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Las necesidades de recarga y autonomía y los coches eléctricos

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.

Distancia

(km)

Consumo

(Wh/km)

Capacidad

(kWh)

Recarga

Normal

Recarga

Rápida

Supercargador

120 kW

5 min

(MW)

859 170 146 40 h 3 h 1 h 13 min 1.75

 

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.

Distancia

(km)

Consumo

(Wh/km)

Capacidad

(kWh)

Recarga

Normal

Recarga

Rápida

Supercargador 5 min

(MW)

240  240 57 16 h 1 h 15 min 28 min 228

 

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.

Distancia

(km)

Consumo

(Wh/km)

Capacidad

(kWh)

Recarga

Normal

Recarga

Rápida

Supercargador 5 min

(MW)

495  240 118 33 h 2 h 22 min 1 h 158

 

El peso de las baterías y la energía específica equivalente

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

Caso Distancia

(km)

Consumo

(Wh/km)

Capacidad

(kWh)

Recarga

Normal

Recarga

Rápida

Supercargador 5 min

(MW)

1 859 170 146 40 h 3 h 1 h 13´ 1750
2 240 240 57 16 h 1h15´ 28 min 228
3 495 240 118 33 h 2h22´ 1 h 158

 

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:

Caso Capacidad Energía específica
1 146 kWh  417 Wh/kg
2  57 kWh 162 Wh/kg
3 118.8 kWh 340 Wh/kg

 

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.

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18 comentarios en “Recarga y autonomía. Necesidades reales y tecnología actual”

  1. Efectivamente, el gran problema del eléctrico es el tiempo de recarga. La falta de puntos de recarga, el precio y la autonomía son un problema actual pero prácticamente solventado de aquí a unos años.

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  2. En definitiva, para los que tienen parking o es un segundo coche, sin problema alguno. El resto o le ponemos
    bastante voluntad o esperamos la evolución de la tecnología, lo que terminará ocurriendo.

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  3. El mayor problema que tienen los eléctricos actualmente es la recarga y la ubicación de esta.

    Tú puedes tener la solvencia económica para comprar un eléctrico , pero si no tienes donde cargarlo , por mucho que quieras no te servirá.
    Si puedes cargarlo en tu vivienda ya tienes medio problema solventado , pero para viajar ó dispones de una red de recarga en condiciones ó te las ves y te las deseas para ir de un cargador a otro , hablando de España claro. Sólo hay que ver el viaje de Raúl con su Ioniq a Andalucía para ver el retraso que llevamos.
    Esperemos que en breve estos desplazamientos dejen de ser un impedimento para poder viajar y se pongan medios para los que no tengan posibilidad de recargar en su casa puedan hacerlo.

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  4. Decir que manejar altas potencias implica un riesgo de seguridad es incorrecto.

    Con la electronica adecuada, las altas potencias pueden lograrse de forma suave, empezando con potencias bajas pero progresivamente crecientes…

    Algo parecido a los aires acondicionados con inverter por modulacion de ancho de pulso pwm…

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  5. Buen artículo aunque tiene un fallo bastante grande.

    Una batería de 57kw/h no se carga en un supercargadores de 120kw en 28 minutos, tarda mucho más, a partir del 80% la velocidad de recarga cae mucho. Es decir, se necesitan baterías entre un 20 y un 25% más grandes de lo que dice el artículo o hay que recalcular los tiempos.

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  6. Buen artículo….

    Dado que el principal problema son los tiempos de recarga, cuanta más autonomía ofrezca una batería menor dependencia tendremos de las recargas (del tipo que sea) además de otras ventajas como la menor degradación.

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  7. Para mí, los 300 km que dice Bosch es escaso, pero tampoco necesitas la autonomía de un gasolina moderno.

    Yo creo que con la autonomía de un gasolina antiguo, de 400 a 500 km es más que de sobra para ir a cualquier sitio y, parando unos 15 ó 20 minutos para mear y recargar cada dos horas o dos horas y media, con 170 ó180 kW es más que suficiente.

