El cambio climático es, de lejos, la mayor amenaza de la era humana moderna, una crisis que solo empeorará cuanto más vacilemos, con la cultura automovilística estadounidense como uno de los principales contribuyentes a las emisiones de gases de efecto invernadero de la nación. Pero la energía y las soluciones neutralizadoras de carbono ya están en el horizonte y, en algunos países más desarrollados como Suecia, ya se están implementando. En su último libro, Nuestro mundo habitable, Marc Shaus, analista de ciencia y tecnología, lleva a los lectores a un recorrido fascinante por las herramientas emergentes, desde las «carreteras inteligentes» hasta el combustible para aviones fabricado con basura, que no solo ayudarán a frenar el cambio climático, sino que quizás incluso marcarán el comienzo de una nueva, más sostenible y habitable mundo.

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Copyright © 2020 Marc Shaus Todos los derechos reservados. El siguiente extracto se ha reimpreso de Nuestro mundo habitable: cómo los científicos de hoy están creando la tierra limpia del mañana por Marc Shaus. Reproducido con permiso de Diversion Books.

En términos de nuestras peores áreas de emisiones de carbono, el transporte y la producción de electricidad encabezan fácilmente la lista. Según la Agencia Estadounidense de Protección Ambiental (EPA), el transporte por sí solo constituye aproximadamente el 29 por ciento de las emisiones totales de carbono del país. Eso es casi un tercio de las emisiones estadounidenses dedicadas a los vehículos en movimiento. También encontramos esta relación relativamente consistente en muchos otros países, dado que las cifras globales citan que el transporte se encuentra entre las fuentes más altas de emisiones. Y a medida que los países en desarrollo continúen desarrollándose, más conductores potenciales comprarán automóviles. Por lo tanto, resolver nuestros problemas de transporte más temprano que tarde debería estar entre nuestras principales prioridades.

Hay tres formas en que los científicos han estado trabajando para salvar nuestro sector del transporte: creando combustibles neutros en carbono para nuestros vehículos actuales; diseñar grandes mejoras nuevas para vehículos eléctricos de próxima generación; y el despliegue de nueva infraestructura para reducir el impacto de nuestro desplazamiento. Los combustibles neutros en carbono encierran una increíble cantidad de promesas, pero también dependerán de nuestra capacidad para escalarlos a niveles de civilización. La electrificación de nuestros vehículos es más inmediata, por lo que no es sorprendente ver inmensas cantidades de capital e innovación comenzando allí. Y la buena noticia es que, si bien los vehículos eléctricos (EV) han tardado en crecer, nuevamente hemos realizado nuevos desarrollos que cambian el juego con actualizaciones tecnológicas.

Las nuevas hazañas de ingeniería de vehículos eléctricos incluyen especificaciones de vehículos de nanotecnología para una mayor ligereza y durabilidad; navegación autónoma para vehículos autónomos; la capacidad de cargar nuestros vehículos de forma inalámbrica o incluso en movimiento; insumos de energía renovable para una mayor independencia de los conductores (además, el potencial de monetizar vehículos como «plantas de energía virtual»); los llamados «caminos inteligentes» que pueden apoyar nuestro impulso de varias maneras; y más, todo lo cual puede potencialmente reducir las emisiones al hacer que los vehículos eléctricos sean más baratos, más eficientes y, en última instancia, más atractivos para los posibles conductores.

Dependiendo de dónde viva, la electricidad puede seguir percibiéndose como elitista o innecesaria. Pero ninguno de estos estigmas puede sobrevivir mucho más tiempo. Mientras más estados implementen regulaciones pro-EV, construyan la infraestructura de carga necesaria y ofrezcan incentivos a los compradores, más estos vehículos se convertirán en una solución a corto plazo para nuestros problemas de transporte. Muchos países y regiones individuales ya tienen estaciones de carga de vehículos eléctricos a lo largo de las principales carreteras o tienen esos proyectos en desarrollo. Algunas de estas estaciones de carga incluso tienen la promesa de funcionar con energías renovables. Si se financian con fondos públicos, también podrían ser de uso gratuito. Varias empresas globales más grandes también han instalado estaciones de carga de vehículos eléctricos gratuitas en sus estacionamientos para que los empleados las usen. O, por supuesto, para atraer a clientes potenciales a los estacionamientos con la promesa de electrones gratis.

