Un automóvil eléctrico es silencioso, libre de emisiones locales y ofrece comodidad de conducción y placer de conducción debido a su potente conducción. Aunque las baterías generalmente hacen que los autos eléctricos sean más caros de comprar que los vehículos comparables con motores de combustión, en la contabilidad de costos totales (TCO = costo total de propiedad) en muchos casos ya son más baratos debido a los menores costos de energía, mantenimiento y desgaste, al menos con un kilometraje promedio a alto.
El número de modelos eléctricos y sus capacidades de batería están creciendo. Con rangos realistas de entre 200 y 450 kilómetros, los autos eléctricos de hoy también pueden hacer frente a viajes diarios más largos. Con la tecnología de carga rápida y la planificación adecuadas, también son posibles largas distancias.
Los coches eléctricos son tan limpios como su electricidad
Aunque los vehículos eléctricos se consideran libres de emisiones, no hay que olvidar las emisiones de la generación de electricidad en la planta de energía. Es por eso que un automóvil eléctrico es en realidad tan limpio como la electricidad cargada. Además, la producción de baterías de iones de litio consume mucha energía. En comparación con un automóvil de combustión, un nuevo automóvil eléctrico comienza su ciclo de vida con una «mochila ecológica», cuyo tamaño depende de la capacidad de la batería.
Accionamiento eléctrico: Los componentes
El corazón del coche eléctrico es la batería. Otros componentes incluyen el motor eléctrico, la electrónica de potencia, así como los sistemas de refrigeración y gestión de la temperatura. Las unidades como la dirección, la unidad de freno y la calefacción / aire acondicionado funcionan eléctricamente. El «cerebro» de la batería es el sistema de gestión de la batería, que siempre conoce el estado de la batería y regula los procesos de carga y la potencia durante el funcionamiento.
La batería se encuentra entre los ejes en la parte inferior de la carrocería, el motor eléctrico y la electrónica de potencia en el eje delantero y / o trasero. Esta arquitectura baja garantiza un centro de gravedad bajo y permite un uso ligeramente mejor del espacio que en vehículos con motores de combustión. Además, el espacio entre los ejes es el lugar más seguro en caso de accidente.
Motor eléctrico: confort de conducción y eficiencia
El motor eléctrico fue patentado ya en 1837. Desde entonces, se ha utilizado en innumerables áreas de la industria, el comercio y la movilidad (ferrocarril eléctrico). Y demostró ser la máquina de accionamiento ideal: extremadamente eficiente en el manejo de la energía: confiable, de bajo desgaste, prácticamente silenciosa y sin vibraciones. Desde el principio, un motor eléctrico proporciona un par máximo en un amplio rango de velocidades. Por lo tanto, una caja de engranajes con una relación fija (generalmente solo una marcha) es suficiente para la mayoría de las aplicaciones.
En particular, la comodidad de conducción de la conducción de bajo ruido sin molestos cambios de marcha y el placer de conducción debido al desarrollo espontáneo del par inspiran a muchos conductores. Desde un punto de vista físico, un motor eléctrico funciona con una eficiencia de más del 90 por ciento y tiene pocas pérdidas en forma de calor o fricción.
El gran desafío y al mismo tiempo la razón por la cual el motor eléctrico no podía prevalecer sobre el motor de combustión para su uso como motor de accionamiento en vehículos de motor a principios del siglo XIX fue el almacenamiento de energía para un rango aceptable.
Al frenar y conducir cuesta abajo, el motor eléctrico se convierte en un generador de energía y recupera energía (recuperación). Al anticipar la conducción, un automóvil eléctrico se puede conducir casi sin el uso del freno mecánico, lo que significa que el freno dura más tiempo.
Debido a que los motores eléctricos son silenciosos, es posible que los automóviles eléctricos de movimiento lento no se escuchen o se escuchen demasiado tarde en el tráfico rodado. Esto conduce a «momentos aterradores» para los peatones, por ejemplo, en estacionamientos o en áreas con tráfico calmado. Por lo tanto, desde mediados de 2019, los nuevos automóviles eléctricos deben estar equipados de serie con un generador de sonido que genere un ruido artificial (advertencia) de hasta 20 km / h. A velocidades más altas, los autos eléctricos se perciben como de costumbre por el ruido de los neumáticos.
Batería de iones de litio: energía, seguridad, durabilidad
Contenido energético y durabilidad
Los requisitos más importantes para la batería de un automóvil eléctrico son alta energía y densidad de potencia (importante para el rendimiento de conducción), así como seguridad y funcionalidad. Actualmente, casi todos los fabricantes y proveedores de vehículos se están concentrando en la batería de iones de litio, ya que cumple mejor con los requisitos y también tiene potencial de desarrollo.
Las baterías de iones de litio también se caracterizan por una alta estabilidad de ciclo (carga / descarga). Por lo tanto, desde hace algún tiempo, también han sido el equipo estándar para pequeños electrodomésticos como teléfonos móviles, ordenadores portátiles y herramientas inalámbricas.
Las baterías utilizadas en los automóviles eléctricos tienen una gestión térmica sofisticada. Esto es fundamental para garantizar una larga vida útil de las celdas de la batería. Por un lado, asegura que las celdas no se sobrecalienten y, por otro lado, controla el control de temperatura y la potencia de salida en climas fríos para que las celdas no se dañen.
