Del Lohner-Porsche al Prius, el viaje centenario del automóvil híbrido

El primer automóvil híbrido del mundo es el Lohner-Porsche, diseñado por Ferdinand Porsche en Viena entre 1900 y 1901: este vehículo, que funcionaba según el principio híbrido en serie generando electricidad a partir de gasolina, es el antepasado directo de los híbridos actuales. El primer híbrido producido en serie fue el Toyota Prius de 1997; la distancia entre el París donde se exhibió el primer híbrido y el lanzamiento del primer híbrido de producción en serie es de exactamente 97 años, es decir, casi un siglo.

De aprendiz de electricista al primer híbrido: el Lohner-Porsche de Ferdinand Porsche

La historia comienza en 1893, con el ingreso de un joven ingeniero de 18 años en la empresa eléctrica Béla Egger & Co. de Viena. Allí, Ferdinand Porsche desarrolló el primer motor eléctrico de buje de rueda basado en el concepto de Wellington Adams: una solución radical para la época, que colocaba el motor dentro de la rueda y eliminaba por completo la necesidad de transmisión y órganos de transmisión. Porsche probó este motor compitiendo en 1897 y un año después, con 23 años, fue contratado por la fábrica de Jacob Lohner.

Los primeros productos eran totalmente eléctricos: vehículos con batería y motores eléctricos de buje en las dos ruedas delanteras. Cada motor 2,5-3,5 hp producía, y podía alcanzar brevemente los 7 hp. En 1898, el "System Lohner-Porsche" despertó gran interés en la prensa europea; ese mismo año, el Egger-Lohner C.2 Phaeton diseñado por Porsche salió a las carreteras con una potencia de 3-5 PS y una velocidad máxima de 25 km/h. El Lohner-Porsche Electromobile, presentado en la Expo de París de 1900, podía alcanzar los 37 km/h con dos motores de 2,5 PS.

Semper Vivus y Mixte: el nacimiento del principio híbrido en serie

La verdadera revolución llegó en 1900. Porsche diseñó el primer híbrido funcional del mundo: Semper Vivus. La cadena lógica sigue siendo instructiva incluso hoy: como el mayor problema del vehículo eléctrico era la limitada densidad energética de la batería, Porsche optó por dejar de transportar la batería y generar electricidad dentro del propio vehículo. Dos motores de gasolina DeDion Bouton de 3,5 PS refrigerados por agua accionaban dos generadores; cada generador producía 20 amperios y 90 voltios. Es decir, el motor de gasolina no enviaba ninguna potencia a las ruedas, solo generaba electricidad. A esta arquitectura hoy la llamamos híbrido en serie y gran parte de las locomotoras ferroviarias modernas todavía funciona con el mismo principio. El prototipo, con sus 1.200 kg, era pesado incluso según los estándares de su época.

En 1901, este concepto, en su versión lista para producción en serie, se convirtió en el Lohner-Porsche Mixte salio a la venta bajo ese nombre. Un motor generador de cuatro cilindros y 25 hp de 5,5 litros procedente de Austria Daimler hacia funcionar el generador. De la primera serie se vendieron cinco vehiculos; el primero fue para Emil Jellinek, un nombre que los aficionados al automovil reconocerian. La parte de ingenieria del negocio funcionaba; la parte economica no: el precio del Mixte alcanzaba los 14.400-34.028 coronas segun el equipamiento, casi el doble de lo que se vendian vehiculos convencionales similares. Entre 1900 y 1905 solo se encontraron 11 compradores para el hibrido; en el mismo periodo se vendieron unos 65 Lohner-Porsche totalmente electricos.

Aun asi, el proyecto estaba vivo: Porsche gano el Rally de Exelberg de 1902 con el Mixte, ese mismo ano obtuvo una patente por la geometria del eje, en 1905 gano el premio Potting Prize y en 1906 se convirtio en disenador jefe de Austro-Daimler. Otro detalle interesante: la arquitectura de motor en el buje de la rueda del Lohner-Porsche se convirtio en un enfoque que tambien se exploro para el vehiculo lunar Apollo. Entre 2007 y 2011, el Museo Porsche trabajo tres anos con Karosseriebau Drescher para producir una replica funcional del Semper Vivus y la expuso en el New York Auto Show de 2011, como prueba de que el primer hibrido podia volver a funcionar con su propio motor.

