Desde que Ferdinand Porsche presentara en 1900 el primer automóvil eléctrico con motores instalados en las 4 ruedas, este tipo de propulsión había permanecido en el olvido, en favor del motor de combustión interna con diseño y transmisión centralizados.

Ahora, ingenieros de 33 departamentos distintos del Fraunhofer Institute aseguran que los motores rueda pueden mejorar radicalmente el comportamiento y prestaciones del coche eléctrico.

Con el motor instalado en el tambor de cada una de las 4 ruedas, se elimina la complejidad de la transmisión y se libera espacio. Al contar con propulsión directa, los vehículos con motor en las ruedas pueden integrar nuevas tecnologías de tracción y suspensión. Motores secundarios podrían convertir la suspensión convencional en obsoleta.

Una vez elegido el coche eléctrico como tecnología del futuro…

El coche eléctrico es la apuesta de la industria del automóvil para sustituir al motor de combustión. Aunque en las próximas décadas convivirán nuevos modelos de combustión -más eficientes que los actuales- con modelos híbridos e híbridos enchufables; así como con los todavía escasos modelos íntegramente eléctricos, que acapararán cada vez más mercado.

Desaparece la incógnita acerca de qué tipo de tecnología debe impulsar a los vehículos del futuro y la propulsión eléctrica mediante baterías se ha impuesto en los primeros modelos comerciales a otras combinaciones para alimentar al motor eléctrico.

No se descarta que modelos con producción masiva usen alternativas a las baterías convencionales; se experimenta con motores que se auto-recargan íntegramente a través del freno y la energía cinética; condensadores de alta capacidad; pilas de combustible alimentadas con hidrógeno (promesa siempre lejana); e incluso una combinación de fuentes renovables (el modelo conceptual Ye Zi propone recolectar energía eólica y solar, además de alimentar una pila biológica con CO2, emitiendo oxígeno como efluente).

También se investiga el uso de motores propulsados con aire comprimido, aunque su uso podría limitarse en los próximos años a actividades recreativas y urbanas, ya que la tecnología presenta de momento limitaciones para la media y larga distancia.

En el más inmediato futuro, la industria invierte en motores eléctricos que se instalan en el mismo lugar que los de combustión tradicionales, alimentados a través de baterías recargables.

Ya hay varios coches eléctricos alimentados con batería a la venta en uno o varios países, a los que se suman los modelos que han entrado en la cadena de producción o están a punto de hacerlo.

Sin miedo a repensar el automóvil en profundidad

Además de los primeros modelos ya a la venta y en plena producción, aparecen otras innovaciones, algunas de las cuales ya están disponibles en los eléctricos actuales, mientras otras seguirán por un tiempo en fase experimental.

Estas nuevas tecnologías rompen con las rutinas de trabajo que la industria había perfeccionado durante décadas: no sólo el motor cambia radicalmente, sino su fuente de alimentación, los materiales usados e incluso contenidos accesorios como la suspensión, la seguridad pasiva, la iluminación, la tracción, etc.

Los primeros eléctricos han seguido todavía esquemas tomados de los modelos con motor de combustión. Ahora, al desaparecer las limitaciones impuestas por el motor de explosión, se ensanchan los límites y los nuevos vehículos podrán mejorar dramáticamente la eficiencia y prestaciones, una vez se deje de emular la posición y comportamiento de los motores que reemplazan.

En un coche eléctrico, desaparecen, además del motor de gasolina o diésel, el silenciador, el convertidor catalítico, el tanque de la gasolina y el embrague, ya que la trasmisión se realiza de forma directa y el conductor tiene la sensación de conducir un vehículo más ágil y con un cierto comportamiento futurista.

El principal reto consiste en reducir el peso, tamaño y precio del componente más caro de estos vehículos: la batería. También se aumenta su rango de autonomía, fiabilidad y resistencia a las recargas.

La organización de investigación alemana Fraunhofer-Gesellschaft, financiada con capital público y privado, ha empleado 33 de los 58 institutos que tiene esparcidos por el país para sentar las bases de un nuevo paradigma para lo que llama electromovilidad. La inversión asciende, de momento, a 44 millones de euros.

A juicio del instituto de ciencias aplicadas alemán, la clave de la viabilidad del coche eléctrico no sólo se encuentra en las baterías, sino en el propio diseño del motor que, al carecer de las limitaciones propias del motor de combustión interna, puede ser repensado en profundidad. Por ejemplo, el motor eléctrico no tiene por qué ser centralizado, ni es necesario instalarlo en la parte delantera o trasera del vehículo, como se ha hecho tradicionalmente.

