Aportación de la metrología a la movilidad eléctrica

“Lo que no puedes medir no lo puedes mejorar”, estas son las palabras que utilizó el gran científico Sir William Thomson, lord Kelvin, para expresar la importancia de la medición. La metrología es la ciencia de la medida que da el soporte fundamental a los desarrollos tantoexperimentales como teóricos en todos los campos, y con cualquier nivel de exactitud. Es imprescindible para el desarrollo de la sociedad, la ciencia y la industria.

Toda medida debe estar referida a una unidad. En la historia de la humanidad se han utilizado distintos patrones que variaban de un lugar a otro. La actual economía global requiere un sistema único de unidades, proporcionado por el Sistema Internacional de unidades (SI). La trazabilidad respecto al mismo asegura que cualquier medida realizada en cualquier momento o lugar sea consistente con el resto. La investigación ha hecho posible que, después de varios siglos, la ciencia sea capaz de proporcionar un SI sin que ninguna de ellas esté basada en un artefacto físico, es decir, todas las unidades pueden realizarse de forma independiente en cualquier lugar y momento. Los responsables de su realización y mantenimiento son los Institutos Nacionales de Metrología - en España, el Centro Español de Metrología (CEM)- es la denominada metrología científica.

En la industria, y en particular, en la del automóvil, la fabricación se realiza mediante el ensamblado de miles de piezas y componentes elaborados en distintos lugares y por distintos fabricantes. Esto no sería posible sin el soporte metrológico adecuado. Se estima que entre el 10% y el 15 % de los costes de producción están asociados a la metrología, es la denominada metrología industrial.

Finalmente, y no menos importante, la metrología es fundamental para asegurar la transparencia de las transacciones comerciales, es la denominada metrología legal. La Unión Europea ha lanzado el llamado “Green Deal” para luchar contra el cambio climático y la degradación del medioambiente. Para lograrlo plantea una nueva estrategia de crecimiento en la que sus principales objetivos son la no existencia de emisiones de gases de efecto invernadero en el año 2050; que el crecimiento de la economía no esté asociado al uso de los recursos naturales; y no dejar fuera a ninguna persona ni lugar.

Para dar soporte metrológico a este objetivo, se lanza la convocatoria 2021 del programa europeo de investigación en metrología, “The European Partnership on Metrology” (EPM). Los Institutos Nacionales de Metrología, en cooperación con la industria y centros de investigación, están elaborando una propuesta cuyo objetivo es desarrollar la infraestructura metrológica que dé soporte a la movilidad eléctrica.

Las líneas de actuación se centran en tres elementos fundamentales de la movilidad eléctrica: la transferencia de la energía eléctrica desde la red al vehículo (estaciones de carga); el almacenamiento de la energía en el automóvil (baterías); y finalmente, el uso de esta energía (tren de potencia).

La falta de una infraestructura de estaciones de carga y los tiempos necesarios para las recargas supone una barrera a la expansión del vehículo eléctrico. Es necesario desarrollar el soporte metrológico a las investigaciones encaminadas a aumentar la eficacia y la potencia de carga.

Las estaciones de carga constituyen un elemento específico de transacción económica de energía eléctrica que necesita una regulación propia. El CEM, en coordinación con otros institutos europeos de metrología, está elaborando dicha regulación y la infraestructura metrológica que soporte su aplicación. Sin duda uno de los elementos más críticos del vehículo eléctrico lo constituyen las baterías en las que se investiga para mejorar sus propiedades más críticas, entre ellas, densidad de energía, capacidad, actuaciones, vida útil o la posibilidad de reutilización una vez finalizada su aplicación. Se desarrollarán métodos de medida instantáneos y de gran exactitud para conocer el estado de las baterías en cuanto a carga, salud y seguridad (SOC, SOH y SOS, por sus acrónimos en inglés). Estos métodos se aplicarán en la fabricación de las baterías y en la utilización del vehículo eléctrico.

Finalmente, la energía almacenada en la batería experimenta diversas conversiones hasta alimentar el motor eléctrico que a su vez transmite esta energía a las ruedas. Para poder mejorar la eficacia de estos procesos es necesario disponer de sistemas de medida exactos.