¿A dónde se va la energía?: Híbridos

Entre el 25–40% de la energía del combustible de un híbrido se usa para impulsarlo, dependiendo del ciclo de manejo. Los híbridos son más eficientes que otros vehículos convencionales comparables, especialmente durante el modo de manejo parar–avanzar, debido al uso del frenado regenerativo, asistencia de motor eléctrico, y tecnologías de parar-arrancar. Para más detalles vea ¿Cómo Funcionan los Híbridos?

Aun así, mucha de la energía se pierde en ineficiencias del motor y la línea de manejo o es usada para hacer funcionar los accesorios.

Los requerimientos en este diagrama están estimados de acuerdo al procedimiento de manejo aplicados en el modo parar-avanzar en ciudad de la Prueba de la EPA FTP-75.

Al igual que los vehículos convencionales de gasolina, la mayor parte de la energía del combustible en un híbrido se pierde en el motor principalmente como calor. Pequeñas cantidades de energía se pierden en la fricción del motor, bombeando aire dentro y fuera del mismo, así como en combustión ineficiente.

Para reducir pérdidas, se pueden usar tecnologías avanzadas como válvulas variables de tiempo y alce (VTVyE), turbocargadores, inyectores directos y desactivación de cilindros.

Los motores diesel tienen de por sí menos pérdidas y son generalmente un tercio más eficientes que los de gasolina. Avances recientes en tecnologías diesel y de combustible están haciendo los diéseles más atractivos.

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La energía se pierde en la transmisión y otras partes en la línea de manejo. Existen tecnologías como transmisiones manuales automatizadas (TMA), doble embrague, transmisiones cerradas y transmisiones variables continuas (TVC).

La dirección asistida, la bomba de agua y demás accesorios usan la energía generada por el motor. Se puede mejorar el ahorro de combustible hasta en un 1% mediante sistemas más eficientes de alternador y bombas de dirección hidráulica.

Pérdidas en el Frenado

Cuando usted aplica los frenos en un vehículo convencional, inicialmente la energía utilizada para superar la inercia y propulsión del vehículo se pierde en la fricción de frenado.

Los híbridos usan frenado regenerativo para recuperar algo de energía que de otra manera se perdería al frenar. Esto hace que los híbridos sean más eficientes que los vehículos comparables convencionales, especialmente durante el modo de parar-avanzar.

Resistencia al Viento (Resistencia Aerodinámica)

Un vehículo ocupa energía para desplazar el aire mientras rueda sobre el pavimento—menos energía a velocidades más bajas y más energía a medida que la velocidad incrementa.

Esta resistencia esta directamente relacionada a la forma y área frontal del vehículo. Los vehículos con líneas más suaves ya han reducido significativamente dicha resistencia, pero es posible reducir hasta un 20%–30%.

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Resistencia de Rodaje

La resistencia de rodaje es la fuerza de resistencia causada por la deformación de un neumático mientras rueda en una superficie plana.

Los nuevos diseños y materiales pueden reducir la resistencia de rodaje. En los autos, una reducción del 5–7% en la fricción del rodaje incrementa el ahorro de combustible en un 1% pero estas mejoras deben estar balanceadas con la tracción, durabilidad y ruido.

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Los híbridos reducen la pérdida por estar a ralentí apagando el motor cuando el vehículo se detiene y encendiéndolo cuando el acelerador se presiona.

Esto hace a los híbridos más eficientes en manejo en la ciudad que los vehículos convencionales comparables, esto incluye una cantidad significativa de tener el auto a ralentí.

Los híbridos usan frenado regenerativo para recobrar la energía que típicamente se desperdicia al frenar. Como hay más fases de frenado durante el tráfico de parar-arrancar, los híbridos son de lo más eficientes en el manejo en la ciudad.

Cuando usted frena, la inercia del vehículo enciende un motor-generador eléctrico, produciendo electricidad, que después es almacenada en una batería. Esta electricidad se puede usar más tarde para alimentar el motor eléctrico, el cuál a su vez alimenta los neumáticos.

Esto también permite que el vehículo use el motor eléctrico para propulsarse cuando esta moviéndose a velocidades bajas, cuando el motor de combustión es típicamente menos eficiente.

Requerimientos de Energía para Manejo en la Ciudad (Parar-Arrancar): Pérdidas del Motor (66%-72%), Pérdidas del Sistema (5%-7%), Potencia a los Neumáticos (25%-40%), Pérdidas en el Tren de Manejo (3%-5%), Pérdidas a Ralentí (cerca de 0). Requerimientos de Energía para Manejo en la Ciudad (Parar-Arrancar) Pérdidas del Motor: 66%-72% Pérdidas a Ralentí: Cerca de 0 Potencia a los Neumáticos: 25%-40%, la cuál es utilizada para vencer la resistencia al viento (6%-11%), superar la resistencia de rodaje (6%-11%), y en frenado (13%-20%). Pérdidas del Sistema: 5%-7% Pérdidas en el Tren de Manejo: 3%-5% Energía Recuperada mediante el Frenado Regenerativo: 8%-14%

Los requerimientos de energía en este diagrama son estimados para los procedimientos en las Pruebas de Ahorro de Combustible en Carretera de la EPA (manejo en carretera a una velocidad media de 48 mph sin paradas intermedias).

