Ventajas de los vehículos eléctricos frente a los vehículos con motor de combustión interna
Los vehículos eléctricos puros, también llamados vehículos eléctricos de batería (BEV), son la solución a largo plazo para la movilidad. En comparación con los vehículos propulsados por motores de combustión interna (ICE), los vehículos eléctricos de batería tienen una serie de ventajas que se resumen en la siguiente tabla.
| Ventaja | Vehículo eléctrico | Vehículo con motor de combustión interna |
| Eficiencia del tren motriz | Los vehículos eléctricos funcionan con motores eléctricos y cajas de cambios de una sola velocidad que, dependiendo del punto de funcionamiento (velocidad y par), tienen una eficiencia global de entre el 75 y el 95 %. Esto significa que, para la misma cantidad de potencia al volante, se utiliza menos energía de la batería de alto voltaje en comparación con un vehículo con motor de combustión interna. | La eficiencia típica de un motor de combustión interna se sitúa entre el 18 y el 24 %. Los motores diésel tienen una eficiencia ligeramente mayor que los motores de gasolina, pero en general, los motores de combustión interna son 4 veces menos eficientes que los motores eléctricos. En comparación con un motor eléctrico, para la misma cantidad de potencia en las ruedas, un motor de combustión interna debe consumir 4 veces más energía. |
| Aceleración del vehículo | Un motor eléctrico síncrono de imanes permanentes tiene una característica de tracción ideal. Además, a velocidad cero, el motor eléctrico puede entregar el par máximo disponible, lo que se traduce en muy buenas capacidades de lanzamiento del vehículo. | Un motor de combustión interna no puede entregar el par máximo desde la velocidad mínima (ralentí). También necesitan más tiempo para alcanzar el par máximo debido a la dinámica del motor (inercia mecánica y del aire, retraso del turbo, etc.) |
| Fiabilidad | Al tener menos piezas móviles, en comparación con un motor de combustión interna, un motor eléctrico tiene menos fuentes de posibles fallos. Además, debido a las características de alto par y alta velocidad del motor eléctrico, no hay necesidad de una caja de cambios de varias etapas, una caja de cambios mecánica de un solo paso es suficiente para la propulsión. | El motor de combustión interna tiene muchas piezas móviles y también sistemas adicionales (sistema de combustible, sistema de admisión de aire, sistema de postratamiento de gases de escape, etc.) que pueden provocar posibles averías. Debido a la característica de par del ICE, el vehículo requiere una caja de cambios de varios pasos, lo que también puede ser fuente de posibles fallas. |
| Vectorización de par | Para un vehículo eléctrico con tracción total (AWD), la estabilidad en las curvas se puede mejorar controlando el par en las ruedas. En comparación con el motor de combustión interna, un motor eléctrico tiene una respuesta de par más rápida y también puede proporcionar un par negativo, lo que podría resultar esencial para la estabilidad del vehículo. | El motor de combustión interna tiene una contribución limitada a la estabilidad del vehículo; la mayoría de las veces, el sistema de control electrónico de estabilidad (ESC) solo reduce la cantidad de torque entregado por el motor. |
| Costo total de la propiedad | Al tener menos piezas y componentes móviles, un vehículo eléctrico es más fácil y económico de mantener. Además, el precio de la energía eléctrica, en la mayoría de los países, es inferior al del combustible (gasolina o diésel). Además, dado que los vehículos eléctricos pueden realizar un frenado regenerativo, el sistema de frenado principal del vehículo tiene un factor de uso menor, lo que se traduce en una vida útil más larga. | Para preservar una buena condición de funcionamiento, los motores de combustión interna necesitan intervalos regulares de mantenimiento (servicio) para filtros de aire, reemplazo de filtros de combustible, bujías, cambio de aceite, etc.). Por este motivo un vehículo de combustión interna tiene un mantenimiento más caro que un vehículo eléctrico. |
| CO2 y emisiones de gases de escape | Al no tener motor de combustión interna, los vehículos eléctricos no emiten gases de escape. Además, dependiendo de la fuente de energía eléctrica (por ejemplo, renovable), el CO total2 El impacto de un vehículo eléctrico es menor en comparación con un vehículo con motor de combustión interna. | Los vehículos con motor de combustión interna están sujetos a límites legislativos de emisiones de gases de escape. Además, en algunas zonas urbanas está prohibido conducirlos. La tendencia general es prohibir aún más los vehículos con motor de combustión interna en las zonas urbanas densamente pobladas. |
Desventajas de los vehículos eléctricos frente a los vehículos con motor de combustión interna
Un vehículo eléctrico de batería tiene muchas ventajas respecto a un vehículo convencional, principalmente porque no lleva motor de combustión interna. Por otro lado, el principal inconveniente de un vehículo eléctrico es la sistema de almacenamiento de energíala batería de alto voltaje.
En comparación con la gasolina y el diésel, para el mismo volumen, la energía almacenada en una batería es aproximadamente 10 veces menor. En la siguiente figura podemos ver que las baterías tienen mayor volumen, masa y almacenan menos energía en comparación con la gasolina y el diésel.
