Analizando a fondo cómo la temperatura y la velocidad afectan el rango de los VE

Los conductores de vehículos eléctricos (VE) saben muy bien que el rango nominal de su vehículo se utiliza mejor como una guía. Su rango diario real, la distancia que uno puede conducir de manera realista con una batería completamente cargada, puede variar y estar muy por debajo o por encima de lo que se publicó. Al igual que los vehículos de motores de combustión interna (ICE, por sus siglas en inglés), la verdadera eficiencia operativa de un vehículo está influenciada por varios factores, entre los que se incluyen los siguientes: condiciones del camino, clima, topografía, velocidad, aire en los neumáticos y estilo de conducción. 

El rango máximo de un VE también está directamente vinculado a la capacidad de su batería (cuánta energía [kWh] puede almacenar), lo cual se degrada con el tiempo. Puede obtener más información sobre la degradación de las baterías en nuestro estudio sobre el estado de las baterías de VE (en inglés), que ha mostrado un promedio de degradación en la capacidad de almacenamiento de un 2.3 % por año. 

Conocer el rango exacto de cada viaje se ha vuelto menos esencial, ya que la capacidad de la batería ha aumentado con cada nueva generación de VE. La mayoría de los VE de carga ligera en el mercado proporcionan un rango más que suficiente para la mayoría de las necesidades diarias, incluso en los usos de flotas. 

Comprender qué causa la pérdida de rango puede aumentar la confianza de los conductores de VE y de los administradores de flotas. Proporciona orientación sobre la selección del vehículo correcto para el trabajo y las condiciones presentes. 

Otra revisión del impacto de la temperatura en el rango de VE

La temperatura, en particular el clima frío, suele mencionarse en los análisis de disminución de rango. Como mostramos en nuestro análisis anterior, la temperatura exterior puede afectar de forma significativa el rango de un VE tanto positiva como negativamente. En temperaturas óptimas, el rango real es, en promedio, un 15 % mejor que el rango nominal. En días extremadamente fríos, el rango puede reducirse hasta en un 50 %. Esto se debe principalmente a la energía necesaria para mantener el conductor y las baterías a una temperatura cómoda. Afortunadamente, se pueden tomar algunas medidas para reducir este impacto, como precalentar la cabina y aprovechar los asientos calefaccionados en lugar de subir la calefacción. 

Pero ¿la temperatura es el factor más significativo que afecta el rango? Aquí buscamos descubrir el impacto relativo de la temperatura y un segundo factor clave: la velocidad.

Definición de la función de la velocidad y el roce

La velocidad también afecta la eficiencia del vehículo y, en consecuencia, el rango. El impacto de la velocidad del vehículo, o más específicamente, el roce, se aplica tanto a vehículos con ICE como a VE. 

El roce es básicamente la fuerza que el vehículo debe superar para moverse a través del aire. La cantidad de roce que un vehículo encuentra mientras viaja depende principalmente de la aerodinámica de ese vehículo, la cual depende en gran medida del modelo. La fuerza de roce también cambia con la velocidad de desplazamiento (de hecho, el roce aumenta proporcionalmente a la velocidad al cuadrado; si duplica la velocidad, el roce aumenta por un factor de cuatro). El roce también se ve influenciado por la densidad y las características del aire en sí, que cambia con la velocidad del viento, altitud, temperatura y humedad (se supone que estos factores son constantes en el siguiente análisis).  

Uso de datos telemáticos agregados para comprender a qué velocidad se maximiza el rango

Mediante el uso de datos de viaje* agregados y anonimizados a diferentes temperaturas y velocidades, generamos modelos de eficiencia para un vehículo pequeño y una camioneta de carga ligera. El objetivo era determinar cómo la velocidad afecta el rango y qué ocurre con la curva de eficiencia de la velocidad a diferentes temperaturas.

* El vehículo de pasajero se modeló mediante el análisis de 350.000 viajes de 500 vehículos, lo que da un total de más de 180.000 horas de conducción. La camioneta de carga ligera se modeló mediante el análisis de 2.8 millones de viajes de 2.000 camionetas, lo que da un total de más de 370.000 horas de conducción. Ambos modelos se ajustaron para representar una batería de 65 kWh. La simulación supone una velocidad constante.

La tabla anterior muestra que la temperatura óptima para maximizar el rango es de 20 °C tanto para el vehículo de pasajero (línea naranja continúa) como para la camioneta de carga ligera (línea naranja punteada). Sin embargo, la velocidad ideal en la que el rango se maximiza cambia dependiendo de la temperatura. Por ejemplo, a 20 °C, el rango del vehículo de pasajero se maximiza a una velocidad lenta de aproximadamente 31 km/h, mientras que a 0 °C la velocidad óptima se duplica a 60 km/h. 

