15.a Edición | JULIO 2025 | ISSN 2618-1894 | Artículos Científicos
MEJORA DE LA AUTONOMÍA DE AUTOMÓVILES
ELÉCTRICOS MEDIANTE MÉTODOS INALÁMBRICOS NO
CONVENCIONALES
IMPROVING THE AUTONOMY OF ELECTRIC CARS USING NON-
CONVENTIONAL WIRELESS METHODS
Equipo de investigación:
GRASSI, Juan José
1
BONANTINI, Mario César
2
BIGGIO, Gabriel
3
NOGUERA, Luciana Victoria
4
REBECCHI CORES, Regina María
5
Grassi, J. J., Bonantini, M. C., Biggio, G., Noguera, L. V. y Rebecchi Cores, R. M.
(2025). Mejora de la autonomía de automóviles eléctricos mediante métodos
inalámbricos no convencionales. Revista INNOVA, Revista argentina de Ciencia y
Tecnología, 15.
RESUMEN
Un automóvil eléctrico, con características de equipamiento y prestación equivalentes a las
de un modelo similar de combustión interna, debería estar dotado de un sistema de
baterías cuyo peso hoy excedería los 3000 kg. El fuerte impacto que esto implica sobre la
1
Titular. Ingeniero Electromecánico, UBA. Profesor, Investigador Facultad de Ingeniería, Universidad del
Salvador, Argentina/ grassi.juanjose@usal.edu.ar / ORCID: https://orcid.org/0009-0004-8717-6689
2
Cotitular. Ingeniero Eléctrico, UTN. Profesor, Investigador Facultad de Ingeniería, Universidad del Salvador,
Argentina./cesar.bonantini@usal.edu.ar / ORCID: https://orcid.org/0009-0003-8327-2748
3
Investigador Adjunto. Ingeniero Mecánico, Universidad Nacional de Mar del Plata. Profesor, Investigador
Facultad de Ingeniería, Universidad del Salvador, Argentina. / gabriel.biggio@usal.edu.ar/ ORCID:
https://orcid.org/0009-0009-5155-8593
4
Alumno practicante de grado. Carrera Ingeniería Industrial, Facultad de Ingeniería, Universidad del
Salvador, Argentina. / l.noguera@usal.edu.ar
5
Alumno practicante de grado. Carrera Ingeniería Industrial, Facultad de Ingeniería, Universidad del
Salvador, Argentina./ r.rebecchicores@usal.edu.ar
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estructura y performance del vehículo ha forzado a la mayoría de las automotrices a optar
por disminuir drásticamente ese valor a expensas de sacrificar autonomía. Este trabajo
propone evaluar las distintas alternativas de recarga del sistema acumulador de energía de
estos automóviles, minimizando el tiempo de detención. Además, analiza otras fuentes de
suministro de energía, y evalúa diferentes métodos existentes de carga, con sus respectivos
beneficios, incorporando inventivas que aún no han sido implementadas y pueden
impactar notoriamente en el tiempo y rendimiento energético que requiere la carga de
estos vehículos.
PALABRAS-CLAVE
Radiación energética; electromovilidad; nanotecnología; celdas fotovoltaicas.
ABSTRACT
An electric car, with equipment and performance characteristics equivalent to those of a
similar internal combustion model, should be equipped with a battery system whose
weight today would exceed 3000 kg. The strong impact that this implies on the structure
and performance of the vehicle has forced most car manufacturers to opt for drastically
reducing this value at the expense of sacrificing autonomy. This paper propose to
evaluate the different alternatives for recharging the energy storage system of these
cars, minimizing the downtime. It also analyze other sources of energy supply, and
assesses the various existing charging methods, with their respective benefits,
incorporating inventions that we consider have not yet been implemented and can
significantly impact the time and energy performance required to charge these vehicles.
KEYWORDS
Energy radiation; electromobility; nanotechnology; photovoltaic cells.
1. Introducción
La energía eléctrica necesaria para el transporte representa un desafío significativo para la
ingeniería, especialmente en el ámbito del transporte de personas mediante vehículos
eléctricos EV
6
de uso ciudadano. Con el objetivo de lograr mayor autonomía y reducir los
tiempos de recarga, se han desarrollado diversos tipos de acumuladores de energía, como
baterías y súper-capacitores.
En ciertos casos, para evitar el uso de estos costosos acumuladores, se han implementado
soluciones alternativas para el transporte de carga o pasajeros. Entre éstas destacan los
sistemas de alimentación eléctrica directa a los motores, utilizando “trolleys” o vías
electrificadas en trayectos específicos.
6
EV: Electric Vehicles (Vehículos Eléctricos).
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Estas soluciones permiten el uso de electricidad como fuente de energía limpia y
sustentable, dependiendo de su origen, eliminando en muchos casos la dependencia de los
hidrocarburos.
Estos acumuladores han impuesto un sistema de mantenimiento y elaboración que, en
ocasiones, se ha tornado bastante oneroso.
2. Objet0 principal
El principal objeto de este trabajo es contribuir al aumento de la autonomía de los EV y
reducir el tiempo de carga sin el uso de energías tradicionales, aprovechando energías que
están presentes y pueden colaborar con la autonomía.
La eliminación de todo tipo de conexión alámbrica permite desarrollar sistemas de
conectividad que les permitirá a los EV desplazarse con mayor libertad utilizando recursos
existentes, abundantes y a nuestro alcance, que actualmente se encuentran
desaprovechados.
Se podría comparar esto con el tratamiento de los residuos, donde muchos de ellos son
directamente desechados sin tener en cuenta su aptitud para ser reciclados y
posteriormente reutilizados.
Mirando hacia el futuro, es posible que nuestras fuentes de energía deban reducirse y
quizás ya no sean viables como fuentes principales. En un contexto global que busca
optimizar recursos, nos veremos obligados a reducir drásticamente el uso de tales fuentes
mediante su reemplazo por otras basadas en nuevas tecnologías.
2.1. Objetivos específicos
1. Por medio de la carga inalámbrica de las baterías, se puede extender la autonomía
de los vehículos eléctricos y al mismo tiempo reducir el tiempo de carga en las
estaciones.
2. Las baterías de los EV, pueden recargarse mediante energía inalámbrica
proveniente de energías dispersas de las redes de transmisión y distribución eléctrica.
3. Hipótesis general
Por medio de investigaciones realizadas en la comunidad científica, se evaluarán las
diferentes alternativas de energías que, estando a nuestro alcance, pueden ser
aprovechadas por nuestros EV aumentando su autonomía. Basándonos en datos de
información empírica recogidos en sitios adecuados del AMBA
7
, procuramos detectar y
evaluar las posibilidades de recuperar energías perdidas para darles como uso, el aporte de
carga a las baterías de estos vehículos.
3.1. Hipótesis particulares
1. Existen varios métodos por los cuales se puede obtener energía sin requerir
conectividad y su utilización puede colaborar para aumentar la autonomía de los EV.
