¿Qué cerrará la brecha entre los motores de combustión interna y los eléctricos?

Los vehículos impulsados por motores eléctricos son el futuro. Ya sea mediante el uso de paquetes de baterías, pilas de combustible de hidrógeno o alguna otra solución innovadora, el resultado final es el mismo: los motores de combustión interna (ICE) están en proceso de desaparición.

Sin embargo, este no es un cambio que ocurrirá de la noche a la mañana. Durante décadas, las naciones de todo el mundo han invertido fuertemente en el desarrollo de infraestructuras diseñadas específicamente para combustibles líquidos como la gasolina y el diésel. Aunque sea razonable suponer que el potencial de los vehículos basados en ICE ya ha sido explotado, simplemente no es así, y nuestra creciente comprensión de la ciencia de los materiales está permitiendo un futuro en el que la vida útil del ICE se extienda para convivir armoniosamente con sus contrapartes eléctricas durante muchos años.

Con la industria del ICE aún prevista para crecer de aproximadamente $55 mil millones en 2021 a aproximadamente $70 mil millones para 2028, con una CAGR del 3,71 %, todavía existe potencial de inversión por capitalizar.

A continuación se presenta una breve mirada a algunas innovaciones que tienen el potencial de otorgar a los vehículos basados en ICE una nueva vida, cerrando la brecha hacia el dominio inevitable de los vehículos eléctricos.

Fabricantes e Innovadores

Antes de examinar algunas de las nuevas innovaciones destinadas a extender la vida útil del ICE, asegúrese de revisar las siguientes compañías cotizadas en bolsa; cada una de ellas desempeña un papel activo en el desarrollo/promoción de dichos productos.

Porsche (P911)

Entre los fabricantes de automóviles, Porsche es una de las más icónicas. Los esfuerzos de la compañía van más allá de crear obras de arte en movimiento, y son responsables del desarrollo y la promoción de nuevas tecnologías destinadas a mejorar tanto el rendimiento como la eficiencia de sus vehículos (p. ej., combustible sintético).

Porsche tiene su sede en Stuttgart, Alemania. La compañía emplea a casi 40 000 personas y reportó ingresos superiores a $37 mil millones en el último año fiscal.

Tesla (TSLA)

Aunque Tesla (TSLA ) puede depender de terceros para fabricar sus paquetes de baterías, las demandas y necesidades de la compañía han sido responsables, por sí solas, de gran parte de la innovación dentro del sector de los vehículos eléctricos durante los últimos 20 años.

Aunque 2022 experimentó una fuerte caída en la acción de TSLA, la marea ha cambiado, con 2023 marcando una impresionante recuperación del +55,48 % YTD al momento de escribir. A pesar de un difícil 2022, la compañía aún pudo reportar ingresos de $81,46 mil millones durante ese período.

Tesla tiene su sede en Texas, Estados Unidos.

Inteligencia Artificial

La primera innovación que permitirá que los vehículos ICE sigan siendo más eficientes y prolonguen algunos años adicionales antes de volverse obsoletos es la conducción autónoma mediante el uso de inteligencia artificial (IA).

La IA posee esta capacidad al eliminar el error humano y los hábitos de la ecuación. La IA permitirá la comunicación entre vehículos en la carretera, reduciendo la congestión y el tráfico y las emisiones excesivas resultantes; la IA respetará los límites de velocidad y evitará carreras ineficientes de semáforo en semáforo; la IA puede mantener una velocidad constante sin sobrecargar el acelerador.

Por cada una de las razones anteriores, y más, la IA tiene el potencial de permitir que los vehículos tradicionales basados en ICE sigan siendo lo más competitivos posible con los EVs durante el mayor tiempo posible.

Combustibles Sintéticos

El principal problema de los vehículos ICE es su dependencia de los combustibles fósiles. No solo se está agotando esta fuente de energía, sino que su extracción de la Tierra y el posterior procesamiento y combustión son terribles para el medio ambiente.

Dado este escenario, no es sorprendente descubrir que una de las innovaciones más prometedoras para ayudar a extender la vida útil de los vehículos ICE es la creación de combustibles sintéticos o ‘eFuel’. De hecho, los combustibles sintéticos tienen tanto potencial que regiones como Europa ya han decidido permitir exenciones en su prohibición de motores emisores de CO₂ en los próximos años para aquellos que queman eFuel.

Entonces, ¿qué son los combustibles sintéticos o ‘eFuel’? Es una fuente de energía que puede sustituir a la gasolina derivada de combustibles fósiles para su uso en vehículos ICE normales. Actualmente existen dos métodos principales para crearlo, como:

• A través de un proceso multietapa que separa H₂O mediante electrólisis, liberando moléculas diatómicas de hidrógeno que luego se convierten en metanol al combinarse con CO₂ capturado del aire. El metanol resultante se convierte luego en eFuel (gasolina sintética) a altas temperaturas mediante el uso de catalizadores.
• Construir hidrocarburos que actúan como bloques de construcción de la gasolina a partir de CO₂ y H₂

​Cabe señalar que, en la actualidad, los eFuels no son una solución perfecta. Los procesos mencionados anteriormente para crear eFuel son muy intensivos en energía. Además, la ‘gasolina’ resultante sigue siendo un ’emisor de escape’. Lo que el proceso sí puede ofrecer es la capacidad de hacer que el combustible resultante sea neutro en carbono al eliminar CO₂ del aire y utilizar fuentes de energía sostenibles en su creación.

