La normativa de emisiones europea es la más estricta del mundo
Las marcas están inmersas en una lucha continua por fabricar el coche que menos consume y menos contamina. Los conductores cada vez miramos más el consumo a la hora de comprar un coche y si a esto le unimos los objetivos de emisiones impuestos por la Unión Europea para 2020la batalla está servida.
Dentro de siete años los vehículos nuevos en Europa no podrán superar de media los 95 gramos de dióxido de carbono por kilómetro, lo que comúnmente se conoce como CO2. Una rigurosa medida que como paso intermedio obligará a unas emisiones máximas de 130 gr/km de CO2 en 2015. Al menos en teoría ya que tal como os explicamos aquí, Alemania ha maniobrado pararetrasar ese tope de 95 gr/km hasta el año 2024 y ahora mismo el asunto vuelve a estar en manos del Parlamento Europeo al no ratificar los Ministros de Medio Ambiente europeos la medida de cara a 2020.
Actualmente los turismos que fabrica cada grupo industrial para su venta en Europa pueden emitir una media de 160 gr CO2/km. Además, no hay que olvidarse de la normativa anticontaminante Euro 6 que se aplicará a la homologación de vehículos nuevos a partir del 1 de septiembre de 2014 y a la venta y matriculación de coches nuevos a partir del 1 de septiembre de 2015 (eso significa que los fabricantes tendrán un año de plazo para adaptar a la nueva normativa los coches que ya se fabrican actualmente).
¿Qué límites establece el Euro 6? En relación a los motores de gasolina, gas licuado de petróleo (GLP) y gas natural, éstos no pueden sobrepasar 1 g/km de monóxidos de carbono (CO), 0,06 g/km de emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx), 0,068 g/km de hidrocarburos no metanos, ni 0,1 g/km de hidrocarburos. Mientras que para los motores diésel los límites de la Euro 6 establecen un máximo de 0,5 g/km de CO, 0,08 gr/km de NOx, 0,005 g/km de partículas en suspensión y de 0,17 g/km para la mezcla combinada de hidrocarburos y NOx. 
La normativa Euro 6 entrará en vigor en septiembre de 2014
Las normativas de emisiones de gases de escape y de consumo en el tráfico vial de todo el mundo se van endureciendo y de momento la más estricta la tenemos en Europa. Y ahora viene la pregunta clave: ¿Cómo se pueden cumplir técnicamente estos valores de emisiones? Una cosa parece clara y es que cuanto más grande sea un vehículo, mayor electrificación deberá tener su futuro propulsor. Aun así el sector vaticina que en los próximos 20 años el motor de combustiónseguirá siendo la tecnología de propulsión más importante del vehículo, ya que sus alternativas, como la propulsión eléctrica, aún necesitan muchos años de I+D para llegar a ser económicamente viables en los grandes mercados. En particular, el motor diésel de combustión sigue teniendo un amplio potencial de desarrollo y mejora en las próximas décadas.
Motores diésel más limpios
A pesar de que durante muchos años se ha considerado que los motores diésel eran sucios, en la actualidad se ha convertido en uno de los motores de combustión más limpios. Según datos de la Asociación Nacional de Fabricantes de Automóviles (Anfac), un motor diésel necesita un 30% menos de combustible y emite hasta un 25% menos de CO2 que un motor de gasolina equivalente, sus emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) se han reducido en un 98-99% en los últimos 20 años, los filtros de partículas han conseguido una reducción de las partículas del 99% desde 1990 y los diésel más eficientes apenas emiten partículas de escape.
Los vehículos con menos de 120 gr/km de CO2 están exentos del impuesto de matriculaciónPero lo que más preocupan son las emisiones de CO2. De hecho, desde 2008 el impuesto de matriculación viene determinado por las emisiones de CO2 y únicamente los coches que emiten menos de 120 gr/km están exentos de su pago. Distintos estudios estiman que entre un 20% y un 25% de las emisiones a la atmósfera de dióxido de carbono CO2 (principal gas de efecto invernadero causante del calentamiento global) procede del transporte por carretera.
