Historia de los vehículos eléctricos – 4ta Parte

El Studebaker electric

Studebaker, fue un fabricante de carromatos y automóviles de Estados Unidos, con sede en la ciudad de South Bend, en el estado de Indiana. La empresa fue fundada en el año 1852. 

Studebaker entró en el negocio de los autos eléctricos en 1902 y en 1904 con los vehículos de gasolina, vendidos bajo el nombre de "Studebaker Automobile Company". 

Fig.57 – Studebaker Stanhope Electric -  1902

En 1951, cuando yo tenía 5 años de edad, llegaron a mi ciudad natal, Villa María, Prov. de Córdoba, Argentina,  dos autos que me deslumbraron: uno de ellos era el Henry J. y el otro el Studebaker, ambos modelo 1951. Tenían motor de combustión interna, pero con una línea de avanzada. Eran parecidos entre sí, pero me impactaron fuertemente porque eran distintos a todos lo que yo había visto antes. ¡Me parecieron fantásticos!

Fig.58 – Thomas Edison a bordo de un Studebaker en 1903

Detroit Electric  (1907-1939),   

El Detroit Electric  era un automóvil eléctrico, producido por Anderson Electric Car Company, en Detroit, Michigan. La compañía construyó 13.000 autos eléctricos entre 1907 y 1939. La marca Detroit Electric reapareció en 2008 en los Países Bajos, produciendo autos modernos totalmente eléctricos, con el nombre de Detroit Electric Holding Ltd.

Anderson Electric Car  canbió su nombre por Detroit Electric Co. en 1919.

Por otra parte, Baker Motor Vehicle Company produjo automóviles eléctricos desde 1899 hasta 1914. Thomas Edison compró un Baker Electric como su primer automóvil. Las baterías de Edison de Fe-Ni se usaron para alimentar algunos de los modelos de Baker. 

En 1913 Baker fue superada en ventas por Detroit Electric. La compañía se fusionó con Rauch & Lang, y los últimos autos de Baker se produjeron en 1916.

Fig.59 – Thomas Edison en su Baker runabout -1901.

Pero donde más trascendieron las baterías de Fe – Ni de Edison fue cuando fueron  instaladas en el Detroit electric.

Fig.60 - Thomas Edison con un  Detroit Electric 1914, modelo 47,

mostrando sus baterías de Fe-Ni instaladas bajo el capó.

Según el experto estadounidense en automóviles eléctricos Galen Handy, refiriendose a Detroit Electric Co, dijo: "Excepto por la iluminación y los componentes de la transmisión del eje, hicieron casi todo 'en casa'. En 1909, compraron Elwell-Parker en Cleveland, que fabricaba los mejores motores y sistemas de control de motores, y los autos en sí estaban muy bien construidos”.

Vale la pena señalar que el negocio de Elwell-Parker le costó a Detroit Electric alrededor de medio millón de dólares de la época, lo que muestra el valor del mercado de los vehículos eléctricos.

En 1908, Detroit Electric lanzó el “Inside-Drive Coupe”, que tenía una cabina cerrada. Debido a que la mayoría de los primeros automóviles estaban abiertos, con el conductor expuesto a la intemperie, se trataba de una verdadera innovación. Estos también fueron los primeros automóviles del mundo en tener vidrios laterales curvados, una característica que marcó su falta de puntos ciegos en las ciudades. Anderson tenía una patente de diseño de estos modelos de "visión clara".

Se dice que el Detroit Electric, recorría 130 km entre cargas de la batería. Su velocidad máxima era de 32 km / h, lo que se consideraba adecuado para conducir dentro de las ciudades. Los médicos y las mujeres fueron los principales compradores.Thomas Edison, John D. Rockefeller, Jr., Clara Ford, la esposa de Henry Ford y Mamie Eisenhower, la esposa del expresidente de EEUU, Dwight D. Eisenhower, condujeron Detroit Electrics. La Figura 60 muestra a Thomas Edison con su Detroit Electric modelo 47-1914 y en la Fig.62/63 al Detroit electric modelo 47-1914 de Clara Ford.

Fig.61 – Clara Ford, la esposa de Henry Ford

Fig. 62 – Detroit Electric Modelo 47 – 1914 de Clara Ford.

