¿En qué medida afecta la temperatura a la autonomía de los vehículos eléctricos?

Publicado el 26 de Mayo de 2020 en Coche eléctrico y sostenibilidad por Charlotte Argue


Descubre cómo afecta la temperatura a la distancia que puede recorrer el vehículo eléctrico con una batería caragada del todo.

Habiendo pasado el invierno y estando a las puertas del verano, es el momento idóneo para reflexionar sobre el impacto que tiene la temperatura sobre la autonomía de los vehículos eléctricos. Gracias al análisis exhaustivo de los datos de los vehículos eléctricos, recopilados de 4.200 vehículos eléctricos conectados y de 5,2 millones de viajes, somos más capaces de comprender la relación que existe entre la temperatura y la distancia que puede recorrer un vehículo eléctrico con una batería llena.

A continuación, indicamos la temperatura de funcionamiento óptima, cuánta autonomía cabe esperar que se pierda en pleno invierno (o en pleno verano) y algunos consejos clave que puedes seguir para ampliar la autonomía diaria de tu vehículo eléctrico.

Geotab presenta nuestra nueva herramienta de temperatura para calcular la autonomía de los vehículos eléctricos. Con esta herramienta, los gestores de flotas pueden conocer la autonomía esperada de una gran variedad de marcas y modelos de vehículos eléctricos a una temperatura determinada.

La realidad de la autonomía de los vehículos eléctricos

La autonomía es a menudo la primera especificación que se tiene en cuenta a la hora de decidir qué vehículo eléctrico se va a comprar. Pero, como bien saben los conductores de vehículos eléctricos, la autonomía oficial indicada (o la distancia que puede recorrer un coche con una sola carga) debe tomarse a título orientativo.

Mientras que la autonomía publicada de un vehículo se basa en pruebas estandarizadas realizadas con un dinamómetro en un centro de prueba, los vehículos eléctricos, al igual que los automóviles de gasolina, rinden de distinta forma en condiciones reales en función de factores como el terreno, la carga de pasajeros, la velocidad, el comportamiento del conductor o la temperatura exterior. Todos estos factores influyen en la eficiencia del vehículo y, por tanto, en su autonomía.

La eficiencia de consumo de "combustible" de un vehículo (en el caso de un vehículo eléctrico, el combustible es el vatio-hora, Wh) puede describirse de dos maneras:

  • La economía de combustible se refiere a la distancia que puede recorrer un vehículo con una determinada cantidad de combustible (piensa en kilómetros por litro). En el caso de los vehículos eléctricos, nos referimos a km/Wh.
  • El consumo de combustible se refiere a la cantidad de combustible que un vehículo necesita para recorrer una distancia determinada (piensa en litros por 100 kilómetros). En el caso de los vehículos eléctricos, nos referimos a Wh/km.

Aunque ambas opciones sirven para medir la eficiencia, como puede verse, son opuestas. La economía de combustible da prioridad a la distancia, mientras que el consumo destaca la cantidad de combustible necesaria para recorrer una distancia determinada. Si se multiplica la economía de combustible por el tamaño de la batería (generalmente medida en kilovatios-hora, kWh), se obtendrá el alcance del vehículo.

Cuanta más energía pueda almacenar la batería de un vehículo, mayor será la autonomía. No obstante, la autonomía se ve afectada por el diseño del vehículo (peso, forma, tamaño, etc.), que establece los parámetros de la eficiencia del vehículo. Un autobús necesitará una batería mucho más grande para recorrer la misma distancia que un turismo recorre con 60 kWh. Sin embargo, las condiciones externas pueden afectar negativa o positivamente a la economía de combustible del vehículo en cualquier viaje. Esto no es exclusivo de los vehículos eléctricos. Si se pisa a fondo el acelerador entre semáforos o se conduce en un día frío, la eficiencia será peor, independientemente del tipo de combustible que utilice el coche.