Este es el resultado de un intercambio entre la cantidad de energía necesaria para superar el roce y la energía necesaria para mantener la cabina del vehículo a una temperatura cómoda. Una velocidad más rápida lo llevará a su destino más rápidamente, lo que significa menos energía total gastada en ventilación y aire acondicionado, lo que es bueno para el rango. Sin embargo, las velocidades más rápidas también significan que se necesita más energía para superar el roce, lo que es malo para el rango.

Ahora, comparemos esto con la camioneta. Debido a que la fuerza de roce es más fuerte en una camioneta, la eficiencia alcanza su máximo a velocidades aún más lentas. A una temperatura ideal de 20 °C, la velocidad más eficiente es de 26 km/h. Esto no es muy diferente del vehículo de pasajero, y es igual de poco práctico para los fines de la conducción real. Sin embargo, a temperaturas de congelación, la velocidad óptima sigue siendo bastante lenta, a aproximadamente 40 km/h.

¿Cuál cumple una función más dominante, la velocidad o la temperatura?

Observe cómo convergen ambos grupos de líneas a medida que aumenta la velocidad. Tanto para el vehículo de pasajero (líneas sólidas) como para la camioneta de carga liviana (líneas punteadas), la función relativa de la temperatura se vuelve mucho menos importante cuanto más rápido avanzan. A velocidades bajas, un cambio de temperatura de 5.5 grados Celsius tendrá un impacto mucho mayor en el rango que cualquier cambio de temperatura a velocidades altas. En el caso de la camioneta de carga liviana, el impacto que tiene la temperatura a altas velocidades se vuelve casi insignificante. Recuerde, la fuerza de roce es proporcional a la velocidad al cuadrado, lo que significa que tiene una influencia mucho mayor cuanto más rápido conduce.

Visualice el impacto usted mismo 

Geotab ha utilizado los hallazgos de este análisis para crear una simulación interactiva con el objetivo de comparar un vehículo de pasajero y una camioneta de carga ligera representativos, ambos con una batería de 65 kWh. Ajuste la temperatura y la velocidad para ver el impacto en el rango por su cuenta. 

* Una barra llena (100%) es el rango teórico máximo del vehículo según las condiciones óptimas para la temperatura y la velocidad. Esto no es lo mismo que el rango nominal de un vehículo. 

Considere la siguiente situación

Imagine que es un día templado, con aproximadamente 21 °C, y que usted tiene dos opciones: tomar la autopista y conducir a 100 km/h o tomar carreteras de la ciudad y conducir a 50 km/h. Si maximizar el rango es su prioridad número uno, entonces, independientemente de si conduce un vehículo de pasajero o una camioneta, es mejor tomar la ruta más lenta. 

Pruébelo usted mismo: deslice la barra de temperatura a 21 °C. Ahora deslice la barra de velocidad de  50 km/h a 100 km/h. 

Digamos que quiere tomar la misma ruta en invierno y la temperatura es de 0 °C. Su rango ya sería menor de lo que en primavera, dado que ahora está consumiendo energía para calentarse a sí mismo y las baterías del vehículo. ¿Aún es mejor tomar la ruta más lenta? 

Pruébelo usted mismo: deslice la barra de temperatura a 0 °C. Ahora deslice la barra de velocidad de 100 km/h a 50 km/h.

En el caso del vehículo de pasajero, no hay una diferencia significativa entre el rango en la autopista y las carreteras de la ciudad. Solo usa aproximadamente un 8% más de energía si toma la autopista, pero llegará a su destino dos veces más rápido. Sin embargo, en la camioneta de carga ligera, perderá un 22% del rango si elige la ruta de la autopista en comparación con la calle de la ciudad. Cuando se trata de la camioneta de carga ligera, la velocidad sigue teniendo un papel importante.

Entonces, ¿cuál tiene el mayor efecto en el rango, la temperatura o la velocidad?

Como probablemente se haya dado cuenta, no hay una sola respuesta a esta pregunta. 

En términos generales, la velocidad se vuelve más dominante a velocidades más altas, y adherirse al límite de velocidad en el camino es la mejor manera de conservar el rango. Si conduce una camioneta de carga ligera o un vehículo grande similar, no debería notar muchas diferencias entre las estaciones en el rango de su vehículo, especialmente si sus rutas son mayoritariamente autopistas.

Si se encuentra en un vehículo más pequeño y aerodinámico, la temperatura tiene un impacto más prominente en el rango, especialmente en las carreteras en las que se conduce a la velocidad de la ciudad. Como resultado, usar estrategias que reduzcan ese impacto, como las que aquí se indican, será más importante. 

La realidad es que, para la mayoría de las aplicaciones de flotas, los VE de la actualidad pueden completar sus viajes con una sola carga, independientemente de la velocidad o la temperatura. Para las rutas más largas, tener conocimiento de las temperaturas estacionales y las velocidades en carretera puede proporcionar orientación sobre la planificación del viaje, y sobre si una parada de carga debería ser parte del itinerario.  

¿Busca más información sobre los VE? Revise nuestro Centro de conocimientos sobre la electrificación de flotas (en inglés) para obtener recursos adicionales y leer historias de éxito.