La electrificación de todo

Los combustibles fósiles y el motor de combustión interna han impulsado la economía mundial durante más de un siglo, pero el futuro será electrificado. A medida que el mundo adopta objetivos ambiciosos para combatir el cambio climático y reducir las emisiones de carbono, los ingenieros se apresuran a comercializar alternativas eléctricas a los vehículos y la maquinaria que utilizamos a diario.

Podemos observar esta “electrificación de todo” en cualquier lugar en el que haya personas o cargas en movimiento: en las carreteras, los ferrocarriles, el mar y el aire, hasta en la fábrica o el almacén. Si bien el concepto básico de la propulsión eléctrica se aplica en todos los casos, las cuestiones tecnológicas específicas, como la capacidad de la batería, la transferencia de energía, la autonomía y los tiempos de carga, varían mucho según la aplicación.

Como resultado de las décadas de experiencia de TE Connectivity en el campo de la conectividad eléctrica y la ciencia de los materiales, estamos trabajando en primera línea para resolver estos desafíos. Estas son algunas de las innovaciones que se están llevando a cabo en los principales sectores para hacer posible el futuro eléctrico. 

La electrificación es el mayor cambio tecnológico en la industria automotriz desde la comercialización del motor de combustión interna, y avanza con increíble rapidez. Las ventas de vehículos eléctricos de pasajeros se duplicaron en 2021, ya que los ingenieros siguen optimizando el tamaño, el peso y la potencia para ampliar la autonomía de los vehículos eléctricos. Al mismo tiempo, los avances en la carga de alta potencia y alta velocidad y la expansión de la infraestructura de carga están reduciendo aún más la ansiedad de los conductores con respecto a la capacidad de autonomía.

El siguiente paso para electrificar el transporte es mejorar las alternativas eléctricas para vehículos comerciales de servicio pesado como camiones y autobuses, donde los desafíos técnicos son mayores. El aumento de la densidad de la batería para lograr una mayor capacidad de almacenamiento y potencia de salida es esencial para mover cargas más pesadas, como autobuses eléctricos, por ejemplo, que requieren aproximadamente cinco veces la capacidad de la batería del EV de pasajeros promedio. Además, la carga ultrarrápida es esencial para lograr los rápidos tiempos de respuesta necesarios para mantener las tareas de los vehículos de reparto y tránsito dentro de los plazos previstos.

Sin embargo, la transferencia de más energía desde el cargador a la batería y dentro del vehículo genera mucho más calor, lo que exige una atención especial a la seguridad dentro de los vehículos comerciales. La experiencia de TE en el desarrollo de componentes de alta potencia y conjuntos de cables y su enfoque en materiales avanzados para lograr un mejor rendimiento eléctrico contribuye a que la industria de los vehículos eléctricos comerciales cumpla con los requisitos de rendimiento sin sacrificar la seguridad y la confiabilidad. 

A diferencia de los automóviles, los trenes de pasajeros han sido electrificados durante más de un siglo. Sin embargo, incluso los países con redes ferroviarias eléctricas ya establecidas buscan mejoras en la velocidad y la eficiencia para obtener trenes modernos de alta velocidad.

Trabajamos con empresas ferroviarias para mejorar el tamaño, el peso y el perfil aerodinámico del tren a través de componentes como nuestras soluciones de línea de techo de bajo perfil, que reducen la resistencia y aumentan la eficiencia, al tiempo que crean más espacio utilizable dentro del vagón de tren.

La tecnología emergente de los vagones alimentados por baterías es la más prometedora para extender el ferrocarril eléctrico a los países que todavía funcionan con infraestructuras diésel más antiguas. Los trenes eléctricos de batería ya se están probando en California, y las continuas mejoras en los paquetes de baterías de gran tamaño y las soluciones de carga rápida permitirán a los países sustituir los vagones diésel por estos modelos más limpios alimentados por baterías, lo que evitará las considerables inversiones necesarias para desarrollar un sistema ferroviario completamente electrificado.

Aunque en la actualidad solo existen pequeñas aeronaves eléctricas impulsadas por hélices, la industria de la aviación lleva años dando pasos importantes hacia el objetivo de la aviación eléctrica. La primera fase de la electrificación de las aeronaves reemplazó los sistemas hidráulicos y mecánicos como los controles de vuelo y los frenos para ayudar a reducir el peso y aumentar la eficiencia. Ahora, los fabricantes están probando motores eléctricos para el desplazamiento hacia y desde las puertas de embarque y sistemas de propulsión híbridos que utilizan los motores de combustión para el despegue y el ascenso, pero cambian a motores eléctricos eficientes para la navegación de crucero.

