Carros del futuro: Conoce los cambios que vendrán para el 2040

Estamos en medio de un momento de transformación del automóvil. Hay un siglo de vehículos de gasolina, con las manos en el volante, en nuestro retrovisor, mientras que el camino que tenemos por delante está impulsado por tecnologías eléctricas y sin conductor. En algún lugar entre el ayer y el mañana, sin embargo, está el vehículo que salva esta distancia, y su espíritu puede verse en los carros conceptuales, las charlas TED y las solicitudes de patentes de hoy. Descubre a continuación, cómo será el carro del futuro y cómo interactuaremos con estas máquinas modernas. 

¿Cómo son los carros del futuro? Nos propusimos averiguarlo, documentando por el camino 

¿Qué tipo de motor tendrá mi carro?

A medida que nos acerquemos a 2040, la mayoría de los carros estarán electrificados de alguna manera y el motor podría dejar de ser la propulsión principal; su función sería servir de apoyo a un motor eléctrico. En ese caso, es probable que el motor sea más pequeño, esté muy potenciado por un turbocompresor o un sistema eléctrico de sobrealimentación y redefina la idea de alta eficiencia.

Hoy en día, sólo alrededor del 20-30% del combustible quemado en un motor se convierte en potencia y existen muchas ideas de dispositivos para recuperar la energía térmica que normalmente se desperdicia a través del sistema de escape y refrigeración. Una idea es utilizarla para accionar un pequeño motor Stirling (inventado originalmente en 1816 como rival de la máquina de vapor).

El motor Stirling depende de una fuente de calor externa para desarrollar energía mecánica, que en este caso se retroalimentaría a la cadena cinemática. Otra idea es utilizar materiales termoeléctricos, convirtiendo el calor en electricidad para ayudar a alimentar el motor eléctrico de tracción de un híbrido.

Un motor de 2040 podría no ser el motor de cuatro tiempos que usan todos los carros hoy en día. Podría ser, por ejemplo, un motor de ciclo dividido, en el que los cilindros funcionan por pares, uno para la admisión y la compresión, y el otro para la potencia y el escape.

Otra posibilidad es que los motores se conviertan en un híbrido entre un motor de gasolina y un motor diésel, cambiando entre el encendido por chispa y el encendido por compresión, y posiblemente quemando un futuro cóctel de combustible fósil y sintético. Las oportunidades técnicas son inmensas y, para el automovilista medio, los carros serán cada vez mejores y más eficientes.

¿Seguiré poniendo gasolina o diésel en mi carro?

Hace quince años, la industria petrolera advirtió que la extracción de petróleo podría resultar incómodamente cara en 2040 y que algunas zonas productoras podrían empezar a agotarse. Hoy, la historia ha cambiado.

Según BP, los combustibles fósiles van a ser más baratos y fáciles de extraer. De aquí a 2050, BP calcula que hay 4,8 billones de barriles de energía "equivalente al petróleo" (petróleo y gas) que pueden recuperarse con la tecnología actual, y la demanda prevista hasta 2050 es de 2,5 billones de barriles. Otros 2,7 billones podrían estar disponibles mediante nuevos descubrimientos y tecnología mejorada.

BP es menos optimista sobre la adopción de nuevas tecnologías radicales, como la pila de combustible de hidrógeno, y cree que es probable que la demanda mundial de energía para el transporte hasta 2035 y más allá se cubra en gran medida con combustibles líquidos.

Sin embargo, algunas alternativas pueden competir con el petróleo en coste, como el etanol de caña de azúcar brasileño y el combustible líquido sintético fabricado a partir de gas natural mediante la tecnología de conversión de gas en líquidos Fischer-Tropsch. El informe también afirma que, para 2050, la biomasa podría igualar de forma sostenible la cantidad de energía producida a partir del petróleo mediante una cuidadosa selección de la tierra, la gestión de los cultivos y el uso de cultivos como la gramínea de crecimiento rápido Miscanthus.

¿Qué innovaciones tiene el carro del futuro? ¿Cómo serán los interiores de los carros?

Ya tenemos cuadros de instrumentos digitales y pantallas digitales de infoentretenimiento, pero fusionar ambas cosas para crear una única superficie sin imperfecciones se considera el siguiente paso para crear el interior del carro de la próxima generación.

BMW ya ha adelantado su propio cabina del futuro, que incluye una gran pantalla que recorre casi toda la anchura del cabina. El sistema está totalmente preparado para la conducción autónoma, permitiendo a los conductores hacer videollamadas cuando el carro está en modo de conducción autónoma y mostrando contenidos de la Nube de Movilidad Abierta de la firma cuando el conductor entra en el carro.