7
AMBA: Área Metropolitana Buenos Aires
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2. La energía electromagnética que se pierde en las redes de transmisión y
distribución eléctricas se puede capturar desde los vehículos mientras circulan o
detenidos por medio de transductores
8
adecuados y así cargar sus baterías extendiendo
su autonomía.
4. Referencias conceptuales
Nuestro principal desafío de mejorar la autonomía de los vehículos eléctricos, es hacerla
comparable con la de sus predecesores: los tradicionales automóviles con motor de
combustión interna.
Dada la baja participación actual de estos nuevos vehículos en el parque automotor
argentino, es razonable esperar que la adaptación de la infraestructura necesaria para
garantizar la libre circulación por todo el país, incluyendo una amplia disponibilidad de
puntos de recarga, tome todavía algunos años.
Para contrarrestar esta limitación, propia de los automóviles eléctricos, la Empresa Tesla
1
ha tomado la iniciativa de instalar 45.000 estaciones de recarga en los Estados Unidos,
distribuidas estratégicamente para asegurar que los propietarios de sus vehículos tengan
asegurado el reaprovisionamiento de energía, cualquiera que fuera el trayecto a cubrir.
Actualmente, EE. UU. cuenta con 188.600 puertos de carga (públicos y privados) y 67.900
estaciones de carga, según cifras del Departamento de Energía de EE. UU.
Figura 1: Relevamiento de puntos de reaprovisionamiento de energía eléctrica en USA
2
.
Fuente: afdc.energy.gov
8
Un transductor es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra.
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En el hipotético caso que se pretendiera reemplazar completamente el parque de vehículos
convencionales por misma cantidad de vehículos eléctricos, un estudio de Coltura
3
,
organización sin fines de lucro dedicada al estudio del consumo de combustibles, da
cuenta de que sería necesario sextuplicar la cantidad de puntos de recarga, lo que
representa un importante desafío.
Figura 2: Estimación de puntos de recarga de vehículos eléctricos hacia el año 2040.
Fuente: Coltura
En cuanto a la infraestructura actual para el reaprovisionamiento de combustible, ese país
dispone de unas 145.000 gasolineras, según el Instituto Estadounidense del Petróleo.
Figura 3: Información geoespacial obtenida por x Map
4
. Fuente: www.xmap.ai
En Argentina las cosas son un poco distintas, ya que las inversiones en materia de
infraestructura están ligadas no sólo a políticas estratégicas sino también a créditos
internacionales no siempre disponibles, que, además, suelen no ser lo suficientemente
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ágiles como para acompañar un eventual desembarco masivo de esta nueva tecnología en
el país.
Un último relevamiento llevado a cabo por este equipo de investigación, da cuenta de que
en Argentina hay 73 estaciones de recarga que totalizan 141 puestos (información a
octubre 2023). Más aún, de acuerdo con la información obtenida, no se puede garantizar
que todos ellos se encuentren operativos.
Tabla 1: Puntos de carga de EV en la Argentina.
Si se lograran captar algunos kWh adicionales de diversas fuentes de energía durante el
uso habitual del vehículo, se cumplirían tres objetivos fundamentales: incrementar la
autonomía de los vehículos, reducir la criticidad de la escasez de puntos de recarga, y
disminuir el tamaño y/o la cantidad de baterías, el componente más caro y el más nocivo
para el medio ambiente.
5. Análisis de alternativas
Así las cosas, este trabajo busca investigar algunas líneas de mejora de la autonomía a
partir de estrategias de recarga de energía que no requieran inversiones exorbitantes en
infraestructura y que, además, puedan permitir el reaprovisionamiento energético sin
necesidad de detener la marcha durante mucho tiempo, otra gran debilidad de estos
automóviles.
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Sin perjuicio de que puedan existir otras fuentes de suministro de energía, que también
serán oportunamente analizadas, algunas de las posibilidades previsualizadas y pasibles
de ser investigadas son:
5.1. Recarga por Energía solar
Aprovechando esta importante fuente natural, su energía podría ser captada por paneles
solares flexibles, ubicados en las superficies del auto expuestas a la radiación solar en el
techo; el capot y eventualmente, en el baúl, de manera que no alteren el diseño original del
vehículo.
Esta fuente de energía adicional consiste en el agregado de paneles solares flexibles sobre
las caras superiores de la carrocería del vehículo, por supuesto, en tanto su diseño lo
permita.
Dadas sus características, tales como peso, tamaño y facilidad de adaptación a distintos
requerimientos, este tipo de paneles está particularmente recomendado para suministrar
energía eléctrica a sistemas de potencia de elementos móviles, como, por ejemplo;
embarcaciones, casas rodantes, vehículos recreativos y cualquier otro dispositivo que
requiera fácil y práctico montaje, desmontaje y traslado del sistema.
La flexibilidad de estos paneles proporciona la adaptabilidad necesaria a superficies
curvas, como las que caracterizan a los automóviles que nos ocupan. En la Figura 4, se
puede observar un ejemplo de montaje de un panel de este tipo sobre el techo de un
vehículo eléctrico.
Figura 4: Ejemplo de montaje
5
. Fuente: kpnenergy.com
El aporte de energía de este sistema al sistema de baterías estará fuertemente ligado no
sólo a la claridad del espacio aéreo (incidencia directa del sol), sino también al tiempo de
exposición. Probablemente no sea muy contributivo en espacios urbanos y/o durante
períodos de uso reducidos, pero sí ganará eficiencia en trayectos largos sobre rutas,
naturalmente despejadas, y durante períodos prolongados.
A modo de ejemplo, se desarrollará un análisis cualitativo de lo que podría ser el aporte de
energía de un panel de este tipo a un sistema acumulador de energía eléctrica.
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El dato de partida será la curva característica Corriente-Tensión del panel. El caso
ilustrado en la Figura 6, está referenciado a condiciones ambientales óptimas, con un nivel
de irradiación solar de 1000 W/m2.
Figura 5: Gráfico de Intensidad en fusión de la Tensión y Potencia
La intensidad de la corriente al inicio de la curva es la que se corresponde con el estado de
cortocircuito (V = 0), mientras que al final de ésta podemos apreciar el estado del panel a
circuito abierto (I = 0). Cualquier estado intermedio representa el comportamiento
eléctrico del panel para un estado de tensión específico. En nuestro caso dicho estado
quedará establecido por el regulador de tensión, que, a su vez, estará configurado de
manera acorde a la tensión máxima admitida por el sistema de baterías. En dicho estado
tendremos una disponibilidad de potencia que resultará del producto de la intersección de
las dos rectas correspondientes a la tensión fijada y a la intensidad de la corriente obtenida
a partir de ella. Este valor es el que queda definido en el gráfico por Ipmax y Vpmax.