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La capacidad de cargar de forma inalámbrica abre nuevas y sorprendentes oportunidades para los conductores de vehículos eléctricos. Como tal, los científicos han estado trabajando en el desarrollo de la tecnología detrás de la carga inalámbrica durante bastante tiempo. Los problemas con la desalineación del estacionamiento han sido un problema continuo, así como los componentes de la carcasa capaces de proteger a los conductores de la radiación asociada. Pero la I + D ha seguido adelante, y los principales fabricantes de automóviles ahora se asocian con varios equipos de investigación de carga inalámbrica en todo el mundo. Y, afortunadamente, ahora vemos que algunas empresas implementan esta tecnología para uso público.

En Long Beach, California, la empresa de carga inalámbrica de vehículos eléctricos Wave ya ha proporcionado zonas de carga especializadas para autobuses urbanos en rutas de transporte público. Las plataformas están diseñadas para cargar autobuses mientras los pasajeros entran y salen, lo que ahorra el tiempo de enrutamiento a una instalación de carga separada. Los científicos han utilizado tecnología similar a la forma en que cargamos nuestros teléfonos sin cables, pero con funciones adicionales para aumentar las señales de carga y corregir el posicionamiento impreciso.

Una empresa como WiTricity, con sede en Massachusetts, Watertown (surgida de científicos del MIT) ha prometido que sus almohadillas se cargarán a través de la nieve y el cemento, e incluso si el estacionamiento está ligeramente desalineado. “Aparcar y cargar; es así de simple ”presume el eslogan de WiTricity. La compañía se ha asociado con los fabricantes para ampliar las plataformas de carga listas para el garaje para vehículos eléctricos domésticos, posiblemente incluso para cuando lea esto (una imagen de ejemplo de las plataformas de carga WiTricity que funcionan dentro de un estacionamiento también se puede encontrar en la primera sección de fotos, en la página 60).

La promesa de la tecnología de carga inalámbrica para vehículos eléctricos no es simplemente salvar a los propietarios de las dificultades de enchufar su automóvil por la noche; la verdadera promesa es alentar a los operadores de transporte público a realizar la transición con mayor facilidad. Las compañías de taxis pueden aumentar la propiedad de la flota de vehículos eléctricos si saben que las ubicaciones de las plataformas de carga en las ciudades les ayudarán a evitar el desvío de regreso a la sede de la compañía para obtener energía. Los vehículos de la flota de cualquier ciudad también podrían emplear esta tecnología. Piense también en las zonas de parada de hospitales, escuelas y cualquier otro lugar donde la gente esté inactiva de forma rutinaria. Los análisis de expertos ven que el mercado global de carga de vehículos eléctricos inalámbricos aumentará de los $ 21,8 millones en 2017 a aproximadamente $ 1,4 mil millones para el año 2025.

Sin embargo, los ingenieros no se limitarán a la carga inalámbrica. ¿Qué pasaría si pudiéramos eliminar más las conjeturas de carga agregando almohadillas de carga inalámbrica para seleccionar carreteras y cargar nuestros vehículos mientras conducimos? Otra tecnología que parece estar siempre «a solo unos años de distancia», la carga móvil también se ha beneficiado de varios avances nuevos.

