Saltar al contenido
DaylitedSimply Awesome

Electrificación

Todo lo que lleva corriente y se mueve

Un coche, un dron, una aeronave de despegue vertical, un barco y un camión parecen cinco problemas distintos. En el registro son uno: cuánta energía puede llevar, con qué rapidez puede reponerla, y qué hace el calor mientras lo hace.

Cuéntenos qué está construyendo

Por qué las formas importan menos de lo que parece

Un pack es un pack tanto si va bajo un suelo, en un ala o en un casco. La química de la celda, cómo sale el calor, la corriente que admite la interfaz y la norma que rige esa interfaz son las mismas cuatro preguntas siempre. Lo que cambia es cuál muerde primero.

En un coche suele ser el tiempo de carga. En un dron es la masa. En una aeronave es la reserva que debe conservar al aterrizar. En un barco es lo que el agua le hace a la refrigeración. Saber cuál gobierna su diseño es la mayor parte del primer mes, y se puede leer mucho antes de poder construirse.

El orden en que muerden es también el orden en que se encarecen. Una celda mal elegida es un pedido de compra. Una vía térmica mal diseñada es un rediseño. Una interfaz de carga apuntada a la norma equivocada es un producto que funciona y no se puede vender.

An electric motor seen end on, with the inverter beside it A motor drawn as concentric circles seen from the end. Twelve stator poles stand around the rim and eight rotor magnets sit inside them in violet. A glowing line runs from the motor to a power electronics box on the right with three cooling channels. A measurement line spans the motor diameter. Along the bottom stand the words stator, rotor and inverter. STATOR . ROTOR . INVERTER
Ett elfordon
Postes de carga en un garaje subterráneo. En el cable es donde aparece primero el calor, y es la parte que nadie presupuesta.

01. El coche

El motor está resuelto. El calor no

Las máquinas de imanes permanentes y los inversores que las gobiernan son maduros, están bien documentados y hay más de un proveedor. Esa parte del registro es abundante y está en su mayoría resuelta.

Lo que sigue acabando con proyectos es lo que ocurre entre la celda y el aire: el camino que sigue el calor para salir del pack, y si la interfaz de carga contra la que diseñó es la que tendrá el mercado cuando entregue. Ambas cosas están en el registro, presentadas por gente que lo descubrió por la vía cara.

A four rotor drone seen from above with its camera line below A drone drawn from above. A body in the middle carries four arms out to four rotors, each shown as a thin violet ellipse that turns. Under the body a camera looks down and a glowing line falls to a point on a help line. A measurement line spans the rotor span. Along the bottom stand the words lift, endurance and payload. LIFT . ENDURANCE . PAYLOAD
En drönare i luften med last
Un cuadricóptero en el aire. Cada gramo que lleva se paga otra vez en el bastidor, el motor, la batería y la autonomía.

02. El dron

Cada gramo se paga cuatro veces

Un gramo añadido a un multirrotor se paga en estructura, en el motor que tiene que levantarlo, en la celda que tiene que alimentar ese motor, y en la estructura que tiene que llevar la celda mayor. Ese bucle es por lo que los proyectos de dron convergen despacio y luego de golpe.

Leemos el bucle de masas antes de cortar el primer bastidor, y leemos qué exigirán las normas de espacio aéreo a la carga que planea. Una cámara que necesita una certificación que no presupuestó sale más barata de encontrar en un documento que en un ensayo en vuelo.

El bucle se cierra más rápido de lo que esperan la mayoría de los equipos. En una célula pequeña, cien gramos de carga añadida pueden costar trescientos gramos de masa al despegue cuando la estructura ya ha respondido.

A lift and cruise aircraft with six rotors seen from the front An aircraft body with a wing to each side, drawn in thin outline. Six lift rotors stand above the wing as violet ellipses on short masts. One glowing arrow points up for lift and one points right for cruise. A measurement line spans the wing. Along the bottom stand the words lift, cruise and transition. LIFT . CRUISE . TRANSITION
En helikopter i luften
Un helicóptero con el motor parado. Mantener una máquina quieta en el aire cuesta potencia cada segundo que dura, venga la energía de donde venga.

03. Aeronaves de despegue vertical y helicópteros

El vuelo estacionario es caro y el de crucero es barato

Un multirrotor gasta la mayor parte de su energía quedándose quieto en el aire. Un ala gasta la mayor parte yendo a algún sitio. Todo diseño con vuelo estacionario y de crucero es una discusión sobre cuánto tiempo hay que hacer lo primero antes de poder hacer lo segundo.

En la transición entre ambos es donde las patentes son densas y donde el camino de certificación está menos asentado. Cartografiamos ambas cosas antes de elegir una configuración, porque cambiarla después significa empezar la aerodinámica de nuevo.