Fig. 63 – El interior del auto de Clara Ford. Para ver esta imagen giratoria mediante el mouse

ingrese a: https://www.thehenryford.org/collections-and-research/digital-collections/artifact/209957/#slide=gs-362189

Para 1910, la compañía producía 800 automóviles anualmente, alcanzando un máximo de 1.893 seis años después.

Este fue también el año en que la Asociación de Vehículos Eléctricos de América introdujo un enchufe de carga estándar de tres tamaños para todos los vehículos eléctricos.

Después de inventar la batería de níquel-cadmio en 1899, el sueco Waldemar Jungner intentó sustituir el cadmio por hierro porque el cadmio era muy caro; sin embargo, la baja eficiencia de carga y la alta emanación de hidrógeno lo llevaron a abandonar el desarrollo sin obtener una patente. La eficiencia de carga de una batería es la relación (expresada en porcentaje) entre la energía extraída de una batería durante la descarga y la energía utilizada durante la carga, para restaurar la capacidad original.También es llamada la eficiencia Coulomb o aceptación de la carga.

En 1900, la tendencia hacia los vehículos eléctricos había llamado la atención de Edison y estaba decidido a sacar provecho de este mercado en crecimiento, mediante el desarrollo de una batería de almacenamiento superior, para vehículos eléctricos. Las baterías de plomo tenían varias desventajas. Los electrodos de plomo densos significaban que la batería era bastante pesada y, por lo tanto, tenía una baja relación de energía a masa.  Este es un parámetro crítico para un automóvil eléctrico. Como parte de la salida de una batería debe consumirse para transportar la batería en sí, en lugar del vehículo y sus pasajeros, cuanto más liviana sea la batería, mejor. Esta desventaja por sí sola restringía la autonomía de manejo promedio a aproximadamente 40Km antes de que se requiriera la recarga. Asimismo, el electrolito de ácido sulfúrico no solo era altamente corrosivo y peligroso para trabajar, sino que debía controlarse continuamente, ya que se consumía en el curso de la reacción de la batería y por lo tanto, el voltaje de la celda disminuía gradualmente con el uso.

En respuesta a estas limitaciones, Edison decidió desarrollar una celda que empleara electrodos hechos de materiales mucho menos densos que el plomo y un electrolito alcalino en lugar de ácido.

En 1901, Thomas Edison continuó el desarrollo de la batería de hierro – níquel, como sustituto del ácido de plomo para vehículos eléctricos. Afirmó que era "muy superior a las baterías que usaban placas de plomo y ácido" y contaba con el emergente mercado de vehículos eléctricos.

Cada celda de las baterías de Edison  estaba constituída por un cátodo de Hidróxido de óxido de níquel; un ánodo de hierro y el electrolito de hidróxido de potasio líquido.

La batería de Fe-Ni era más liviana que la de plomo-ácido, pero también tenía deficiencias en su performance: la tensión promedio de las celdas durante la descarga  era 1,2 V, mientras que las de plomo-ácido era de 2 V, por lo que ocupaban mayor volúmen para una potencia dada, el nivel adecuado de agua era crítico y era más del doble con respecto a la de plomo – ácido equivalente. Y entonces, después de ventas limitadas a partir de mediados de 1903, los usuarios informaron una cantidad enorme de fallas, desde los electrolitos cáusticos que corroían a través de sus recipientes las costuras de las sodaduras, hasta celdas que producían espuma y a veces explotaban. También algunas celdas sufrieron una severa reducción de su capacidad. Los reclamos sobre estos inconvenientes se difundieron, pero un humillado Edison no pudo idear una rápida solución a estos problemas y las críticas se amontonaron.

Por el lado químico, la producción comercial de la celda de Fe-Ni requirió el desarrollo de procesos industriales completamente nuevos para la preparación y purificación de los productos químicos necesarios, y para este fin Edison construyó una planta química en Silver Lake, Nueva Jersey. En el aspecto mecánico, los problemas de producción demostraron ser aún más desafiantes. El producto final (Fig.65) estaba encajonado en un recipiente de acero niquelado y estaba compuesto por una elaborada serie de entre 9 y 17 placas de electrodo de acero niqueladas intercaladas con el fin de optimizar el área de superficie activa de cada electrodo.