Al igual que en los vehículos convencionales de gasolina, la mayor parte de la energía generada por el combustible en los híbridos se pierde, principalmente como calor. Pequeñas cantidades de energía se pierden en la fricción del motor, bombeo de aire dentro y fuera del motor e ineficiencias en la combustión.

Para reducir pérdidas, se pueden usar tecnologías avanzadas como válvulas de tiempo variable y elevación (VTV&E), turbocargadores, inyección directa y cilindros de desactivación.

Los motores de diesel de por sí tienen menos pérdidas y son generalmente treinta porciento más eficientes que autos equivalentes que usan gasolina. Recientes avances en combustibles y tecnologías diesel los hacen más atractivos.

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Se pierde energía en la transmisión y otras partes de la línea de manejo. Existen tecnologías que pueden reducir estas pérdidas como transmisión manual automatizada (TMA), doble clutch, transmisión y transmisión variable continua (TVC).

La dirección asistida, bomba de agua y demás accesorios usan la energía generada por el motor. Se puede mejorar el ahorro de combustible hasta en un 1% mediante sistemas más eficientes de alternador y bombas de dirección hidráulica.

Pérdidas en Frenado

Cuando usted aplica los frenos en un vehículo convencional, inicialmente la energía utilizada para vencer la inercia y para propulsar el vehículo se pierde mediante la fricción en el frenado.

Los Híbridos usan frenado regenerativo para recuperar algo de la energía que de otra manera se perdería al frenar.

Manejar en carretera significa usar menos frenado, lo cual hace que el frenado regenerativo ofrezca pocas ventajas sobre un vehículo convencional en carretera.

Resistencia al Viento (Resistencia Aerodinámica)

Un vehículo ocupa energía para desplazar el aire mientras rueda sobre el pavimento—menos energía a menor velocidad y más a medida que la velocidad incrementa.

Esta resistencia esta directamente relacionada a la forma y área frontal del vehículo. Los vehículos con líneas más suaves ya han reducido significativamente dicha resistencia, pero es posible reducir hasta un 20%–30%.

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Resistencia en Rodaje

La resistencia en rodaje es la fuerza de resistencia causada por la deformación de un neumático mientras rueda en una superficie plana.

Los nuevos diseños y materiales de llantas pueden reducir la resistencia de rodaje. Para autos, una reducción de 5–7% incrementa el ahorro de combustible en un 1%, pero estas mejoras deben estar balanceadas con la tracción, durabilidad y ruido.

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Al conducir en carretera casi no se usa el modo ralentí. Las pruebas de manejo en carretera de la EPA (HWFET) no incluyen el modo ralentí.

Los híbridos usan frenado regenerativo para recobrar la energía que típicamente se desperdicia al frenar.

Cuando usted frena, la inercia del vehículo enciende un motor-generador eléctrico, produciendo electricidad, que después es almacenada en una batería. Esta electricidad se puede usar más tarde para alimentar el motor eléctrico, el cuál a su vez alimenta los neumáticos.

El motor eléctrico puede ser utilizado para alimentar el vehículo a bajas velocidades, aquí es cuando un motor de combustión es típicamente menos eficiente.

De cualquier forma, ya que hay pocas o casi ninguna fase a ralentí o de manejo a baja velocidad, los híbridos ofrecen muy pocas ventajas en carretera sobre los vehículos convencionales.

Requerimientos de Energía para Manejar en Carretera: Pérdidas en el Motor (63%-66%), Pérdidas en el Sistema (2%-4%), Potencia en los Neumáticos (29%-36%), Pérdidas en el Tren de Manejo (3%-5%), Pérdidas a Ralentí (ninguna).Manejar en carretera no incluye estar a ralentí significativamente. Requerimientos de Energía para Manejar en Carretera Pérdidas en el Motor : 63%-66% Pérdidas en Ralentí (Ninguna) Potencia en los Neumáticos: 29%-36%, que se usa para vencer la resistencia del viento (17%-23%), para vencer la resistencia durante el rodaje (8%-11%), y en el frenado (3%-4%). Pérdidas en el Sistema: 2%-4% Pérdidas en el Tren de Manejo: 3%-5% Energía Recuperada mediante el Frenado Regenerativo: 2%-4%

Los requerimientos de energía en este diagrama están estimados para 55% en manejo en ciudad y 45% en carretera. Para más información vea los estimados para manejo en ciudad y carretera.