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  8. Kona electrico de 64 Kwh. Viaje a Pirineos. A 120 km/h consumo de 180 Wh/km.
    Salgo de Madrid con 95% de bateria.
    Llego a Zaragoza con un 35% cargo 25 min hasta el 70%.
    2 horas más tarde llego a mi destino con un 40 % de batería.
    Dónde está el problema? En ningún sitio.

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    • Yo no lo veo tan claro.
      Alójate a la llegada en una casita rural, en Plan, luego pasa unos días dando unas vueltas por el valle de Benasque y subiendo a la montaña para dar unos saltos en parapente… y luego me cuentas si tienes problemas.

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    • Es que con 64 kwh de batería sirve para un porcentaje enorme de clientes.
      En este caso sólo sería causa de no compra el precio, no tener garaje propio donde cargarlo ,ó ambas cosas a la vez.
      Por lo menos en mi caso el 99% de desplazamientos estarían cubiertos , que ya es un porcentaje mayor que con mi apestoso petrolero ,con el que no puedo entrar al centro de Madrid.

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  9. La «Revolución» de ventas de eléctricos comenzará cuando por 15000€ nos den un coche que tenga 300 km de autonomía, no darán abasto para fabricarlo.

    Tiempos de recarga, etc, pasarán a ser un «detalle» secundario.

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  10. En la columna de 5 minutos de las tablas pone siempre MWh, cuando son KWh, menos la primera.

    240 Wh/km me parece una cifra demasiado alta. La realidad se aproxima mas a 180-200 Wh/km en la mayoría de eléctricos actuales.

    Buen artículo.

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  11. En resumen, lo que todo el mundo ya sabía. La tecnología actual de baterías hace del uso del eléctrico puro una opción minoritaria y tenemos que esperar años para ver si finalmente una tecnología futura que ahora mismo no existe soluciona el problema.

    O resumiendo todavía más. En el futuro todo es mejor, pero no tenemos ni idea de cuando llegará ese futuro.

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  12. todo lo dicho no tiene sentido
    la tecnología actual es 100% válida para autobuses urbanos, taxis y vehículos de reparto urbano PERO -> no se usa
    mientras en esos sectores no se electrifiquen totalmente es pedalear sin cadena hablar de un futuro de movilidad eléctrica

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  13. Estamos atados al concepto de que un coche debe parar en un centro de repostaje, enchufarlo y esperar X tiempo la recarga. No tiene por qué ser así. Usemos la imaginación: lo que hay que hacer es CAMBIAR LA BATERÍA.
    Llega el vehículo a un centro de energía, pasa por una fosa o rampa donde un brazo ROBOTICO le cambia la batería, ubicada en el chasis. No hay que abrir ningún depósito o tapa de motor, ni siquiera hay que enchufar nada. Vamos, que ni siquiera hay que bajarse del coche, y puestos, ni siquiera hay que detenerse completamente: llegas a un centro de recarga, entras a tu carril habilitado, pasas a, digamos, 20 KM/hora, sientes dos ligeros «clack» en los bajos del coche (un robot, hubicado en el subsuelo te desacopló la batería descargada y te acopló una recargada). Al final del carril un scanner lee tu tarjeta telemática y ya te lo descontaron de tu cuenta bancaria. Y sigues viaje. Tu batería descargada se la pondrán, dentro de X tiempo de recarga, a OTRO coche. Esto a ti no te importa, del mismo modo que no te importaba el origen del petroleo que ponías en el tanque.

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  14. Quizás sería bueno que la gente hiciera reflexión sobre la historia del automóvil.

    El que se considera el primer viaje interurbano de automóvil del mundo lo hizo Berta Benz (la esposa de Carl Benz) que se le dio por ver a donde llegaba y darse un paseo de unos 100 km de ida y otro tanto de vuelta. Problema: las gasolineras no existían.

    Ahí está la curiosidad histórica de por qué una farmacia es la primera gasolinera del mundo
    https://www.diariomotor.com/2011/01/24/la-primera-gasolinera-del-mundo/

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