Dentro de unos años, el Departamento de Energía de EE. UU. Quiere que los vehículos eléctricos enchufables sean tan asequibles y convenientes como las máquinas de combustión interna que la mayoría de nosotros manejamos hoy.
Pero aún no hemos llegado.
Cuando el presidente Obama y el Departamento de Energía DOE lanzaron la iniciativa EV vehículos eléctricos enchufables en todas partes en 2012, el DOE dijo que los vehículos eléctricos deben ser un 30 por ciento más livianos, los costos de la batería deben caer de $ 500 por kilovatio horaa $ 125 por kilovatio hora y los sistemas de accionamiento eléctrico deben bajar de $ 30 por kilovatio a $ 8 por kilovatio.
"Típicamente, en el mundo de la ingeniería, cuando tienes un problema como este, miras el sistema, por ejemplo, el diseño del motor", dijo Jun Cui, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales de la Universidad Estatal de Iowa y científico séniorcon el Laboratorio Ames del DOE.
Pero los motores eléctricos han existido desde la década de 1830. Las soluciones de sistema fáciles se encontraron hace mucho tiempo.
"Lo difícil está relacionado con el material", dijo Cui. "Es la demanda de mejores materiales".
Una nueva subvención de tecnologías de vehículos
Un equipo de investigación dirigido por Cui está trabajando para satisfacer la demanda de mejores materiales y rendimiento en motores eléctricos. Para respaldar su trabajo, acaban de ganar una subvención de tres años y $ 3.8 millones del Programa de Tecnologías de Vehículos del DOE. De eso, $ 2.8 millones apoyarán la investigación en el estado de Iowa.
El proyecto también incluye socios de investigación del United Technologies Research Center en East Hartford, Connecticut; y la Universidad de Delaware en Newark.
Cui dijo que el proyecto fue posible al combinar la experiencia de investigación y las instalaciones del estado de Iowa y el Laboratorio Ames. Los colaboradores locales incluyen a Scott Chumbley, profesor de ciencia e ingeniería de materiales y científico del Laboratorio Ames; Peter Collins, Alan yJulie Renken, profesora asociada de ciencia e ingeniería de materiales y científica asociada del Laboratorio Ames; Iver Anderson, metalúrgica sénior del Laboratorio Ames y profesora adjunta de ciencia e ingeniería de materiales; Valery Levitas, profesora del desafío Schafer 2050 de ingeniería aeroespacial ycientífico asociado del Laboratorio Ames; Frank Peters, profesor asociado y presidente asociado de operaciones en ingeniería de sistemas industriales y de fabricación; y Matthew Kramer, director de la División de Ciencias e Ingeniería de Materiales del Laboratorio Ames y profesor adjunto de ciencia e ingeniería de materiales..
Cui dijo que el modelado del proyecto y los esfuerzos experimentales básicos se basarán en el estado de Iowa y que la fundición a gran escala y el moldeo de piezas se basarán en el Laboratorio Ames. Cui dijo que la subvención no hubiera sido posible sin su investigación previa sobre el acero en elLaboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del DOE en Richland, Washington.
"Esto es realmente una colaboración", dijo Cui. "No todo es Ames Laboratory o Iowa State, sino personas de ambos que se unen para hacer que este proyecto suceda".
El subsidio es parte de una inversión federal de $ 59.2 millones en 35 proyectos de investigación destinados a reducir el costo y mejorar la eficiencia de los vehículos eléctricos, de combustible alternativo y convencionales, según un anuncio del DOE.
'Acero eléctrico'
El equipo de investigación de Cui está trabajando para desarrollar motores con el núcleo del estator una parte magnética no giratoria fabricado con capas delgadas, o laminaciones, de un nuevo "acero eléctrico". El nuevo acero será una aleación de hierro que contiene 6.5 por cientosilicio, el doble de la cantidad utilizada hoy en los motores eléctricos. Cui dijo que el silicio adicional aumenta la resistividad eléctrica del material en aproximadamente un 50 por ciento. Y eso reduce las corrientes de Foucault, el calor y la pérdida de potencia en el motor.
Eso es muy importante ya que los investigadores trabajan para desarrollar la próxima generación de motores eléctricos. Cui dijo que ve esos motores funcionando a frecuencias mucho más altas, saltando desde los 60 hertzios actuales hasta los 400 hertzios.
Eso produce una densidad de potencia del motor mucho mayor, dijo Cui. Y eso significa que los motores pueden ser más pequeños, más ligeros, más potentes y más rentables.
El funcionamiento a frecuencias más altas también reduce la eficiencia del motor. Cui dijo que el nuevo acero eléctrico que su equipo está desarrollando puede reducir esas pérdidas de eficiencia.
Pero hay un problema: el acero con silicio adicional es frágil y costoso de fabricar.
"Se romperá si lo sueltas", dijo Cui.
Los investigadores del Laboratorio Iowa State-Ames estudiarán y caracterizarán diferentes procesos para fabricar acero eléctrico para que sea más dúctil y más barato de fabricar.
Cui dijo que los investigadores también están comprometidos con el desarrollo de materiales y motores que no dependan de imanes hechos con materiales de tierras raras. Eso salva a la industria del motor del aumento de los costos de los materiales de tierras raras.
"El impulso fundamental para este proyecto es que queremos motores eléctricos más rentables y eficientes", dijo Cui. "En aproximadamente 10 años, si tenemos suerte, deberíamos ver un impacto real de este trabajo. Deberíamosver estos motores en la carretera "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Iowa . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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