefe de investigación y desarrollo de PSA. “La tecnología híbrida necesita evolucionar muy rápido. Necesitamos mejorar las emisiones y necesitamos pensar en nuevos parteaguas”.
De la media docena de muestras de nueva tecnología que PSA presentó en su centro tecnológico de Velizy, en las afueras de Paris, la que puede cambiar el juego es el nuevo sistema híbrido, llamado Hybrid Air. Sigue la línea existente del grupo francés, la Hybrid4, insignia bajo la cual se introdujo al mercado en 2011 el primer auto de pasajeros híbrido diésel, pero no podría ser más diferente.
Para empezar, no se necesitan baterías para almacenar y descargar la energía. Además del motor de combustión de gasolina, Hybrid Air incorpora una unidad de almacenamiento de energía de aire comprimido montada longitudinalmente bajo el auto, una unidad hidráulica bomba/motor y una transmisión automática.
La energía generada por la desaceleración, incluyendo el frenado, se usa para comprimir el aire en la unidad de almacenamiento. Luego, en situaciones de manejo urbano a baja velocidad donde un híbrido tradicional cambiaría a propulsión completa por batería, el aire se despliega para impulsar un motor hidráulico junto al motor de combustión interna. Luego de propulsar al motor, el fluido hidráulico es empujado a un tanque de baja presión alojado en la parte trasera del auto, donde normalmente estaría la llanta de repuesto.
Los beneficios son diversos. “El Hybrid Air es atractivo porque está basado en tecnología simple, robusta y bien probada”, dice el gerente de proyecto Karim Mokaddem. “El sistema también es altamente eficiente en la forma de almacenar y soltar la energía. No tiene la baja en el desempeño en clima frio del sistema híbrido. Seguimos trabajando en la tecnología pero el tanque durará toda la vida del auto”.
El sistema agrega cerca de 100 kg al peso de un auto compacto de propulsión convencional, que es cerca de la mitad del peso en un equipo híbrido de batería. Eso hace más flexible al sistema y particularmente adecuado para autos pequeños.
LOS COSTOS SE MANTIENEN BAJOS
El proyecto ha pasado por cuatro prototipos, y Bosch, el gigante alemán de ingeniería, se ha reclutado para proveer algunos de los componentes hidráulicos. Los ejecutivos de PSA dicen que la inversión en el proyecto ha sido relativamente modesta hasta este momento; se ha desarrollado usando partes de inventario excepto por la caja de cambios automática, que es específica del Hybrid Air.
PSA ha obtenido homologación para el sistema en 72 g/km de CO2. En comparación, los motores de tres cilindros de gasolina de PSA con transmisión manual producen 104 g/km en el ciclo combinado. Los ejecutivos de la compañía creen que se puede encontrar mayor eficiencia, y se habla de alcanzar 69 g/km cuando el Hybrid Air esté listo para producción en tres años. El presidente de PSA, Philippe Varin, dice que la compañía se ha puesto como meta 50 kpl en su rango para 2020, y el Hybrid Air jugará un papel crucial en conseguirlo.
“Cuando empezamos a trabajar con la tecnología, teníamos dos objetivos”, dice Mokaddem. “El primero era asegurar que nunca fuera una aplicación de nicho. El segundo era que no fuera una ‘tecnología desechable’, sino que pudiera mejorarse. Sabemos que hay pasos que podemos dar con la tecnología y el auto, que terminarán llevándonos a 50 kpl”.
Los ejecutivos de PSA aceptan que es necesaria una buena dosis de trabajo antes de que la Hybrid Air esté lista para salir al mercado. Predicen que la producción completa podría comenzar en 2016, aunque tanto Peugeot como Citroën exhibirán autos equipados con este sistema en el Salón del Automóvil de Ginebra este mes.
Aun dejando de lado los beneficios económicos, el activo más grande de Hybrid Air podría ser el costo bajo de su tecnología hidráulica relativamente sencilla comparada con las baterías y los motores eléctricos, que siguen haciendo a los híbridos de hoy una opción menos atractiva para muchos conductores.
Pese a que sigue habiendo trabajo por hacer para cumplir con el costo de adaptar el nuevo sistema para producción a gran escala, PSA estima que un auto urbano equipado con Hybrid Air podría costar entre 20 y 27 mil dólares antes de cualquier incentivo financiero gubernamental. Si ese es el caso en 2016, podría transformar a los híbridos en una alternativa viable en costo frente a los autos de gasolina o diésel.
“No necesitas muchos metales preciosos como en las baterías, que resultan muy costosos y el cliente las termina pagando”, dice Mokaddem. “La segunda ventaja es que es una tecnología mundial. No le afecta la diversidad de climas, y cualquier mercado podría construir y utilizarla, se puede fabricar utilizando materiales reciclables”.
