Buscan más autonomía de vehículos eléctricos en clima frío

TOK, Alaska, EE.UU.— El interior agreste y gélido de Alaska, donde la temperatura puede descender hasta a 46 grados Celsius bajo cero (50 grados Fahrenheit bajo cero), no es el lugar donde uno esperaría encontrar un autobús escolar eléctrico.

Pero aquí está el autobús número 50, con una calcomanía de la caricatura de un caballo en un costado, que todos los días atraviesa silenciosamente unos 64 kilómetros (40 millas) de caminos nevados y helados en la localidad de Tok para llevar a los estudiantes a la escuela, no muy lejos de la frontera con Canadá.

Funciona bien en la ruta diaria. Pero las temperaturas bajas le roban autonomía de viaje a las baterías de los vehículos eléctricos, por lo que el No. 50 no puede realizar recorridos más largos, ni a Anchorage o Fairbanks.

Es un problema que algunos propietarios de vehículos eléctricos de pasajeros y funcionarios de tránsito encuentran en climas fríos de todo el mundo. A 7 grados ºC bajo cero (20 grados ºF), los vehículos eléctricos simplemente no llegan tan lejos como lo hacen a los 21 grados ºC ideales (70 grados ºF). Parte de esto se debe a que mantener calientes a los pasajeros con tecnología tradicional agota la batería.

Por ello, los viajes más largos pueden ser difíciles en climas más fríos. Autoridades de tránsito como las de Chicago, que se comprometieron a convertir toda su flota de autobuses a electricidad para 2040, deben tomar medidas extraordinarias para mantener los autobuses eléctricos cargados y puntuales.

Algunos fabricantes de automóviles y conductores temen que una menor autonomía de las baterías en climas fríos pudiese limitar la aceptación del público de los automóviles, camiones y autobuses eléctricos, en un momento en que es necesario reducir drásticamente las emisiones de gases generadas por el transporte con el fin de contrarrestar el cambio climático. Pero hay esperanzas. Los científicos trabajan a marchas forzadas para perfeccionar la química de las baterías nuevas, que no pierden tanta energía en climas fríos como los sistemas actuales a base de iones de litio.

Además, los automóviles equipados con eficientes bombas de calor no pierden tanta autonomía con el frío.

"Es un problema tener baterías en tiempo frío, y tenemos un clima bastante frío, uno de los más fríos de Norteamérica", dijo Stretch Blackard, propietario de Tok Transportation, que tiene contratos con las escuelas locales.

Cuando la temperatura llega a 18 grados ºC bajo cero (0 ºF), su costo para operar el autobús eléctrico de Tok se duplica. Esta localidad tiene uno de los precios de la electricidad más altos del país.

En el clima más frío, de entre 18 grados ºC bajo cero a 23,3 ºC bajo cero (0 a 10 ºF), el autobús eléctrico cuesta aproximadamente 1,15 dólares por 1,6 kilómetros (1 milla), en comparación con los 40 centavos de dólar por cada 1,6 km de un autobús diésel, señaló Blackard. El costo del autobús eléctrico se reduce a aproximadamente 90 centavos por 1,6 km cuando el clima es cálido, pero dice que los costos lo hacen inviable y que no compraría otro.

Muchos propietarios de vehículos eléctricos personales también han descubierto que los viajes largos en invierno pueden ser difíciles. Este tipo de vehículos pueden perder entre un 10% y un 36% de su alcance durante las olas de frío que llegan al menos varias veces cada invierno a muchos estados de Estados Unidos.

Mark Gendregske, de Alger, Michigan, dijo que las cosas comienzan a ponerse difíciles cuando las temperaturas bajan al rango de 7 a 12 ºC bajo cero (10 a 20 ºF).

"Típicamente, veo una degradación de más del 20% en el alcance, al igual que en el tiempo de carga", agregó mientras recargaba su Kia EV6 en el estacionamiento de un centro comercial cerca de Ypsilanti, Michigan. "Paso de un alcance de unas 250 millas (400 km) a unas 200 (320 km)".

Gendregske, un ingeniero que trabaja para un fabricante de autopartes, sabía que la autonomía se reduciría, por lo que dijo que, con planificación, el Kia EV todavía lo lleva a donde necesita ir, incluso en un viaje largo al trabajo.

No obstante, algunos propietarios no anticiparon una disminución tan grande en el invierno. Rushit Bhimani, quien vive en un suburbio del norte de Detroit, dijo que ve alrededor de un 30% menos de autonomía en su Tesla Model Y cuando hace frío, de lo que se supone deben ser 538 km (330 millas) por carga hasta apenas 368 km (230 millas). "Deberían aclarar ese (punto)", dijo mientras cargaba al sur de Ann Arbor en un trayecto a Chicago.