Los primeros prototipos y unos 80 anos de silencio

Tras Porsche, la idea no murio, pero tampoco se extendio. En 1905 surgio el concepto hibrido de H. Piper; en 1916, la compania Woods Motor Vehicle Company de Chicago Dual Power presento su modelo, que combinaba electricidad con un motor de combustion interna de cuatro cilindros: un intento brillante pero finalmente condenado comercialmente. A traves del esfuerzo de Woods es posible leer el panorama general: los hibridos se fabricaron hasta la decada de 1910, pero se vendieron mal debido a su alto precio y baja potencia.

Luego, durante unos 80 anos, el hibrido no paso de ser una nota al pie en los libros de ingenieria. Hay varias razones medibles: a medida que mejoraron las carreteras en EE. UU., disminuyo la preocupacion por la autonomia; el petroleo de Texas llevo el precio de la gasolina a niveles historicamente bajos; y aumento la fiabilidad del motor de combustion interna. Los vehiculos electricos, en la interseccion de estos tres factores, desaparecieron casi por completo hasta 1935; los hibridos, con su alto costo y su baja velocidad que no compensaba la ventaja de autonomia, formaron parte de ese repliegue. La idea tecnica correcta tenia que esperar las condiciones economicas correctas.

Toyota Prius 1997: ¿Como se hizo realidad el hibrido de produccion en serie?

El viaje híbrido de Toyota en realidad comenzó en 1968, con el Director General del Proyecto Kenya Nakamura, pero hicieron falta treinta años para llegar a un resultado pragmático. En 1997, Toyota estaba lista para el lanzamiento del Prius, el primer automóvil híbrido producido en serie del mundo. El mes del lanzamiento varía entre octubre y diciembre en los registros de la compañía; lo cierto es que el vehículo salió a las carreteras de Japón en 1997 y que en su año de lanzamiento ganó en Japón el premio "Car of the Year".

El impacto del Prius también se puede seguir en cifras. Cuando la primera generación entró al mercado estadounidense en el año 2000 ofrecía una potencia combinada de 97 hp - la potencia de un sedán familiar corriente, pero el cuadro del consumo de combustible era toda otra historia. El Prius de 1997, como primer vehículo de producción en serie que combinaba energía de gasolina y eléctrica en un solo paquete, cambió el rumbo de la industria automotriz; la lógica híbrida en serie que Porsche había establecido un siglo atrás funcionaba ahora en millones de vehículos. Los trabajos que vinculan directamente la estirpe del Prius con aquel prototipo de Viena de principios de los años 1900 siguen siendo hoy un tema de la historiografía centrada en archivos.

Honda Insight: el primer híbrido en Estados Unidos

En la primera ola hay un segundo pionero junto a Toyota: Honda. Honda presentó en 1999 el primer híbrido de producción en serie de Norteamérica: Insight. La primera generación (1999-2006), en forma de coupé liftback de tres puertas y dos plazas, llegó al mercado estadounidense en diciembre de 1999, antes de la llegada del Prius a Estados Unidos, y fue el primer híbrido gasolina-eléctrico vendido en ese país. El tiempo de desarrollo del vehículo fue de unos tres años. Los resultados a corto plazo de la aventura híbrida de Honda también son llamativos: la marca celebró el 25.º aniversario de sus ventas híbrido-eléctricas y los modelos híbridos representan hoy más del 25 por ciento de sus ventas.

La madurez de la tecnología de baterías: de NiMH al ion-litio

En el viaje centenario del híbrido, el componente de hardware más crítico es la batería. El primer Prius utilizó baterías de níquel-metal-hidruro (NiMH), las primeras en mover un híbrido de producción en serie por las carreteras. El perfil de ingeniería del NiMH era adecuado para su tarea: una densidad energética claramente mayor que la del plomo-ácido y menor que la del ion-litio. Era suficiente para un híbrido clásico, porque la batería cumplía la función de un pequeño amortiguador en un ciclo continuo de carga-descarga; el vehículo no se enchufaba.

