Las baterías de vehículos eléctricos tienen un rango de temperatura dentro del cual ofrecen un rendimiento óptimo.
Las temperaturas que superan este rango pueden provocar un rendimiento deficiente e incluso aumentar el riesgo de incendio.
Los sencillos pasos recomendados por el fabricante pueden mantener la batería a salvo de una rápida degradación debido al calor.
Debido al calentamiento global, la llegada del verano no presagia un clima agradable sino una temporada de tremendo calor en algunas partes del mundo. Este año, Europa está luchando contra otra ola de calor y este julio ha sido registrado como el » mes más caluroso de la historia «, por cuarto año consecutivo.
Si bien algunas personas pueden encender el aire acondicionado o darse un chapuzón en una piscina, los vehículos no reciben protección contra los elementos y pueden calentarse bastante en el garaje durante una ola de calor. Para los propietarios de vehículos eléctricos (EV), en particular, estos pueden ser tiempos de gran incertidumbre.
Temperaturas ideales de trabajo
Los posibles propietarios de vehículos eléctricos suelen estar preocupados por la autonomía que ofrece el vehículo y el tiempo necesario para lograr una carga completa. Durante años, los fabricantes de vehículos eléctricos también se han centrado en alcanzar un objetivo de autonomía de 1.000 km (620 millas) aumentando el tamaño de los paquetes de baterías.
Sin embargo, sea cual sea la autonomía que tenga un vehículo eléctrico, lo que a menudo se deja de lado es que los paquetes de baterías de iones de litio generalmente sólo pueden alcanzar su autonomía máxima cuando funcionan a temperaturas óptimas.
Cómo las altas temperaturas afectan a los vehículos eléctricos y qué puedes hacer al respectoEl aumento de las temperaturas en algunas áreas en los últimos años está muy por encima de las temperaturas óptimas para los vehículos eléctricos.
Los fabricantes de baterías afirman obtener rendimientos máximos en rangos de temperatura de 50° F a 110° F (10 o C a 43 o C), pero el rendimiento óptimo para la mayoría de las baterías de iones de litio es de 59° F a 95° F (15 o C a 35 o C). C).
«Este estrecho rango de temperatura óptima para las baterías de iones de litio es la razón por la que las millas recorridas y las horas de funcionamiento en climas cálidos y/o fríos son difíciles de predecir», dijo Brian Palmieri, presidente de Power Ahead Group, a Interesting Engineering en un correo electrónico . La empresa de Palmieri tiene una década de experiencia en la fabricación de baterías de iones de litio para vehículos eléctricos y almacenamiento de energía.
Riesgos por temperaturas más altas
La ansiedad por la autonomía, el miedo a quedarse varado en algún lugar sin carga en la batería, es una de las mayores preocupaciones entre los posibles compradores de vehículos eléctricos. Si bien la construcción de un gran número de estaciones de carga y la interoperabilidad entre ellas podrían aliviar esta situación, el impacto del calor en la propia batería también es preocupante, especialmente porque se prevé que los períodos de calor extremadamente alto serán más comunes a medida que el planeta se calienta.
» Los paquetes de baterías son el componente más caro de un vehículo eléctrico, lo que significa que si fallan y el propietario tiene que cubrir el costo de reemplazo, pueden representar hasta la mitad o más del valor total de un vehículo eléctrico», dijo Karl Brauer, analista de iSee Cars. un motor de búsqueda de automóviles usados con sede en EE. UU. «Los vehículos eléctricos más antiguos sin cobertura de garantía pierden un valor sustancial si se demuestra que la batería tiene una capacidad reducida».
Es posible que el valor de reventa no ocupe un lugar destacado en la lista de prioridades de los nuevos propietarios de vehículos eléctricos, pero el aumento de la temperatura ambiente puede acelerar las reacciones químicas dentro de un paquete de baterías, lo que lleva a una degradación más rápida de los componentes.
«La tasa de autodescarga de las baterías de iones de litio aumenta con la temperatura», añade Palmieri. «Esto significa que la batería pierde su carga más rápidamente cuando no está en uso, lo que resulta en una reducción del tiempo de espera».
Cómo las altas temperaturas afectan a los vehículos eléctricos y qué puedes hacer al respecto. Las baterías de iones de litio presentan un gran riesgo de incendio cuando las temperaturas superan el promedio.
Las temperaturas más altas no solo afectan la capacidad general de la batería, sino que también aumentan la resistencia interna , lo que a su vez aumenta las pérdidas de energía durante los ciclos de carga y descarga.