An electric aircraft seen from the front with battery bays in the wings An aircraft drawn from the front in thin outline. A propeller turns above the nose and a glowing line runs up into it. Each wing carries eight battery bays marked in violet. A measurement line spans the wingspan. Along the bottom stand the words energy, mass and reserve. ENERGY . MASS . RESERVE
Ett eldrivet flygplan
El prototipo Helios sobre un lecho seco. Un ala de ese tamaño existe porque el presupuesto de energía quedó resuelto antes de dibujar la célula.

04. Aviones eléctricos

La reserva es el diseño

Una aeronave de batería debe aterrizar con energía que nunca tuvo permiso para usar. Esa reserva está escrita en las normas, no encoge porque el vuelo haya ido bien, y es la única cifra que decide si una ruta se cierra o se abre.

An electric boat with the pod drive lit under the waterline A boat drawn in thin outline from the side, sitting on a moving blue water line. Under the hull a battery pack with six cells is marked in violet, and a glowing line runs from it back to a pod drive with a propeller. A measurement line spans the hull. Along the bottom stand the words displacement, range and wake. DISPLACEMENT . RANGE . WAKE
En eldriven båt
Un barco de pasaje solar eléctrico en La Rochelle. El agua enfría el casco gratis y se cobra en sal.

05. Barcos eléctricos

El agua es un regalo y un problema

Un casco está en el mejor refrigerante que podría pedir un vehículo, y en el ambiente más corrosivo en el que podría meterse un pack. Lo primero facilita el diseño térmico. Lo segundo decide cuánto dura el barco.

Los cascos de desplazamiento premian la eficiencia de un modo que los vehículos de carretera no, porque la potencia necesaria sube con fuerza con la velocidad. Un barco diseñado en torno a la velocidad a la que navega de verdad es otro barco que uno diseñado en torno a su velocidad máxima.

An electric truck charging, with the power curve drawn above A truck with cab and trailer drawn in thin outline from the side. A battery pack with eight cells sits between the axles in violet. A glowing cable runs from a charging post on the right to the truck, and a blue curve above shows power falling as the pack fills. A measurement line spans the vehicle. Along the bottom stand the words megawatt, duty cycle and depot. POWER MEGAWATT . DUTY CYCLE . DEPOT
Eldriven tung transport
Un trolebús bajo catenaria. Una respuesta es llevar la energía encima, la otra es suministrarla todo el camino, y ambas siguen circulando.

06. Camiones y trenes

Dos respuestas a la misma pregunta

Un tren resolvió el problema de la energía no llevándola nunca: el hilo está arriba y el pantógrafo llega hasta él. Un camión lleva todo lo que necesita y luego tiene que reponerlo más rápido de lo que a nadie le resulta cómodo.

Ambos caminos están abiertos para el transporte pesado y ambos tienen un registro que merece leerse. Cuál encaja depende del ciclo de trabajo, y el ciclo de trabajo se puede medir mucho antes de que exista un vehículo.

Los dibujos

Lo que dibujamos mientras leemos

Cada encargo deja un conjunto de dibujos como estos. Es como una reivindicación, una norma o una medición se convierte en algo sobre lo que un equipo puede discutir en una sala.

