Energetica 196 mayo 2020

72 energética XXI · 196 · MAY 20 Calefacción eficiente en vehículos eléctricos Los investigadores de AIMPLAS han desarrollado soluciones basadas en el calentamiento resistivo integrado en las superficies plásticas del interior de la cabina del vehículo. Se obtiene una calefacción radiante sin incorporar peso adicional al conjunto, tal y como ocurriría al emplear mallas de cables metálicos. BEGOÑA GALINDO GALIANA PH. D. INVESTIGADORA EN MOVILIDAD SOSTENIBLE Y DEL FUTURO EN AIMPLAS H asta la aparición de los vehículos eléctricos, la gestión térmica y el confort de los pasajeros no re- presentaba un gran reto tecnológico. Los vehículos de combustión generan gran cantidad de energía térmica, la cual se emplea en parte para calentar la cabina. Sin embargo, en los vehículos eléctricos el confort térmico de los pasajeros tiene un gran impacto en el consumo energético, pudiendo llegar a suponer un consumo de hasta 40% de la batería. Por ese motivo, la industria de la automoción trabaja en el desarrollo de nuevas soluciones que per- mitan minimizar el consumo energético y aumentar la autonomía del vehículo. Actualmente existen diferentes líneas de investigación para conseguir una calefac- ción eficiente energéticamente. Las solu- ciones propuestas deben enfrentarse a los siguientes retos: bajo consumo energético, óptimo confort térmico, efectividad a ba- jas temperaturas (-20žC) y bajo impacto en el peso total del vehículo. Los inves- tigadores de AIMPLAS han desarrollado soluciones basadas en el calentamiento resistivo integrado en las superficies plás- ticas del interior de la cabina del vehículo. Se obtiene una calefacción radiante sin incorporar peso adicional al conjunto, tal y como ocurriría al emplear mallas de ca- bles metálicos. El proceso de fabricación es mucho más simple y en algunas soluciones no se requiere ningún proceso de fabrica- ción adicional o ensamblaje. El calor no es directo, como ocurriría en los asientos calefactables, observándose una mejora en el confort térmico. Por último, pueden conectarse únicamente las superficies cer- canas al pasajero, evitando calentar toda la cabina y adecuando el consumo energéti- co al número de pasajeros. ¿Cómo se consigue el calentamiento resistivo en un plástico? El calentamien- to resistivo, o ‘efecto Joule’, ocurre cuando se genera temperatura al aplicar un voltaje en un material conductor eléctrico. Los plásticos son los mejores aislan- tes eléctricos por lo que no muestran este calen- tamiento de forma in- trínseca. Sin embargo, gracias a la nanotec- nología podemos mo- dificar su composición obteniendo plásticos capaces de transmitir la electricidad. El desafío del calentamiento resistivo en plás- ticos consiste en obtener conductividades elevadas (alrededor de 0,1S/cm) y alcanzar un calentamiento homogéneo en toda la pieza. Nanopartículas como los nanotubos de carbono, negro de humo superconduc- tores o nanografitos, entre otros, pueden hacer que un plástico sea conductor. La di- ficultad reside en conseguir una dispersión homogénea de estas nanopartículas en la matriz plástica y asegurar el escalado in- dustrial del proceso. AIMPLAS ha logrado estos objetivos y proponen tres soluciones alternativas: 1. Paneles termoplásticos dispersando las nanopartículas en la matriz plásti- ca. No se requiere un proceso adicional de fabricación y el coste del proceso es mucho más económico. Al calefactarse todo el espesor de la pieza la inercia térmica es muy elevada, aumentando la eficiencia energética ya que la pie- za sigue emitiendo calor aun sin estar conectada la fuente de alimentación. Además, es una solución 100% reci- clable. La solución ha sido patentada por AIMPLAS y licenciada a la empresa alicantina Durplastics para su comer- cialización. 2. Recubrimientos conductores. Consiste en la aplicación de una pintura con- ductora sobre las piezas plásticas. En este caso, la modificación o funciona- lización de las nanopartículas es nece- saria para conseguir un calentamiento homogéneo y eficiente. 3. Resistencias impresas flexibles. Las lá- minas con pistas conductoras impresas se incorporan sobre la pieza plástica por sobremoldeo o “In Mould Elec- tronics (IME)”. La electrónica impresa utiliza técnicas de impresión tradicio- nales, como la serigrafía o el chorro de tinta, para el desarrollo de dispositivos electrónicos en sustrato flexible que ofrecen las ventajas de flexibilidad, bajo coste y alta productividad. Todas las soluciones pueden adaptarse a diferentes geometrías y voltajes. La selec- ción de la tecnología más adecuada según la aplicación y su customización es clave para obtener un calentamiento efectivo, aumentar el confort térmico y reducir el consumo energético. Se ha logrado una reducción del 30% de energía consumida en la calefacción de un 30% con respecto a los sistemas de calefacción tradicionales basados en PCT cerámicos. Las tecnologías de calefacción propuestas se estudiarán en el precalentamiento y mejora de la gestión térmica de las baterías Paneles calefactables integrados en el vehículo Alke ATX330E durante la cadena de montaje.