Aires de nueva industria

Existe un cierto paralelismo entre los inicios de la industria automovilística, cuyo incipiente potencial era ya irresistible a finales del siglo XIX, y el momento actual. Entonces, emprendedores, aventureros e industriales de todo tipo, muchos con el aire romántico de la época, competían por dar con la tecnología que hiciera del automóvil un sustituto factible para el coche tirado con caballos.

El motor de explosión acabó imponiéndose a otras alternativas, tales como modelos eléctricos, a vapor y tecnologías de combustión alternativas que fueron desechadas por su coste o peligrosidad. Rápidamente, tanto en Europa como en Norteamérica, se consiguió que los primeros automóviles con motor de combustión aumentaran su fiabilidad técnica y autonomía.

El motor de gasolina no sólo se impuso a la alternativa eléctrica, sino que consolidó industrias que han jugado un papel central en los principales conflictos geoestratégicos, armados o no, y han mantenido intacta, si no aumentado, su relevancia en la sociedad.

Acaso la subida meteórica de Manaos, por un instante capital mundial del caucho cuando se pensaba que el árbol sólo crecería en la cuenca del Amazonas, y posterior caída cuando se logró explotar caucho en Asia, no menos meteórica, pueda servir como recordatorio de la fuerza comercial del automóvil.

A principios del siglo XX, Manaos pasó de capital del imprescindible caucho natural a ciudad imposible y comida por la maleza en medio del Amazonas cuando se consiguió, primero, explotar caucho en otros lugares y, después, se usó el mismo petróleo para crear materiales más duraderos. Lo explica Alberto Vázquez Figueroa en una novela con el nombre de la ciudad, a través de las peripecias del Nordestino, personaje buscavidas que asiste al ascenso y caída de la fiebre del caucho.

A principios del siglo XXI, se buscan el diseño más adecuado para el motor eléctrico, mientras se intenta perfeccionar su alimentación, de momento unida a baterías de iones de litio, que corren el riesgo de convertirse en el nuevo caucho del Amazonas: con una importancia crucial en los primeros pasos del coche eléctrico comercial y un futuro incierto una vez el coche eléctrico adquiera escala.

Rebuscando entre los papeles del abuelo

Un grupo de ingenieros del Fraunhofer Institute sorprendió en la edición de abril de 2010 de la feria de Hanover con su trabajo en torno a una tecnología que había permanecido olvidada para la industria del automóvil desde que fuera usada con éxito por Ferdinand Porsche. Los motores instalados en las 4 ruedas del vehículo, o motores rueda, se postulan como alternativa seria para propulsar a los vehículos eléctricos del futuro.

El trabajo va en serio, se está poniendo en práctica en un vehículo conceptual, el Frecc0, y ya ha suscitado el interés de medios como The Economist. Para despejar dudas acerca de su trabajo, los ingenieros del Fraunhofer Institute creen que el motor rueda se acabará imponiendo a otras tecnologías de propulsión para el coche eléctrico.

Quienes piensen que el característico motor de explosión de tracción trasera que Ferdinand Porsche usaría luego en vehículos como el Volkswagen Escarabajo o el Porsche 911 es el diseño de motor más estrafalario que puede permitirse -con éxito- la industria, deberían echar un vistazo al vehículo que el ingeniero alemán ideó para la Exposición Universal de París de 1900.

El joven Porsche consiguió su primer trabajo en el entonces pionero y artesanal mundo del automóvil con Jacob Lohner en Viena, donde creó el Lohner-Porsche, un vehículo híbrido que se propulsaba tanto por baterías instaladas en su carrocería como por un generador para producir energía para sus 4 pequeños motores, cada uno de los cuales había sido instanado en el tambor de las ruedas.

Las prestaciones del prototipo se adelantaban a su época, al ser capaz de circular en 1900 a 56 km/h (o 35 mph), lo que contribuyó a que la pareja de ingenieros establecieran varios récords de velocidad.

El sueño de Frecc0

Los motores rueda abren nuevas posibilidades en el diseño y disposición de las partes del vehículo, cuyo diseño no tiene por qué seguir la lógica seguida por la industria durante el último siglo. Como ventajas adicionales, al suprimir la transmisión y el diferencial, los elementos de la transmisión mecánica no sufren pérdidas ni deterioro por su uso. “Además, la tracción directa en cada rueda puede mejorar el comportamiento del vehículo, así como su seguridad”, según los ingenieros del Instituto Fraunhofer.