Las adversidades del invierno

El frío es el responsable más notorio de la reducción de la autonomía. Desde la llegada al mercado de los primeros vehículos eléctricos, el hecho de que el rendimiento fuera peor en invierno ha sido siempre un factor que jugaba en contra. Aunque muchos conductores de vehículos eléctricos canadienses y noruegos discrepan (video en inglés), es cierto que la temperatura influye en la autonomía.
La temperatura influye sobre la autonomía diaria debido, principalmente, a los sistemas de calefacción y refrigeración auxiliares. La energía procedente de la batería no solo proporciona alimentación al vehículo, sino también a los sistemas auxiliares, en especial:

  1. a los sistemas de calefacción y refrigeración del habitáculo del vehículo
  2. a los sistemas de calefacción y refrigeración de la batería

A menudo se asume que la pérdida de autonomía en condiciones con temperaturas bajas se debe a un peor rendimiento de la batería. Aunque las baterías de iones de litio son más lentas en condiciones con temperaturas extremas (las temperaturas bajas afectan a la capacidad de estas para almacenar y liberar energía), esto tiene un impacto muy inferior sobre la autonomía de la carga auxiliar. Además, los fabricantes de automóviles han diseñado sistemas de gestión térmica de la batería para mantener las baterías en el rango de temperatura óptimo, lo que permite minimizar aún más la pérdida de rendimiento de la batería (aunque esto supone una carga auxiliar).

Nos hemos centrado en comprender el impacto que tiene la temperatura sobre la autonomía y en determinar si todos los modelos de vehículos eléctricos se ven afectados por igual. Para averiguarlo, Geotab ha examinado datos anónimos procedentes de 5,2 millones de viajes realizados por 4200 vehículos eléctricos de 102 combinaciones diferentes de modelos, marcas y años, y ha analizado la eficiencia media de los viajes de los vehículos en función de la temperatura.

En nuestro análisis se demostró que:

  1. El patrón de la curva de la autonomía en función de la temperatura de la mayoría de los vehículos eléctricos era similar, independientemente de la marca o el modelo.
  2. Aunque tanto las temperaturas bajas como altas influyen sobre la autonomía, es mayor el impacto de los climas más fríos.
  3. El punto óptimo de eficiencia de los viajes de los vehículos está en 21,5 °C.

Presentación de la curva de la autonomía en función de la temperatura


gráfico temperatura y kms


Gráfico: Curva de la autonomía en función de la temperatura

Nuestros datos demuestran que la mayoría de los vehículos eléctricos siguen la misma curva de eficiencia en función de la temperatura, independientemente del tipo, modelo o año.

Nota: Los primeros análisis muestran que puede haber ligeras variaciones con algunos modelos. Investigaremos estas variaciones en futuras publicaciones.

En el gráfico anterior se muestra la autonomía que tendrá (de media) un vehículo eléctrico en comparación con su autonomía en función del ciclo EPA a cualquier temperatura. En el rango de temperaturas óptimas, los vehículos eléctricos tendrán un rendimiento mejor que el indicado por su autonomía en función del ciclo EPA, llegando a tener un rendimiento máximo del 115 % a 21,5 °C. Por lo tanto, la mayoría de los propietarios de vehículos eléctricos superarán la autonomía en función del ciclo EPA del vehículo en condiciones óptimas de temperatura. Sin embargo, a medida que sube o baja la temperatura, la pérdida de autonomía es evidente. A -15 °C, la autonomía de los vehículos eléctricos cae hasta el 54 % de la autonomía en función del ciclo EPA, lo que significa que un coche con una autonomía de 400 kilómetros solo recorrerá unos 215 kilómetros de media.

El frío tiene mala reputación, pero lo cierto es que el calor tampoco tiene efectos positivos.

Curiosamente, si te fijas, notarás que la autonomía desciende ligeramente más rápido (la pendiente es más pronunciada) a medida que aumenta la temperatura. Sin embargo, el impacto real se manifiesta menos con las altas temperaturas, ya que la temperatura de la Tierra no suele superar los 50 °C, por lo que no sabemos (y esperamos que sea algo de lo que no tengamos que preocuparnos) lo que le sucederá con autonomía una vez se supere ese límite de temperatura.

El coste de la comodidad

No es casualidad que los viajes más eficientes se realizasen en días en los que la temperatura media exterior era de 21-22 °C. Un dato curioso es que esta temperatura resulta ser precisamente la que nos gusta mantener en nuestros hogares.

Cuando entramos en el coche y la temperatura exterior es inferior a 20°C, lo más probable es que encendamos la calefacción. Sin embargo, si la temperatura es superior a los 22°C, probablemente encendamos el aire acondicionado. Conseguir una temperatura agradable en el habitáculo consume energía de la batería que, de otro modo, podría haberse utilizado para mover el coche.

Al igual que los seres humanos, las baterías también funcionan mejor a temperaturas moderadas (aunque les gustan más las temperaturas bajas y toleran un rango de temperaturas más amplio). El sistema de gestión térmica instalado en el vehículo eléctrico está diseñado para utilizar energía para calentar o refrigerar la batería del vehículo, según sea necesario, y así garantizar que funcione en ese rango de temperatura ideal. Por lo tanto, el vehículo tiene que calentar o enfriar tanto el habitáculo como las baterías en condiciones con temperaturas altas o bajas.

