Innovador sistema de calefacción de Tesla

tesla-model-s-norway-winter

El sistema de calefacción de un coche de combustión es muy simple. Basta con aprovechar el calor residual del motor para calentar el habitáculo. Pero cuando hablamos de coches eléctricos, la cosa se complica. En el caso del eléctrico, no tenemos esa cantidad de calor residual, por lo que la única vía posible es a través de la batería. Pero como sabéis, generar calor a partir de energía eléctrica es muy ineficiente, y la autonomía de los coches eléctricos se ve afectada de forma importante. Se trata por tanto, de unos de los mayores puntos débiles de los coches eléctricos.

Después de unos primeros modelos que generaban calor a partir de resistencias, ahora la tendencia es de equipar a los coches con bombas de calor, mucho más eficientes. Aún así la autonomía se sigue viendo afectada.

Tesla se ha parado a pensar: ¿Hay alguna fuente de calor que podamos utilizar en los coches eléctricos? Y efectivamente, la hay.

No es tan abundante como la de un motor de combustión, pero la electrónica de potencia y los motores eléctricos disipan calor debido a las pérdidas. Este sistema patentado por Tesla se basa en la recuperación de este calor, y el esquema es el siguiente.

cabin-heating-slide-1-gb-750x563

La patente muestra 4 lazos de refrigeración diferentes. El primero se trata de un lazo que refrigera el motor y la electrónica de potencia. En caso de sea un día sin necesidad de calefacción, el calor se disipa al ambiente a través de un radiador.

El segundo lazo se trata del encargado de climatizar la cabina. Este lazo puede refrigerar la cabina a través del lazo de refrigeración que tiene debajo, o calentarla a través de resistencias. Y aquí es donde viene lo innovador. El lazo encargado de refrigerar el motor y la electrónica de potencia se puede comunicar con el de la cabina a través de válvulas. Cuando están conectados, el calor residual de ambos elementos eléctricos puede usarse para calentar la cabina, disminuyendo así el uso de las resistencias.

En el siguiente esquema se entiende mejor el funcionamiento de estos dos lazos a la vez.

cabin-heating-slide-3-gb-750x563

¿Es este sistema el que utiliza el Tesla Model S actualmente? Pues a falta de datos oficiales, todo parecer indicar que sí. Uno de los motivos que hacen pensar esto es la enorme diferencia de consumo en calefacción nada más entrar en el coche, de unos 6 kW, y al de un rato, que se queda entre 1 y 2 kW.

Por otro lado, según estos esquemas el Model S no cuenta con ninguna bomba de calor, el sistema más utilizado en otros coches eléctricos hoy en día. ¿Qué sistema equipará el Model III? La batería será mucho más ajustad y las resistencias quizá no sean una buena idea.

El problema es que la energía disponible en un coche eléctrico es limitada y hay que hacer un uso inteligente de ella. Definitivamente, Tesla sabe como hacerlo.

Fuente | Insideevs



Energias renovables

12 Comment responses

  1. Avatar
    December 01, 2015

    Interesante artículo, enhorabuena Sergio.

    Reply

  2. Avatar
    December 01, 2015

    Yo siempre lo he pensado ¿porqué no se utiliza el calor que emiten las baterías y el motor?
    Echando cuentas con mi Zoe, con un consumo medio de 14.5kwh y suponiendo una eficiencia del 85% eso supone 2175wh de calor disipado, mas que suficiente para calentar el habitáculo.

    Que alguien me corrija si me equivoco

    Reply

  3. Avatar
    December 01, 2015

    En el Fluence la calefacción también consume unos 5-6 kW al inicio, para estabilizarse entre 1 y 2 kW a los pocos minutos. Es así porque la calefacción es un intercambiador líquido-aire, con las resistencias sumergidas en líquido: al principio el consumo es alto para calentar el líquido hasta una determinada temperatura, para luego consumir tan sólo lo necesario para mantener esa temperatura.

    El gran problema del sistema de calentar el habitáculo con el circuito de refrigeración del motor y la electrónica es el radioador. A varios grados bajo cero, dudo mucho que se caliente el agua de refrigeración. Me imagino que también habrá válvulas que controlen un bypass al radiador en función de la tª del agua del refrigeración, porque sino van listos…

    El calor de las baterías no conviene extraerlo en invierno. En mi coche suele la batería en invierno suele estar entre 15 y 24 ºC habitualmente. (duerme en garaje). Nunca conviene que baje de los 20ºC, porque aumenta la resistencia interna y no consigue cargarse al 100%. La temperatura ideal son los 25º C.

    Reply

  4. Avatar
    December 01, 2015

    Kia Soul lo hace.

    Reply

  5. Avatar
    December 01, 2015

    Otra parte muy importante del ahorro de energía en la climatización de un coche es el aislamiento térmico,donde hay mucho por avanzar.

    Reply

  6. Avatar
    December 01, 2015

    Buena idea aprovechar cualquier fuente de calor residual.
    Supongo que el consumo es superior al principio independientemente del sistema por resistencias o por bomba de calor porque cuesta más alcanzar la temperatura deseada que mantenerla una vez ya la has alcanzado.
    Yo no diría que no tiene bomba de calor porque si pensaron en este esquema tan complicado con la finalidad de aumentar la eficiencia, seguro que pensaron en que el ciclo de refrigeración (Refrigerant Loop en el esquema) sea capaz de invertir su funcionamiento a bomba de calor si con ello se mejora la eficiencia y por tanto la autonomía.

    Reply

  7. Avatar
    December 01, 2015

    Lo que no entiendo es porque los vehículos eléctricos no llevan de serie asientos calefactables tanto delante como detrás, además de un volante calefactable.

    He usado durante años mi moto con puños calefactables en invierno y una pequeña manta térmica ocasionalmente en el asiento conectada al mechero con consumo inferior a 150W y tienes que parar para desconectar la manta y a veces bajar la intensidad de calor de los puños porque agobia, ¡¡¡ y estoy hablando de una moto que te da el aire frío por todas partes!!!

    Me imagino que los ingenieros habrán realizado 1000 pruebas y habrán determinado que es la mejor opción usar bomba de calor, pero yo me reitero en que si tuviese en mi eléctrico un asiento calefactable nunca encendería el climatizador.

    Reply

  8. Avatar
    December 01, 2015

    Calentar cosas con resistencias no es ineficiente en absoluto, de hecho tiene que ser de un 99% o más. Otra cosa es que calentar sea costoso energeticamente y la fuente de la electricidad, que si es fosil ya pasa por un ciclo térmico.

    La diferencia de calor disponible en entre un coche electrico y uno de combustión viene dada por la ineficiencia del segundo, aunque cuando se utiliza el calor residual en un ciclo de combustión se aumenta la eficiencia por que se aprovecha esa energia que antes se disipaba al ambiente (cogeneracion).

    Para terminar, las bombas de calor no es que sean eficientes, estan a otro nivel ya que dan más calor de la energía que consumen, es decir tienen unos rendimientos del 300% o más. El truco es que roban calor al aire.

    Luego no es que las resistencias no sean eficientes, sino que las bombas de calor son extraordinarias.

    Reply

  9. Avatar
    December 01, 2015

    Nadie es perfecto. A la lista de cosas mejorables en el Model S: bomba de calor.

    Supongo que en carretera el calor extraido de las baterías y motor basta casi por si mismo para el habitáculo, pero hoy en día una bomba de calor es mucho mejor.

    Reply

  10. Avatar
    December 02, 2015

    Que calienten los asientos y ya

    Reply

Leave a comment