En todo proceso vinculado a una transformación energética, un dato de particular
relevancia termina siendo su eficiencia. Si bien los motores eléctricos utilizados en estos
vehículos suelen tener rendimientos realmente buenos (superiores al 90%), cuando se
habla de transformación fotovoltaica rara vez se pueda superar el 25%. Por supuesto que
esto no representa un problema desde lo económico, dado que el recurso original
(radiación solar) es totalmente gratuito; pero sí lo es a la hora del dimensionamiento del
sistema. El propio Elon Musk, director general de Tesla, Inc., dijo hace algunos años: el
lugar más ineficiente para el aprovechamiento de la energía solar son los automóviles.
No obstante, actualmente su empresa ha comenzado a realizar experimentos en este
sentido.
Varios han sido los fabricantes de autos eléctricos que han evaluado la posibilidad de
incorporar paneles eléctricos en sus vehículos. A continuación, detallaremos algunos
ejemplos conocidos:
5.1.1. Proyecto Sion
Sion supo ser un proyecto de auto solar de “Sono Motors”. Se trataba de un automóvil de
aspecto general y dimensiones muy similares a cualquier otro vehículo de gama media,
equipado con un motor de 120 kW de potencia que permitiría desarrollar una velocidad
máxima de 140 km/h. Contaba con un sistema de baterías de 54 kWh, lo que garantizaría
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una autonomía de poco más de 300 km. Su carrocería estaba completamente cubierta por
paneles solares que, según la propia empresa alemana “Sono Motors”, permitirían
incrementar su autonomía en unos 112 kilómetros.
Figura 6: Automóvil Sión. Fuente: El Español.
Con un costo aproximado inferior a los €30.000, este vehículo asomaba como una gran
opción de relativo bajo costo, pero luego de 3 años de tareas relacionadas con el diseño, a
fines de 2022 las necesidades financieras de la Compañía impulsora llevaron a abortar el
proyecto, por lo cual no se ha logrado fabricar ni siquiera una unidad de este modelo.
5.1.2. Proyecto Lightyear one
Este es otro proyecto de los llamados “autos solares” que terminó muriendo sin llegar a
transitar la línea de producción seriada.
Figura 7: Lightyear One. Fuente: El Español.
El inicio de su desarrollo data de 2017, llegando a la etapa de prototipo un par de años
después. Sin muchas explicaciones, la empresa, subsidiaria de la holandesa Atlas
Technologies BV, termina dando por terminado el proyecto y comienza a trabajar sobre su
evolución, el Lightyear Two
6
. Tampoco está muy claro el futuro de este modelo, aunque
todo parece indicar que las ecuaciones financieras que sustentaron su lanzamiento no
resultaron lo suficientemente acordes a los requerimientos del proyecto.
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5.1.3. Proyecto Aptera
Asoma casi como el único proyecto con posibilidades de progresar, al menos en lo que
refiere a los planes de la Compañía Aptera Motors.
Se trata de un biplaza construido con materiales ultraligeros, lo que contribuye a un mejor
aprovechamiento energético.
Figura 8: Prototipo Aptera. Fuente: El Español.
Si bien su diseño no está alineado con lo que uno acostumbra a ver en las calles, sus
desarrolladores transforman este aspecto en una de sus principales fortalezas,
argumentando que su diseño aerodinámico contribuye a la optimización del consumo
energético. Tal es así que se augura una autonomía de más de 640 km (se llegó a
hablar, incluso, de hasta 1000 km), a los que deberían agregarse unos 64 km
adicionales concedidos por los paneles solares que lo recubren. Si bien no está
debidamente explicitado en la ficha técnica, se entiende que estos km adicionales son
por semana, es decir, capitalizando la radiación solar a lo largo de 7 días.
5.2. Recarga de baterías por Energías Telúricas
El aprovechamiento de este tipo de energía ya fue motivo de estudio por parte de este
equipo de investigación, dando origen a publicaciones en diversos ámbitos de
divulgación científica bajo el título: Aprovechamiento Energético de las Corrientes
Telúricas
7
.
En dicho trabajo se ha podido comprobar la existencia de flujos de cargas eléctricas ya
sea por encima como por debajo de la corteza terrestre. Las primeras son originadas
por las partículas de aire que naturalmente portan una cierta cantidad de carga
eléctrica y son trasladadas con ayuda de los vientos. Valiéndonos de un aro metálico
con buena permeabilidad magnética y bobinado, montado con su eje transversal
paralelo al suelo, se ha logrado verificar la inducción en dicho bobinado de fuerzas
electromotrices de magnitud variable.
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Figura 9: Campo magnético “B” producido por una carga en movimiento. Fuente:
Propia
El campo magnético “B” es aquel constituido por las líneas de campo magnético que
conforman el flujo magnético engendrado por cada una de las espiras de la bobina de
nuestro aro de estudio.
Diversos experimentos realizados siglos atrás, terminan dando cuenta del relacionamiento
de todos los factores incidentes a través de la expresión:
Donde “q” es la cantidad de carga eléctrica que porta la partícula en cuestión, “v” es la
velocidad a la que se traslada y “φ” el ángulo instantáneo que forman los vectores y .
La constante de proporcionalidad que relaciona a los factores intervinientes es ,
siendo la constante de permeabilidad magnética del vacío
9
. La determinación de esta
constante escapa al objeto del presente trabajo.
De aquí surge una conclusión muy importante: la sola presencia de una carga eléctrica no
implica la generación por parte de ella de un campo magnético. Para que esto último
ocurra, la carga debe estar en movimiento y, además, el punto donde se quiere determinar
el valor del campo magnético no debe estar ubicado sobre la trayectoria, ya que, en tal
caso, sen
sería igual a cero y por lo tanto B = 0.
Analizando vectorialmente esta expresión vemos que también puede ser asimilada como el
producto vectorial de los vectores velocidad y posición, con lo cual podríamos
expresarla de la siguiente manera:
9
Si bien se hace referencia a la permeabilidad magnética del vacío, vale aclarar que al trabajar en el medio
“aire”, el error introducido como consecuencia de tomar la permeabilidad magnética relativa del aire en lugar
de la del vacío, sería excesivamente pequeño y despreciable.
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El campo magnético queda evidenciado a través de una cantidad infinita de líneas de
campo, las que al atravesar una determinada superficie conforman el conocido flujo
magnético .
Y acá es donde volvemos a estar ante un fenómeno físico, ya descrito con anterioridad, que
es el “fenómeno de inducción electromagnética”; y que queda definido a través de la Ley
de Faraday como:
siendo “A” la superficie del área encerrada por cada espira bobinada en torno del aro
experimental.
La Ley de Faraday (1867) establece que “la fuerza electromotriz inducida en un circuito
cerrado es igual al opuesto de la tasa de cambio del flujo magnético en el tiempo”.