El siguiente paso es permitir al conductor personalizar el cabina, eligiendo temas para el salpicadero e incluso descargando diferentes estilos de esferas para el cuadro de instrumentos. Las primeras versiones de esta personalización ya están disponibles, con Mercedes-Benz precargando la nueva Clase E con tres temas que cambian el aspecto y el contenido del cuadro de instrumentos y el sistema de infoentretenimiento.

En un futuro más inmediato, es de esperar que haya muchos más carros con paneles de instrumentos digitalizados. Como ha demostrado Audi, la tecnología puede adoptarse rápidamente en los vehículos nuevos y, con el tiempo, será más barata de instalar que los diales analógicos estándar.

¿No me distraerán estos interiores de alta tecnología?

La retroalimentación háptica no es una tecnología nueva en sí misma -ya está presente en coches como el Lexus NX-, pero está diseñada para ayudar al conductor a mantener la vista en la carretera, en lugar de en la pantalla de infoentretenimiento.

Bosch lleva el sistema al siguiente nivel. Su interpretación de la retroalimentación háptica es capaz de reproducir la sensación de los botones reales sobre una superficie plana, y los conductores "presionan" la superficie para activar varias funciones. El sistema puede reconocer la cantidad de presión aplicada a la superficie, lo que da lugar a distintas funciones. Un toque ligero podría abrir un menú de ayuda, por ejemplo, mientras que un toque más firme activaría el sistema e-call.

Incluso pulsar una pantalla táctil podría quedar anticuado. El siguiente paso en los sistemas de infoentretenimiento será el control por gestos. Tus movimientos serán seguidos por cámaras internas, para que el coche sepa quién pide que se suba el volumen o la temperatura, y dónde. Además, la tecnología también permitirá a los coches reconocer a los conductores que se acercan y abrirles la puerta automáticamente.

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¿Despegará la energía del hidrógeno en los autos del futuro?

Durante casi dos décadas, el mundo se ha sentido seducido por la idea de los vehículos eléctricos de pila de combustible de hidrógeno (FCEV), con una gran autonomía y sin más emisiones que agua y calor. Ahora aumentan las posibilidades de que el carro de pila de combustible de hidrógeno se imponga en 2040.

Si el modelo de negocio de la infraestructura de hidrógeno funciona y los fabricantes de automóviles se lo toman en serio, podría producirse un aumento significativo. Podríamos estar ante millones o decenas de millones de carros en 2040.

Hart considera que los líderes en este campo son Toyota, Honda y Hyundai. El Toyota Mirai tiene el mismo "esqueleto" que los modelos híbridos de Toyota, pero lo que es diferente es la fuente de energía. Una pila de combustible de hidrógeno alimenta de electricidad a una batería tampón, que proporciona la respuesta transitoria al pedal del acelerador para la aceleración y almacena la energía eléctrica recuperada por el frenado regenerativo. Es la evolución definitiva de nuestra tecnología híbrida principal.

Una "pila" de pilas de combustible contiene cientos de las pequeñas pilas individuales que convierten el hidrógeno comprimido y el oxígeno del aire en electricidad, con sólo calor y agua como subproductos. El hidrógeno se almacena en depósitos de fibra de carbono a una presión de 700 bares. La fabricación de ambas cosas antes requería mucha mano de obra, pero Toyota ha reducido los costes de fabricación introduciendo la automatización y produciendo todo internamente, incluidos los depósitos de hidrógeno de fibra de carbono.

La densidad energética del almacenamiento de hidrógeno a bordo es unas cinco veces superior a la de la tecnología actual de baterías en peso, y el Honda FCV Clarity presentado el año pasado tiene una autonomía de 435 millas con un solo repostaje. El tiempo de repostaje es equivalente al de la gasolina o el gasóleo y el combustible de hidrógeno es al menos tan seguro de usar como los otros dos.

La construcción de una infraestructura de estaciones de servicio de hidrógeno sigue siendo un reto para la adopción a gran escala de los FCEV. A finales de 2016, debería haber unas 200 estaciones de servicio de hidrógeno en todo el mundo. Una infraestructura de hidrógeno es difícil de ampliar, pero una vez que está ahí, es un negocio rentable por derecho propio. Las estaciones de recarga para vehículos eléctricos no lo son, porque el coste de su funcionamiento es significativamente superior al coste de la energía que se vende.

