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lunes, 8 de mayo de 2017

¿Resuelve algo el coche eléctrico? Prestaciones.

Desde Autonomía y Bienvivir nos preguntamos si el coche eléctrico, que en algunos territorios, nacionales e internacionales, se está fomentando políticamente, soluciona algún problema, creemos que no, pero le hemos preguntado a un "insider", que prefiere mantener el anonimato, su seudónimo es Beamspot, quizás les suene por sus relaciones con Antonio Turiel. Les dejo con él.




Mucho se habla sobre los coches eléctricos, muy especialmente, sobre su autonomía y su previsible futuro.

Dada la confusión y la gran cantidad de datos que se manejan, este breve artículo intentará arrojar algo de luz sobre este espinoso y complejo asunto.

Uno de los puntos más alabados del coche eléctrico, es su presunta elevada eficiencia. Aunque ciertamente es elevada, tampoco es que sea del 100% como muchos afirman, atacando directamente los principios de la termodinámica, pero es que además, es muy variable, lo cual repercute mucho en algunos de sus aspectos, empezando por la autonomía, sin ser, ni de lejos, el mayor de los problemas.

Para analizar las prestaciones, utilizar el rendimiento como punto de vista es probablemente la mejor opción.

Hay varios factores que restan eficiencia, siendo uno de ellos el conjunto de gestión de la energía tanto desde la red a la batería (cargador), como entre esta y el motor (invertir), más los rendimientos propios de ambos, el sistema de almacenamiento y el motor propiamente dicho.

El parámetro más influyente en todo esto, es sin duda la potencia. Tanto la de recarga como la de descarga. Y la potencia además influye al cuadrado, es decir, a partir de ciertos niveles de potencia (bajos para el caso de un coche), doble potencia significa cuatro veces más pérdidas. Pérdidas que siempre se traducen en calor, quizás el elemento más importante, clave, de todo este asunto.

Para establecer un punto de partida, de referencia, con la recarga lenta, la de menor potencia, un Nissan Leaf está, a la salida de la batería, y por tanto, sin descontar las pérdidas en motor y mecánica, en un 84% (según el ciclo EPA City), lo que se traduce en alrededor del 70% a la rueda, cifra similar a la que da Tesla para su Roadster.

Para mantener lo más elevada posible esta eficiencia, el truco está siempre en pedir el mínimo de potencia al sistema: acelerones y frenadas suaves, velocidades bajas, lo que viene siendo el ‘estilo de conducción de la abuela’.

A la primera que se sale de estos parámetros, la eficiencia, y por tanto, la autonomía, caen en picado.

La potencia demandada depende, a su vez, de varios factores. Uno es el peso del vehículo: más peso, requiere más potencia. La otra, es la velocidad. La potencia es la fuerza aplicada multiplicada por la velocidad.

Acelerar de 0 a 20 Km/h requiere menos potencia que pasar de 20 a 40Km/h. Lo mismo aplica a la frenada

Pero el rozamiento, la fuerza necesaria desperdiciada por la aerodinámica, depende del cuadrado de la velocidad, al menos hasta cierto punto a partir del cual pasa a ser cúbica. Por tanto, a doble velocidad, cuatro veces más potencia necesaria, y todavía más pérdida.

La primera y más importante implicación de todo esto, es que la eficiencia de sistema motriz eléctrico es mucho mayor en usos con bajas velocidades, potencias y aceleraciones/frenadas, que es el caso típico de la conducción urbana.

En corto: el uso urbano del vehículo eléctrico es muy bueno y eficiente, mientras que a la primera que se toca carretera (y/o condiciones de gran desnivel), la eficiencia cae. Justo lo contrario que ocurre con un coche térmico.

Los ciclos de conducción que se utilizan para ‘medir’ la autonomía, dependen siempre del tipo de vehículo a probar. Siempre, de forma invariante, se elige el ciclo más favorable para el vehículo. Y aun así, la credibilidad siempre es baja, como la gente ha aprendido después del no-escándalo del dieselgate de Volkswagen (no escándalo porque todos los que estamos metidos en la automoción sabemos que los ciclos están ‘cocinados’).

Por eso, la autonomía de los vehículos eléctricos casi siempre se determina mediante el ciclo EPA City: velocidades bajas, acelerones y frenadas suaves, con potencias reducidas. Al fin y al cabo, la media de velocidad es de alrededor de 31Km/h.