  • An electric motor seen end on, with the inverter beside it A motor drawn as concentric circles seen from the end. Twelve stator poles stand around the rim and eight rotor magnets sit inside them in violet. A glowing line runs from the motor to a power electronics box on the right with three cooling channels. A measurement line spans the motor diameter. Along the bottom stand the words stator, rotor and inverter. STATOR . ROTOR . INVERTER
  • One cell becoming a module and then a pack Three drawings side by side joined by arrows. On the left a single cell with two terminals. In the middle a module holding five cells in violet. On the right a pack holding twelve modules in a grid, with a glowing line rising from it. The words cell, module and pack stand under each. Along the bottom stand the words chemistry, thermal path and serviceability. CELL MODULE PACK CHEMISTRY . THERMAL PATH . SERVICEABILITY
  • A charging curve where power falls as the cell fills A chart with two axes. A blue line holds high and then falls away in steps as it moves right, and a violet line rises to meet it. A charging connector stands to the left of the chart with a glowing lead into it. Along the bottom stand the words taper, temperature and time at plug. POWER STATE OF CHARGE TAPER . TEMPERATURE . TIME AT PLUG
  • A train collecting current from an overhead line A carriage drawn in thin outline on a track. On its roof a pantograph reaches up in a V to a blue overhead wire, and a glowing line runs between them. Seven windows are marked along the side and four wheels below. Along the bottom stand the words catenary, pantograph and regeneration. CATENARY . PANTOGRAPH . REGENERATION
  • A helicopter drawn from the side with the rotor head lit A helicopter in thin outline seen from the side. Five blades run out from a rotor head at the top, drawn as violet strips. The body curves back into a tail boom and ends in a tail rotor shown as a circle with a cross. A glowing line runs up into the rotor head. A measurement line spans the rotor diameter. Along the bottom stand the words rotor head, tail authority and torque. ROTOR HEAD . TAIL AUTHORITY . TORQUE
  • A printer building an object layer by layer, with the layers enlarged beside it A gantry frame with a nozzle in the middle. A glowing line falls from the nozzle onto a stack of thin layers that grows narrower towards the top, the highest ones marked in violet. To the right a circle enlarges six layers so the bonding between them can be seen. A measurement line spans the base. Along the bottom stand the words layer, adhesion and tolerance. LAYER . ADHESION . TOLERANCE
  • Five composite plies stacked, each with its own fibre direction Five thin sheets drawn in perspective and stacked on top of each other. In each sheet short violet strokes show the fibre direction, and the angle is written to the right of each layer. A glowing line falls onto the top sheet. A measurement line spans the stack. Along the bottom stand the words stiffness, mass and lay up. 0 DEG 45 DEG 90 DEG -45 DEG 0 DEG STIFFNESS . MASS . LAY UP
  • The life of a battery drawn as a ring with five stops Five circles stand around a faint ring, marked build, use, measure, reuse and recover. A glowing arc runs from the first towards the second. Below the ring a branch leads down to a smaller pack with three cells marked in violet. Along the bottom stand the words second life and material recovery. BUILD USE MEASURE REUSE RECOVER SECOND LIFE . MATERIAL RECOVERY
  • Wind and solar feeding a store at the edge of the grid A wind turbine stands on the left with three violet blades, a solar array lies in the middle drawn in perspective, and a store stands on the right holding four cells. Glowing lines run from both sources into the store. The words wind, solar and storage stand under each. Along the bottom stand the words intermittency, firming and grid edge. WIND SOLAR STORAGE INTERMITTENCY . FIRMING . GRID EDGE
  • Two emission lines crossing at the point where the electric vehicle pays back A chart with distance along the bottom and emissions up the side. A cool line starts at zero and rises steeply. A violet line starts higher, because building the battery costs something, and rises much more slowly. They cross at a marked point labelled break even, with a help line dropping to the axis. Along the bottom stand the words cradle, use and gate. BREAK EVEN MANUFACTURE 0 FOSSIL ELECTRIC DISTANCE DRIVEN EMISSIONS CRADLE . USE . GATE
  • A test piece in a rig with four sensors and the reading written above A rectangular test piece stands in the middle with six violet lines across it. Four sensors sit at its corners, each joined by a cool line to a small circle further out. Above the piece a panel shows a blue trace being recorded, and a glowing line joins the panel to the piece. A measurement line spans the piece. Along the bottom stand the words repeatable, written down and dated. REPEATABLE . WRITTEN DOWN . DATED
  • An electric aircraft seen from the front with battery bays in the wings An aircraft drawn from the front in thin outline. A propeller turns above the nose and a glowing line runs up into it. Each wing carries eight battery bays marked in violet. A measurement line spans the wingspan. Along the bottom stand the words energy, mass and reserve. ENERGY . MASS . RESERVE
A printer building an object layer by layer, with the layers enlarged beside it A gantry frame with a nozzle in the middle. A glowing line falls from the nozzle onto a stack of thin layers that grows narrower towards the top, the highest ones marked in violet. To the right a circle enlarges six layers so the bonding between them can be seen. A measurement line spans the base. Along the bottom stand the words layer, adhesion and tolerance. LAYER . ADHESION . TOLERANCE
Additiv tillverkning på nära håll
Fabricación aditiva a escala. La pieza se construye pasada a pasada, así que lo que cuesta sigue al volumen y no a la forma.

07. Hacer la pieza

Impresa y laminada, no mecanizada de un bloque

La fabricación aditiva cambió qué formas son asequibles, y el laminado de composite cambió qué formas son ligeras. Juntas movieron la restricción de lo que una máquina puede cortar a lo que se le puede pedir a una pieza.

Ambas traen sus propios modos de fallo, y ambas están bien cubiertas en el registro: la adhesión entre capas en una, la dirección de la fibra y el sistema de resina en la otra. Un prototipo que falla en una frontera de capa falla por una razón que alguien ya escribió.

Ninguna sustituye al mecanizado. Lo que hacen es adelantar la decisión: ahora elige el proceso mientras la pieza todavía es un boceto, y esa elección fija cuánto puede pesar y cuánto puede costar.

