Movilidad eléctrica y fríos polares

 

Movilidad eléctrica y  fríos  polares

 En los últimos días (mediado de Enero 2024) estamos asistiendo, una vez mas, a soportar temperaturas extremadamente bajas en el hemisferio norte.

Especificamente en Estados Unidos, donde circula una buena cantidad de autos eléctricos en especial marca TESLA, la noticia es que  vehículos quedan varados por agotamiento de  batería o excesivo tiempo de carga en los puestos de carga o electrolineras. Bajo las actuales circunstancias vale la pena recordar algunos conceptos relativos al funcionamiento de los vehículos con referencia  a las baterías. Conceptos, estos, que difícilmente los vendedores de autos expliquen a sus potenciales clientes o estos últimos quieran escuchar por ser demasiado técnico.

Las baterías funcionan a través de una reacción química. Las reacciones químicas se pueden acelerar o ralentizar con lo que se denomina “catalizadores”.  El frio es un catalizador desacelerador y el calor uno acelerador. En nuestra vida diaria tenemos múltiples ejemplos, si queremos conservar un elemento orgánico (alimentos) lo ubicamos en frio, es decir la heladera. Para disolver completamente el café en agua, lo calentamos.

 Las baterías y los elementos electrónicos de control  que gobiernan, en este caso el  auto, tienen límites de temperatura  mínimos y máximos de funcionamiento.  Una temperatura excesiva puede ocasionar un embalamiento térmico con la consecuente destrucción y una baja excesiva de temperatura un funciónamiento anómalo. Trasladando estos conceptos a la batería de los autos, concretamente, no podemos esperar algo diferente  

Los vehículos tienen dos tipos de ventilación de su pack de baterías, natural o forzada.

En la ventilación natural el aire pasa por conductos que evacuan el aire caliente que podría generar la batería. Por ejemplo, el Nissan Leaf. Si el vehículo esta detenido, no hay refrigeración y tampoco el sistema tiene medidas correctivas  para  fríos razonables.

 En la ventilación forzada, la batería es refrigerada o calentada internamente, según el caso, a través de una solución de etilenglicol, en la mayoría de los casos, que pasa por conductos internos dentro del pack de baterías que forman parte del sistema de  gestión del control de temperatura de la misma. Por ejemplo, los vehículos TESLA

 Como se dijo mas arriba, hay límites mínimos y máximos. A partir de ello, lo que pueda pasar con fríos árticos de -30º  o  calores de 50º  en Arabia Saudita lleva inexorablemente a que el vehículo quede detenido. En el primer caso por la falta de dinámica química y en el segundo, por seguridad, el sistema desconecta la batería.

 Podemos decir que  se ha observado que cuando una batería de litio está sometida a una temperatura inferior a los -5 grados, el rendimiento de la misma baja un 20%. Algo muy similar a lo que sucede cuando la temperatura supera los 40 grados. En este caso el rendimiento se suele reducir un 15%. Dentro de ese rango de temperaturas (-5º / 40º) los vehículos eléctricos tienen el mejor rendimiento, con un valor máximo de un 115 % a 21,5 °C.

Demás está decir, que las baterías, sistemas de refrigeración/calefacción se calculan para estos rangos de temperatura, fuera de ello la situación es completamente anómala.

 

Por otro lado, hay que tener en cuenta la carga eléctrica de la batería. Aún si los puestos de carga de  energía eléctrica tuvieran el suministro correcto, por lo antes expuesto, la carga del vehículo se convierte en  excesivamente lenta porque la química de la batería no reacciona debido al frio.

Las noticias nos decían que” Se esperan temperaturas extremas de menos de 40 grados bajo cero en Montana, Dakota del Norte y Dakota del Sur, además de fuertes nevadas en Míchigan y en el estado de Nueva York. (Infobae 15-01-2024)”.

Con esos valores de temperatura no se puede esperar otra situación, es mi inferencia.

 El New  York Times, nos cuenta que sucede en otras realidades: Algunos de los países con mayor uso de vehículos eléctricos también se encuentran entre los más fríos. En Noruega, donde casi uno de cada cuatro vehículos es eléctrico, los conductores están acostumbrados a tomar medidas, como precalentar el automóvil antes de conducir, para aumentar la eficiencia, dijo Lars Godbolt, asesor de la Asociación Noruega de Vehículos Eléctricos que representa a más de 120.000 propietarios de coches eléctricos en Noruega.

Las estaciones de carga en Noruega tienen colas más largas en invierno que en verano, ya que los vehículos tardan más en cargarse en climas más fríos, pero eso se ha convertido en un problema menor en los últimos años desde que Noruega ha construido más puertos de carga, dijo Godbolt, citando un estudio reciente. Además, la mayoría de la gente en Noruega vive en casas, no en apartamentos, y casi el 90 por ciento de los propietarios de vehículos eléctricos tienen sus propias estaciones de carga en casa, afirmó.

 Por último, esta situación de frio  extremo no solo afecta a los eléctricos. Los vehículos con motor de combustión también tienen sus  problemas. El punto de congelación de la nafta es de -107 °C, así que es imposible que este combustible llegue a congelarse. Pero partir de los -40 °C la nafta sí puede llegar a cristalizarse y esos cristales obstruirían el filtro del combustible. El diésel, por su parte, es un combustible que se puede llegar a congelar cuando la temperatura alcanza los 10 grados negativos.

Y por otro lado hay que tener en cuenta que para arrancar estos motores hace falta la energía de la batería de plomo ácido para quien rige las mismas consideraciones de funcionamiento (reacción química/ catalizador/ ralentización) hecha  para las de litio.

A lo que hay que sumar mayor pesadez del aceite del carter por  frio, especialmente en los motores diesel.

De acuerdo con las estimaciones de The Weather Channel el ingreso de una nueva masa de aire ártico al final de la semana (20-21/01/2024) generará condiciones de frío en   regiones de EE.UU.:

    Iowa y Nebraska: es posible que se registren mínimas por debajo de los -25 °C el sábado por la mañana.

    Chicago: a mediados de la semana, la temperatura en el aeropuerto O’Hare podría no superar los -15 °C.

    En el sur profundo se esperan mínimas de -5 °C y hasta -10 °C en algunas zonas el miércoles por la mañana y de nueva cuenta durante el fin de semana.

 Quizás, lo más atinado, será quedarse en casa y de tener que salir solamente hacerlo tomando todas las previsiones posibles.

 

 

Ricardo Berizzo

Ingeniero Eléctricista                                                                                    2024.-