Pero además, este ciclo se suele realizar con la batería con carga menor del 80%, y a temperaturas primaverales, de día, y habitualmente sobre rodillos, aplicando factores de simulación ideales al rozamiento aerodinámico, condiciones óptimas.

Lo de la batería es importante, porque por encima del 70 – 80% de carga, la potencia que acepta para la regeneración en la frenada cae bruscamente, para tender suavemente hacia el final a 0, eliminando así la posibilidad de aprovecharse de esta gran ventaja del coche eléctrico.

Y lo de la temperatura primaveral tiene que ver con los gastos parásitos del vehículo, que no producen movimiento y por tanto reducen la autonomía de forma muy acusada. Las luces, equipamiento interno, actuaciones como subir/bajar las ventanillas, la luneta térmica, y con diferencia, el sistema de climatización, pueden dar al traste con la autonomía.

Aquí se presenta el primero de los elementos clave donde la temperatura se manifiesta negativamente.

En Enero de 2017, hubo una ola de frío que causó grandes subidas de la luz. Y grandes bajadas de la autonomía de los eléctricos. Según el comentario personal de un propietario de un Leaf, el mismo trayecto que durante el veranillo de San Martín le daba una autonomía de alrededor de 220 Km, ese enero, con más atasco (y menor velocidad, pero más tiempo parado) y la ola de frío, llegó a reportar menos de 100 Km de autonomía, incluso bajó puntualmente hasta los 80. Y eso en tráfico urbano.
La razón es obvia: la calefacción es la causante. Un elemento conocido en Noruega, uno de los grandes usuarios de coches eléctricos, donde la queja a Tesla sobre este punto afirmaba que la autonomía se reducía a la mitad.

La ‘solución’ adoptada es la de tener el coche en el garaje, enchufado todo el tiempo, y manteniendo el vehículo caliente en todo momento, con el consiguiente consumo cargado a la red en lugar de a la batería. Eso mejoraba la autonomía, pero no el consumo.

Hay que destacar que el aire acondicionad hace lo mismo, pero que aunque el conductor se ponga bufanda y abrigo, o en bañador en verano, no afecta tanto: el principal consumidor de la climatización, y con prioridad absoluta además, es la batería.

Si la temperatura hace reducir la autonomía, también lo hacen los desniveles, tanto más cuanto más pronunciados, así como la velocidad a la que se afrontan. Sólo por subir 1000m, cada tonelada de coche requiere 2.73KWh netos, sin contar las pérdidas, ni el rozamiento aerodinámico, lo cual significa que para un coche eléctrico, habitualmente más pesado que uno de los térmicos, de tonelada y media, fácilmente se irán entre 4.5 y 6 KWh, mientras que de bajada se podrá recuperar sólo una parte, dependiendo de la velocidad a la que se baje: a más velocidad, hace falta más potencia para frenar, a la par que hay más pérdidas aerodinámicas.

En ningún caso se recuperará más allá del 70%, siendo lo habitual en carreteras de montaña recuperar menos de la mitad. Por supuesto, en un vehículo que quema combustibles, nunca se llena el depósito.

El resultado neto de todo esto, es que en la autonomía en una carretera llana, ligerito de carga, con un coche aerodinámico, y con temperaturas primaverales, de día, se puede tener una autonomía razonable, pero que enseguida que uno quiere ir a esquiar en compañía, cargado, con esquís fuera, con frío en una parte importante de la carretera de montaña, la autonomía en carretera puede reducirse muy notablemente, a menos de una tercera parte, tanto más cuanto más optimizado esté el vehículo para otros tipos de trayecto.

Esa es la razón por la que en Noruega, la autonomía de los vehículos eléctricos ya no se da según las condiciones del fabricante, dados los problemas evidentes que se han encontrado que ha dejado la credibilidad de estos ciclos por debajo de la que tiene el grupo VAG (es decir, Vokswagen-Skoda-Porsche-Audi-Seat) en nuestros lares.

A pesar de ello, el ciclo propio de Noruega se sigue haciendo a temperaturas más bien cómodas, ya que presuponen que el vehículo estará precalentado en el garaje del propietario, reduciendo así el consumo por calefacción. Y de esta manera, las autonomías se reducen entre un 25% y más de la mitad, siendo lo habitual que se quede a dos tercios del valor nominal que dan los fabricantes, y eso teniendo el ciclo una componente urbana notable.