La expresión anterior está referida a un circuito conformado por una sola espira. En caso
de contar con “N” espiras, entonces esta expresión debe ser afectada por el factor “N”, ya
que el flujo magnético estaría siendo abrazado N veces y cada una de las espiras estaría
dando lugar a la inducción de una fuerza electromotriz en sí misma. Si consideramos a
todo el bobinado como una sucesión de N espiras conectadas en serie, la fuerza
electromotriz total inducida en todo el arrollamiento resultará:
Dijimos que una carga eléctrica da lugar a la generación de un campo magnético en su
entorno si y sólo si dicha carga está en movimiento, lo cual constituye una condición
necesaria. Pero Faraday establece una nueva condición para que ese campo magnético
contribuya a la inducción de una fuerza electromotriz y es que dicho campo sea variable en
el tiempo, ya que en caso de ser constante (como consecuencia de ello también lo será el
flujo magnético), la derivada anterior será nula.
6. Recarga de baterías por inducción de pérdidas en redes de distribución
Se podría hacer extensivo lo visto en el punto anterior a aquellas zonas del automóvil que
se encuentren sometidas a diversos flujos de aire de manera permanente durante su
traslado.
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Figura 10: Zonas probables para el montaje de bobinas telúricas. Fuente Propia
Por ejemplo, podrían imaginarse los espacios debajo de los guardabarros y todo el borde
periférico interior debajo del capot delantero, cubiertos con pseudos toroides de alta
permeabilidad magnética y bobinados. Estos elementos aprovecharían las corrientes de
aire generadas mientras el vehículo está en movimiento, contribuyendo así a la carga del
sistema de baterías mediante la captación de energía telúrica.
Estos efectos pueden ser cuantificados, según los parámetros de un inductor magnético
tales como la cantidad, tamaño y longitud de las espiras y permeabilidad que dependerá
de la ubicación de las diferentes bobinas, y su compactado en las diferentes zonas del
vehículo.
De acuerdo con experiencias realizadas en nuestro trabajo anterior denominado
"Aprovechamiento energético de las corrientes telúricas”, por medio de un aro aislado del
tipo bobina de Rogowski
8
, con los parámetros indicados en la tabla 2, que se muestra a
continuación, hemos obtenido 630 mV inducidos, lo que demuestra la transferencia
energética del viento al sistema de captación.
Tabla 2: Tabla ponderativa de medición de tensiones inducidas por el aire. Fuente Propia.
Como consecuencia inmediata de lo explicitado más arriba, esa masa de aire (o conjunto
de cargas eléctricas) que circula por el interior del aro; además de provocar el efecto
triboeléctrico
9
y ser la responsable de la formación de las tormentas eléctricas, da lugar a
la inducción de una fuerza electromotriz en su arrollamiento.
Diámetro
del aro
(mm)
Sección
del aro
(mm2)
Permeabilidad
magnética
(Hy/m)
Espiras
Velocidad
del viento
(km/h)
FEM
(mV)
450
120,96
0,00025
3200
6
630
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En los automóviles son esperables valores muy superiores de fuerzas electromotrices
debido a las velocidades desarrolladas. Éstas, básicamente, son tensiones alternas
funcionales a la variación de esas cargas dentro del inductor.
Cabe recordar que el presente trabajo está enfocado a la factibilidad teórica del
aprovechamiento energético de distintas fuentes hasta hoy desaprovechadas como tales.
Por supuesto que el tema no se agota aquí y, a fin de proceder a su implementación
definitiva, será imprescindible realizar una evaluación exhaustiva del comportamiento de
todo este sistema de captación en lo que refiere a su compatibilidad electromagnética
(EMC) y a eventuales interferencias electromagnéticas (EMI). Dicha evaluación no estuvo
comprendida dentro de los alcances de este trabajo, quedando la misma asociada a una
próxima investigación centrada específicamente en la implementación de los dispositivos
descriptos.
6.1. Recarga por inducción
Se sabe que uno de los grandes desafíos que impone una línea de transmisión de alta
tensión es la minimización de sus pérdidas, individualizadas básicamente como potencia
activa consumida por los conductores debido a su pequeña pero siempre presente
resistencia eléctrica, y potencia reactiva irradiada al espacio circundante producto de las
corrientes que circulan por ellos.
Esto impone la inquietud de explorar aún más esta iniciativa, yendo a buscar esta energía
irradiada por las líneas de alta tensión, que corren a la vera de rutas y caminos, y captarla
con un grado de eficiencia óptimo para su posterior utilización.
Nos proponemos captar estos campos magnéticos con inductores y aprovechar la tensión
inducida en ellos para aportar carga al sistema de baterías. Es decir, transformar pérdidas
de las líneas de AT en energía útil para estos vehículos.
Luego de haber recorrido diferentes rutas dentro de la provincia de Buenos Aires, se ha
podido medir tanto el campo eléctrico inducido como así también el campo magnético, lo
que nos llevó a realizar un cálculo de estimación de tensión que podría generarse y de la
energía que se puede percibir en una simple inductancia.
6.1.1. Adquisición de datos
Para verificar los conceptos esbozados anteriormente, se han realizado diferentes
mediciones en regiones del conurbano de Buenos Aires. Se detallan a continuación las más
significativas, dado que no están alteradas por interferencias de campos electromagnéticos
provenientes de otras fuentes.
Resumimos el trabajo realizado en dos regiones:
1. Ciudad de Campana
2. Ciudad de Cardales
Ambas regiones están atravesadas por líneas de alta tensión pertenecientes al Sistema
Argentino de Interconexión (SADI), administrado en este momento por la empresa
Cammesa
10
. Son redes importantes que atraviesan la ruta y provienen del complejo
termonuclear de Atucha I y II.
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Esa ruta es atravesada por redes de 132 kV y 500 kV y en esos sectores, con un
instrumental elemental, se han obtenido muy buenas mediciones.
Las mediciones fueron realizadas con un medidor de campo magnético y de campo
eléctrico, el que nos informa las magnitudes de ambos parámetros con un margen de error
del 1,7% según indicación del fabricante, Benetech
11
.
Figura 11: Equipo Benetech sobre vehículo, testeando valores de campo. Fuente Propia.
En la Figura 11 se presentan los diversos puntos de observación y toma de los valores que
permiten realizar los cálculos de energía derivados de los fenómenos de inducción.
Éstas son esenciales para validar nuestro proyecto sobre la generación de fuerza
electromotriz inducida en los vehículos para mejorar su autonomía, lo cual se verifica al
observar que los vehículos capturan esta energía y recargan sus baterías.
Esta evidencia confirma la hipótesis y afirmamos que es posible aumentar la autonomía de
las unidades mediante la recarga inalámbrica.
6.1.2. Mediciones realizadas en las zonas elegidas para este trabajo
Figura 12: Zonas donde se efectuaron las mediciones. Fuente: propia
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6.1.3. Valoración de las mediciones de campos en las regiones
Tabla 3: Valoración de mediciones en zonas elegidas. Fuente Propia
Se puede observar en las mediciones expuestas en la Tabla 3, donde la variación tanto del
campo eléctrico como del campo magnético. En una de las zonas se detectó la presencia de
campo eléctrico solamente, y esto nos lleva a realizar la siguiente inferencia, bastante
aceptable:
El campo eléctrico, es generado por la presencia de cargas eléctricas y, en este caso,
variables o alternativas con una frecuencia de 50 Hz, lo cual se manifiesta por la diferencia
de potencial de la red, y en ambas mediciones está presente, aunque con valores diferentes
tanto por las distancias, como por las mismas tensiones de línea presentes en las torres:
un caso de 132 kV y el otro de 500 kV.