Nota adicional: La temperatura óptima (para proporcionar la máxima capacidad o la menor resistencia) de una batería de iones de litio es ligeramente superior a la temperatura óptima para prolongar su vida útil, pero los sistemas de gestión térmica de los vehículos se han diseñados teniendo en cuenta ambos aspectos. Curiosamente, las temperaturas altas son más dañinas para la longevidad de la batería que las temperaturas bajas.

Veamos cómo afectará la temperatura a la autonomía de tu vehículo eléctrico favorito con nuestra herramienta interactiva.

Descubre la autonomía de tu vehículo eléctrico

Para utilizar la herramienta de temperatura para calcular la autonomía de los vehículos eléctricos, selecciona primero un modelo de vehículo, un año y un tamaño de batería, y, a continuación, desliza la barra de temperatura para ver el impacto que tiene sobre la autonomía.

El número indicado en color azul es la autonomía media que cabe esperar de ese vehículo a la temperatura seleccionada. Las líneas de color rojo y de color verde indican la peor y la mejor distribución de la autonomía (percentiles 10 y 90).

Gráfico que muestra la diferencia entre la autonomía real del vehículo y la autonomía en función del ciclo EPA


Notas sobre la herramienta:

Autonomía máxima
Este dato proviene de la autonomía en condiciones de temperatura óptimas del 10 % de los mejores resultados (verde) y no se corresponde con la autonomía en función del ciclo EPA del vehículo. En la mayoría de los casos, este valor es aproximadamente un 150 % superior. (La autonomía media, indicada en color azul, a una temperatura óptima es aproximadamente un 115 % superior a la autonomía en función del ciclo EPA).

Degradación de la batería
El tamaño de la batería no es exactamente una constante, ya que la capacidad de la batería disminuye con el tiempo. Para tener en cuenta la pérdida de la capacidad de la batería con el paso del tiempo, hemos aplicado una pérdida media anual del 2,3 % en los modelos de años más antiguos. De este modo, se reduce la autonomía máxima de los vehículos más antiguos. Si no se aplica la degradación, el resultado se corresponde con la autonomía que ese vehículo tendría si fuese nuevo. Si se aplica la degradación, se proporciona una estimación de la autonomía que cabría esperar ahora, dadas las tasas medias de degradación.

Nota: Las tasas de degradación difieren en función de las marcas y los modelos. Echa un vistazo a nuestra herramienta de degradación de las baterías para obtener más información.

No se incluyen los vehículos eléctricos híbridos enchufables
Solo hemos incluido los vehículos totalmente eléctricos en esta herramienta. Aunque las baterías de los vehículos eléctricos híbridos enchufables también se verán afectadas por la temperatura, la autonomía totalmente eléctrica de los vehículos eléctricos híbridos enchufables es más compleja, dado que ambos tipos de combustible (por ejemplo, electricidad y gasolina) se utilizan a menudo simultáneamente.

Los mejores y peores resultados


Gráfico que muestra la diferencia entre la autonomía real del vehículo y la autonomía en función del ciclo EPA. Media, percentil 90 y percentil 10


Gráfico: La curva de autonomía con los percentiles 10 y 90 muestra la distribución de la eficiencia del viaje que cabe esperar a cualquier temperatura.

Nuestra curva de autonomía se basa en la eficiencia media de todos los viajes registrados en nuestras bases de datos a una temperatura determinada. Debido a que estos viajes se realizaron en condiciones reales, se han visto expuestos a una amplia variedad de factores externos que pueden afectar a la eficiencia del vehículo, como el terreno, la velocidad, los hábitos del conductor, la distancia del viaje y las condiciones de inicio (por ejemplo, si el viaje se inició en un garaje climatizado).

Este análisis no pretende aislar el impacto relativo de cada factor sobre la autonomía; eso es algo en lo que queremos profundizar en futuras publicaciones. Es razonable suponer que los viajes más eficientes (o con mejores resultados) a cualquier temperatura dada se deben a una combinación de factores externos que influyen en la eficiencia del vehículo.

En general, en los mejores resultados (aquellos del percentil 90) se obtuvo un 32 % más de autonomía que la media y el doble de autonomía que la que se obtuvo en los peores resultados del percentil 10. Esto sugiere que hay cierto margen en lo que respecta a la distancia que puede recorrerse con una sola carga y que puede estar parcialmente bajo su control.

