Puntos Clave
- El frío extremo reduce significativamente la autonomía de los vehículos eléctricos: la química de la batería se ralentiza a bajas temperaturas, lo que requiere más energía para calentarla y reduce la capacidad útil.
- El calor extremo acelera la degradación de la batería con el tiempo, especialmente cuando los vehículos permanecen expuestos al sol directo con un alto nivel de carga.
- El preacondicionamiento de la batería —calentar o enfriar el paquete antes de la salida— es la estrategia más eficaz para preservar su rendimiento en temperaturas extremas.
- La batería auxiliar de 12 V de los vehículos eléctricos es especialmente vulnerable en climas extremos y debe someterse a pruebas periódicas para evitar fallos de arranque.
- Los operadores de flotas en climas extremos deberían establecer parámetros de servicio estacionales para realizar un seguimiento de los cambios en el estado de las baterías a lo largo del tiempo.
- Las consideraciones sobre la infraestructura de carga cambian en climas fríos: la carga rápida de CC a temperaturas bajo cero puede verse restringida por el BMS para proteger las celdas.
Se prevé que para finales de 2022, alrededor seis millones de vehículos eléctricos Se enviará a nivel mundial. Estados Unidos ha anunciado cientos de miles de millones de dólares en inversiones para el desarrollo de vehículos eléctricos, así como la infraestructura necesaria para respaldarlos. Pero hay una gran diferencia entre operar un vehículo eléctrico en las zonas templadas de la costa oeste y el duro entorno del norte de Minnesota o el calor desértico de Arizona.
Los vehículos eléctricos enfrentan desafíos únicos en áreas donde el clima puede volverse mortal durante meses. ¿Es posible que veamos a los vehículos eléctricos dominar incluso en zonas con climas extremos? Y si no, ¿qué debe suceder para que sean viables en todas partes?
Esto es lo que debe considerar sobre la electrificación en las condiciones más desafiantes.
Autonomía reducida en temperaturas extremas
Cuando el clima es extremo, la autonomía de un vehículo eléctrico ciertamente será menor que la autonomía que el propietario de un vehículo puede obtener con una carga completa en un clima promedio de camiseta. Si bien a veces se discute, el consenso general es que tanto los climas extremos, cálidos como fríos, significan que no llegarás tan lejos antes de necesitar una recarga. Como dice el refrán, "Las baterías son más felices en el rango en el que nosotros somos más felices".
Para viajar en condiciones de calor extremo, El alcance de la batería se reduce en aproximadamente un 17%.. Eso, considerando temperaturas superiores a 95 °F, y se debe casi en su totalidad a mantener la cabina cómoda. El aire acondicionado en funcionamiento y el motor del ventilador representan gran parte de ese consumo de energía.
Para climas fríos, el la reducción del alcance es ligeramente mayor. Las estimaciones sitúan la caída del alcance de conducción en temperaturas de 20 °F y más frías en alrededor del 30%, y las áreas que se vuelven mucho más frías podrían ver un rendimiento de alcance aún más corto. También se debe en parte a la comodidad de la cabina con un calentador eléctrico funcionando y asientos con calefacción, pero los climas fríos reducen el alcance ya que también es necesario mantener la temperatura de la batería.
El estado de salud se puede reducir.
Climas fríos tienden a requerir una carga más frecuente. A diferencia de un vehículo propulsado por gasolina que está esencialmente "dormido" mientras está estacionado, un vehículo eléctrico consume energía para mantener la batería en un rango de temperatura saludable. Si el automóvil se deja estacionado, desenchufado, durante un período prolongado, la batería puede agotarse hasta el 0%, donde es susceptible de sufrir daños. Es raro, pero posible.
El calor, por otro lado, juega un papel más directo en la degradación de la batería. El estado de salud de la batería (SOH) disminuye a un ritmo más rápido en climas cálidos según investigación por Geotab, y el SOH puede caer alrededor de un 10% en 48 meses. La carga rápida de CC en temperaturas altas agrava aún más el problema.
Una reducción del 10% en el estado de salud en cuatro años no parece significativa en sí misma, pero se agrava con la cuestión del alcance reducido. Por ejemplo, un vehículo con una autonomía normal de 250 millas cuando la batería es nueva podría reducirse a 225 millas después de cuatro años. Y si obtienen un 20% menos de alcance en climas fríos, solo pueden ser factibles 180 millas de alcance con una carga completa. Eso está muy lejos de las 250 millas originales que esperaban y podría plantear un problema de ansiedad por el alcance.
La infraestructura de carga es escasa
En el sur de California, donde la adopción de vehículos eléctricos es probablemente la más alta del país, las estaciones de carga se están volviendo más comunes en las esquinas, como si fuera una gasolinera. La densidad de población en el clima templado hace viable establecer la infraestructura necesaria para cargar los vehículos eléctricos, en particular la carga rápida que no es posible en el hogar del propietario del vehículo.
Pero en zonas donde el clima es duro, la densidad de población es notablemente diferente. Las vastas extensiones de llanuras heladas de Dakota del Norte son algunos de los condados con menos apoyo para la carga de vehículos eléctricos. Y eso se repite en áreas como la sección sureste de Nuevo México, donde las áreas rocosas y desérticas no muestran signos de vida en millas a la redonda.
