Recarga y autonomía. Necesidades reales y tecnología actual

A pesar de que las baterías presentan mejoras continuamente siempre parecen insuficientes y, aunque lleguen al mercado, la mejora no se materializa en mejores prestaciones de los vehículos eléctricos, no de momento.

Recientemente Bosch estimó que el coche eléctrico necesitara de una autonomía de 300 km para ser interesante y que esto ocurrirá en 2020. Por otro lado los fabricantes nos mantiene en vilo con su anuncio de recargas comparables a las de un gasolina y Silex prometía un coche con 1000 km de autonomía.

Vamos a hacer una reflexión sobre qué se necesitaría para comparar un eléctrico a un térmico, tanto en autonomía como en tiempo de repostaje, y qué es lo que realmente puede necesitar un conductor.

1. Equiparar un eléctrico con un gasolina

Empecemos por compararlo con un gasolina, pongamos como ejemplo un modelo gasolina con un deposito de 55 litros y un consumo de 6.4 l/100 km (VW Golf 1.6 fsi), lo que da una autonomía de 859 km, para lo que se tarda en repostar unos 5 min, sin contar el desplazamiento a la gasolinera, ni el tiempo que se tarda en pagar.

Para llegar a los 859 km un eléctrico con un consumo medio de 170 Wh/km, necesitaría una batería de 146 kWh, casi el 50% más que la del Model S con más capacidad, lo que puede suponer unos 300 kg extra para el vehículo. A la hora de recargar en una toma normal, de 3.6 kW llevaría 40 horas y media, impensable, con una recarga rápida (50 kW) casi 3 horas, más que suficiente para recargar cada noche, y con un supercargador como los de Tesla a 120 kW seria aun más de una hora, demasiado para una parada corta en un viaje largo. Para poder repostar en 5 min se necesitaría una toma de 1,75 MW, incluso más de lo que promete Silex Power.

 

2. Recomendaciones para recorridos largos

Pero si seguimos la razonable recomendación de no conducir más de 2 horas sin parar al menos 15 minutos la cosa se pone un poco mejor. Nos ponemos entonces en el supuesto de un viaje largo por autopista, como el consumo será mayor vamos a considerar 240 Wh/km. En el caso ideal de 2 horas a 120 km/h serían 240 km recorridos, dentro de lo propuesto por Bosch. El consumo eléctrico sería de 57 kWh, que se podría recargar en esos 15 minutos usando una toma de 228 kW.

 

3. Límite legal

Legalmente un conductor profesional puede conducir como máximo cuatro horas y media, realizando una pausa ininterrumpida de al menos 45 minutos. Con esta limitación podemos recalcular cuales son las necesidades. Cuatro horas y media a 110 km/h (porque una media de 120 no es realista), son 495 km, hace un total de 118.8 kWh de batería, que se podrían recargar en una toma de 158 kW en esos 45 min.

 

El peso de las baterías y la energía específica equivalente

Resumiendo los 3 casos vistos; el ideal, el lógico y el  legal:

 

Considerando el peso de las baterías actuales (con una energía específica de 240 Wh/kg en el mejor de los casos) vamos a calcular que energía específica se necesitaría alcanzar para igualar los consumos:

 

En el peor de los casos se requiere una energía específica de 417 Wh/kg, una cifra que se espera conseguir en los próximos años ya que algunas empresas como Amprius o Envia han declarado valores de 400 Wh/kg y CalBattery supera incluso los 500 Wh/kg.

Para el caso 3, donde el recorrido es de casi 500 km , se necesita una energía específica de 340 Wh/kg, a medio camino entre la actual y la que se espera que llegue al mercado en muy poco tiempo. Mientras que para el caso 2 vemos que la necesidad está cubierta, que es el caso del Model S usando las baterías cilíndricas de Panasonic.

El problema de las recargas

El problema entonces recae en la recarga. Igualar la recarga de un coche a gasolina se antoja difícil. Recargas de 1,75 MW supondrían un desgaste excesivo de las baterías y un problema de seguridad por manipular semejantes tensiones.

En los casos más reales las recargas estimadas son a 228 kW y 158 kW respectivamente. El segundo caso no está muy lejos de los supercargadores de 120 kW de Tesla, indicando que la tecnología actual dista poco de cubrir los requisitos para hacer de los coches eléctricos una alternativa de uso diario, solo falta hacerla asequible.

¿Podrán las nuevas baterías soportar estas cargas?

Tomando las últimas publicaciones sobre baterías, vemos que la tecnología no está muy lejos de cubrir las necesidades reales e incluso las deseadas. Hace unos meses llegábamos a hablar de baterías que se recargaban en tan solo 19 segundos. Aunque a estas baterías aun les queda un largo camino para ser comercializadas si su producción es realmente viable.

Más realistas son los casos de las baterías de electrolito sólido, que permiten cargas a 2C, lo que son 30 minutos, y prometen una energía específica elevada, o las baterías alemanas de WZS que aguantan recargas a 5C (12 min) con una gran ciclabilidad y que se trata de un producto terminado y basado en la química de ion litio actual.

La tecnología está ahí, solo tiene que llegar al mercado y que los fabricantes la adopten en sus nuevos modelos, algo que no debería llevar 7 años.

Cambiar la mentalidad

El problema son las infraestructuras y sobre todo la mentalidad del usuario. Y ahí volvemos al problema del huevo y la gallina. Las infraestructuras no se montaran si la gente no está dispuesta a usarlas y la gente no podrá usarlas hasta que no estén disponibles. Con suerte, nuevas normativas o iniciativas para equipar garajes públicos y privados con la preinstalación ayudaran a que poco a poco el coche eléctrico inunde las calles.

Hay que recordar que recargar un coche con electricidad tiene grandes ventajas en cuanto a comodidad y accesibilidad. Para recargar un térmico necesitamos desplazarnos a una gasolinera, mientras que recargar electricidad se puede hacer en casi cualquier parte; en el supermercado, en la playa, en casa… y es más fácil y seguro montar 1 000 puntos de recarga que montar una gasolinera.

Lo difícil pues es cambiar la mentalidad del usuario, algo que ocurrirá poco a poco con el boca a boca, gracias a la experiencia de los usuarios de eléctricos que contaran sus ventajas a los demás y que ira impulsada con los pequeños avances tecnológicos que vemos cada día.