Sistema de control de energía para autos eléctricos

02/07/2017
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Por Israel Pérez Valencia
Santiago de Querétaro, Querétaro. 14 de noviembre de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- La Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ), la Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas (ESIQIE) del Instituto Politécnico Nacional (IPN) y el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) colaboran en un proyecto interinstitucional enfocado en el diseño de sistemas de control de energía para autos eléctricos utilizando celdas de hidrógeno (H).

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Este sistema, instalado en un prototipo de auto eléctrico llamado H2 Panda, contó con la asesoría de la profesora titular de la Academia de Electroquímica y Corrosión del IPN, Rosa de Guadalupe González Huerta, además del docente investigador del área de Automatización de la Facultad de Ingeniería de la UAQ, Gonzalo Macías Bobadilla, y fue desarrollado por los estudiantes Héctor Manuel Osuna Castro, Jorge Olmedo González, Valeria Juárez Casildo, Óscar Ramírez Zamora, Ricardo Suárez Hernández y Jesús Sotelo Puga.

El docente investigador de la UAQ, Gonzalo Macías Bobadilla, informó que este prototipo demostrativo es una reingeniería de un vehículo desarrollado anteriormente llamado I Panda, que funcionaba con una celda fotovoltaica y baterías de ciclo profundo.

“Ahora estamos presentando el mismo prototipo que es un carro eléctrico, pero en vez de utilizar un panel solar para el suministro de la energía, usamos un tanque de hidrógeno, una celda de intercambio de hidrógeno y una celda o pila de combustible de membrana polimérica (PEM, por sus siglas en inglés) administradas por un controlador de velocidad que le pasa la corriente al motor para que el vehículo pueda desplazarse”, señaló.

Macías Bobadilla indicó que este prototipo demostrativo expone todas las partes ideales que debe contener un vehículo que utilice hidrógeno para su funcionamiento.

“Tenemos lo que es el tanque de almacenamiento de hidrógeno y sus válvulas reguladoras; la celda de combustible que hace la combinación de hidrógeno con oxígeno para que pase a un controlador de carga donde se obtienen la curvas ideales para cargar la batería y enviar la energía suficiente para no desperdiciar el hidrógeno”, detalló.

Este proyecto nació a través de la tesis de la maestría en ciencias del estudiante de la UAQ Héctor Manuel Osuna Castro, quien destacó que el objetivo era estudiar el uso de la celda PEM y su relación con controladores de carga para poder administrar la velocidad de un vehículo eléctrico.

“Esta inquietud la tenía de años atrás, desde que me empezó a gustar la ingeniería automotriz. Después estudié ingeniería en automatización en la Universidad Autónoma de Sinaloa para después venir acá a la UAQ. Este prototipo lo vamos a trabajar posteriormente para sistemas de control para ahorro de energía. Por lo pronto, estamos mostrando las partes del sistema y luego trabajaremos en otros que nos permitan ahorrar hidrógeno”, advirtió.

Osuna Castro detalló que con lo que ya se ha estudiado respecto a gasto energético del vehículo, se trabaja en agregar otras fuentes de recuperación de energía, ya sea solar, por recuperación de frenos u otras tecnologías más actualizadas.

“La celda con la que trabajamos es de 120 watts, no es suficiente para poder mover el motor directamente. Lo que hicimos fue transformarla en un cargador, puesto que envía la energía al módulo de baterías, donde se libera más corriente de manera instantánea, lo que hace funcionar el motor”, explicó.

Trabajo interinstitucional entre UAQ e IPN

El estudiante de la UAQ informó que la siguiente etapa es agregar innovaciones tecnológicas, como algoritmos de administración para aprovechar los distintos tipos de energía que incluso se podrían patentar.

Héctor Manuel Osuna Castro destacó la labor colaborativa del equipo de trabajo que diseñó este prototipo, que fue integrado por estudiantes tanto de la UAQ como de la Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas del IPN.

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“En mi caso, trabajé en la parte eléctrica y del sistema de control para el movimiento del vehículo, además del acoplamiento entre lo que sería la parte eléctrica de la celda de hidrógeno y el módulo de baterías. Jorge Olmedo González y Valeria Juárez Casildo, del ESIQIE, se enfocaron en el ensamblaje de la celda, el sistema de regulación del tanque de hidrógeno y el acoplamiento entre la celda de combustible y el controlador de carga de baterías”, informó.

En lo que se refiere a los colaboradores de automatización de la UAQ, detalló Osuna Castro, el estudiante Óscar Ramírez Zamora trabajó la parte eléctrica y la restauración del vehículo junto con el alumno de la licenciatura en ingeniería automotriz Ricardo Suárez Hernández, mientras que el estudiante Jesús Sotelo Puga se enfocó en el diseño de arneses y cableado para el vehículo.

Por su parte, la profesora titular de la academia de Electroquímica y Corrosión del IPN, Rosa de Guadalupe González Huerta, destacó que la colaboración entre esta institución y la UAQ surgió por líneas de investigación comunes: el desarrollo de reactores de oxihidrógeno.

“Nosotros tenemos una vivienda sustentable en el IPN que trabaja con energía solar e hidrógeno, que es un proyecto apoyado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) y les invitamos a conocerla. El doctor Gonzalo tiene una experiencia muy amplia en reactores de oxihidrógeno, incluso conectados a paneles fotovoltaicos, y yo soy química. Esa es la parte complementaria”, aseguró.

González Huerta detalló que el diseño de celda de combustible que se utiliza en el proyecto fue gracias al trabajo conjunto entre el ESIQIE y el Cinvestav.

“Para hacer una celda de combustible se necesita un sistema especializado de entintado, por ejemplo, de una tinta de platino y hacer un sinterizado de esa membrana; es un proceso tecnológico financiado por el IPN, la UAQ y el Cinvestav”, señaló.

La profesora titular de la academia de Electroquímica y Corrosión del IPN indicó que, a pesar de los costos que actualmente tiene esta tecnología, es de suma importancia que las instituciones educativas y centros de investigación trabajen en el desarrollo de proyectos enfocados en la generación de energías limpias a través de hidrógeno y otras fuentes.

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“La celdas de hidrógeno todavía son costosas; una de más o menos un kilowatt de hidrógeno está alrededor de 100 mil pesos, a diferencia del kilowatt solar que anda entre los 30 mil pesos o hasta menos. Los reactores de oxihidrógeno suplen desde 10 hasta 15 por ciento de combustible. Estamos en una primera etapa, porque la gente aprende a conocer el hidrógeno y hay una adaptación a esta tecnología”, declaró.

Rosa de Guadalupe González Huerta abundó que, ante el futuro que tienen los combustibles fósiles, las instituciones educativas deben orientar la investigación al desarrollo de tecnologías y a la producción de nuevas alternativas energéticas que además sean amigables con el medio ambiente.

“Los vehículos eléctricos con tecnologías pueden ofrecer muchas ventajas desde el punto de vista del impacto ambiental y el ahorro de impuestos como la tenencia o verificaciones; por eso es importante, pensando a futuro, trabajar en la producción masiva de hidrógeno y de celdas de combustible. Lo importante es ofrecer soluciones a la sociedad”, finalizó.

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