Pre-Tesla: Los híbridos y el RAV4 EV, ¿por qué abandonó pronto la electricidad?

El automóvil eléctrico nació dos veces y se retiró dos veces; cuando las patentes de NiMH quedaron concentradas en una sola mano, el camino solo pudo reabrirse con el ion de litio.
El automóvil eléctrico nació dos veces y se retiró dos veces; cuando las patentes de NiMH quedaron concentradas en una sola mano, el camino solo pudo reabrirse con el ion de litio.

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En la época anterior a Tesla, el automóvil eléctrico nació dos veces y se retiró dos veces: la exigencia de cero emisiones de California dio a luz a pioneros totalmente eléctricos como el Toyota RAV4 EV y el Honda EV Plus , mientras que el auge de la tecnología híbrida y la concentración de las patentes de baterías de níquel-metal-hidruro (NiMH) en una sola mano pusieron fin a esta primera ola eléctrica a principios de los años 2000. El camino solo se reabrió en 2008 con el Tesla Roadster de iones de litio. Esta página explica, con datos técnicos, cómo funcionó aquel período de transición y por qué el automóvil eléctrico se pospuso una vez más.

Lo más destacado

  • RAV4 EV: 1997-2003 , aproximadamente 1.900 unidades, de las cuales 1.484 en California
  • Paquete NiMH: 24 celdas, ~27 kWh, autonomía EPA de 95 millas (153 km)
  • Honda EV Plus: solo ~300 alquileres (EE. UU.), suspendido en 1999 en favor del Insight
  • Porcentaje ZEV de CARB: 2% a partir de 1998; en 2003 se eliminó la mayor parte de la exigencia
  • Tesla Roadster, 2008: con iones de litio, 392 km de autonomía

La norma que parió al eléctrico: la exigencia ZEV de California

La razón por la que los automóviles totalmente eléctricos volvieron a la mesa en los años 90 no fue la demanda del mercado, sino la presión regulatoria. La Junta de Recursos del Aire de California (CARB), con la normativa de Vehículos de Bajas Emisiones que aprobó en 1990, exigió que el 10% de las ventas de vehículos nuevos fuera de cero emisiones. El calendario era concreto: a partir de 1998, el 2% de las ventas de nuevos vehículos ligeros de los grandes fabricantes dentro del estado debía ser de emisión cero.

Los fabricantes se vieron obligados a desarrollar productos reales para cumplir con ese porcentaje. El GM EV1, el Toyota RAV4 EV y el Honda EV Plus son productos de esta época. Su punto en común es llamativo: los tres estuvieron limitados a California, los tres se ofrecieron principalmente mediante alquiler y la vida de los tres terminó a principios de los años 2000. Es decir, el automóvil eléctrico nació no como un producto de consumo, sino como un producto de la legislación, lo cual determinó todo lo que vino después.

Toyota RAV4 EV: el ejemplo más tangible del eléctrico temprano

El RAV4 EV es el vehículo producido en esa época que mejor se sostiene desde la perspectiva actual; porque incorporó una verdadera usabilidad diaria en una carrocería de SUV compacto. El panorama técnico habla claro: el paquete contaba con 24 celdas Panasonic NiMH de 12V y 95Ah , con una capacidad total de aproximadamente 27 kWh. La autonomía EPA era de 95 millas (153 km), la velocidad máxima estaba limitada entre 78 y 85 mph, y el tiempo de 0 a 60 mph era de unos 18 segundos. Con el sistema de carga inductiva Magne Charge, la unidad de carga de 6 kW completaba la carga total en unas 5 horas.

El lado de la durabilidad también era ambicioso. Algunos RAV4 EV recorrieron más de 150.000 millas (240.000 km) con su paquete de batería original; Toyota probó el vehículo durante 300.000 millas en Japón en dos años antes de introducirlo en EE. UU. El hecho de que, a mediados de 2012, unos 500 vehículos de primera generación siguieran en uso en las carreteras de California demuestra que la química NiMH era técnicamente suficiente para un EV; el problema no estaba en la ingeniería, sino en la economía y la estructura de patentes que veremos más abajo.