Si nos centramos en el CO2 de los motores diésel -suponen unas ventas en España del 67%-, los más eficientes del segmento de los utilitarios emiten actualmente unos 80 gr/km y es posible reducir esta cifra entre un 6-9% hasta conseguir que los diésel más pequeños se sitúen por debajo de los 70 gr/km. En el segmento de los compactos la cifra media de los diésel está en 103 gr/km y se podría rebajar por debajo de los 90 gr/km, un 15% menos, mientras que en los vehículos con carrocería berlina o todocamino se podrían lograr mejoras de entre el 9% y 14% con cifras similares a 
las de los compactos.En el segmento de los compactos diésel la cifra media de emisiones CO2 está en 103 gr/km
El ‘downsizing’ se impone en los motores de gasolina
En el apartado de los motores de gasolina, las emisiones de CO2 se podrían reducir un 38% para 2015. El motor de gasolina más eficiente emite ahora 99 gr/km de CO2 (Ford Focus 1.0 Ecoboost 100 CV), pero en el futuro podría emitir menos de 85 gr/km. La tendencia actual de los fabricantes es utilizar la técnica del ‘downsizing’, que consiste en reducir la cilindrada del motor para conseguir consumos y emisiones más reducidas pero manteniendo un alto rendimiento. Por ejemplo, un motor optimizado con una cilindrada de 1.400 cc tiene la misma potencia que un motor de gasolina de 2.000 cc con inyección en el tubo de admisión pero, en cambio, reduce su consumo de combustible y sus emisiones en un 22%. Ahora incluso con la reducción de cilindros y el paso a los 1.100 cc se está reduciendo aún más el consumo.
Pero para alcanzar el objetivo europeo de un consumo de combustible casi un 30% inferior y menos emisiones de CO2 en los segmentos de mercado de gran volumen, hay también otras soluciones tecnológicas encaminadas, sobre todo, a un control correcto de las necesidades de energía, la electrificación de elementos auxiliares, los sistemas aerodinámicos variables, la construcción ligera y a fabricar neumáticos de baja resistencia a la rodadura.
Ford Focus 1.0 Ecoboost 100 CV, sólo 99 gr/km de CO2
Desde Bosch, proveedor mundial de tecnologías de automoción, estiman que para 2015, el downsizing podría reducir el consumo de combustible de los motores de gasolina hasta en un 29%. Para los conductores de utilitarios o vehículos compactos con motor de gasolina, esto supone una reducción del consumo de combustible a solo 5,5 litros de gasolina por cada 100 kilómetros y unas emisiones de CO2 de 130 gr/km.
El tamaño del vehículo, clave para conseguir los objetivos de emisiones
Los fabricantes de coches y proveedores de componentes no dejan de trabajar para reducir el consumo y emisiones de sus modelos y adaptarse así a la estricta normativa de 2020. ¿Es alcanzable? Para los ingenieros de Bosch, proveedor mundial de tecnología y servicios de automoción, sí es viable pero con matices en función del tamaño del vehículo:
– En el segmento de los vehículos utilitarios, aplicando mejoras internas, los propulsores diésel y gasolina serán tan eficientes que podrán cumplir el objetivo de emisiones de CO2 sin necesidad de electrificar el propulsor.
– En el segmento de los vehículos compactos lo logrará solo el motor diésel. Los motores de gasolina se acercarán al objetivo pero para reducir las emisiones será necesario la introducción de alternativas híbridas económicas.
– Los vehículos grandes no cumplirán los objetivos de emisiones con motores de combustión optimizados por lo que con vistas a 2020 tendrán que ir equipados con sistemas híbridos potentes. Bosch ya está desarrollando híbridos enchufables que podrán recorrer trayectos de hasta 60 kilómetros a 120 k/h sólo con energía eléctrica.
La caja de cambios PDK del Porsche 911 Turbo reduce el consumo de gasolina entre 1 y 2 décimas
En general las soluciones que más se están utilizando por los fabricantes pasan por el mencionado ‘downsizing’, aumentar la presión de la inyección y de la carga para mantener un nivel de potencia constante, utilizar los sistemas start/stop con recuperación de la energía de frenado, reducir la fricción, mejorar la gestión térmica del motor o el ‘downspeeding’, que permite alcanzar el par máximo a pocas revoluciones. La reducción de peso, la optimización de la caja de cambios o la utilización de neumáticos de baja rodadura también son claves para ahorrar consumo y emisiones. Un ejemplo a destacar lo encontramos en la nueva caja de cambios automática de doble embrague PDK con siete velocidades que acaba de estrenar el Porsche 911 Turbo. Este nuevo cambio, suministrado por el fabricante ZF, reduce el consumo de gasolina entre 1 y 2 décimas gracias a la inserción de ‘marchas virtuales’.
La aportación del primer equipo a la reducción del CO2
Pero hablemos con más detalle sobre las innovaciones tecnológicas que se están ‘cociendo’ en los laboratorios de los proveedores de componentes. Bosch, Continental, Delphi o Valeo son algunos de los principales fabricantes de tecnologías para automoción que tienen en el medioambiente uno de sus retos principales.