Two emission lines crossing at the point where the electric vehicle pays back A chart with distance along the bottom and emissions up the side. A cool line starts at zero and rises steeply. A violet line starts higher, because building the battery costs something, and rises much more slowly. They cross at a marked point labelled break even, with a help line dropping to the axis. Along the bottom stand the words cradle, use and gate. BREAK EVEN MANUFACTURE 0 FOSSIL ELECTRIC DISTANCE DRIVEN EMISSIONS CRADLE . USE . GATE
Förnybar kraft i landskapet
Aerogeneradores a contraluz. Con qué funciona la red decide cuánto tiene que recorrer una batería antes de haber alcanzado el equilibrio.

08. Lo que debe el vehículo

Una batería empieza la carrera por detrás

Construir un pack cuesta algo antes de que el vehículo haya recorrido un metro. Un vehículo eléctrico empieza por tanto con una deuda, y la devuelve con la distancia. Dónde se cruzan las dos líneas depende de la celda, de la red que la carga, y de cuánto recorre la cosa realmente.

Ese es un argumento que debería hacerse con una medición y no con una sensación. Lo que vale el pack cuando el vehículo ha terminado con él pertenece al mismo cálculo, y suele quedarse fuera.

Las cuatro preguntas

Se le hacen a cada uno de ellos

Sea cual sea la forma, el primer mes hace estas. Las respuestas cambian. Las preguntas no.

One cell becoming a module and then a pack Three drawings side by side joined by arrows. On the left a single cell with two terminals. In the middle a module holding five cells in violet. On the right a pack holding twelve modules in a grid, with a glowing line rising from it. The words cell, module and pack stand under each. Along the bottom stand the words chemistry, thermal path and serviceability. CELL MODULE PACK CHEMISTRY . THERMAL PATH . SERVICEABILITY

Cuánto puede llevar

La energía a bordo, y lo que llevarla cuesta en masa y en volumen que luego hay que mover.

A charging curve where power falls as the cell fills A chart with two axes. A blue line holds high and then falls away in steps as it moves right, and a violet line rises to meet it. A charging connector stands to the left of the chart with a glowing lead into it. Along the bottom stand the words taper, temperature and time at plug. POWER STATE OF CHARGE TAPER . TEMPERATURE . TIME AT PLUG

Con qué rapidez se puede llenar

La interfaz, la norma que la rige, y la curva que decide qué significa realmente la cifra del cartel.

An electric motor seen end on, with the inverter beside it A motor drawn as concentric circles seen from the end. Twelve stator poles stand around the rim and eight rotor magnets sit inside them in violet. A glowing line runs from the motor to a power electronics box on the right with three cooling channels. A measurement line spans the motor diameter. Along the bottom stand the words stator, rotor and inverter. STATOR . ROTOR . INVERTER

Adónde va el calor

Fuera de la celda, a través de la estructura, al aire o al agua. El camino es el diseño, y se decide pronto lo decida usted o no.

The life of a battery drawn as a ring with five stops Five circles stand around a faint ring, marked build, use, measure, reuse and recover. A glowing arc runs from the first towards the second. Below the ring a branch leads down to a smaller pack with three cells marked in violet. Along the bottom stand the words second life and material recovery. BUILD USE MEASURE REUSE RECOVER SECOND LIFE . MATERIAL RECOVERY

Qué pasa después

Segunda vida, recuperación, y cuánto vale todavía el pack cuando el vehículo ha terminado con él.

El campo

Seis sitios donde la corriente ya circula

Ninguno es un prototipo. Todos están hoy en servicio en algún sitio.

  • En laddstation för fordon
    Plazas marcadas para vehículos eléctricos, donde la cola es por la conexión y no por el sitio.
  • Eldriven tung transport
    Un trolebús, que resuelve el problema de la batería no teniendo ninguna.
  • Ett eldrivet tåg
    Catenaria sobre un cruce. El transporte eléctrico más antiguo sigue siendo el que más lleva.
  • En eldriven båt
    Un barco de pasaje solar eléctrico, donde el agua enfría y corroe a la vez.
  • Ett eldrivet flygplan
    Un avión solar en un lecho seco, construido en torno a un presupuesto de energía y no a una cabina.
  • Förnybar kraft i landskapet
    Aerogeneradores, que deciden con qué rapidez una batería devuelve lo que costó fabricarla.
An opened envelope under an arc of light An envelope stands open in the middle with two lines of text visible, one of them violet. An arc of light curves over it from left to right and ends in a point. Above stands two paragraphs is enough, below stands it reaches the person who would build it. TWO PARAGRAPHS IS ENOUGH IT REACHES THE PERSON WHO WOULD BUILD IT

Algo de esta lista es suyo

Díganos cuál y qué le preocupa de ello. Si el registro dice que está tomado, lo oirá en la llamada.

Escríbanos