Cada placa, a su vez, contenía una serie de bolsillos perforados o tubos de metal perforados que contenían el óxido químicamente activo apropiado. Desafortunadamente, el NiO (OH) puro demostró ser un conductor eléctrico deficiente y para corregir este problema, inicialmente, Edison intentó entremezclarlo con grafito. La célula resultante se puso en el mercado en 1904, pero demostró ser poco confiable y tuvo que ser retirada. Eventualmente, Edison intentó entremezclar el NiO (OH) con escamas de metal de Ni (para lo cual también tuvo que desarrollar un elaborado proceso de fabricación) y mejorar el electrolito de K (OH) al agregar algo de Li (OH). Esta celda revisada, a diferencia del original, demostró ser confiable y se puso en el mercado en 1909. Las celdas estaban cableadas en grupos de tres o cinco, en cajas de acero con asas de transporte (Fig.66) y hasta una docena o más de estas baterías, dependiendo del tamaño del vehículo, fueron instaladas debajo de los capós (Fig.60) de los coches eléctricos populares de la época como Studebaker, Anderson (Detroit electric) y Baker Runabout.

Los cargadores de corriente constante varian el voltaje que se aplica a la batería para mantener un flujo de corriente constante, y se desconectan cuando la tensión alcanza el nivel de la carga completa. Este diseño se utiliza actualmente para baterías de níquel-cadmio y de níquel-metal-hidruro. En la época de Edison seguramente se utilizaba un cargador con baja regulación, para permitir una curva de carga como la de la Fig. 64.

Fig. 64 – Cuvas de carga y descarga de una batería de Fe – Ni.

La f.e.m. de una batería Edison completamente cargada es de 1,4 V. La tensión de descarga promedio es de aproximadamente 1,2 V y la tensión de carga promedio es de aproximadamente 1,7 V por celda. Las características de este tipo de batería se muestran en la figura 63.

Fig.65 -  Una sección de la versión comercial final

de la batería de almacenamiento alcalina de hierro

y níquel de Edison (Colección de aparatos Jensen-Thoma).

Las nueve placas intercaladas no son celdas separadas,

sino que son una forma de aumentar el área de la superficie

Aunque la f.e.m. de las celdas de Fe-Ni era menor que las de la batería de plomo y eran mucho más caras, la celda de Fe-Ni de Edison también tenía numerosas ventajas. Tenía una mayor relación de energía a masa, podía recargarse casi indefinidamente sin deterioro y permitía a los vehículos viajar entre 80 y 120 Km entre recargas, en lugar de los 40Km que se podían obtener de los primeros modelos de la batería de plomo. Además, la batería de almacenamiento de plomo era sensible a los golpes mecánicos, un problema grave en esa era de calles empedradas y caminos rurales sin pavimentar. Las celdas de Edison, por otro lado, con sus estuches revestidos de acero, eran bastante resistentes, como demostró Edison extravagantemente al hacer que sus ayudantes las arrojaran desde las ventanas del segundo y tercer piso de su laboratorio de West Orange. Pero incluso antes de que Edison comenzara a comercializar su batería revisada, ocurrieron varios eventos que contribuirían a la desaparición del automóvil eléctrico. Estos incluyen la introducción del popular y económico modelo T de gasolina de Henry Ford en 1908 y la introducción del motor de arranque eléctrico de Charles Kettering en 1911, que eliminó el aspecto más objetable y peligroso de los motores de gasolina (el arranque manual a manivela) y que también garantizaría el futuro de la batería de almacenamiento de plomo en el diseño de automóviles. Edison intentó forjar un mercado alternativo para su creación a través de la defensa de los tranvías eléctricos a batería, pero sin un éxito notable. Eventualmente, encontró el uso como una fuente de energía para los pequeños camiones utilizados para manejar el equipaje y la carga en los aeropuertos, astilleros, estaciones de tren y depósitos de autobuses, así como para mover materiales en las fábricas. También se usó para alimentar montacargas, minas e interruptores de locomotoras, y para señalización ferroviaria y equipos de comunicaciones. Una ventaja adicional de la célula, no mencionada anteriormente, es su larga vida útil (30-50 años) que también la ha convertido en la favorita de los sistemas de respaldo eléctrico de emergencia.

Fig.66 -  Una batería de tres celdas casi 0riginal de celdas de almacenamiento

de Fe-Ni listo para su instalación en un automóvil eléctrico (Jensen-Thomas Apparatus Collection).