El sistema Start/Stop es uno de los avances más importantes para la reducción del consumo y emisiones que se está generalizando en los vehículos. Se estima que en 2017 estos sistemas estarán instalados en más del 70% de los automóviles de nueva matriculación en Europa Occidental. Ahora los proveedores investigan para ampliar sus ventajas. Así por ejemplo Bosch lo está convirtiendo en un asistente de conducción ‘a vela’ con un ahorro del 15% de combustible. Utilizando el navegador se logra una previsión sobre los límites de velocidad y la topografía del trayecto de tal manera que el conductor puede dejar de acelerar antes de entrar en poblaciones o curvas.
Se están desarrollando sistemas Stop/Start con rearranques más rápidos y silenciosos
A la espera de que se agoten las posibilidades de los actuales sistemas de arranque y parada de 12 voltios, Continental ya trabaja en un sistema eléctrico de 48 voltios que permitirá rearranques más rápidos y silenciosos, incluso a temperaturas muy por debajo de cero. “El principal beneficio es que el motor de combustión se puede apagar antes y con más frecuencia si no es absolutamente necesario para propulsar el coche», explica Xavier Pujol, jefe de la unidad de negocio de vehículos eléctricos híbridos de la división de transmisión de Continental. Por su parte Valeo también avanza en un sistema Stop/Start con rearranques del motor más rápidos, silenciosos y válidos para todo tipo de motores y emplazamientos.
Los vehículos con menos de 120 gr/km de CO2 están exentos del impuesto de matriculaciónOtra de las vías con más posibilidades para reducir en la actualidad las emisiones la encontramos en la hibridación de los motores y todo apunta a que serán los híbridos plug-in (enchufables) los que triunfen en el futuro. Éstos permiten conducir en modo puramente eléctrico por las ciudades y de forma convencional en trayectos largos. Lo más práctico es que la batería se puede recargar en un enchufe convencional y, aunque existen aumentos en los costes de electricidad, el consumo de gasolina o diésel se reduce en un 50% en el ciclo de conducción. El primer sistema híbrido plug-in de Bosch se acaba de poner a la venta en España en el nuevo Porsche Panameracon una autonomía en modo eléctrico de 36 kilómetros, un consumo medio de 3,1 l/100 km y 71 gr/km de CO2. El híbrido enchufable en el que trabaja Continental puede recorrer 100 kilómetros con solo 1,5 litros de gasolina, dependiendo del ciclo de conducción, y con unas emisiones de CO2 de tan solo 40 g/km. Su autonomía en modo eléctrico alcanza los 50 kilómetros.
Porsche Panamera SE Hybrid
Valeo por su parte apuesta por el sistema Hybrid4All que genera un ahorro de combustible de hasta el 15% en comparación con soluciones híbridas actuales. El Hybrid4All utiliza un sistema eléctrico de baja tensión de 48 voltios y se puede acoplar a todo tipo de vehículos, en especial a los más pequeños y de gama media. Su ventaja es ofrecer un elevado par inmediatamente tras el arranque para compensar la pérdida de potencia de los motores más pequeños. Trabaja en combinación con el sistema Stop/Start y el sistema de frenado regenerativo, lo que permite el ‘downsizing’ del motor y el ‘downspeeding’ de la caja de cambios.
Para 2020 Bosch prevé que 12 millones de vehículos tendrán un propulsor eléctrico, de un total de 110 millones de matriculaciones, lo que supone un 10,9%. Con los motores eléctricos es posible mejorar los consumos pero se requieren costes adicionales por lo que en la actualidad se trabaja para conseguir vehículos asequibles. ¿Cómo? Por ejemplo lograr baterías de iones de litio que permitan el doble de autonomía reduciendo a la mitad los costes por kilovatio hora. Que los vehículos 100% eléctricos no sean hoy por hoy la mejor solución a la movilidad no significa que los fabricantes de tecnologías no apuesten por ello. Bosch lo hace como inversión de futuro y ya ha creado la cadena cinemática completa del Fiat 500e con 100 CV y una autonomía de 140 km.
Los híbridos enchufables combinan la conducción eléctrica y la autonomía de un motor de combustión
Otra solución disponible respetuosa con el medio ambiente es la caja simple de generador de sonido para vehículos híbridos y eléctricos de Delphi, en el mercado desde finales de 2012. Esta caja ayuda a detectar la presencia de este tipo de vehículos mejorando la seguridad de los peatones, es aproximadamente 3 veces más ligera que un sistema multicaja convencional y utiliza un 90% menos de energía.
En los laboratorios tampoco se descartan otras alternativas como el gas natural, ya que durante su combustión se emite un 25% menos de CO2 en comparación con la combustión de gasolina. Bosch suministra el inyector CNG (gas natural comprimido) más pequeño y ligero del mundo, así como el sensor térmico más rápido. Son muchos los beneficios a un coste reducido pero para que el mercado pueda crecer es necesaria una ampliación importante de la infraestructura.