Cifras de producción y modelo de alquiler

Las primeras entregas a flotas 1997'de se puso en alquiler; en 2001 se abrió el alquiler de flotas de un solo vehículo a pequeñas empresas y en marzo de 2002, con un cambio de política corporativa, comenzó la venta al público. Pero la salida a bolsa quedó siendo simbólica: solo se 328 unidades vendieron o alquilaron al público - había listas de espera y, aun así, el programa se dio por terminado. Algunos de los últimos 328 vehículos se completaron a mano con piezas de repuesto debido a la falta de componentes; las entregas continuaron hasta septiembre de 2003. El total de 1997–2003 fue de aproximadamente 1.900 unidades: alrededor de 1.500 en EE. UU. (1.484 en California) y 400 en Japón.

AñoCantidad Aproximada
199769
1998359
1999255
2000106
2001160
2002600
2003 (primer semestre)28

La estructura de precios también explica la dificultad del programa: el precio de etiqueta era de 42.000 USD ; con las subvenciones ZIP de California de 9.000 USD (reducidas a 5.000 en 2003) y el crédito fiscal federal de 4.000 USD, el costo efectivo bajaba a unos 29.000–33.000 USD. Toyota argumentó que se necesitaban decenas de miles de pedidos para mantener o reiniciar la producción. Comenzó a recuperar y destruir los vehículos cuyos contratos de alquiler vencían; en 2005, un acuerdo alcanzado con DontCrush.com (posteriormente Plug In America) detuvo la destrucción. El fin del programa se anunció un día después de que CARB eliminara en 2003 la mayor parte del mandato ZEV, sustituyéndolo por las categorías de Vehículo de Emisiones Parcialmente Cero (PZEV) y SULEV. La sincronización demuestra sin duda que la causa fue la legislación.

Honda EV Plus: La Versión Breve del Mismo Guion

Honda probó el EV Plus en el escenario de California entre 1997 y 1999 y alquiló aproximadamente 300 vehículos en EE. UU., y un total de 330 vehículos. La producción se detuvo en 1999 - justo después del anuncio del Insight, el primer vehículo híbrido de Honda. Al finalizar los contratos de alquiler, casi todos los vehículos fueron recuperados por Honda y la mayoría reciclados; algunos fueron donados a universidades. La historia del lado de Honda es más corta, pero la plantilla es la misma: una prueba limitada al alquiler, un telón cerrado con la llegada del híbrido. Honda comenzó a alquilar su vehículo de pila de combustible FCX en 2002; es decir, el interés de la empresa por la electrificación no terminó, pero el EV de batería completa volvió a quedar en el olvido esa década.

El Obstáculo de la Batería NiMH: ¿Afirmación o Registro?

En la lista de causas de la muerte de la primera ola de vehículos eléctricos, la línea más controvertida es el bloqueo de patentes de las grandes baterías NiMH automotrices. La cadena de eventos avanza así: los derechos de patente a nivel mundial de la batería NiMH EV-95 - comprada a GM - pasaron al control de Chevron con la fusión de Chevron con Texaco. La unidad de Chevron ganó 30.000.000 USD en indemnización contra Toyota y Panasonic; la gran línea de producción de baterías NiMH fue cerrada y desmantelada. El caso concluyó sin hacerse público debido a una orden de confidencialidad impuesta a las partes en la Corte Internacional de Arbitraje ICC. Las patentes hasta finales de 2014 quedaron en manos de Chevron, y durante ese proceso se afirmó que solo se permitían baterías NiMH pequeñas no aptas para el vehículo eléctrico.

En este punto hay que hacer una distinción. El laudo arbitral secreto de 30 millones de dólares y el desmantelamiento de la línea de producción son hechos registrados y concretos; en cambio, la afirmación de que Chevron llevó a cabo una estrategia deliberada de supresión permanece como una interpretación proveniente de círculos defensores. El inventor del NiMH, el Dr. Stan Ovshinsky, se opuso a GM al realizar un viaje de 200 millas con un EV1 equipado con batería de NiMH, queriendo demostrar que el NiMH era práctico para un vehículo eléctrico. Por otro lado, Toyota presenta razones prácticas para la finalización: el umbral de decenas de miles de pedidos y la obsolescencia del RAV4 con carrocería de 1996. Ambas explicaciones no se excluyen mutuamente: la retirada regulatoria secó la demanda, mientras que la consolidación de patentes dificultó la entrada de fabricantes alternativos al escenario.

