Autos eléctricos: cómo se reducirá el consumo en el futuro

Más rápido, más potente, más cómodo: la competencia es feroz, también en el mercado de los coches eléctricos. Todo este lujo lleva a un consumo de energía cada vez mayor, una tendencia que ahora se busca combatir. A principios de año, Mercedes demostró con su prototipo EQXX Vision que es posible un consumo inferior a 10 kWh por cada 100 kilómetros. Durante una prueba de larga distancia, el vehículo conceptual consumió 8,7 kWh por cada 100 kilómetros. A modo de comparación: un Volkswagen ID.3 compacto consume, según el protocolo global de mediciones WLTP, al menos 14,9 kWh/100 km de media; un BMW i3 llega a 15,3 kWh/100 km. Con el aire acondicionado o la calefacción encendidos, el consumo se dispara por encima de los 20 kWh.

Lo más destacado del Mercedes EQXX es una carrocería especialmente aerodinámica. El 62 por ciento de la energía de propulsión de un vehículo se utiliza para contrarrestar los efectos del aire. Un 20 por ciento de la energía recae en los neumáticos y solo el 18 por ciento corresponde al peso. “Cuando se trata del consumo de energía, es importante mejorar primero la aerodinámica, luego el peso y finalmente los neumáticos. Solo entonces les siguen el motor eléctrico y la batería”, explica Malte Sievers, ingeniero de Desarrollo de Mercedes.

Al coeficiente de resistencia aerodinámica de solo 0,17 del vehículo conceptual de Mercedes se llegó tras exhaustivas pruebas y análisis en el túnel de viento. Por razones de producción, esta minuciosidad en los detalles no puede implementarse en un vehículo de serie.

Al igual que en un coche con motor de combustión, una menor superficie frontal y una carrocería aerodinámica garantizan un bajo coeficiente de resistencia y, por lo tanto, un menor consumo. “Las carrocerías en forma de lágrima con el techo caído en la parte trasera, como el Tesla Model Y o el Mercedes EQXX, son muy eficientes”, asevera Haydar Mecit, profesor de Sistemas urbanos de energía y movilidad en el Instituto de Electromovilidad de la Universidad de Ciencias Aplicadas de la ciudad alemana de Bochum.

Eficiencia aerodinámica

Por ello, las formas fluidas se están convirtiendo en una tendencia para reducir el consumo. La eficiencia aerodinámica también incluye, entre otras cosas, el diseño de las llantas: “Las ruedas visualmente cerradas minimizan las turbulencias y, por consiguiente, también el consumo”, afirma Mecit. Los fabricantes apuestan por compuestos especiales de neumáticos para lograr la menor resistencia posible y conseguir una mayor autonomía.

“Cuanto menos pesa el vehículo, menos energía cinética tiene que aplicar al arrancar”, añade el académico. Además del acero más ligero o el uso del aluminio, la mayor parte del potencial reside en la batería. Las baterías de los vehículos modernos pesan, en el caso de los vehículos eléctricos, una media de 700 kilogramos. “En los próximos cinco años, la densidad energética seguirá aumentando y el peso de la batería probablemente se reducirá entre un 20 y un 30 por ciento”, precisa Mecit.

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Otro potencial de ahorro es el uso de carburo de silicio en los chips. Este material compuesto de silicio (Si) y carbono (C) reduce las pérdidas a altas tensiones de funcionamiento. En los actuales vehículos eléctricos llega a la rueda el 90 por ciento de la energía, en el Mercedes EQXX el porcentaje aproximado es del 95 por ciento. Un 5 por ciento más de eficiencia garantiza una mayor autonomía o permite el uso de una batería más pequeña y ligera. En el futuro, la batería de iones de litio estará equipada con electrolitos líquidos y suministrará así un 20 por ciento más de energía, como en el EQXX.

Posibilidades

¿Cuál es el potencial de desarrollo? El profesor Mecit cree que en los vehículos producidos en el transcurso de esta década se puede lograr un consumo inferior a 10 kWh por cada 100 kilómetros. “Todavía hay mucho potencial de desarrollo en los motores eléctricos, mientras que los de gasolina y diésel hace tiempo que alcanzaron su cénit”, asevera. Mecit estima que la eficiencia de las propulsiones eléctricas puede mejorarse en más de un 30 por ciento.

Las medidas de ahorro incluyen la optimización de la electrónica del tren motriz. Los fabricantes de automóviles utilizan actualmente dos tipos de motores eléctricos: los motores síncronos y los asíncronos. El motor síncrono de imán permanente es el más eficiente, pero, debido a que para su construcción se necesitan tierras raras, también es el más caro. Un motor asíncrono es más económico, pero funciona con menos eficacia.

“En el futuro, se optimizarán los flejes de acero eléctricos y los bobinados del motor. Esto garantizará más potencia y menos consumo de energía”, señala Mecit. En comparación con otros fabricantes, el estadounidense Tesla tiene una ventaja técnica de unos cinco años en el caso de la batería y de al menos siete años en el motor eléctrico.

Jens Obernolte, director de la división de Gestión de energía y peso de Volkswagen, es responsable del consumo de energía de la serie VW ID. Junto con su equipo, el ejecutivo centra todos sus esfuerzos en implementar medidas para reducir el consumo. Para el sucesor del actual ID.3, Volkswagen aspira a una disminución de peso de alrededor del 5 por ciento y a una reducción del consumo de hasta el 20 por ciento.

Las medidas consideradas para lograr este objetivo apuntan a aumentar la eficiencia de la cadena cinemática, la aerodinámica, la gestión térmica, el sistema de frenado y la recuperación de energía. “Conseguimos ahorrar a través de muchos pequeños cambios en todo el vehículo, y no solo aumentando la eficiencia de un componente”, señala Obernolte.

Aunque la gestión térmica no cuenta para el consumo WLTP, los conductores perciben su importancia en el día a día, cuando utilizan el aire acondicionado o la calefacción. En la próxima generación de vehículos, Volkswagen tiene previsto aumentar la densidad energética de la batería.

El experto de la automotriz germana también considera realista un consumo de energía inferior a 10 kWh por cada 100 kilómetros en los próximos diez años, pero solo en el caso de las berlinas. Estas tienen un área frontal más pequeña que los SUV y pueden ser optimizadas aerodinámicamente.

La velocidad

Sin embargo, también se puede conseguir un bajo consumo reduciendo la velocidad. A partir de 60 km/h, la resistencia del aire contribuye signitivamente al aumento del consumo, y a partir de unos 70 km/h, cada 10 km/h adicionales se traducen en un 10 por ciento más de consumo. “Con los coches eléctricos, la velocidad lo es todo. Los conductores pueden reducir el consumo en las distancias largas conduciendo más despacio, en lugar de a 130 km/h solo a 120 km/h”, recomienda Obernolte. Si esto les permite evitar una parada intermedia para recargar la batería, también llegarán más rápido a destino.

Los sistemas de asistencia, como la función de navegación, contribuyen asimismo a ahorrar energía. “Con un estilo de conducción eficiente, los conductores no frenan, sino que aprovechan la inercia o utilizan la frenada regenerativa”, explica Obernolte. Dado que el coeficiente de resistencia a la rodadura tiene una gran influencia en el consumo, los conductores de coches eléctricos deberían conducir con neumáticos de verano optimizados durante el mayor tiempo posible. La presión correcta de los neumáticos es otra clave para practicar un estilo de conducción eficiente.