Las celdas de batería están disponibles en tres diseños comunes: redondo, prismático (rectangular) o como una celda de bolsa, comparable a un paquete de café al vacío. Además, existen diferentes químicas celulares, que también tienen diferentes fortalezas y debilidades en términos de densidad de energía, capacidad de carga rápida y densidad de potencia, estabilidad del ciclo (vida útil), seguridad, comportamiento de temperatura, materias primas o costos. La densidad de potencia, la densidad de energía y la estabilidad del ciclo, hoy por hoy, se han mejorado sucesivamente.
Es importante que el conductor sepa que los tamaños de la batería o su contenido de energía se indican de dos maneras: el contenido de energía total (bruto) o el contenido de energía utilizable real (neto). Antecedentes: Del contenido total de energía de la batería (bruto), un búfer en el nivel de carga superior e inferior de la batería permanece sin usar. Esta medida sirve para garantizar la vida útil más larga posible de la batería: debido a que no se lleva a sus límites, está menos estresada.
Otro aspecto importante es la posible velocidad de carga, especialmente en distancias más largas. Las capacidades de carga de 150 kW y más aseguran que las etapas de viaje tomen mucho menos tiempo. Los mejores coches, como el Porsche Taycan, se pueden recargar durante una pausa para el café de 20 minutos con electricidad para un alcance de más de 300 kilómetros.
Las baterías se consideran intrínsecamente seguras
Los componentes eléctricos de los coches eléctricos producidos en masa están diseñados para ser intrínsecamente seguros. Por lo tanto, en el funcionamiento normal previsto, los automóviles eléctricos que funcionan con baterías se consideran seguros.
Puede volverse crítico si la batería de tracción se deforma y se daña por un accidente. Para evitar que esto suceda, las baterías de alto voltaje se alojan en áreas protegidas contra choques con una carcasa de batería resistente hecha de acero o aluminio. Si la carcasa de la batería ya no puede soportar cargas extremas, las celdas pueden «pasar» en el peor de los casos: la llamada «fuga térmica». Una batería de tracción encendida debe extinguirse con abundante agua. Sin embargo, tales casos son extremadamente raros, ya que el flujo de corriente de la batería se interrumpe inmediatamente por un mecanismo de parada de emergencia en caso de accidente.
¿Qué tan realistas son los rangos?
El alcance realista en la vida cotidiana es un factor decisivo para la aceptación de los automóviles eléctricos. Más de la mitad de los usuarios esperan que su vehículo eléctrico tenga un alcance de más de 300 kilómetros sin la molesta pausa de carga. Durante mucho tiempo, solo los costosos autos eléctricos de lujo pudieron cumplir con estos requisitos de rango, pero el mercado ahora ofrece varios modelos de vehículos a precios más bajos.
Según los expertos de Urbancar, pueden viajar más de 400 kilómetros con una carga de batería. Sin embargo, los compradores deben tener en cuenta que las especificaciones del fabricante a menudo no se pueden lograr en condiciones reales de conducción, independientemente de si utilizan el nuevo método de medición WLTP o el antiguo método de medición NEDC.
El consumo de energía de un automóvil eléctrico resulta del gasto de energía de conducción (dependiendo de las condiciones de funcionamiento), la eficiencia de la batería (resistencias internas, calentamiento y enfriamiento de la batería, autodescarga), el rendimiento del cargador (pérdidas de carga) y los requisitos de las unidades auxiliares (principalmente aire acondicionado interior).
La autonomía alcanzable en la vida cotidiana depende en gran medida del comportamiento de conducción, la temperatura exterior, las condiciones climáticas y el uso de consumidores eléctricos como la calefacción o el aire acondicionado. Los coches eléctricos son muy eficientes en carreteras urbanas y rurales, pero a velocidades más altas en la autopista, el consumo de energía aumenta significativamente y la autonomía se reduce notablemente. Para optimizar el alcance, los autos eléctricos ofrecen un modo de conducción ecológica, y a veces hay disponibles bombas de calor que ahorran energía.
Porque la calefacción en los coches eléctricos requiere mucha electricidad y a menudo reduce considerablemente la autonomía. El consumo adicional o la pérdida de autonomía depende de la temperatura exterior, el perfil de conducción y la tecnología de calefacción (eficiencia) del vehículo. En principio, los coches eléctricos consumen entre un 10 y un 30 por ciento más de energía en invierno, y hasta un 50 por ciento más en casos extremos. El rango se reduce en consecuencia. Las distancias cortas y el recalentamiento del automóvil aumentan el requerimiento de energía.
Por lo tanto, algunos fabricantes ofrecen sus autos eléctricos con una bomba de calor que utiliza la energía de la batería hasta cuatro veces más eficientemente para la calefacción. El requerimiento de energía para el aire acondicionado en verano es notablemente menor en comparación con la calefacción.
Conclusión y perspectivas
Hasta ahora, los altos precios de compra, los rangos limitados y los descansos de carga necesarios en distancias más largas significaban que la mayoría de los conductores aún no estaban listos para cambiar a la propulsión eléctrica.
Sin embargo, con el aumento de las cantidades y el desarrollo tecnológico, los costos disminuirán cada vez más. Además, la infraestructura de carga se está volviendo más densa y la tecnología de carga está evolucionando. La transición energética y los esfuerzos de los fabricantes también aseguran que se mejore el equilibrio ecológico con una producción más sostenible de automóviles eléctricos y baterías. Estas medidas pueden hacer que los coches eléctricos sean más competitivos y cada vez más interesantes para un grupo objetivo más amplio.