Cuando llegaron los híbridos enchufables y los vehículos totalmente eléctricos, la ecuación cambió: mayor autonomía eléctrica significaba mayor densidad energética. En la última década, el NiMH ha sido reemplazado en gran medida por baterías de ion-litio más potentes, compactas y duraderas; hoy la mayoría de los híbridos enchufables y vehículos totalmente eléctricos usan ion-litio. Se sabe que Toyota también pasó de NiMH a ion-litio en sus híbridos populares. El cuadro resumen es simple: NiMH en el híbrido clásico, ion-litio en todo lo que se enchufa.

La era del híbrido enchufable: el auge de los híbridos recargables

La nueva etapa del híbrido fue poder cargar también la batería desde el enchufe de casa. Prius Plug-in Hybrid La primera generación se produjo entre 2012 y 2016; la primera generación se consideró en general insuficiente: con una autonomía eléctrica de unas 15 millas, mientras el Chevrolet Volt ofrecía 35 millas en el mismo período. La segunda generación llegó en 2016, y la tercera se presentó como el modelo 2023 Prius Prime .

En el lado alemán también hay un avance en la misma dirección: Porsche pasó al híbrido en 2010 con el Cayenne S Hybrid; el Panamera S Hybrid de 2011 ofrecía 380 PS con un consumo NEDC de 6,8 l/100 km. El Panamera S E-Hybrid de 2015 se presentó como el primer híbrido enchufable de su segmento; el 918 Spyder de 2013, con su batería de iones de litio de 6,8 kWh y 31 km de autonomía eléctrica, marcó el límite del rendimiento híbrido enchufable y batió un récord con una vuelta a Nordschleife de 6:57. La idea que comenzó en 1900 con dos generadores ahora alberga una transmisión de potencia que bate récords de circuito.

Lección de un Siglo: ¿Por Qué la Buena Ingeniería Tuvo Que Esperar 80 Años?

Lo didáctico de la línea que va del Lohner-Porsche al Prius no es técnico, sino económico. La solución de Porsche de 1900 era consistente desde el punto de vista de la ingeniería: tan consistente que el principio del híbrido en serie está hoy en todas partes, desde locomotoras hasta superdeportivos. Lo que faltaba era la preparación del mercado: los costos de las baterías, los precios de la gasolina, las carreteras y las expectativas de emisiones de las ciudades no se alinearon hasta 1997. El Prius nació justo en el momento en que estos cuatro parámetros llegaron simultáneamente a la posición correcta; el Honda Insight le siguió de inmediato, con un enfoque técnico diferente.

Mirando hacia atrás hoy, el panorama es claro: el híbrido no es un único invento, sino una acumulación de casi un siglo. El concepto Semper Vivus de 1900, la audacia del Woods Dual Power de 1916, la decisión de producción en serie del Prius de 1997 y las arquitecturas enchufables que se extendieron desde 2012 son eslabones de la misma cadena lógica. El siguiente eslabón de la cadena ya se está formando con la transición al ion de litio en la química de las baterías.

Fuentes

• Lohner–Porsche
• La historia de Porsche comienza de forma eléctrica
• El Prof. Ferdinand Porsche creó el primer coche híbrido funcional
• La historia del coche eléctrico
• Woods Motor Vehicle
• No fue el primer híbrido, pero el Woods Dual Power de 1917...
• Hitos: Toyota Prius, el primer vehículo híbrido producido en serie del mundo, 1997
• Desarrollo del Prius y estrategia híbrida
• Impulsando la innovación: celebrando 25 años del Toyota Prius
• La evolución del Prius
• El Toyota Prius transformó la industria del automóvil
• Honda Insight
• Honda conmemora 25 años de ventas de híbridos eléctricos
• Baterías para vehículos eléctricos
• Toyota Prius enchufable