Tal como en los vehículos convencionales de gasolina, la mayor parte de la energía de combustible en un híbrido se pierde en el motor, primordialmente en forma de calor. Pequeñas cantidades de energía se pierden a través de la fricción en el motor, bombeo de aire dentro y fuera del motor e ineficiencia en la combustión.

Para reducir pérdidas, se pueden usar tecnologías avanzadas como válvulas variables de tiempo y alce (VTV&E), turbocargadores, inyección directa y cilindros de desactivación.

Los motores de diesel de por sí tienen menos pérdidas y son generalmente treinta porciento más eficientes que sus equivalentes que usan gasolina. Recientes avances en combustibles y tecnologías diesel los hacen más atractivos.

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Se pierde energía en la transmisión y otras partes de la línea de manejo. Existen tecnologías que pueden reducir estas pérdidas como transmisión manual automatizada (TMA), doble clutch, transmisión y transmisión variable continua (TVC).

La dirección asistida, bomba de agua y demás accesorios usan la energía generada por el motor. Se puede mejorar el ahorro de combustible hasta en un 1% mediante sistemas más eficientes de alternador y bombas de dirección hidráulica.

Pérdidas en Frenado

Cuando aplica los frenos en un vehículo convencional, inicialmente la energía utilizada para vencer la inercia y para propulsar el vehículo se pierde mediante la fricción en el frenado.

Los híbridos usan frenado regenerativo para recuperar algo de la energía que de otra manera se perdería al frenar.

Resistencia al Viento (Resistencia Aerodinámica)

Un vehículo ocupa energía para desplazar el aire mientras rueda sobre el pavimento—menos energía a menor velocidad y más a medida que la velocidad incrementa.

Esta resistencia esta directamente relacionada a la forma y área frontal del vehículo. Los vehículos con líneas más suaves ya han reducido significativamente dicha resistencia, pero es posible reducir hasta un 20%–30%.

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Resistencia en Rodaje

La resistencia en rodaje es la fuerza de resistencia causada por la deformación de un neumático mientras rueda en una superficie plana.

Los nuevos diseños y materiales de llantas pueden reducir la resistencia de rodaje. Para autos, una reducción de 5–7% incrementa el ahorro de combustible en un 1%, pero estas mejoras deben estar balanceadas con la tracción, durabilidad y ruido.

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Los híbridos experimentan una pérdida insignificante en modo a ralentí en el modo de manejo combinado ciudad-carretera.

En el manejo en la ciudad, los híbridos reducen su ralentí apagando el motor cuando el vehículo se detiene y encendiéndolo cuando el acelerador es presionado.

En manejo de carretera, existe poco o nada de ralentí.

Los híbridos utilizan frenado regenerativo para recuperar la energía que típicamente se pierde durante el frenado.

Cuando usted frena, la inercia del vehículo enciende un motor-generador eléctrico, produciendo electricidad, que después es almacenada en una batería. Esta electricidad se puede usar más tarde para alimentar el motor eléctrico, el cuál a su vez alimenta los neumáticos.

El motor eléctrico puede utilizarse para alimentar el vehículo a velocidades bajas, en donde un motor de combustión es típicamente menos eficiente.

Requerimientos de Energía para Manejo Combinando en Ciudad/Carretera: Pérdidas en Motor (65%-69%), Pérdidas en el Sistema (4%-6%), Potencia en los Neumáticos (27%-38%), Pérdida en el Tren de Manejo (3%-5%), Pérdidas en Ralentí (casi  0). Requerimentos de Energía para Manejo Combinados Ciudad/Carretera Pérdidas en el Motor: 65%-69% Pérdidas en Ralentí: Casi 0 Potencia en los Neumáticos: 27%-38%, la cual se utiliza para vencer la resistencia del viento (11%-16%), vencer la resistencia de rodaje (7%-11%), %), y en frenado (9%-13%). Pérdidas en el Sistema: 4%-6% Pérdidas en el Tren de Manejo: 3%-5% Energía Recobrada del Frenado Regenerativo: 5%-9%

Fuente de Datos

Los estimados de requerimientos de energía están basados en un análisis de más de 100 vehículos realizado por el Laboratorio Nacional de Oak Ridge utilizando el Archivo de Datos de las Pruebas de Vehículos de la EPA.

Lohse-Busch, H., M. Duoba, E. Rask, K. Stutenberg, et al 2013, Temperatura Ambiente (20°F, 72°F y 95°F) Impacto en el Ahorro de Consumo de Energía por Varios Vehículos Convencionales, Híbridos y Vehículos Híbridos Enchufables y Vehículos de Batería Eléctrica. Ensayo Técnico SAE 2013-01-1462. DOI: 10.4271/2013-01-1462.