CAMPO MAGNÉTICO CAMPO ELECTRICO DISTANCIA CAMPO MAGNÉTICO CAMPO ELECTRICO DISTANCIA
µT V/m m µT V/m m
020 98 022 98
0120 90 028 90
0234 82 146 82
0228 74 349 74
0226 66 6120 66
0208 58 21 132 58
0171 50 17 134 50
0174 42 43 196 42
0107 34 51 208 34
0135 26 96 305 26
0168 18 122 323 18
0194 10 287 509 10
0217 2449 649 2
0262 -6 296 515 -6
0281 -14 296 629 -14
0270 -22 412 691 -22
0251 -30 350 581 -30
0200 -38 353 593 -38
0179 -46 421 664 -46
0135 -54 367 657 -54
0117 -62 398 593 -62
097 -70 190 452 -70
073 -78 77 304 -78
064 -86 49 239 -86
052 -94 26 181 -94
041 -102 2 134 -102
032 -110 4 0 -110
Campana
Cardales
DISTANCIA
98
82
66
50
34
18
2
-14
-30
-46
-62
-78
-94
-110
campo (V/m)
Distancia (m)
Intensidad del campo en función de la
distancia
CAMPO ELECTRICO
0
200
400
600
800
98
82
66
50
34
18
2
-14
-30
-46
-62
-78
-94
-110
campo (V/m)
Distancia (m)
Intensidad de los campos magneticos y
eléctricos en función de l distancia al
centro de las lineas.
CAMPO MAGNÉTICO CAMPO ELECTRICO
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El campo magnético que percibimos, y que también está presente en toda la red, es
proporcional a la intensidad de la corriente que circula por las líneas de transmisión y, por
lo tanto, también de la manifestación del estado de carga que la misma posee.
En la localidad de Campana, las mediciones se llevaron a cabo durante un día feriado.
Podríamos entonces inferir con un importante grado de confianza que, por tratarse de una
red industrial, el estado de carga de dicha red era escaso, por lo que el campo magnético
no llegó a ser detectado por el instrumento de medición.
No ocurrió así en la localidad de Cardales, donde, por tratarse de un ramal de 500 kV de la
red del SADI, el nivel de carga es más constante.
6.1.4. Captura de la Energía irradiada por las torres
A partir de la presencia de las inducciones manifestadas en la Tabla 3, resulta necesario
diseñar sistemas de captura de la energía presente, para lo cual se requieren inductancias,
según explica Mujal Rosas
12
en su estudio de redes de transmisión y sus pérdidas. La
valoración de las potencias que surgen de dichas inducciones se fundamenta en los
aspectos teóricos explicitados en el Punto 5.2 de este trabajo, por lo que haremos unas
consideraciones que, de alguna manera, nos permitan concluir con algunos datos
interesantes.
En principio se alojará un inductor en algún lugar oculto del automóvil. Sólo a modo
ilustrativo, se ha elegido un Renault Kwid, Figura 13, donde debajo del capot y
debidamente oculto se ubicará el bobinado, marcado con una línea roja, repitiendo el
esquema teórico desarrollado en el Punto 5.2:
Figura 13: Zona elegida para el bobinado. Fuente: propia.
Una vez más, es necesario recordar lo señalado en el Punto ¡Error! No se encuentra el
origen de la referencia. de este documento respecto de las EMC y EMI.
6.1.5. Inductancia del posible bobinado en el capot de un Renault Kwid
Lo primero que se necesita es calcular la FEM
10
inducida por esta bobina. Para ello
hacemos algunas aproximaciones de los parámetros.
10
Con las siglas FEM se identifica a la Fuerza Electromotriz, que surge a partir de la ley de Faraday-Lenz.
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Consideramos que el capot posee un bobinado en su contorno, el que captura líneas de
campo provenientes de las redes de trasmisión eléctricas como las señaladas
anteriormente.
Cálculo del valor de la inductancia
Para ese cálculo, y considerando una arquitectura rectangular redondeada en las esquinas,
aproximaremos el cálculo al de la bobina toroidal
13
, cuyo valor de inductancia es
determinable por medio de la siguiente expresión:
Donde:
L es la inductancia y se mide en Henry
14
(H).
μ es la permeabilidad del núcleo, en Henry por metro (H/m).
N es el número de espiras que arrollan alrededor del núcleo.
A es el área de la sección transversal donde se arrolla el inductor (m²).
l es la longitud media del circuito magnético, que sería aproximado al perímetro del
capot (m).
El inductor propuesto consiste en un bobinado alrededor de un núcleo, con un formato
similar al que se observa en la Figura 14. Sobre la representación exhibida, debería
enrollarse el alambre conductor, rodeando todo su perímetro:
Figura 14: forma del núcleo. Fuente: Industria Nicoré
Permeabilidad magnética
Conocida con el símbolo “µ”, esta propiedad es la capacidad de un material para permitir
el establecimiento de un flujo magnético a través de él. Cuanto mayor sea esa capacidad,
mejor eficiencia tendremos en la capitalización de los campos magnéticos irradiados por
las líneas de transmisión.
El material del núcleo puede tener diferentes valores de permeabilidad magnética en
función de las características del material, básicamente de las aleaciones que lo componen.
En nuestro caso, a efecto de simplificar nuestro moderado análisis, como material
ferromagnético se ha elegido un acero al carbono. Su valor de permeabilidad relativa
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media, es decir, la permeabilidad magnética de este material, pero relativizada a la del
vacío (adoptada como µ0 = 4π.10-7 H/m), resulta ser:
µr = 20.000
Luego, la permeabilidad magnética real del material empleado resulta ser el producto de
ambas. Es decir:
µ = µr.µ0
Con lo cual, la permeabilidad magnética del núcleo del bobinado será:
μ ≈ 0.0251 H/m
Área del núcleo
Para el cálculo del área del núcleo de la bobina, se considera que la misma es de sección
cuadrada redondeada en sus esquinas, con 0,08 m de lado. O sea, obtenemos un área
A=0,0064 m2
Estos son valores adecuados para el diseño del capot visto en la Figura 16.
Cantidad de espiras
A lo largo de un núcleo ferromagnético, que presuponemos debería instalarse en el
perímetro del capot, según se observa en la Figura 13; es completamente factible devanar
un arrollamiento de 50,000 espiras.