Prius e Híbrido: Hay un Camino en el Medio, ¿Pero Hacia Qué Lado?

La inversión de Toyota en el híbrido no fue una casualidad, sino una elección deliberada de ingeniería. Según el relato histórico de la propia empresa, el proyecto se retrasó parcialmente por un obstáculo como este: en aquella época no existía una batería secundaria, es decir recargable, que cumpliera con los requisitos de rendimiento de un vehículo híbrido. El desarrollo del Prius incluía serios desafíos técnicos como el diseño de un tren de transmisión híbrido eficiente y la gestión de la batería. El resultado fue un producto presentado en 1997 que transformó la industria del automóvil, pero una electrificación sin enchufe de carga.

El proceso de desarrollo del RAV4 EV queda a la sombra de esta elección. En las evaluaciones de prototipos de los años noventa se prefirió la versión NiMH con mayor autonomía, mientras que la eficiencia energética era inferior a la versión de plomo-ácido (PbA). Toyota eligió el NiMH argumentando que no era práctico desarrollar dos tipos de batería en un programa de volumen limitado; esta decisión llevó a un costo y precio de venta más altos. Los defensores del EV argumentaron exactamente lo contrario: la elección del NiMH bloqueó el camino de los eléctricos de bajo costo basados en PbA de los años noventa. El relato de que los consumidores eran dirigidos en los concesionarios hacia el Prius en lugar de un EV se repite con frecuencia como uno de los pilares de la tesis de que el híbrido retrasó el EV. El hecho medible es este: la revolución del híbrido acumuló a escala de producción en serie la experiencia en gestión de baterías y trenes de transmisión eléctricos necesarios para el EV, pero en esa misma década retiró el vehículo totalmente eléctrico de las estanterías de los concesionarios.

Cómo el Ion de Litio Abrió el Candado: El Camino Hacia el Tesla Roadster

Tesla'nın sırrı yeni bir batarya kimyası icat etmek değildi; tüketici elektroniğinin ölçek ekonomisini otomobile taşımaktı.

La puerta que se cerró sobre el NiMH se abrió en otro lugar con el ion de litio. Tesla Roadster (2008) fue el primer automóvil totalmente eléctrico de producción en serie legal para autopista fabricado con celdas de ion de litio; su autonomía 392 km alcanzó los - lo que es más del doble y medio de los 153 km del RAV4 EV. El ion de litio desplazó rápidamente al níquel y al plomo de los vehículos eléctricos; aunque las patentes de NiMH en poder de Chevron expiraron a finales de 2014, el escenario ya había cambiado.

La elección de batería del Roadster también muestra la lógica de la época: en lugar de celdas grandes de formato especial, celdas cilíndricas de ion de litio 18650 abaratadas en el sector de la electrónica de potencia elegido; el primer paquete se prototipó en un garaje uniendo baterías de ordenador. Es decir, el secreto de Tesla no era inventar una química nueva, sino llevar la economía de escala de la electrónica de consumo al automóvil. Toyota, por su parte, hizo un regreso mucho más tarde y mesurado: el RAV4 EV de segunda generación, desarrollado entre 2012 y 2014 en colaboración con Tesla y Panasonic, se vendió solo en California, con un límite de producción de 2.600 unidades que terminó en septiembre de 2014, y hasta abril de 2015 se vendieron 2.489 unidades.

Conclusión: la misma década que preparó y retrasó

Vistos con ojos de ingeniero los años de puente previos a Tesla, dos realidades son ciertas al mismo tiempo. Primera: el Prius y su familia híbrida maduraron, con millones de vehículos, la experiencia en gestión de baterías, regeneración y tren motriz eléctrico, preparando el terreno para el Tesla Roadster. Segunda: el vehículo totalmente eléctrico -incluido el RAV4 EV, que era un producto sólido- tuvo que esperar otra década más debido a la flexibilización de la normativa, el modelo comercial basado en el alquiler y la concentración de las patentes NiMH en una sola mano. Los vehículos de la primera ola no fracasaron técnicamente; lo que fracasó fue la estructura comercial y legal. El Roadster fue la prueba de ello: la misma física, una batería diferente, un modelo de negocio diferente - y la segunda primavera del automóvil eléctrico.

Fuentes