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Vehículos eléctricos en el frío
A medida que llega el invierno, los propietarios de automóviles eléctricos se preocupan por lo que el frío afectará a la autonomía de sus vehículos. Los hilos de mensajes con títulos como Advertencia de conducción en invierno y Otra forma de mantenerse calentito en viajes largos sin correr calor están apareciendo en foros de clientes en línea dirigidos por Tesla Motors, que vende muchos de sus autos en lugares particularmente fríos como Noruega.
El clima frío presenta dos desafíos principales para los vehículos eléctricos: el aire frío limita el rendimiento de la batería y el funcionamiento del calentador agota la batería. A medida que las temperaturas descienden por debajo del punto de congelación, algunos conductores acostumbrados a viajar 250 millas con una sola carga han visto la caída de rango a 180 millas. Los conductores en climas extremos pueden ver que la autonomía disminuye aún más. Eso podría obligar a los conductores a elegir autos con baterías más grandes de las que necesitarían en el verano, agregando $ 10,000 o más al costo de los autos.
Hay algunas medidas que los conductores pueden tomar para mejorar la autonomía de un vehículo eléctrico. Pero con las baterías y los calentadores existentes, es inevitable cierta pérdida de alcance. Los investigadores están trabajando en soluciones tecnológicas que no estarán listas en años.
Las temperaturas frías afectan principalmente la rapidez con la que se puede sacar la energía de la batería o volver a colocarla, es decir, cuánta energía puede entregar para la aceleración y qué tan rápido se puede recargar. Para compensar esto, los fabricantes de automóviles a veces usan un calentador eléctrico para calentar la batería. Si ese calentador es alimentado por la propia batería, usa energía que de otra manera se utilizaría para impulsar el automóvil. El Leaf de Nissan es uno de esos autos.
Tesla adopta un enfoque diferente. Una vez que comienza a conducir, el calor generado por el motor se utiliza para calentar la batería. Este enfoque es más eficiente, ya que utiliza calor residual en lugar de electricidad. Pero lleva un tiempo funcionar porque el motor no produce mucho calor. Como resultado, pueden pasar varios minutos antes de que la batería se caliente lo suficiente para proporcionar una aceleración completa.
Una batería fría también limita el frenado regenerativo, que utiliza el impulso del automóvil para cargar la batería y ayudar a aumentar su autonomía. El frenado regenerativo bombea grandes cantidades de energía a una batería; Dado que esto puede dañar la batería a bajas temperaturas, el Model S no usa el frenado regenerativo hasta que la batería se calienta. (Para evitar estos límites en la potencia y el frenado regenerativo, el director técnico de Tesla, JB Straubel, recomienda configurar el temporizador en el cargador de batería del automóvil para que termine de cargarse justo antes de comenzar a conducir, ya que el acto de cargar la batería también la calienta. .)
Una forma en que los investigadores podrían eventualmente mejorar el rendimiento en climas fríos es aumentar la conductividad del electrolito en la batería, dice Jeff Dahn , profesor de física y química en la Universidad de Dalhousie. El desafío es que los electrolitos altamente conductores disponibles ahora pueden no durar la vida útil de un automóvil. Disminuir el tamaño de las partículas que componen los materiales de los electrodos también puede ayudar, al reducir la distancia que los iones tienen que viajar a través del material sólido. Pero las partículas más pequeñas también pueden ser más reactivas químicamente, por lo que los fabricantes de baterías deben tomar medidas para garantizar que dichas baterías sean seguras.
La mayor reducción en la autonomía de conducción en climas fríos proviene del uso del calentador.
Los motores de gasolina son ineficientes, por lo que producen grandes cantidades de calor residual que se utiliza para calentar la cabina de pasajeros. Pero los motores eléctricos no producen mucho calor porque son muy eficientes. Es por eso que los vehículos eléctricos suelen utilizar calentadores eléctricos para mantener calientes a los pasajeros.
Precalentar el automóvil mientras está enchufado (lo que se puede hacer a través de una aplicación de teléfono inteligente) puede reducir el consumo de la batería. Pero esa podría no ser una opción en los viajes por carretera cuando alguien podría necesitar estacionar durante la noche en un hotel. Los autos como el Leaf y el Model S tienen calefactores eléctricos en los asientos, que pueden hacer que los pasajeros se sientan calientes sin gastar mucha energía calentando el aire en la cabina. Nissan está comenzando a ofrecer un calentador que usa un 20 por ciento menos de energía, mejorando la autonomía en climas fríos.
Para un mayor ahorro de energía, el Departamento de Energía de EE. UU. Está financiando el desarrollo de materiales de almacenamiento térmico que se pueden calentar mientras el automóvil está enchufado y luego entregar calor durante el viaje (consulte Un nuevo sistema de calefacción podría mejorar la autonomía de un automóvil eléctrico). Pero Straubel dice que no están ni cerca de estar listos para uso comercial. Más prometedor a corto plazo es un mejor aislamiento y el uso de revestimientos en las ventanas que ayudan a atrapar el calor. No hay mucho espacio dentro de un automóvil. En principio, no debería requerir demasiada energía calentarlo, dice.
Por ahora, los conductores buscan formas creativas de hacer frente a menos calor, especialmente en viajes largos. En el foro de Tesla, un propietario del Model S recomienda comprar chaquetas térmicas y guantes diseñados para usar en motocicletas. Dahn dice que la solución son los trajes para motos de nieve.
A largo plazo, para que los vehículos eléctricos se conviertan en algo habitual, la mejor solución puede ser aumentar la cantidad de lugares donde se pueden recargar rápidamente (consulte Cómo Tesla está impulsando la innovación en los vehículos eléctricos y Olvídese del intercambio de baterías: Tesla tiene como objetivo cargar en cinco minutos ). De esa manera, nadie tendría que preocuparse por quedarse varado en una ola de frío.