Los ingenieros en Suecia han probado un riel estilo slot-car para ser integrado en las carreteras, suministrando energía a los vehículos eléctricos a medida que avanzan. El proyecto eRoadArlanda, ahora en funcionamiento desde 2017, equipó las carreteras con un raíl que recorre el medio de cada carril para impulsar a los vehículos en movimiento. El riel permite que los automóviles y camiones equipados con una plataforma de carga extensible se enciendan casi a velocidades de autopista. Un sensor de contacto en el brazo de carga puede detectar cuando el riel de abajo está presente, luego bajarse para extraer energía o elevarse automáticamente cuando el riel ya no esté presente. Los campos magnéticos alternos facilitan una transferencia de energía entre circuitos sin contacto, utilizando una pequeña banda de frecuencia para una transferencia de energía inductiva (IPT). Y, según se informa, los vehículos eléctricos preexistentes sin una plataforma de carga equipada podrían actualizarse con uno.

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La e-road de Suecia ha sido un éxito relativo hasta ahora, sus resultados se redujeron solo por los límites de donde los ingenieros colocaron las bandas de carga. Afortunadamente, los tramos electrizantes de la carretera aparentemente no son tan peligrosos como parece: los canales de franjas son lo suficientemente anchos para que el agua caiga en cascada y no tanto para que las motocicletas se vean impactadas. Para lastimarse personalmente, tendría que estar pegado a la carretera, atascando algo en las tiras (lo que, afortunadamente, de nuevo, nadie ha intentado hacer todavía).

Actualmente se están desarrollando múltiples opciones de carga inalámbrica para carreteras en varios laboratorios de todo el mundo. Las llamadas plataformas de carga «dinámicas» serán capaces de transferir energía de plataforma a plataforma para vehículos en movimiento. Pero los ingenieros también están diseñando plataformas de carga “semidinámicas” para usar mientras los vehículos están detenidos temporalmente (en las luces rojas y en las zonas de carga, por ejemplo). Los primeros modelos comerciales para las carreteras electrónicas se han centrado en cobrar a los conductores por vatio con un identificador único de la plataforma del vehículo sincronizado a través de la aplicación, aunque la comercialización aún no ha comenzado.

El gigante tecnológico internacional Qualcomm ha invertido mucho en el desarrollo de opciones de carga dinámica de vehículos eléctricos (DEVC). Basado en la tecnología de carga inalámbrica de vehículos eléctricos (WEVC) de Qualcomm Halo, la compañía ha desarrollado un sistema DEVC que supuestamente es capaz de cargar vehículos a hasta 20 kilovatios mientras viaja a velocidades de autopista (cortesía de su programa de carga FabricEV de París).

Todos los nuevos desarrollos que aumenten la función y el atractivo de los vehículos eléctricos ayudarán a convertirlos en una alternativa más sostenible a los automóviles convencionales. Pero hablando de manera realista, los vehículos de próxima generación, ya sean completamente eléctricos, híbridos enchufables o simplemente con bajo contenido de carbono, pueden reducir las emisiones de nuestro sector de transporte con avances en otras áreas. La navegación GPS, la visión por computadora, el aprendizaje automático, la conectividad 5G y el análisis impulsado por inteligencia artificial en tiempo real, por ejemplo, contribuirán a comercializar vehículos que pueden ser autónomos, otra característica que ayudará a descarbonizar nuestro sector de transporte.

Es probable que haya oído hablar de los automóviles sin conductor, pero para la mayoría de los analistas del mercado automotriz, parece ser una conclusión inevitable que los vehículos autónomos (AV) eventualmente dominarán el mercado. Al evaluar el análisis de expertos, Project Drawdown estima que los vehículos automáticos probablemente captarán una participación de mercado de aproximadamente el 75 por ciento de los automóviles en la carretera para el año 2040.

Los vehículos autónomos pueden contribuir a descarbonizar nuestros sectores de transporte de diversas formas. Por ejemplo, el aumento de datos junto con los sistemas de vehículos conectados puede reducir las colisiones, las condiciones de atascos y, potencialmente, incluso el número de conductores en la carretera (más sobre esto pronto). Reducir las colisiones y los autos en ralentí puede tener implicaciones directas para la huella de remediar.