En la Figura 15 se puede observar cómo se puede ir realizando este bobinado, tarea que
actualmente lo realizan empresas como Mundorf
15
:
Figura 15: Muestra de un tramo de bobinado. Fuente: Industria Mundorf
Espesor del conductor
Para su construcción, se ha adoptado alambre de cobre esmaltado. Para determinar su
calibre, presuponemos que en el mismo circulará una intensidad de corriente eléctrica de 1
A como máximo, por lo que, de acuerdo con las normas utilizadas en EE.UU., se ha elegido
24 AWG
11
. Este calibre tiene un diámetro de aproximadamente 0.511 mm y es adecuado
para manejar corrientes de hasta 1 A.
11
AWG (American Wire Gauge), es un sistema de estandarización utilizado en Estados Unidos para medir el
diámetro de los alambres eléctricos.
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Los datos anteriores fueron volcados a la siguiente tabla:
Dimensiones
del capot
m
Perímetro
del capot
m
Dimensiones
del núcleo
m
Sección
del
núcleo
m2
Permeabilidad
µ
H/m
Número
de
Espiras
Diámetro
del
alambre
mm
Inductancia
calculada
mH
1,38 x 0,67
2,15
0,08
0,0064
0,0251
50.000
0,511
186, 80
Tabla 4: Parámetros de la inductancia del capot. Fuente Propia
El valor de la Inductancia L (H) obtenida en la tabla anterior, surge de reemplazar estos
datos en la fórmula indicada anteriormente.
6.1.6. Cálculo aproximado de la energía percibida
Para proceder a calcular la energía que proporcionaría esta bobina, deberemos considerar
las variaciones del campo que aportan las líneas de transmisión a lo largo del camino,
situación que fue observada en las mediciones de la Tabla 3.
Como se puede observar, los campos crecen en la medida que nos acercamos a los
conductores. Los valores pueden ser diferentes en cada torre dependiendo de varios
parámetros como la altura, concentración de redes, tensión de transmisión, etc. En
nuestro análisis se ha de tomar sólo el valor máximo del campo que percibimos en las
mediciones.
De acuerdo con la Ley de Faraday
16
, se sabe que cuando una bobina está inmersa en un
campo eléctrico alterno, se inducirá en ella una fuerza electromotriz cuyo valor dependerá
de los parámetros del inductor antes calculado.
6.1.7. Fuerza electromotriz inducida (FEM)
Se puede determinar entonces la FEM y de sus máximos valores inducidos:
Donde:
Emáx: La FEM máxima inducida (V). También conocido como el valor pico pico, por
tratarse del máximo valor que posee la sinusoide.
K: Constante derivada de la forma de onda sinusoidal:
N: Número de espiras en la bobina del toroide
f: Frecuencia de la señal en Hertz (Hz).
Φ máx: Flujo magnético máximo en Webers (Wb).
Calculando paso a paso:
pico = 4,4450000V50Hz2.6368×10−6 Wb = 4,4450000500.0000026368
V
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pico= 4,44500000.00013184 V= 4,446.592 V
Epico ≈ 29.27 V, valor aproximado.
La FEM inducida, obtenida en los extremos de la bobina es de aproximadamente 29,27 V.
Según nuestros cálculos, basados en leyes universales y en los parámetros constructivos
según la Tabla 4, los valores de tensión obtenidos permitirán obtener un importante
aporte energético al sistema de potencia de estos vehículos, lo cual impacta en una mayor
autonomía.
6.1.8. Comprobación empírica del cálculo
Los datos anteriormente calculados, podrían presuponer que son solo teóricos. Por tal
razón, se ha realizado un experimento práctico en los sitios descriptos en la tabla 3.
Para tal fin, se construyó una bobina toroidal del tipo Rogowski
17
con las siguientes
características:
Diámetro:
0,46 m
Perímetro:
1,470 m
Área del núcleo:
105 mm2
Numero de
espiras: 3650
Permeabilidad:
0,0130 H/m
Figura 18: Datos de construcción de aro toroidal del experimento. Fuente Propia
Figura 16: Construcción del bobinado toroidal. Fuente Propia
Construido el aro toroidal, nos propusimos presentarlo en las mismas regiones donde se
llevaron a cabo las mediciones, obteniendo los siguientes valores de tensión en los
extremos del bobinado:
Zona de Cardales – Red 132 kV
Zona de Campana – Red 500 kV
Tensión inducida medida: 145
mV
Tensión Inducida medida: 455
mV
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Figura 17: Mediciones realizadas en ambas zonas. Fuente Propia.
6.2. Análisis de los datos
Es muy interesante comprobar empíricamente los resultados que surgen del cálculo
teórico, verificando así la existencia real de las energías provenientes de tales redes de
distribución.
Surge del análisis de los datos que en todas las redes de transmisión de energía existen
pérdidas, las que terminan impactando en forma negativa en el medio ambiente, como
ocurre con inducciones por generación de corrientes parásitas, que producen mucho daño
sobre el medio ambiente, animales y también en el ser humano, según lo explica J.
Skvarca
18
en su trabajo. Pocos países han tomado conciencia de tal daño y aún no han
normalizado esas emisiones.
Mientras tanto, es importante considerar que su uso, permitirá convertir en útil aquello
que hoy se encuentra desaprovechado.
Los valores que se han obtenido de las mediciones y las tensiones calculadas, tanto
generadas por los campos eléctricos como por los magnéticos, son una prueba clara y
contundente de que no sólo hay energía disponible a nuestro alrededor, sino que ésta
también podría ser aprovechada con dos fines sumamente útiles: Ayudar a mantener
cargado el sistema de suministro de energía de los vehículos eléctricos, o, por lo menos, a
ralentizar su descarga; y a disminuir el impacto ambiental que provocaría el hecho de
tener que lograr el mismo flujo energético pero proveniente de una matriz como la matriz
energética argentina, con más del 60% de su constitución basada en la quema de
combustibles fósiles.
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Por supuesto que no está contemplado en el alcance de este trabajo la cuantificación de la
energía que estos fenómenos pueden aportar. El propósito fue simplemente demostrar
que actualmente hay variadas fuentes al alcance de la mano que están sin ser explotadas.
La cuantificación de los beneficios requerirá una mayor inversión en instrumental y
equipamiento para realizar ensayos con diferentes bobinados, bajo distintas condiciones
de inducción y bajo un análisis de zonas mucho más exhaustivo.
6.2.1. Compatibilidad Electromagnética (EMC) en Carga Inalámbrica
Normativas y estándares
Explica cómo regulaciones como SAE J2954 establecen límites de emisiones
electromagnéticas para garantizar la interoperabilidad y seguridad.
Diseño de blindaje electromagnético: Detalla cómo los materiales y estructuras de los
sistemas de carga minimizan la interferencia con otros dispositivos electrónicos.
Pruebas de EMC: Menciona los procedimientos de evaluación para asegurar que los
sistemas cumplen con los requisitos de compatibilidad.
6.2.2. Efectos de la Interferencia Electromagnética (EMI)
Impacto en dispositivos cercanos
Describe cómo la EMI puede afectar teléfonos móviles, equipos médicos y otros
sistemas electrónicos sensibles.