Mientras Porsche puede estar impulsando esta innovación como un medio para hacer que los vehículos ICE —que estarán en las carreteras durante décadas, independientemente de la adopción de EVs— sean significativamente más ecológicos, son empresas como HIF las que están trabajando para perfeccionar el combustible y los procesos necesarios para crearlo.

Fricción – ¿Amiga o Enemiga?

En el transporte terrestre, la fricción es tanto una bendición como un perjuicio al mismo tiempo. La fricción es necesaria para que la potencia se transfiera a través de los neumáticos del vehículo al suelo. Es lo que permite que los vehículos mantengan el control al frenar y girar. Sin embargo, se vuelve un perjuicio en la transmisión del vehículo, donde la fricción puede hacer que una parte significativa de la energía mecánica potencial se desperdicie como calor.

Un par de soluciones para superar la fricción incluyen la texturización de superficies y el uso de lubricantes sintéticos.

Los estudios realizados sobre la texturización de superficies han mostrado resultados prometedores mediante el uso de ranuras y huecos dentro de las paredes de los cilindros del ICE, evidenciando una disminución considerable de la fricción y el calor resultante.

Los lubricantes sintéticos no son nada nuevo. Cuando se introdujeron por primera vez hace décadas, sustituyendo al aceite de motor tradicional, ofrecieron una alternativa con mejor lubricación, características de desgaste, viscosidades variables y más. Sin embargo, la ciencia detrás de estos lubricantes no se ha detenido. Con nuestra comprensión cada vez mayor de las ciencias de los materiales, los lubricantes sintéticos se han vuelto más robustos y eficaces en su función.

Combinados, el uso de la texturización de superficies y la mejora de los lubricantes sintéticos tienen el potencial de ayudar a los vehículos ICE a eliminar una parte significativa de las pérdidas mecánicas que ocurren en las transmisiones. Aunque nunca alcanzarán la alta eficiencia de los EVs, que afirman pérdidas de tan solo un 5 %, reducir la pérdida cercana al 50 % del ICE puede contribuir en gran medida a extender su vida útil.

Reimaginando el ICE

Así que la IA puede reemplazar al conductor, los combustibles sintéticos pueden reemplazar fuentes de energía y los lubricantes modernos combinados con la texturización de superficies pueden disminuir las pérdidas mecánicas del motor. Todo esto es excelente, pero hay una empresa que lleva estas iniciativas un paso más allá al realizar un rediseño casi completo del ICE tradicional.

Avadi engines, que recientemente cerró una campaña de crowdfunding en StartEngine que permitió a la empresa recaudar más de $210 000, afirma que, al eliminar la distribución de válvulas tradicional, su ICE rediseñado es más compacto, más ligero, más eficiente, versátil y un monstruo de torque.

El diseño único de la compañía utiliza un pistón giratorio con dos bielas. La rotación del pistón es lo que permite la eliminación de una distribución de válvulas tradicional, al posibilitar la incorporación de válvulas de admisión y escape en la cabeza del cilindro. Avadi afirma que,

“Según pruebas internas, nuestro Avadi MA-250 pesa aproximadamente la mitad y tiene el doble de torque y potencia del motor competidor más cercano, todo mientras quema aproximadamente un 30 % menos de combustible.”

Aunque Avadi indica que su primer modelo, el MA-250, cuenta con 15 hp y 22 lb‑ft mientras pesa solo 26 lb, también puede escalarse hacia arriba y hacia abajo para diferentes aplicaciones.

Esta capacidad de escalar hacia arriba y hacia abajo es importante ya que el ICE se utiliza en más que solo el transporte terrestre. De hecho, una de las razones por las que el ICE seguirá siendo prevalente durante años es su uso generalizado en innumerables aplicaciones. Ya sea un tractor de jardín, un ATV, una trituradora de madera u otra maquinaria, el ICE se encuentra en todas partes. Esta realidad está siendo abordada ahora por empresas como Avadi y su prototipo MA-250.

Palabra Final

Como se indicó al comienzo de este artículo, los EVs reemplazando al ICE es solo una cuestión de tiempo. Eso ya no parece una gran pregunta en este punto. Lo que resulta interesante, sin embargo, es la continua ingeniosidad de los ingenieros que permite que el ICE siga siendo una fuente de energía viable durante años.

Aunque los EVs están aquí ahora y se acercan a la paridad con los vehículos ICE en una variedad de métricas, pasará algún tiempo antes de que la infraestructura global siga el mismo ritmo. Dado este escenario, aún queda un tiempo considerable para que los inversores astutos realicen inversiones lucrativas en el sector ICE. Ya sea a través de tecnologías puente como combustibles modernos, lubricantes o rediseños de motores, la oportunidad está presente.

Quizás dentro de unos años, llegue el día en que tengamos vehículos autónomos impulsados por un motor Avadi, funcionando con eFuel y ofreciendo una eficiencia excepcional mediante el uso de lubricantes de próxima generación y texturización de superficies.