Sistema de Inyección Directa de Gasolina (GDi) de Delphi
También ayuda a cumplir las normativas de emisiones otros avances de reciente aparición. Es el caso del eClutch o embrague electrónico de Bosch que cambia a ralentí cando el conductor no acelera reduciendo el consumo en un 5%; el sistema de Inyección Directa de Gasolina (GDi) de Delphi, para motores de pequeño tamaño, turboalimentados, y que se ha incluido en el nuevo Peugeot 308; o el turbocompresor eléctrico de Valeo, clave en la técnica del ‘downsizing’, que aumenta el rendimiento del motor sin aumentar el consumo de combustible. Este turbocompresor se combina con un sistema eléctrico de 12 voltios llegando a reducir el consumo de combustible entre el 8% y 10%. Por otro lado, el sistema common rail para vehículos ligeros de Delphi (Multec Servo Solenoid), ya presente en los nuevos Citroën C4 Picasso, Infiniti Q50 y el Mercedes-Benz CLA, ayuda a los fabricantes de automóviles a cumplir con las normativas de emisiones Euro 6, incluso Euro 7, gracias a presiones de hasta 2.500 bares.
Pero no todas las innovaciones para la movilidad ecológica pasan por mejoras en los motores. Todos los elementos del coche cuentan, incluso las emisiones indirectas que conlleva la fabricación de diferentes componentes de vehículo. Por ejemplo con el nuevo material para asientos y puertas Acella Eco Natural de Continental -utiliza materias primas renovables- las emisiones de CO2 que se desprenden en su proceso de fabricación se reducen en un 15% en relación a materiales habituales, por lo que se consigue un coche más respetuoso con el medioambiente; o el innovador sistema limpiaparabrisas AquaBlade de Valeo que, con 2 kg menos, consigue reducir las emisiones de CO2 en 0,2 gr/km. También el sistema de aire acondicionado y el control dual-zone del Delphi (incorporado en el Ferrari F12 Berlinetta) es capaz de mejorar en un 16% la eficiencia al mismo tiempo que aumenta la potencia refrigeradora y reduce el consumo de energía. La clave está en un nuevo compresor variable compacto (CVC) de siete pistones.
Turbocompresor eléctrico de Valeo, clave en la técnica del ‘downsizing’
Los componentes pequeños también cuentan
Federal Mogul es otro de los principales proveedores mundiales de componentes de sistemas de propulsión que cuenta entre sus productos con elementos como las juntas, los retenes, losasientos, las camisas, los cojinetes…, muchos de ellos desconocidos por la gran mayoría pero también muy necesarios para la reducción de CO2. Concretamente el uso de los componentes de Federal Mogul contribuyen a reducir más de 9,3 gr/km CO2 en motores de gasolina y más de 4,5 gr/km en motores diésel.
Laboratorio de pruebas del proveedor Federal Mogul
Según cuentan desde Federal Mogul, “no se trata sólo de crear motores más pequeños, sino realizar las cosas de otra manera para que la durabilidad y la fiabilidad de conducción no se vean afectadas. Y para conseguirlo, se necesitan grandes innovaciones en el diseño y la fabricación”. Por eso este fabricante trabaja en estrecha colaboración con los diseñadores de motores, facilitando la reducción de la fricción, la reducción del peso de los componentes y la mejora de la eficacia de la combustión a través del perfeccionamiento del encendido pero sin ninguna merma de la durabilidad ni la fiabilidad.
Entre sus innovaciones podemos mencionar algunas de las presentadas en el reciente Salón del Automóvil de Frankfurt: una nueva tecnología de compuesto para la camisa del cilindro denominada camisa Sprayfit que facilita la transmisión de calor al bloque de aluminio; un nuevo pistón para motores de gasolina de dimensiones reducidas de próxima generación; nuevos revestimientos para aros de pistón; o la nueva tecnología cerámica de bujías SureFire Plus que suministra un mayor voltaje, prolonga su vida útil y encaja perfectamente en las culatas de los motores multiválvulas de dimensiones reducidas (la primera producción en serie está programada para mayo de 2014).
Los vehículos con menos de 120 gr/km de CO2 están exentos del impuesto de matriculaciónCon todo este conjunto de tecnologías e innovaciones, queda claro que la movilidad ecológica preocupa, y mucho, a la industria automotriz. De manera general se puede afirmar que un vehículo actual consume de media un 20% menos que uno del año 1995 y emite, por tanto, un 20% menos de CO2 por kilómetro. ¿Y en el futuro? Se espera que el coche sea potente y cómodo, pero también debe consumir el mínimo combustible posible, emitir pocas emisiones de CO2 y fabricarse de la forma más respetuosa con el medio ambiente que se pueda. Un reto que, como hemos analizado, se empieza a hacer realidad.