Entonces, ¿por qué desaparecieron estos autos ingeniosos, prácticos y bien diseñados? Según Galen Handy, la llegada en 1911 del arrancador eléctrico Kettering para motores de gasolina no ayudó. Los automóviles de gasolina se hicieron mucho más confiables, convenientes y más baratos también: un Ford Modelo T costaba menos de $ 500 en 1914; un estándar de Detroit Electric era casi cuatro veces más caro.

A medida que los automóviles de gasolina se abarataron, los eléctricos se volvieron aún más caros. Entre 1914 y 1917, los precios de productos básicos como el cobre y el plomo, utilizados en sus baterías, se duplicaron gracias a la mayor producción de armas en la Primera Guerra Mundial.

El último  Detroit Electric  de la"vieja escuela" se montó en 1939, y en la década anterior se construyeron pocos automóviles nuevos, aunque la compañía renovó los viejos.

A pesar de que en 1908 las fábricas de vehículos eléctricos eran muchas, que existía la competencia de los autos a vapor y que Ford y su barato modelo T, estaban intentando empujar a los autos eléctricos fuera del mercado, en septiebre de 1908 William C.Duran funda la General Motors Company, cuya primera marca sería el Buick, con motor de combustión interna y con un diseño realmente atractivo (Fig.67).

Fig.67 - Buick modelo 10 Touring Rounabout 1908, con la novedad
del volante para girar las ruedas delanteras.

A partir de 1943, es probable que uno de los pocos autos eléctricos que “circulaba” en el mundo fuera el de la abuela pata (Grandma Duck en EEUU y abuela Donalda en Argentina). Ella conducía su Detroit, que no había sido fabricado en 1902, como dice su patente, ya que el Detroit electric se empezó a fabricar en 1907. En 1943 la abuela donalda apareció en persona por primera vez en la tira del Pato Donald en EEUU. En EEUU creo que la mayoría de los que escriben creen que el auto de la abuela pata es un Detroit electric.

Fig.68 - Grandma Duck, la abuela pato y su Detroit electric.

Gyro Gearloose en inglés, Pardal en Argentia y Giro sin tornillos en otros países, está cargando las baterías del auto de la abuela Donalda. (Fig.69)

Fig.69 – Pardal cargando las baterías del auto de la abuela Donalda

Y a modo de despedida del Detroit Electric, mostramos una imagen de un Detroit Electric modelo 96 de 1922 en al Fig. 70.

Fig.70 – Detroit electric modelo 90 1922

Notas relacionadas

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Información técnica del vehículo eléctrico Nissan Leaf

REFERENCIAS

  [1] https://www.youbioit.com/es/article/informacion-compartida/25509/historia-del-automovil-parte-3   

  [2] http://www.edisontechcenter.org/DavenportThomas.html

  [3] http://www.barriada.com.ar/varios/ApuntesHistoriaTranvia_Podesta.aspx

  [4] https://www.fuelfreedom.org/the-electric-car-from-thomas-edison-to-grandma-duck/

  [5] https://www.siemens.com/history/en/news/electric_railway.htm

  [6] http://www.bbc.com/mundo/noticias/2013/02/130215_coches_vapor_ap

  [7] http://www.edisontechcenter.org/TrolleysTrams.html

  [8] http://sites.austincc.edu/caddis/market-revolutions/

  [9] http://electricvehiclesnews.com/History/historyearlyII.htm

[10]  https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5091724

[11]  https://www.caranddriver.com/flipbook/worth-the-watt-a-brief-history-of-the-electric-car-1830-to-present#1

[12]  http://www.appropedia.org/Comparison_of_motors  

[13]  https://www.eti.kit.edu/english/1376.php

[14]  http://www.electricvehiclesnews.com/History/historyearlyIII.htm

[15]   http://www.kcstudio.com/colcharging.html

[16]   http://www.kcstudio.com/electrobat.html

[17]   https://es.scribd.com/doc/50822785/The-First-Automobile-Race-in-the-United-States#fullscreen&from_embed

 [18]   https://www.youtube.com/watch?v=rvaKMVkJiAs   detalles Baker- 1902

 [19]   http://egresadoselectronicaunc.blogspot.com.ar/2013/08/que-es-la-tasa-de-retorno-energeticotre.html

 [20]   http://www.sunrise-ev.com/controllers.htm

 [21]   http://www.sunrise-ev.com/