Generación de armónicos y ruido electromagnético: Explica cómo la conmutación de
alta frecuencia en la carga inalámbrica puede producir emisiones no deseadas.
Métodos de mitigación: Incluye estrategias como el uso de filtros EMI, modulación de
frecuencia y ajustes en el diseño de bobinas para reducir interferencias.
7. Otras alternativas de recarga de baterías de los EV
7.1. Recarga por Energía eólica
Vimos en el apartado anterior que una masa de aire en movimiento da lugar a un
fenómeno de inducción electromagnética.
Pero también debemos tener en cuenta que toda partícula de masa “m” animada de una
velocidad “v” porta una cierta cantidad de energía cinética:
Este es ni más ni menos que el principio de funcionamiento de los aerogeneradores, que
por nuestros días están convirtiéndose en una de las estrellas de la generación sustentable
en el mundo.
Mediante la incorporación de microturbinas eólicas ubicadas estratégicamente ocultas
pero expuestas a la incidencia de las corrientes de aire que provoca el desplazamiento del
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vehículo, se podría aprovechar dicha energía cinética y convertirla en energía eléctrica
para ser aportada al sistema de potencia del automóvil.
7.2. Recarga de Energía en forma inalámbrica
La recarga inalámbrica de vehículos eléctricos en movimiento es un concepto avanzado
que podría revolucionar la alimentación energética de estos vehículos durante su
funcionamiento. Actualmente, la recarga inalámbrica se implementa en vehículos
estacionarios mediante tecnologías como la inducción magnética. Sin embargo, la recarga
en movimiento implica desafíos significativos tanto en el ámbito técnico como en el de
infraestructura.
Esto incluye la necesidad de desarrollar sistemas de transferencia de energía de alta
eficiencia que puedan operar en condiciones dinámicas.
La integración de dichos sistemas en las rutas y autopistas existentes, y la gestión de la
seguridad y estabilidad de la transferencia de energía a altas velocidades se fundamentan
principalmente en la tecnología de inducción magnética dinámica “Dynamic Wireless
Charging”.
Este sistema emplea campos magnéticos generados por bobinas de inducción embebidas
en la infraestructura vial y receptores instalados en el chasis del vehículo para efectuar la
transferencia de energía de manera inalámbrica durante su desplazamiento.
La eficiencia de este sistema depende de la sincronización precisa entre las bobinas
emisoras y los receptores, así como de la capacidad de gestionar la transferencia
energética en condiciones dinámicas y variables. La viabilidad de la recarga inalámbrica
en movimiento requiere la instalación de bobinas de inducción a lo largo de las carreteras
o en carriles específicos de éstas.
Estas bobinas generan campos electromagnéticos de alta frecuencia captados por
receptores en los vehículos, permitiendo la carga continua de las baterías mientras se
desplazan.
Figura 18. Sistema Dynamic Wireless Charging
19
. Fuente:
automovileshibridosyelectricos.com.ar
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7.2.1. Ventajas potenciales
Los vehículos eléctricos podrían ir recuperando energía mientras circulan, lo que
eliminaría la necesidad de paradas frecuentes para cargar baterías. En el caso más
optimista, estos vehículos podrían haber transitado determinadas distancias según
la extensión de la red, con un balance neto de 0 kWh. Mayor eficiencia energética:
La recarga constante mientras el vehículo se desplaza podría hacer un uso más
eficiente de la energía, optimizando los tiempos de carga.
Impulso a la adopción de vehículos eléctricos: Esta tecnología podría hacer que los
vehículos eléctricos sean más atractivos, eliminando dos de sus principales
limitaciones, que son su magra autonomía y los tiempos de reaprovisionamiento
energético.
7.2.2. Desafíos técnicos y económicos
Costo y viabilidad económica: Instalar y mantener esta infraestructura es costoso y
logísticamente complejo, especialmente a gran escala. La implementación de
bobinas de inducción en carreteras es cara y requiere adaptación de
infraestructuras urbanas.
Alto costo de mantenimiento: Más allá de la inversión inicial, las bobinas pueden
sufrir daños y su mantenimiento es complejo y costoso.
Reducir costos de materiales y mejorar durabilidad. Integración en áreas de alto
tránsito podría hacerlo más rentable. Se está trabajando en el uso de hormigones
magnetizables y mejoras en la tecnología de transferencia de energía.
Eficiencia y seguridad: La transferencia de energía a alta velocidad y sin contacto
físico debe ser extremadamente eficiente para garantizar que los vehículos reciban
suficiente energía sin pérdidas significativas. Los sistemas de recarga inalámbrica,
especialmente los de inducción magnética, pueden perder energía en forma de
calor, provocando esto una menor eficiencia y mayor consumo de electricidad.
Otros aspectos a tener en cuenta, variables en estos casos, son la distancia, la
alineación de las bobinas y la interferencia de objetos metálicos. Se están
investigando mejoras para alcanzar eficiencias del 85-90%.
Compatibilidad de vehículos: Los vehículos eléctricos necesitarían estar equipados
con sistemas receptores estándar para interactuar con la infraestructura de recarga
dinámica, lo que podría requerir cambios en las líneas de producción de los
vehículos existentes.
7.2.3. Compatibilidad entre Vehículos y Estaciones de Carga
Estándares no unificados: La falta de un estándar global podría causar
incompatibilidades entre vehículos y estaciones de carga.
Interoperabilidad: Es crucial para la adopción masiva que haya compatibilidad.
Se propone el desarrollo de estándares globales para garantizar la compatibilidad
en sistemas de carga inalámbrica de vehículos eléctricos. Un ejemplo de ello es el
protocolo SAE J2954, el cual establece criterios precisos de interoperabilidad,
compatibilidad electromagnética, requisitos mínimos de rendimiento, seguridad y
procedimientos de prueba para la transferencia de energía inalámbrica (WPT) en
vehículos enchufables de servicio ligero y mediano.
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Esta norma define diversos niveles de carga, que van desde WPT 1 hasta WPT 5,
con capacidades que varían entre 3,7 kW y 50 kW. Su alcance abarca tanto la
infraestructura de carga doméstica como la pública. Además, contempla la
posibilidad de carga unidireccional y bidireccional, así como aplicaciones en
sistemas estacionarios.
Para los vehículos de servicio pesado y los sistemas de carga dinámica, las
especificaciones se encuentran en los estándares SAE J2954/2 y SAE J2954/3, que
abordan las necesidades de alta potencia y movilidad avanzada.
El proceso de desarrollo de esta norma se fundamentó en evaluaciones de
rendimiento y en la definición de dispositivos de referencia, asegurando su
eficiencia y confiabilidad en diversas condiciones operativas. Distancia y
Alineación entre Bobinas
Desajuste de alineación: La alineación precisa es crucial para la eficiencia. La
distancia debe ser menor a 10 cm.
Solución: Sistemas de alineación automática y técnicas de resonancia magnética
para mejorar el rango de transferencia.
