El pasado mes de febrero, durante la ola de frío extremo que azotó la costa este de Estados Unidos y que llegó a dejar temperaturas de 30 grados bajo cero en Chicago, corrió por internet la queja de algunos usuarios que vieron cómo sus vehículos eléctricos habían visto recortada su autonomía de forma importante.
Esto no es algo nuevo. Las baterías de los coches eléctricos, hoy por hoy, sufren y se ven alteradas por el frío y el calor extremo. Los fabricantes advierten que sus vehículos pueden ver mermada su autonomía en función del ambiente y en especial ante las temperaturas anómalas. Sin ir más lejos, Tesla ha basado sus últimas imágenes promocionales en redes sociales en vídeos donde se ven sus modelos recorrer carreteras heladas, en un intento por demostrar su operatividad incluso en estas situaciones. En el otro extremo, la firma de Elon Musk también ha tenido que salir al paso de algunos casos en los que se ha reportado cómo las baterías de sus vehículos se prendían fuego después de un accidente de tráfico, incluso horas después del impacto, algo de lo que también advierte el manual de usuario de Tesla y los avisos de seguridad de todos los fabricantes.
¿Pero a qué se deben estos problemas y qué respuesta puede tener la tecnología a futuro para solucionarlo? Las actuales baterías de iones de litio, pese a ser la tecnología más asentada y la que usan los coches eléctricos que salen al mercado, tienen algunas limitaciones a la hora de reaccionar ante bajas y altas temperaturas.
“La batería de los vehículos eléctricos se basa en una reacción electroquímica, estas reacciones se ralentizan al bajar la temperatura, reduciéndose las prestaciones de las baterías, por lo que se reduce tanto la corriente máxima, y por tanto la aceleración del vehículo, como su capacidad, y por tanto la autonomía. Por otro lado un calor excesivo también afecta a la batería, ya que acelera las reacciones electroquímicas, en estas condiciones la batería podría dar más potencia, se descarga antes y además envejecerá antes, a la vez que tiene una mayor autodescarga”, explica a Hipertextual José Francisco Sanz, investigador de la Fundación Circe de la Universidad de Zaragoza, donde desarrolla un proyecto a nivel europeo sobre carga de movilidad eléctrica.
En la práctica, tanto ante mayor frío como mayor calor la autonomía del vehículo tiende a disminuir, pero ante las bajas temperaturas el coche también puede perder potencia, ya que a medida que la temperatura desciende el líquido del electrolito dentro de las celdas de la batería transcurre más lento. Esto también afecta a los tiempos de carga cuando recargamos un vehículo, que se extienden más.
Lógicamente, los fabricantes tienen estas limitaciones previstas, pero la solución implica también un mayor gasto de energía. “Existen sistemas de refrigeración/calefacción en las baterías para evitar que estos problemas afecten al uso en condiciones normales del vehículo. Obviamente situaciones extremas como las ocurridas en Chicago implican que el vehículo puede no funcionar en condiciones óptimas. Por otra parte, calefactar las baterías implica usar la propia energía de la batería para esta función, lo que evidentemente reduce la autonomía”, señala Sanz.
La comparativa entre los coches de combustión y los eléctricos cuenta con un hándicap para estos últimos cuando hablamos de frío. Mientras los motores de combustión generan su propio calor para adaptar al motor al ambiente y calentar a los pasajeros, los enchufables deber obtener ese calor de la misma batería, que de nuevo no tendrá toda su energía dedicada a mover las ruedas.
Reducción de un 4 a un 41% de la autonomía por el frío y el calor
Un estudio publicado el pasado mes de febrero por la Asociación Americana del Automóvil que puso a prueba cinco modelos eléctricos -Tesla Model S, BMW i3s, Nissan Leaf, Volkswagen e-Golf y un Chevrolet Bolt- concretó algunos datos sobre cómo el frío y el calor afecta a la autonomía.
De media, con una temperatura de 6,7 grados bajo cero, la autonomía se redujo en todos los modelos un 12% con respecto a las pruebas realizadas a 23,9 grados. Con calor, a 35 grados celsius, la batería también se reducía un 4%.
Sin embargo esto era mucho más drástico cuando se enchufaba el sistema de calefacción o aire acondicionado. Ahí, con baja temperatura la autonomía se reducía hasta en un 41% con bajas temperaturas y en un 17% con calor. Tras estas pruebas, que se realizaron en una ruta que combinaba vías urbanas y autopistas, la asociación daba la recomendación de encender la climatización cuando se está cargando el vehículo, guardarlo en garaje siempre que se pueda para evitar el gasto de energía en calefacción y recargar siempre que la batería esté por debajo del 20%.
Las baterías en estado sólido pueden ser la solución, pero aún tardarán en llegar
Ante estos problemas, investigadores y marcas como Panasonic llevan ya unos años trabajando en baterías de litio, pero en estado sólido. En ellas se sustituye electrolito intermedio por el que viajan los iones de litio por un polímero cerámico más estable ante el sobrecalentamiento o los efectos del frío. Se cree que con ellas se podrá solventar las reducciones de autonomía ante temperaturas extremas, y también mejorar los problemas de incendio que en ocasiones se han dado. Eso sí, todavía están en fase de investigación.
“Las baterías poliméricas y las más recientes de estado sólido sufren menos el efecto de las temperaturas, y también se ha comprobado que los desarrollos basados en electrodos protegidos con grafeno presentan muy buen comportamiento tanto a altas como a bajas temperaturas”, señala Sanz, quien recalca que “en cualquier caso la investigación en baterías está prácticamente empezando”.
“La mejora de las prestaciones debido al uso de electrodos con materiales nano-estructurados. El interés comercial de las baterías para los vehículo eléctricos y como elemento fundamentales de la smartgird para su integración con las energías renovables, augura mucho recorrido tanto en la mejora de prestaciones, como en la reducción de materiales críticos, así que los consumidores no debemos preocuparnos, lo que hay que hacer es seguir investigando”, concluye el investigador.