Imagen: Comparación de la densidad de energía de varios combustibles para el transporte.
Crédito: Administración de Información Energética de EE. UU.
El mala densidad de energía La carga de la batería influye directamente en la autonomía del vehículo. Para un vehículo eléctrico con batería, con el rendimiento actual de las celdas de batería, para tener una autonomía decente (más de 200 – 300 km), el paquete de baterías de alto voltaje resultará bastante pesado y voluminoso. Además, en ambientes fríos, la autonomía de un vehículo eléctrico disminuye aún más debido a la degradación del rendimiento de la batería (debido a las bajas temperaturas) y al uso significativo de energía eléctrica para calefacción (cabina, batería).
El tiempo de recarga de la batería Es otro gran inconveniente de un vehículo eléctrico de batería. Si en un vehículo con motor de combustión interna la recarga de combustible tarda una media de unos 5 minutos, en el caso de un vehículo con batería la recarga puede tardar entre 30 minutos (“carga rápida”) y entre 8 y 10 horas (“carga normal”).
Otra preocupación de los vehículos propulsados por baterías es el ciclo de carga/recarga. Si la batería se carga frecuentemente con alta corriente (método de “carga rápida”), La capacidad de almacenamiento de energía disminuye con el tiempo..
Imagen: Número de estaciones de carga de vehículos eléctricos por cada 100 km de carretera pavimentada
Crédito: Estadista
Infraestructura de carga Actualmente es un problema para los vehículos eléctricos de batería. Existe una clara necesidad de más puntos de carga que den cabida al creciente número de vehículos eléctricos. Además, se debe planificar cuidadosamente la distribución del punto de recarga, teniendo en cuenta los datos de gestión del tráfico. Para un determinado país, debería haber centros de puntos de carga de vehículos eléctricos (EVCP) en las principales ciudades y sus alrededores. Los centros de carga deberían permitir que un vehículo eléctrico viaje por todo el país, mientras que la distancia máxima entre dos cargas no debería ser superior a 80 km (lo que está por debajo de la autonomía de los vehículos eléctricos actuales en el mercado).
Mejoras actuales en la infraestructura y la tecnología de los vehículos eléctricos.
Está claro que un vehículo eléctrico con batería tiene importantes obstáculos que superar en términos de almacenamiento de energía, vida útil de la batería e infraestructura de carga. Sin embargo, se están logrando avances en todos los ámbitos. Por ejemplo, según zap-map.com, hay un aumento neto (año tras año) de puntos y ubicaciones de carga en todo el Reino Unido. Se trata de una mejora significativa de la infraestructura para la carga de baterías, lo que demuestra que las autoridades locales y centrales están apoyando el desarrollo de BEV y PHEV.
Imagen: Número de ubicaciones y conectores de carga en el Reino Unido durante los últimos 12 meses (octubre de 2018)
Crédito: zap-map.com
Además, en los Estados Unidos de América, el número de puntos de recarga de vehículos eléctricos ha aumentado drásticamente entre 2012 y 2017. Aún es necesario realizar más esfuerzos, teniendo en cuenta que Estados Unidos es un país muy grande con una distancia significativa entre las principales ciudades.
Imagen: La evolución de los puntos de carga de vehículos eléctricos en EE. UU.
Crédito: Estadista
Tecnología de baterías de alto voltaje también se está desarrollando a un ritmo sostenido. La densidad de energía volumétrica de las celdas de baterías de iones de litio mejoró de 190 Wh/l, en 1991, a 580 Wh/l, en 2005.
Las células de iones de litio de producción tienen 676 Wh/l. En promedio, cada 10 años, la energía Se duplica la densidad de las baterías de alto voltaje utilizadas en los vehículos eléctricos.
Imagen: Evolución de la densidad de energía de las celdas de batería para diferentes químicas
Crédito: Tesla
Los vehículos eléctricos de batería que se comercializan actualmente tienen un precio de compra elevado, debido principalmente a la precio de la batería de alto voltaje (que ronda el 30… 40 % del precio total del vehículo). Sin embargo, según la Agencia Internacional de Energía (AIE), se estima que el precio de las baterías de alto voltaje disminuirá año tras año y llegará a menos de 200 dólares por kWh en 2020.
Imagen: Costos de las baterías de iones de litio en todo el mundo entre 2010 y 2018 (en dólares estadounidenses por kilovatio hora)
Crédito: Estadista
Si observamos los hechos, es obvio que los vehículos con motor de combustión interna perderán la batalla contra los vehículos eléctricos. El punto de cambio hacia la adopción masiva de los vehículos eléctricos se producirá cuando el precio de compra y la autonomía de los vehículos eléctricos sean similares a los de los vehículos con motor. Además, los planes gubernamentales para prohibir los motores diésel y reducir aún más las emisiones de CO2 Las emisiones acelerarán la adopción de los vehículos eléctricos como principal medio de transporte.