Aunque la mayoría de los modelos de vehículos siguieron esta curva de la autonomía en función de la temperatura, a medida que los sistemas de gestión de la batería mejoren, esperamos que esa curva se "aplane" en algunos modelos. Por ejemplo, Tesla ha comenzado recientemente la comercialización de su modelo SUV, el Model Y, que incluye una bomba de calor única, un método de control de la temperatura muy eficiente. El próximo invierno veremos los resultados de este método, pero no nos sorprenderemos si su curva de la autonomía en función de la temperatura resulta ser más plana.

Consejos para ampliar la autonomía del vehículo eléctrico en días fríos y calurosos

Como hemos comentado, la carga auxiliar es la causa principal por la que se pierde autonomía a temperaturas bajas y altas. Por lo tanto, minimizar la carga auxiliar ayudará a aumentar el kilometraje disponible:

Aprovecha el equipamiento de tu coche: aumenta o disminuye la temperatura de los pasajeros en lugar de la del aire. Utiliza los asientos y el volante calefactados. Calentar el aire del habitáculo puede consumir entre 3000 y 5000 vatios, y es mucho menos eficiente que calentar el asiento y el volante (unos 75 vatios), suficiente para transferir el calor a su cuerpo mediante la conducción. El uso de estas características cada vez más comunes permite mantener tu comodidad sin tener que recurrir a calentar el habitáculo. Sin embargo, a temperaturas muy bajas, es natural que minimizar la calefacción del habitáculo no sea posible y, aun así, se seguirá perdiendo energía debido a su sistema de gestión térmica de la batería.

Acondiciona tu vehículo con antelación. Al igual que antes de hacer ejercicio, caliente antes de hacer un largo viaje. Y si hace calor, refrigera el vehículo. Encender la calefacción del coche mientras este está enchufado minimizará la carga auxiliar al calentarlo (o enfriarlo) antes de que comience el viaje. Aproveche el acondicionamiento previo que ofrecen los vehículos eléctricos haciendo uso de la energía de carga y no de la batería. Si es posible, estaciona el vehículo en un garaje climatizado para obtener un efecto similar.

Mantén el vehículo enchufado en los días con temperaturas extremadamente altas o bajas. Además de las ventajas de acondicionar el vehículo con antelación al viaje, los fabricantes de automóviles recomiendan que los vehículos permanezcan enchufados durante los días más calurosos o fríos mientras no están en funcionamiento. (Nota: Esto no es lo mismo que la carga activa, una práctica que es mejor evitar en condiciones extremas, especialmente con temperaturas altas). Tener el vehículo conectado permite que el sistema interno mantenga los controles de temperatura de la batería, lo que prolonga a su vez la vida útil de la batería a largo plazo.

No dejes que el frío le confunda

Perderá autonomía, pero no debes preocuparte, sino informarte. A medida que los tamaños de las baterías aumentan con los nuevos modelos de vehículos eléctricos, la pérdida de autonomía se ha convertido en un problema menor. Una mayor capacidad se traduce en un menor impacto en la mayoría de las necesidades de los viajes diarios. Igualmente, la infraestructura de carga continúa expandiéndose para aquellos viajes ocasionales por carretera. Conocer tus necesidades diarias de distancia te permitirá elegir el vehículo adecuado para ti o para tu flota.

Información adicional para flotas

El sistema telemático de los vehículos puede ayudar a los operadores de flotas a elegir los vehículos adecuados para cada trabajo. Geotab ofrece a sus clientes un informe para la adopción de vehículos eléctricos en el que se identifican cuáles son los vehículos de la flota más adecuados para la sustitución por los vehículos eléctricos. En el análisis se asume la temperatura más desfavorable, por lo que los gestores de flotas pueden estar seguros de que sus vehículos eléctricos tendrán la autonomía requerida en pleno invierno, durante una ola de calor en verano y en todas las condiciones intermedias.


¿Le ha gustado este post? ¡Comuníquenoslo!


Negación de responsabilidad

Las publicaciones de blog de Geotab están destinadas a proporcionar información y fomentar la discusión sobre temas de interés para la comunidad telemática en general. Geotab no proporciona asesoramiento técnico, profesional o legal a través de estas publicaciones. Si bien se ha hecho todo lo posible para garantizar que la información de este blog sea oportuna y precisa, pueden ocurrir errores y omisiones, y la información presentada aquí puede quedar desactualizada con el paso del tiempo.