Con la ayuda de las redes 5G, los vehículos autónomos podrán intercambiar cantidades realmente increíbles de datos entre ellos y con sensores de terceros en tiempo real. Solo piénselo: mientras conduce, los sistemas de sensores de un AV recopilarán cantidades desconcertantes de información: dónde se encuentra de un momento a otro, ubicaciones donde los sensores perciben que están otros autos y objetos, su velocidad, su trayectoria calculada, la potencia de la velocidad en tiempos de frenado, y mucho más. Todo esto puede ser evaluado y analizado rápidamente mediante inteligencia artificial, así como también comunicarse con otras unidades que hacen lo mismo.

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Dos automóviles que intercambien los mismos puntos de datos en tiempo real esencialmente podrán «ver alrededor de las esquinas» con el conocimiento de la situación de dónde se encuentran otros automóviles en la carretera. Por lo tanto, además de reducir el número de conductores que operan vehículos bajo la influencia o se quedan dormidos al volante, las aplicaciones AV ofrecen más seguridad a través de la interconectividad. También veremos una mejora en los atascos cuando los AV se conecten a un conjunto más grande e inteligente de datos de conducción en toda la ciudad para optimizar las rutas.

La combinación de una serie de características AEV futuristas dará como resultado algunas nuevas y fascinantes posibilidades para los conductores. Estas opciones están un poco más alejadas, pero considere las aplicaciones AV combinadas con carga inalámbrica, por ejemplo. Los AEV equipados con capacidad de carga inalámbrica podrán utilizar de manera realista las capacidades de navegación GPS para ubicar estaciones de carga cercanas. Las estaciones que detecten AV inminentes pueden entonces difundir ID de pedidos para agilizar el servicio. Parece cada vez más probable que veamos un día en el que los AEV se puedan enviar desde casa, ubicar una estación de carga inalámbrica, cargar de forma inalámbrica sin un conductor presente y luego navegar a casa. Los sistemas de cámaras a bordo podrían ofrecer previsiblemente la capacidad de ver todo lo que sucede en tiempo real. El beneficio, nuevamente, se trata menos de aumentar la pereza y más de fomentar el uso de vehículos eléctricos para individuos y propietarios de flotas.

Por estas razones, algunos comentaristas de la industria ven la posibilidad de que los futuros servicios de viajes compartidos AV reduzcan realmente el número de personas que incluso compran un automóvil. Después de todo, puede que algún día sea más barato simplemente llamar a un AEV desde un servicio de lanzadera, que puede tener una flota en movimiento en cualquier momento; comprar un transporte en algún lugar por cantidades de dinero menores que el combustible, el seguro y los posibles pagos mensuales del automóvil; y luego envíe el AV en su camino. Los vehículos autónomos equipados con comandos de carga podrían saber de antemano si el destino de un pasajero preestablecido agotará sus reservas de energía y señalará a los operadores que puede ser necesario un viaje de regreso a una estación de carga primero.

Los vehículos sin conductor obviamente sufrieron un golpe de despliegue en 2018 cuando una mujer de Arizona fue trágicamente atropellada y asesinada por un Uber autónomo. Pero la tecnología no muestra signos de pérdida de inversión, con actualizaciones anuales que acercan estos autos al despliegue comercial. Tesla, por ejemplo, ya ha proporcionado a los conductores una capacidad de invocación autónoma para su uso en estacionamientos (o en cualquier lugar dentro de los 200 pies, es decir). Puede sonar falso para aquellos de nosotros a los que no nos importa caminar hasta nuestro automóvil, pero todos estos complementos se sumarán al desarrollo de la tecnología con el tiempo.

Algunas ciudades de todo el mundo ya están utilizando redes más pequeñas de servicios de transporte de flotas autónomas para poner las cosas en marcha. Uno de estos servicios, sin conductor y totalmente eléctrico, opera en Lyon, Francia, y transporta pasajeros de ida y vuelta entre destinos turísticos establecidos. La ciudad de Nueva York también cuenta con un pequeño complejo de red AEV dentro de uno de los centros tecnológicos de la ciudad.