En estas áreas, un tramo de 50 millas o más sin una estación de servicio es rutinario, y la incapacidad de encontrar servicios de carga seguramente será un detractor para la adopción.
No hay soporte donde no hay red
Además, algunas zonas del país simplemente no tienen acceso a la electricidad del mismo modo que las zonas urbanas. Las comunidades podrían funcionar con generadores diésel. Algunas granjas, operaciones comerciales e industriales en áreas como Wyoming y Montana transportan combustible al lugar de trabajo para sus vehículos, y reemplazarlos con electrificados no es una opción de la misma manera. Además, muchos de estos vehículos comerciales acumulan más kilometraje en un día que la autonomía promedio de un vehículo eléctrico.
Donde no hay instalaciones de carga disponibles y donde no son factibles, ¿cómo será posible una transición de los combustibles fósiles a la electricidad?
¿Qué se necesita para que los vehículos eléctricos sean viables en todas partes?
En el caso de los vehículos ligeros, la mayoría de los fabricantes de automóviles y los legisladores tienen como objetivo completar el cambio de combustibles fósiles a vehículos eléctricos para 2035 o 2040. Parece muy lejano, pero hay desafíos que deben superarse en la próxima década para que se pueda lograr. llegar a buen término.
En primer lugar, la tecnología de las baterías debe avanzar más. Se están produciendo avances rápidamente en áreas como las baterías de estado sólido que permitirán una carga más rápida y un mayor alcance, pero aún no están implementadas. Esto solucionará gran parte de las preocupaciones relacionadas con la reducción del alcance en frío y calor junto con los problemas de SOH.
En segundo lugar, será necesario poner a disposición de los conductores rurales y remotos infraestructuras de carga no sólo para las zonas urbanas. Lo que esto parece es sólo una suposición, pero es necesario si los combustibles fósiles se vuelven difíciles de conseguir.
La tecnología de baterías parece estar avanzando en la dirección correcta para la viabilidad en climas extremos, tanto en términos de autonomía como de carga más rápida. En áreas donde el clima juega un papel importante, la necesidad de gestionar la batería se convierte en una alta prioridad. Las instalaciones de reparación y las flotas deben estar preparadas para mantener y reparar las baterías de sus vehículos eléctricos para aprovecharlas al máximo, y Midtronics tiene soluciones para la gestión de baterías independientemente de la aplicación.
Preguntas frecuentes
¿Cuánto reduce el clima frío la autonomía de los vehículos eléctricos?
La mayoría de los vehículos eléctricos pierden entre un 20 % y un 40 % de su autonomía nominal a temperaturas bajo cero, y algunos estudios muestran pérdidas superiores al 50 % en frío extremo. Esta reducción se debe a dos factores: la disminución de la actividad electroquímica en las celdas y el coste energético de la calefacción del habitáculo. El preacondicionamiento de la batería mientras aún está enchufada minimiza ambos efectos.
¿El calor daña permanentemente las baterías de los vehículos eléctricos?
Las altas temperaturas prolongadas aceleran la pérdida de capacidad, especialmente cuando la batería permanece con un alto nivel de carga bajo la luz solar directa. La mayoría de los sistemas de gestión térmica de los vehículos eléctricos enfrían activamente la batería, pero estacionar a la sombra y evitar la carga completa en climas cálidos son medidas prácticas para mitigar este problema.
¿Qué es el preacondicionamiento de la batería y por qué es importante en climas extremos?
El preacondicionamiento calienta o enfría la batería hasta su temperatura óptima de funcionamiento antes de que el vehículo se ponga en marcha, normalmente mientras aún está enchufado. En climas fríos, esto mejora la velocidad de carga y la autonomía; en climas cálidos, reduce el estrés térmico. Muchos vehículos eléctricos permiten el preacondicionamiento mediante una aplicación móvil o programando la salida.
¿Debería someterse la batería auxiliar de 12 V a pruebas diferentes en climas extremos?
Sí. Tanto el calor como el frío someten a las baterías de 12 V a un mayor estrés en los vehículos eléctricos que en los vehículos con motor de combustión interna, ya que el sistema de 12 V alimenta la electrónica de forma continua. Un comprobador basado en conductancia como el DSS-5000 Proporciona una lectura precisa del estado de salud independientemente de la temperatura, pero la frecuencia de las pruebas debería aumentar en climas con temperaturas extremas.
¿Cómo gestionan las flotas las baterías de los vehículos eléctricos en condiciones de frío extremo?
Las mejores prácticas incluyen: conectar durante la noche para mantener la temperatura de la batería, programar el preacondicionamiento antes de la salida, reducir el alcance objetivo para tener en cuenta las pérdidas invernales y probar las baterías auxiliares de 12 V con mayor frecuencia. Herramientas como la xLVS-9000 Se recomienda realizar comprobaciones periódicas del estado de la batería auxiliar.
¿Afecta el clima frío a la velocidad de carga de los vehículos eléctricos?
Sí. Por debajo del punto de congelación, la mayoría de los vehículos eléctricos limitan la velocidad de carga rápida de CC para proteger las celdas de la batería. El sistema de gestión de la batería restringe la corriente hasta que el paquete se calienta. Por ello, la carga de CA de nivel 2 en casa, con el preacondicionamiento activado, es la opción más eficiente en climas fríos.