La propulsión totalmente electrificada hace posible las aeronaves con despegue y aterrizaje vertical eléctrico (eVTOL), una clase completamente nueva de vehículos aéreos de corto alcance que se adaptan bien a los servicios de taxi aéreo, a la entrega automatizada de mercancías e incluso a los vehículos aéreos de uso personal. Esta tecnología, que antes solo se veía en las películas, está siendo utilizada por diversas empresas que compiten por ser las primeras en sacar su producto al mercado, y esperamos que se convierta en algo habitual muy rápidamente. En lo que probablemente sea una exhibición pública de esta tecnología, París tiene previsto utilizar aeronaves eVTOL para el transporte entre las sedes de los Juegos Olímpicos de verano de 2024.

Dicho esto, la importancia de optimizar el peso y la potencia es aún más importante en el mercado de las eVTOL, donde los operadores buscan maximizar el tiempo de vuelo. A esta compleja ecuación se suma la necesidad de redundancia total en los trenes motrices eVTOL: agotar una batería puede ser un inconveniente en un automóvil, pero es una preocupación de seguridad importante para las aeronaves. Por ello, TE trabaja con los fabricantes de eVTOL para crear componentes más pequeños, ligeros y confiables que ayuden a reducir el peso de la aeronave y a aumentar la eficiencia, sin dejar de ser redundantes. 

En comparación con los automóviles, las eVTOL también contarán con un mayor grado de autonomía, lo que requerirá una serie de sensores que generen cantidades enormes de datos para guiar a las aeronaves sobre los paisajes urbanos. Los avances de TE en cables híbridos que combinan energía y transferencia de datos de fibra óptica de alta velocidad pueden ayudar a los fabricantes a satisfacer sus necesidades de ancho de banda y energía sin agregar peso a los vehículos. 

Una transición más realista se está produciendo dentro de las fábricas y los almacenes, donde los usuarios industriales pasan de los tradicionales vehículos manuales de gas, como los montacargas, a nuevos equipos como los vehículos autónomos (AGV). Aunque las baterías más pequeñas pueden cumplir fácilmente con los requisitos de potencia y autonomía de estos vehículos, el desafío clave es mantener el tiempo de actividad del vehículo.

Los montacargas y los AGV deben funcionar de forma casi continua para satisfacer las exigencias actuales de fabricación y envío. Por lo tanto, conectarlos a estaciones de carga fijas durante períodos prolongados no es una opción viable. En cambio, electrificar la industria manufacturera requerirá una nueva infraestructura distribuida para permitir una carga rápida, como puertos de carga drive-over (sin paradas) ubicados estratégicamente en el piso de la instalación. Contribuimos con este tipo de sistema de carga pensando en lo que significa para cada componente del sistema eléctrico del vehículo, como la necesidad de entradas de carga especializadas y componentes diseñados para ayudar a mantener un tiempo de funcionamiento prolongado.

No importa la industria o el producto final, encontrar el talento adecuado es esencial para crear innovaciones revolucionarias que permitan la electrificación de todo. Además de las capacidades eléctricas, electrónicas y mecánicas tradicionales, los ingenieros deben ser hábiles en el diseño de sistemas de alto voltaje que puedan funcionar de forma confiable a temperaturas elevadas, lo que a su vez requerirá el desarrollo de nuevos materiales que se adapten a estos entornos difíciles. Los diseñadores de todas las áreas se centrarán cada vez más en las variables de tamaño, peso y rendimiento que antes se limitaban principalmente al diseño aeroespacial. A medida que los fabricantes incorporen más inteligencia y automatización a casi todos los productos, los conocimientos de software seguirán siendo muy demandados.

Estas capacidades emergentes son el motivo por el que es fundamental que empresas como TE cuenten con una fuerza laboral totalmente comprometida y con sólidos programas de desarrollo profesional diseñados para mantenerse a la vanguardia de la tecnología y el enfoque en el cliente. Juntos, podemos ofrecer las innovaciones necesarias para hacer realidad un futuro eléctrico.