Según Faury, los prototipos Hybrid Air tienen una sensación de manejo “excepcionalmente fluida. Hemos modificado muchas cosas durante el curso de este proyecto, así que sigue cambiando, pero la experiencia de manejo en este momento, es asombrosa. Aporta algo nuevo. Tiene tracción directa, así que el auto reacciona muy bien y es simple, fácil y divertido”.
Mokaddem cree que Hybrid Air puede coexistir con la tecnología híbrida existente, sin volverla obsoleta: “Realmente no considero que este sea el final de la batería. En el futuro, necesitaremos muchas tecnologías. No significa que tengamos que enfocarnos en una sola. El objetivo con Hybrid Air es decir, ‘Miren, si usan componentes mecánicos en una forma especial, pueden hacer algo realmente sobresaliente’. Las baterías seguirán teniendo futuro, pero podrían estar mucho más dedicadas a segmentos de autos caros”.
Así que, aunque la tecnología Hybrid Air más ligera y muy eficiente podría acomodarse bien en autos de segmentos B, C y vagonetas pequeñas, el sistema Hybrid4 existente podría ser más benéfico en vehículos más grandes y lujosos donde el peso adicional de las baterías tiene menos impacto.
La revolución de Hybrid Air no llega precisamente en la tecnología -relativamente simple e inspirada parcialmente en los sistemas hidráulicos de la maquinaria de uso rudo y los aviones- sino en el hecho que PSA la trae al mercado automotriz por primera vez.
La compañía ha dedicado poco más de dos años a un programa especial de desarrollo tecnológico que conjuntó a pensadores destacados de cada división de la compañía y los puso en un ambiente donde sus ideas radicales podían florecer.
Hoy, ya que la idea se hizo pública, es un signo alentador que la ingenuidad y creatividad de los fabricantes automotores europeos no han decaído.
FUENTE DE PODER
Los componentes principales de la tecnología Hybrid Air en la bahía del motor en el vehículo son un motor de gasolina de tres cilindros, un motor y bomba hidráulicos y la caja de cambios automática.
PESO
Se dice que el sistema agrega 100 kg al peso de un auto compacto propulsado convencionalmente. Los expertos de PSA aseguran que eso es cerca de la mitad de lo que agregaría un sistema híbrido de baterías.
UNIDAD DE ALMACENAMIENTO DE AIRE
El aire comprimido es almacenado en este cilindro bajo el auto a una presión cercana a 250 bar. Los jefes del proyecto aseguran que esto no conlleva un riesgo a la seguridad. La unidad de cilindro está confinada en la estructura de impacto del auto y hay un sistema que suelta la presión en caso de un choque.
UNIDAD DE ALMACENAMIENTO DE BAJA PRESIÓN
El fluido que impulsa al motor hidráulico se junta en un tanque de baja presión localizado en la cola del auto donde normalmente estaría la llanta de repuesto.
MODOS DE MANEJO
Hybrid Air ofrecerá tres modos de manejo. El motor de combustión interna (MCI) en solitario se usará en modo “Gasolina” en caminos y autopistas. “Aire” se usará a velocidad baja en zonas urbanas, con el MCI desactivado, mientras que el modo “Combinado” está pensado para manejo urbano más rápido con ambas fuentes de poder. Una señal en el tablero muestra cuando el sistema de almacenaje está lleno de aire comprimido.
Dejando de lado los beneficios ecológicos, el principal activo de Hybrid Air podría ser el bajo costo de la tecnología
CÓMO FUNCIONA HYBRID AIR
El nuevo sistema de PSA utiliza un motor convencional de combustión interna y una caja de cambios automática junto a un motor y bomba hidráulicos, así como una unidad de almacenaje de energía para el aire comprimido.
PROPULSIÓN POR GASOLINA
En autopistas y caminos A y B, se usa exclusivamente el motor de gasolina, pero la energía cinética también se recupera. El jefe de investigación y desarrollo de PSA, Guillaume Faury, dice: “Cuando desaceleras, las ruedas delanteras están accionando la caja de cambios principal, y esta acciona la bomba que, a su vez, comprime el aire en el cilindro y almacena energía”.
PROPULSIÓN POR AIRE
Por debajo de 70 kph, el motor de gasolina se detiene y la energía del aire comprimido alojado en el tanque del acumulador se despliega para impulsar el motor hidráulico que, a su vez, impulsa las ruedas delanteras. En manejo urbano, el modo “Aire” de cero emisiones puede trabajar hasta 80% del tiempo.
PROPULSIÓN COMBINADA
Tanto el motor de combustión interna como el hidráulico entran en acción para entregar potencia máxima durante la aceleración y las subidas. El sistema de gestión del motor selecciona automáticamente la mejor forma de propulsión para responder a las demandas.
RECUPERACIÓN DE ENERGÍA
El sistema de recuperación y descarga de energía es muy eficiente, como apunta Faury: “Se desperdicia muy poca energía, así que no hay problema para seguir recuperando y descargando la energía una y otra vez”.