Hay mucha inversión mundial. En Europa, se han presupuestado 1.000 millones de libras para apoyar el desarrollo del hidrógeno y las pilas de combustible de 2014 a 2020.

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¿Con qué se moverán los carros del futuro? ¿Quién, o qué, conducirá mi carro?

¿Conduciremos nosotros los autos del futuro o nos conducirán ellos a nosotros?

Probablemente un poco de ambas cosas, y todos los grandes fabricantes trabajan hoy en carros autónomos. La tecnología autónoma no es nueva. Lleva dos décadas acercándose sigilosamente a nosotros. Estamos en una trayectoria que empezó con el radar, el control de crucero adaptativo, luego el control del ángulo muerto, que trasladó el radar a los lados del carro, y ahora hay cámaras orientadas hacia delante.

La siguiente etapa es la integración de sensores y el desarrollo de algoritmos de software. A las funciones de aparcamiento se unirán las maniobras a baja velocidad en atascos, y parte de la conducción a alta velocidad, como el cambio de carril, se automatizará.

Más allá de 2020, se necesitarán sensores más complejos, como el lidar, es probable que las primeras aplicaciones de producción de la autonomía total serán "misiones de corto alcance", como el aparcamiento totalmente autónomo y la conducción autónoma en carriles exclusivos de las autopistas. El número de zonas aumentará a medida que se desarrolle la infraestructura para aceptar vehículos autónomos, pero con el tiempo,las restricciones irán disminuyendo una a una hasta que lleguemos a la autonomía total. Nadie sabe exactamente cuándo será eso, pero el viaje empezará en 2025.

Entonces, para 2040, ¿los carros serán completamente autónomos o el conductor seguirá teniendo elección? Creemos que los carros están para ser conducidos, pero hay muchas situaciones en las que podríamos optar por la autonomía, desde pedir un carro hacia ti, hasta tomar el control en un viaje aburrido y aumentar tu productividad.

No será necesaria una formación especial para utilizar un carro autónomo. Si alguien necesita formación para utilizar una función autónoma es que la función autónoma está mal. Debería hacer lo que esperas que haga. Tampoco debería ser un gran paso para un conductor someterse a que el carro tome el control. Una de las cosas que puede hacer el carro es evaluar el nivel de 'amenaza' y decidir si es seguro pasar al modo autónomo o no.

El proyecto UK-Autodrive, de tres años de duración y 19,2 millones de libras, es sólo uno de los proyectos, del que forma parte Jaguar Land Rover, diseñado para probar estas teorías antes de que los carros totalmente autónomos aparezcan en las carreteras.

¿De qué estará hecho mi carro?

Veinticinco años después del primer uso serio de la fibra de carbono en un carro de producción convencional con el "Núcleo de carbono" del BMW Serie 7 de 2015, los carros se construirán utilizando una variedad de materiales ligeros más amplia que la actual. Incluso los motores y las cajas de cambios podrían fabricarse parcialmente con plástico en 2040, lo que supondría un importante ahorro de peso.

El especialista en transmisiones Drive Systems Design está trabajando en carcasas de transmisión, engranajes y sincronizadores fabricados con polímeros. "Las zonas de los engranajes sometidas a mayores esfuerzos podrían recubrirse con metal pulverizado, y las zonas menos sometidas a esfuerzos podrían fabricarse con plásticos de alto rendimiento", afirma Mark Findlay, director general. Los componentes de plástico no sólo pesan menos, sino que absorben las vibraciones y el ruido.

Solvay, fabricante de polímeros de alto rendimiento, es el principal patrocinador de un proyecto llamado Polimotor 2. "Queremos fabricar un motor de combustión interna de polímero compuesto reforzado con fibra para demostrar el potencial de aligeramiento utilizando plásticos", dice el director de marketing global de Solvay, Mark Wright.

El Polimotor 2 es una idea del ingeniero Matti Holtzberg, de Florida, que desarrolló y compitió con su primer motor de plástico, el Polimotor 1, en la década de 1980. El Polimotor 2 está construido en gran parte con polímeros y materiales compuestos (incluido el bloque), mientras que el acero y la aleación se utilizan para componentes clave como el cigüeñal, el volante, los cilindros y las cámaras de combustión.

Es probable que el acero ligero, el aluminio, la fibra de carbono, los plásticos y algunos biomateriales como el lino formen la estructura principal de los carros en 2040. Si la industria de la fibra de carbono tiene éxito en sus objetivos, el precio de la fibra de carbono como materia prima podría ser más de un 80% inferior al actual.

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