Bajo temperaturas extremadamente altas, los componentes de una batería de iones de litio pueden sufrir reacciones químicas rápidas e incontroladas, a menudo denominadas fuga térmica. Esto hace que la batería libere grandes cantidades de calor, lo que puede provocar un incendio o incluso una explosión.
Contrarrestar el calor
Los fabricantes de vehículos eléctricos tienen en cuenta estos riesgos y trabajan con los fabricantes de baterías y otros proveedores externos para mejorar la gestión térmica de los paquetes de baterías de sus automóviles. Por ejemplo, se puede utilizar un líquido refrigerante para quitar el calor de la batería y mantenerla cerca de sus temperaturas óptimas de funcionamiento.
«Nuestros socios acuden a nosotros con desafíos de diseño y trabajamos juntos para ofrecer soluciones específicas a sus necesidades frente a un enfoque único para todos», afirmó David Arney, director del laboratorio global de electrificación automotriz de 3M.
Los productos patentados de la empresa para la gestión térmica incluyen burbujas de vidrio para piezas más livianas y rellenos refrigerantes de nitruro de boro para una alta conductividad térmica y eliminación de calor. «Nuestra colaboración directa con los principales fabricantes de automóviles nos permite adaptar los productos 3M para ofrecer soluciones específicas a las necesidades de nuestros socios», afirma Arney.
Cómo las altas temperaturas afectan a los vehículos eléctricos y qué puedes hacer al respecto. Los paquetes de baterías de los vehículos eléctricos vienen con una variedad de mecanismos de enfriamiento.
Hasta el momento no hay muchos datos disponibles para los fabricantes de vehículos eléctricos sobre el impacto de las olas de calor en las baterías, pero el impacto general es bien conocido. En su experiencia, Brauer ha visto que las baterías pierden el 20 por ciento de su autonomía total cuando las temperaturas se elevan a 100 Fahrenheit (37 o C).
«Una batería que funciona en un clima moderado puede conservar la mayor parte de su capacidad durante 10 años o más, pero una batería en un clima cálido podría sufrir una degradación notable del alcance y el rendimiento en tan solo cinco años», añadió Brauer.
Arney confía en que la tecnología de baterías eléctricas avanzará para poder mantener el máximo rendimiento en temperaturas extremas, tanto frías como calientes. También sugiere que las baterías de estado sólido podrían reemplazar a las de iones de litio y lograr un mejor rendimiento. Palmieri de Power Ahead apuesta por las baterías de iones de sodio, que tienen un rango operativo óptimo mucho más amplio. Sin embargo, ninguna de estas tecnologías está disponible actualmente en los vehículos eléctricos.
Entonces, ¿Qué pueden hacer ahora los propietarios de vehículos eléctricos?
Pasos a seguir
Los propietarios de vehículos eléctricos deben asegurarse de que sus automóviles no estén expuestos a la luz solar directa ni al calor extremo durante las olas de calor. Los propietarios también deben intentar mantener un estado de carga de entre el 20 y el 80 por ciento para sus vehículos, a menos que planeen realizar viajes largos o tengan planeado un uso extensivo en un corto período de tiempo, dijo Arney a Interesting Engineering .
«Cuando la temperatura ambiente es alta, la estación de carga puede tener dificultades para disipar el calor generado durante el proceso de carga. Esto puede resultar en una eficiencia de carga reducida y tiempos de carga más lentos», señaló Palmieri, cuando se le preguntó sobre el impacto del calor en las estaciones de carga. También recomendó que la carga rápida, en particular, puede ser menos eficiente durante períodos de calor extremadamente alto.
Al cargar su vehículo eléctrico en un garaje, la disipación de calor y la ventilación también son importantes. «Monitorear y controlar la temperatura durante el proceso de carga puede ayudar a prevenir el sobrecalentamiento y posibles daños tanto a las baterías como a la infraestructura de carga», añadió Palmieri.
Entonces, ¿los garajes necesitan aire acondicionado ahora? Arney no sugiere esto, ya que contribuiría al uso general de energía. Más bien, recomienda utilizar alternativas más sencillas, como aparcar bajo un árbol o a la sombra durante condiciones climáticas extremas.
«Seguir las pautas de su vehículo para mantener el estado de carga y la temperatura de la batería dentro del rango operativo recomendado es probablemente su mejor línea de defensa», añadió.
Palmieri estuvo de acuerdo en que el aire acondicionado en un garaje podría proporcionar un entorno estable y controlado para cargar un vehículo eléctrico y en que esto no es necesario. «En última instancia, el objetivo es mantener una temperatura moderada y estable durante el proceso de carga para optimizar el rendimiento de la batería, la eficiencia de la carga y la seguridad», concluyó.