7.2.4. Interferencias y Efectos sobre la Salud
Campos electromagnéticos: Preocupaciones sobre efectos a largo plazo y
regulaciones necesarias.
Interferencias: Los campos magnéticos podrían interferir con otros dispositivos
electrónicos y de comunicación.
Solución: Minimizar interferencia electromagnética y asegurar niveles bajos de
exposición.
7.2.5. Velocidad de Recarga
Recarga más lenta: Generalmente, los sistemas inalámbricos son más lentos que
los de recarga rápida por cable.
Solución: Avances en bobinas de alta frecuencia, materiales superconductores y
mejores sistemas de alineación.
7.2.6. Costos de Vehículos Compatibles
Precio: Los vehículos deben estar equipados con sistemas de recepción de energía
inalámbrica, lo que aumenta el costo.
Modificación de vehículos existentes: Proceso costoso y técnicamente desafiante.
Solución: Producción a gran escala y estandarización para reducir costos.
7.2.7. Impacto Ambiental
Consumo de recursos: La instalación de infraestructura requiere materiales que
pueden tener un impacto ambiental negativo.
Desecho de equipos: Considerar los impactos de la basura electrónica.
Solución: Desarrollar tecnologías más sostenibles y reciclables.
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7.3. Proyectos en Curso
7.3.1. Proyecto Electreon
Desarrollado en Suecia e Israel, prueba la recarga inalámbrica de vehículos eléctricos en
movimiento. Utiliza inductores de alta frecuencia integrados en la carretera.
Características Técnicas:
o Frecuencia de operación: 85 kHz.
o Tipos de vehículos: Autobuses eléctricos y camiones, con exploración para
vehículos ligeros.
o Eficiencia de transferencia de energía: 80% a 90%.
o Potencia suministrada: Hasta 200 kW.
o Instalación de bobinas: Debajo de la carretera en carriles específicos.
o Distancia de carga: Eficaz hasta 90 km/h y con una separación menor a 30 cm.
Resultados Obtenidos:
o Pruebas exitosas. Autobuses eléctricos operaron varias horas recibiendo carga en
forma continua.
o Cobertura de carretera: Tramos de 500 metros en Israel, con planes de expansión.
o Impacto en la autonomía: El reaprovisionamiento continuo durante la circulación
aumenta significativamente la autonomía.
7.3.2. Proyecto de Carga Inalámbrica de Vehículos en Movimiento
Diversos estudios globales evalúan la carga inalámbrica de vehículos eléctricos en
movimiento, destacando:
Potencia: Hasta 200 kW para camiones y vehículos comerciales.
Eficiencia: Hasta 90% en la transferencia de energía.
Infraestructura: Instalación de carriles de carga en vías de alta velocidad,
especialmente en áreas urbanas.
En Corea del Sur, un proyecto en colaboración con la Universidad de Pohang investiga la
viabilidad de sistemas de carga inalámbrica dinámica en carreteras.
Características Técnicas:
o Frecuencia de operación: 85 kHz a 100 kHz.
o Potencia de carga: 50 kW a 100 kW.
o Vehículos de prueba: Vehículos eléctricos de pasajeros y autobuses.
o Tecnología de recarga: Inductores enterrados en el pavimento y receptores de
carga en los vehículos.
Resultados Obtenidos:
o Pruebas de eficiencia: Transferencia de energía efectiva a velocidades de hasta 80
km/h con más del 85% de eficiencia.
o Implementación parcial: Tramos de 200 metros de carretera con carga inductiva,
con planes de expansión.
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o Autonomía mejorada: Mayor tiempo de operación y distancias más largas sin
necesidad de paradas para recargar.
7.3.3. Concreto magnético Magment
Magment
20
produce cemento magnetizable que adquiere propiedades magnéticas con
corrientes eléctricas de alta frecuencia. Este nuevo pavimento, hecho de cemento y
partículas de ferrita recicladas, mejora la transferencia de energía y es económico,
resistente y fácil de integrar en la construcción. La tecnología de carga utiliza transmisores
en la vía y bobinas de inducción incrustadas en losas de cemento magnetizado, aplicable a
monopatines eléctricos y electrodomésticos.
Estudio del Comportamiento Termomecánico del Pavimento con
Inductores
Se han realizado ensayos y simulaciones para estudiar el comportamiento mecánico y
térmico de una carretera eléctrica con pavimento bituminoso.
Ensayos y Modelado:
Ensayos de laboratorio: Evaluación del comportamiento mecánico y térmico a
escala reducida, incluyendo pruebas de seguimiento de ruedas y flexión de cuatro
puntos.
Modelado de elementos finitos: Simulaciones térmicas y mecánicas para evaluar el
rendimiento del pavimento bajo cargas pesadas y variaciones de temperatura.
Recomendaciones:
Caracterización de propiedades mecánicas y térmicas de los materiales.
Caracterización de la resistencia de las interfaces entre el sistema de carga y los
materiales del pavimento.
Ensayos de seguimiento de ruedas para estudiar deterioros como surcos, grietas o
desprendimiento de la interfaz.
Ensayos de rendimiento de carga y variaciones de temperatura inducidas.
Simulaciones térmicas y mecánicas para evaluar tensiones y deformaciones en la
estructura y riesgos de fallo.
8. Conclusión
La recarga inalámbrica de vehículos eléctricos tiene el potencial de transformar la forma
en que utilizamos la energía para la movilidad eléctrica, pero aún enfrenta varios desafíos
técnicos, económicos y ambientales que deben ser superados para hacerla viable a gran
escala.
A medida que se desarrollen nuevas soluciones tecnológicas y se resuelvan estos
problemas, la recarga inalámbrica podría convertirse en una de las opciones más
convenientes y eficaces para el futuro de la movilidad eléctrica.
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Figura 19: Rutas con alta probabilidad de captura de energía. Fuente: propia
Hemos demostrado la segunda hipótesis planteada, donde las redes de transmisión y
distribución eléctricas están presentes en la mayoría de las regiones y en muchos casos
ordenadas en entorno de las mismas rutas donde transitamos. Nos han permitido detectar
importantes acciones electromagnéticas, las que se han podido valorizar con dispositivos
adecuadamente diseñados.
Conseguimos evaluar esas inducciones perdidas de las redes, que para nosotros resultaron
ser recursos energéticos. Los valorizamos con nuestro equipamiento, el que demuestra el
objetivo de poder con esa energía recargar baterías de los “EV”, sin que este, detenga la
marcha, aumentando la autonomía y logrando así un adecuado uso de nuestro tiempo y un
mayor aprovechamiento de las energías.
Otras líneas de investigación abiertas, mencionadas en nuestro objetivo, como la variedad
de métodos muy útiles para aumentar la autonomía de los vehículos, o su reducción en la
cantidad de tiempo detenido para suministrar carga a sus baterías, el desafío de poder
lograr mejores avances en cuanto a cada una de las observaciones que obtuvimos en el
presente trabajo.
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Fecha de recepción: 11/02/2025
Fecha de aceptación: 24/4/2025