Aproximadamente tres cuartas partes de esta pérdida de autonomía de los vehículos eléctricos se deben al sistema de calefacción para mantener calientes a los ocupantes, pero la velocidad e incluso la conducción en autopista también son factores que influyen. Algunos conductores hacen todo lo posible para no utilizar mucha calefacción y así viajar más lejos, para lo cual usan guantes o se sientan en asientos calentados con el fin de ahorrar energía.

Y para ser exactos, los motores de gasolina también pueden perder aproximadamente el 15% de su alcance en el frío.

La pérdida de autonomía no ha frenado la adopción de vehículos eléctricos en Noruega, donde casi el 80% de las ventas de autos nuevos fueron de eléctricos el año pasado.

Pruebas recientes realizadas por la Federación Noruega de Automovilismo hallaron que realmente hay variaciones de modelo a modelo. El Maxus Euniq6, relativamente asequible, fue el que más se acercó a su autonomía anunciada y se le nombró ganador. Concluyó a sólo un 10% por debajo de su alcance anunciado de 354 km (220 millas). El Tesla S estaba aproximadamente un 16% por abajo de su alcance anunciado. En último lugar: el Toyota BZ4X, con sólo 323 kilómetros (200 millas), casi un 36% por debajo de su alcance anunciado.

Nils Soedal, de la Federación Noruega de Automovilismo, considera que la cuestión de pérdida de alcance "no es problemática" siempre y cuando los conductores la tengan en cuenta a la hora de planificar un viaje. "El gran problema es tener suficientes estaciones de carga a lo largo del camino" y mejor información sobre si funcionan correctamente, dijo.

Las temperaturas oscilaron de 0 a 19 ºC bajo cero (32 a 2,2 ºF bajo cero) durante la prueba, a lo largo de montañas y caminos cubiertos de nieve. Los autos fueron conducidos hasta que se les acabó la energía y se detuvieron.

Recurrent, una empresa estadounidense que mide la vida de la batería en vehículos eléctricos usados, dijo que ha realizado estudios para monitorear 7.000 vehículos de manera remota y ha llegado a resultados similares a los de la prueba noruega. 

Scott Case, su director general, dijo que muchos vehículos eléctricos usan calefacción por resistencias para el interior. Los que utilizan bombas de calor tienen mejor rendimiento.

Las bombas de calor extraen el calor del aire exterior incluso en temperaturas frías y han existido durante décadas, pero su desarrollo para automóviles es muy reciente, explicó Case. "Eso es definitivamente lo que se necesita tener en todos estos autos", dijo.

Dentro de las baterías, los iones de litio fluyen a través de un electrolito líquido, produciendo electricidad. Pero viajan más lentamente a través del electrolito cuando hace frío y no liberan tanta energía. Lo mismo sucede a la inversa y hace que la carga sea más lenta.

Neil Dasgupta, profesor asociado de ingeniería mecánica y de ciencias de los materiales en la Universidad de Michigan, compara esto con untar mantequilla fría sobre un pan tostado. "Simplemente se vuelve más resistente a bajas temperaturas", señaló.

General Motors se encuentra entre quienes trabajan en soluciones. Mediante pruebas, los ingenieros pueden realizar cambios en la gestión de la batería y la calefacción en los automóviles existentes y aprender para los modelos futuros, dijo Lawrence Ziehr, gerente de proyectos de recuperación de energía para los vehículos eléctricos de GM.

La semana pasada, General Motors envió un escuadrón de vehículos eléctricos desde el área de Detroit a la gélida península superior de Michigan para probar el impacto del clima frío en la autonomía de la batería.

A pesar de detenerse para cargar dos veces en el camino, una camioneta pickup GMC Hummer, con unos 526 km (329 millas) de alcance por carga, hizo el viaje de 504 km (315 millas) a Sault Ste. Marie y al arribar sólo le quedaba autonomía para unos 56 km (35 millas), apenas lo suficiente para llegar a las instalaciones de prueba de GM. Tras encontrar una estación de carga fuera de servicio en una tienda de comestibles, los ingenieros condujeron a un hotel cercano con el fin de obtener la suficiente energía y así poder concluir el viaje.

En las universidades, los científicos también trabajan en cambios químicos que podrían hacer que la pérdida de energía debido al clima frío sea cosa del pasado.

Dasgupta, de la Universidad de Michigan, dice que ellos desarrollan nuevos diseños de baterías que permiten que los iones fluyan más rápido o permitan una carga rápida en el frío. También hay composiciones químicas de baterías, como las de estado sólido, que no usan electrolitos líquidos.

Prevé que las mejoras pasarán de los laboratorios a los vehículos en los próximos dos a cinco años.

"Realmente hay una carrera mundial para incrementar el desempeño de estas baterías", dijo. ____ David Keyton contribuyó desde Estocolmo. Krisher informó desde Chicago y Sault Ste. Marie, Michigan. ____ La cobertura climática y ambiental de The Associated Press recibe el apoyo de varias fundaciones privadas. La AP es la única responsable de todo el contenido.