Un motor eléctrico sin cobre es una fantasía para muchos. Pero no para un equipo que acaba de demostrar su viabilidad
Científicos coreanos extraen conclusiones positivas tras diversas pruebas de motores de coches eléctricos sin cobre. Así sería su impacto medioambiental.
Recientemente se ha alcanzado un hito significativo en la ingeniería automotriz, llevando a la realidad lo que para muchos era una fantasía: la fabricación de un motor eléctrico sin cobre.
Un equipo de investigadores del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST) ha demostrado la viabilidad de esta tecnología, que busca reducir drásticamente el peso, el coste y la dependencia de metales pesados en los componentes clave de los vehículos eléctricos.
Este avance, que utiliza nanotubos de carbono como sustituto del tradicional cableado de cobre, tiene el potencial de revolucionar la industria de la movilidad sostenible y el futuro de los motores eléctricos.
El cobre ha sido el material predominante en las bobinas de los motores eléctricos durante más de un siglo, gracias a su excelente conductividad.
Sin embargo, su peso considerable (un coche eléctrico medio puede contener entre 80 y 100 kg de cobre), las preocupaciones sobre su coste, la volatilidad de su suministro y el impacto ambiental de su extracción, han impulsado la búsqueda de alternativas.
La solución desarrollada por el equipo coreano reside en el uso de nanotubos de carbono (NTC) en lugar del cableado de cobre.
Los NTC son estructuras cilíndricas formadas por átomos de carbono, con propiedades excepcionales. Poseen una conductividad eléctrica que puede rivalizar e incluso, en teoría, superar a la del cobre, pero con una densidad hasta cinco veces menor.
La clave del éxito de este proyecto fue la capacidad de los investigadores de KIST de desarrollar un método para alinear estos nanotubos en estructuras ordenadas—un proceso que han denominado Lyotropic Liquid Crystal-Assisted Surface Texturing (LAST)—, que maximiza la transmisión eléctrica y permite crear bobinas funcionales para un motor eléctrico.
La demostración de viabilidad se ha llevado a cabo con un prototipo funcional. Los científicos lograron hacer funcionar un vehículo a escala, alimentado por un motor eléctrico totalmente libre de cobre y metales pesados, utilizando cables hechos de nanotubos de carbono.
Aunque las primeras pruebas operaban a bajos voltajes (3 voltios) y potencias modestas, ensayos más recientes con una versión optimizada han elevado la conductividad hasta acercarse al 90% de la del cobre tradicional.
Este progreso ha permitido probar el motor eléctrico con una batería estándar de ion-litio, impulsando un vehículo a escala de 5 kg a velocidades de hasta 40 km/h en una pista de 100 metros.
Lo más destacable es que el prototipo ha demostrado una resistencia considerable, soportando 500 horas de operación continua a 50 vatios sin degradación significativa. Esta durabilidad es crucial para considerar la transición de la tecnología del laboratorio a la producción comercial.
El potencial impacto en la reducción de peso es una de las mayores ventajas. Se estima que el cableado a base de NTC pesa hasta un 80% menos que el cableado de cobre. En el contexto de un vehículo eléctrico, esto podría significar una reducción de peso del motor eléctrico de hasta un 25%.
Por ejemplo, el motor de un vehículo como el Tesla Model S, que contiene una cantidad significativa de cobre, podría aligerar sustancialmente su peso total con la implementación de esta tecnología. Por tanto, una menor masa vehicular se traduce directamente en una mayor eficiencia energética y, por ende, una mayor autonomía.
Más allá del rendimiento, la eliminación del cobre en el motor eléctrico aborda importantes desafíos de sostenibilidad. El primero de ellos es el conocido como impacto ambiental reducido.
Es decir, la producción de nanotubos de carbono, si bien debe escalar de manera limpia, tiene el potencial de ser menos intensiva en recursos y menos contaminante que la minería y refinación del cobre.
Otro de los detalles más llamativos es su resistencia al calor. Y es que los motores con bobinas de NTC han demostrado una resistencia superior a altas temperaturas (hasta 200°C), donde los metales tradicionales pueden fallar por oxidación. Esto abre puertas a diseños de motor eléctrico más compactos y potentes que operan en condiciones más extremas.
Y por último, la reducción de costes a largo plazo. Aunque la producción de NTC aún debe volverse más eficiente y económica para alcanzar la paridad con el cobre, la eliminación de un metal pesado sujeto a la volatilidad de los mercados globales ofrece una mayor estabilidad en la cadena de suministro.
Este desarrollo es solo una prueba de concepto y aún quedan retos por delante, principalmente la escalabilidad de la producción de nanotubos de carbono y la optimización de la eficiencia del motor eléctrico en condiciones de alta potencia.