El resultado de todo esto, es que la autonomía, sobre todo cuando se coge carretera o autopista, es muy fuertemente variable, lo cual causa bastantes quebraderos de cabeza que, igual que ese ciclo propio noruego no es comentado nunca, tampoco es explicado en ningún caso en ningún medio de comunicación, justo al revés de lo que ha sucedido con el ‘dieselgate’. Incluso hay algún medio que ha llegado a decir que en carretera tienen más autonomía que en uso urbano, tal es la ignorancia y el desconocimiento sobre el tema.

Por todo ello, conscientes de toda la problemática real que tienen estos vehículos, los fabricantes están tendiendo sus propias estrategias. La reducción de peso y tamaño, dado que es extensible a todo tipo de vehículos, es la más difícil de implementar, es dónde ya queda poco que rascar pues llevan décadas con ello, y cuyas posibilidades son caras siempre, amén de estar supeditada al gusto del propietario del vehículo: que se lo digan a los amantes de los SUV’s.

La estrategia más habitual y que es en la que se centran los fabricantes de vehículos a corto plazo, es la hibridación: una batería pequeña, menos cara, costosa, junto a una transmisión que sufre menos, hace que el híbrido tenga las ventajas de ambos tipos de vehículos.

La otra estrategia a largo plazo, es el aislamiento térmico y la reducción de necesidades de gestión térmica. Esta es complicada, pero básicamente pasa por tener el coche enchufado en todo momento en que no esté circulando, para que el consumo de este tipo de gestión no se cargue a la batería.

Pero sigue teniendo un punto discutible: ¿Qué pasa si dejamos un vehículo eléctrico totalmente cargado, negro, con lunetas tintadas, en agosto, en Sevilla o Córdoba, al sol, durante una semana?¿Se debe ir poniendo el aire acondicionado para refrigerar la batería?¿O se deja que ésta se caliente?

Porque el principal inconveniente que tiene este asunto de las temperaturas, es que la vida útil de la batería se acorta tanto como que en Dubai, se use o no se use, la vida útil de las baterías de un Leaf, por envejecimiento térmico, es de menos de un año, cinco al sur de los Pirineos.

Porque en realidad, lo que hay que considerar es el conjunto total, todo el ciclo de vida, tanto del coche como, sobre todo, la batería, para ver las ventajas, si es que tiene alguna, del vehículo eléctrico. Pero eso se deja para otras entradas.

De momento, y para cerrar esta, lo que hay que tener claro es que la eficiencia presunta de los vehículos eléctricos se centra en áreas muy pequeñas, tanto más reducidas como mayor es la optimización, (nichos de mercado), y que a la primera que se sale de estas, se resiente mucho hasta el punto de tener inconvenientes mayores que dichas ventajas.

La eficiencia en este caso es la peor enemiga de la resiliencia.

Resumiendo: las prestaciones de estos vehículos no están claras, las autonomías son cortas de momento por dos razones: prácticamente obliga al uso urbano, a la par que abarata un vehículo que es de por sí muy caro, amén que baja el precio del recambio obligado del pack de baterías cuando éstas se agoten.

Las autonomías más aceptables que se dan de momento es a costa de un elevado precio, y sin embargo, la enorme variabilidad que le da la eficiencia, o la falta de ella bajo determinadas circunstancias muy reales y comunes, resaltan aún más las deficiencias en este sentido.

1 comentario:

  1. En el planteamiento actual los vehículos eléctricos se cargan de la red eléctrica, abastecida mayoritariamente con fuentes fósiles y nucleares. La eficiencia media global de la Red es del 16% lo que supone que 5 de cada seis parte de combustible consumido contaminan pero no llegan a la aplicación.

    Un vehículo eléctrico es más eficiente y no contamina localmente desde su carga al uso. Sin embargo la eficiencia global del motor eléctrico es similar a la de los motores térmicos de los diésel o gasolina. Los grandes generadores eléctricos son más eficientes que los pequeños motores de los vehículos aunque la cadena de transformaciones hasta el vehículo eléctrico es mayor con mayor número de elementos de pérdida.

    Por otro lado, la radiación solar promedio (1600kWh/m2 año) sobre la red viaria española es unas 20 veces superior al consumo total de energía para el transporte en nuestro país. Existe tecnología disponible para captar, acumular y usar esa energía en el movimiento de carga o pasajeros a un coste muy inferior a las actuales infraestructuras ferroviarias o de autopistas.

    Solo un problema-> menos coste-> menos consumo-> menos beneficio. ¿Os suena algo? Más información en la página Web del laboratorio https://www.car.upm-csic.es/lerh/index.php/es/

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