El programa no persigue sólo desarrollar componentes individuales, sino también ensamblarlos y probarlos en un vehículo conceptual, el Frecc0 (acrónimo de Fraunhofer “E-Concept Car Type 0”, construido a partir del modelo Artega GT de la firma alemana Artega Automobil), que se convierte en plataforma de pruebas.

A partir de 2011, fabricantes de automóviles y de recambios tendrán acceso a la plataforma para probar componentes y tecnologías en un vehículo eléctrico con motores en las ruedas. Para permitir la colaboración de empresas e instituciones ajenas al Instituto Fraunhofer, se ha creado un proyecto de investigación en régimen de cooperativa que incluirá diseño de vehículos; producción, distribución e integración de energía; técnicas de almacenamiento de energía; así como técnicas de integración de sistemas.

El objetivo del proyecto consiste en desarrollar prototipos para vehículos híbridos e íntegramente eléctricos, cuyas tecnologías puedan ser usadas por la industria automovilística alemana durante su transición hacia la movilidad eléctrica.

¿Proyecto viable o síndrome del vehículo de hidrógeno?

Críticos de la plataforma especializada en electromovilidad del Instituto Fraunhofer creen que sólo servirá para desarrollar vehículos conceptuales con una dudosa aplicación a corto y medio plazo.

La industria automovilística alemana, dicen, sigue pensando que el vehículo del futuro seguirá dependiendo del motor de combustión interna, aunque mucho más eficiente y mejorado, apenas contaminante. Las principales firmas del país llevan años desarrollando modelos propulsados con pilas de hidrógeno, cuya viabilidad, así como la de la infraestructura necesaria para producir y distribuir hidrógeno, sigue en tela de juicio. Mientras tanto, prosigue el abierto escepticismo del grupo Volkswagen con respecto al coche eléctrico.

Por si acaso, Daimler se hizo en 2009 con el 10% de las acciones de la startup californiana Tesla Motors a cambio de derechos de colaboración tecnológica en tracción eléctrica y otros componentes. La firma ya comercializa modelos eléctricos de su gama de microcoches Smart.

Además, Daimler ha imaginado su propio prototipo con motores en las ruedas, que incluiría también carrocería solar y una vela rígida para aprovecharse del viento, el Mercedes-Benz Formula Zero, hasta el momento un mero diseño conceptual.

Respondiendo a los planes de Daimler, BMW ha desarrollado en Estados Unidos una exhaustiva prueba de campo con una versión eléctrica del Mini.

Otros críticos, explica The Economist, creen que situar motores independientes en cada una de las 4 ruedas del vehículo tendría un efecto negativo sobre el control y mantenimiento del vehículo. No obstante, Hermann Pleteit, que participa en la plataforma sobre electromovilidad presentada por los centros Fraunhofer, asegura que el chasis y otras partes del vehículo pueden ser configuradas de tal manera que se compense cualquier inconveniencia creada por la nueva disposición del motor.

Varios fabricantes han mostrado su interés por los motores eléctricos dispuestos en las ruedas. Michelin, por ejemplo, ha creado en los últimos años la tecnología Active Wheel, similar a la mostrada por el Instituto Fraunhofer en Frecc0.

Además del motor eléctrico para mover cada una de las ruedas, el sistema de Michelin incluye un motor eléctrico secundario que opera como un sistema de suspensión activa que haría innecesarios componentes incluidos en los vehículos actuales, como los amortiguadores.

Michelin cree que le beneficia un nuevo concepto de tracción que libera el habitáculo del vehículo de las complejidades actuales y, a la vez, traslada todo el protagonismo a las ruedas y su tambor, donde la empresa francesa centra su estrategia industrial.

De momento, poco más que prototipos

La iniciativa del Fraunhofer Institute valida proyectos similares a Active Wheel de Michelin, al reconocer, a través de una aproximación a este tipo motores menos sesgada que la de uno de los mayores fabricantes de ruedas, que los motores rueda reducen la complejidad del automóvil eléctrico y podrían mejorar su comportamiento en carretera, con un control personalizable de la tracción y una mejor suspensión.

Habrá que esperar a la reacción de los fabricantes de coches y componentes alemanes y del resto de Europa a la propuesta realizada por Fraunhofer a través del prototipo Frecc0. La actitud de la industria enterrará de nuevo la vieja idea de Porsche, o la pondrá en el centro de la estrategia sobre movilidad eléctrica de la Unión Europea.

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