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Dónde va la energía: Autos eléctricos

Cerca del 74%-94% de la energía que se utiliza para impulsar un auto eléctrico se usa para moverlo sobre la calle, dependiendo del ciclo de manejo. Los autos eléctricos son más eficientes en comparación con los vehículos convencionales, especialmente en el tráfico de parar y avanzar, debido al uso de la tecnología de frenado regenerativo y de apagado/encendido automático—vea Vehículos todo eléctrico para obtener más detalles.

De cualquier manera se pierde algo de energía en la recarga de batería, frenado y el funcionamiento de accesorios como el aire acondicionado y calefacción.

Requerimientos de energía para manejo en ciudad: Energía perdida en cargar batería (16%), Pérdida parasítica (4%), Energía neta producto del frenado regenerativo regresada a la batería y por subsecuente a la calle (32%), Alimentación de los neumáticos (62% + 32% [recuperada] = 94%), Pérdidas en el sistema eléctrico de manejo (18%), Pérdidas a ralentí (casi 0). Requerimientos de energía para manejo en ciudad Energía perdida en cargar la batería: 10% Pérdidas ociosas: 0 Poder a las ruedas: 60% a 66% + 34% (recuperada) = 94% a 100%. Disipada como resistencia al viento (39%), resistencia de rodaje (25%), y frenado (25%). Pérdidas accesorias: 4% Pérdidas eléctricas auxiliares: 4% Pérdidas del sistema de accionamiento eléctrico: 20% Energía de frenado regenerativa neta devuelta a la batería y posteriormente a la carretera: 34%

Los requerimientos de energía en éste diagrama se estimaron en un tráfico de parar avanzar en la ciudad utilizando la prueba del procedimiento FTP-75 de la EPA.

El sistema de manejo de los autos eléctricos es mucho más eficiente que los motores y las transmisiones de los vehículos convencionales. De cualquier manera la energía del vehículo se pierde a través de ineficiencias en el tren motriz.

Al cargar la batería, algo de la energía se pierde al convertir la corriente alternativa (CA) de la red eléctrica a corriente directa (CD) para su uso en la batería, también al sobreponer la resistencia de la batería cuando se carga, la cual incrementa al alcanzar su capacidad.

La dirección asistida, el aire acondicionado, la calefacción y otros accesorios usan energía de la batería. Este estimado no incluye las pérdidas por calentar o enfriar el auto, lo cual puede ser significativo en temperaturas extremas.

Los accesorios eléctricos como luces, limpiaparabrisas, sistemas de navegación y sistemas de entretenimiento requieren energía y un menor consumo de combustible.

Las pérdidas de accesorios como cerraduras de puertas eléctricas y luces de señalización son minúsculas, mientras que las pérdidas de los calentadores de asiento y volante y los ventiladores de control climático son más significativas.

En condiciones muy frías, las pérdidas eléctricas auxiliares pueden representar más del 40% del uso de energía en la conducción en ciudad.

A diferencia de un vehículo convencional de gasolina o diésel, que utiliza el calor del motor para ayudar a calentar la cabina, la electricidad debe proporcionar todo el calor.

Alimentación a los neumáticos

Cuando se pisa el freno en un auto convencional, la energía usualmente se usa para sobreponer la inercia y al impulsar el vehículo se pierde como calor a través de la fricción de los frenos.

Los autos eléctricos usan el frenado regenerativo para recuperar algo de la energía que de otro modo se pierde en el frenado.

Resistencia al aire (Resistencia aerodinámica)

Un vehículo gasta energía para quitar el aire de su camino mientras viaja—menos energía a menor velocidad y más cuando la velocidad aumenta.

Esta resistencia está directamente relacionada a la forma de la parte frontal del vehículo. Los vehículos con formas más suaves han reducido ya significativamente la resistencia, pero se pueden obtener mayores reducciones hasta del 20%-30%.

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Resistencia al rodar

La resistencia al rodar es la fuerza causada por la deformación de los neumáticos mientras ruedan en una superficie plana.

Los nuevos diseños y materiales para neumáticos pueden reducir la resistencia al rodar. Para autos, de un 5%-7% de reducción aumenta el ahorro de combustible por un 1%, pero éstas mejoras deben balancearse con la tracción, durabilidad y ruido.

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Los autos eléctricos reducen su modo ralentí al apagar el motor del vehículo cuando llega a una parada y re-encendiéndolo cuando el acelerador se pisa.

Esto los hace más eficientes que los vehículos convencionales comparables en tráfico de ciudad, el cual incluye una cantidad significativa de modo ralentí.

Los autos eléctricos usan frenado regenerativo para recuperar la energía típicamente desperdiciada durante el frenado. Como durante el tráfico de ciudad en el modo de parar y avanzar, son más eficientes más para el tráfico de ciudad.

Cuando se pisa el freno, la inercia del vehículo enciende el motor-generador eléctrico, produciendo electricidad que luego se guarda en la batería. La electricidad se utiliza para alimentar el motor eléctrico, el cual hace que los neumáticos se muevan.

Requerimientos energéticos para manejo en carretera: Energía perdida en cargar batería (16%), Pérdida parasítica (1.5%), Energía neta producto del frenado regenerativo regresada a la batería y por subsecuente a la calle (6%), Alimentación de los neumáticos (68% + 6% [recuperada] = 74%), Pérdidas en el sistema eléctrico de manejo (14%), Pérdida a ralentí (0). Durante el manejo en carretera, hay muy pocas ocasiones en que el auto está a ralentí. Requerimientos de energía para manejo en ciudad Energía perdida en cargar la batería: 10% Pérdidas ociosas: 0 Poder a las ruedas: 71% a 73% + 6% (recuperada) = 77% a 79%. Disipada como resistencia al viento (47%), resistencia de rodaje (23%), y frenado (7%). Pérdida accesorias: 2% Pérdidas eléctricas auxiliares: 0% a 2% Pérdidas del sistema de accionamiento eléctrico: 15% Energía de frenado regenerativa neta devuelta a la batería y posteriormente a la carretera: 6%

Los requerimientos en éste diagrama se estimaron por medio de la prueba del procedimiento llamado Highway Fuel Economy Test de la EPA (manejo en carretera a una velocidad promedio de 48 mph sin paradas intermedias).

Al cargar la batería, algo de la energía se pierde al convertir la corriente alternativa (CA) de la red eléctrica a corriente directa (CD) para su uso en la batería, también al sobreponer la resistencia de la batería cuando se carga, la cual incrementa al alcanzar su capacidad.

El sistema de manejo de los autos eléctricos es mucho más eficiente que los motores y las transmisiones de los vehículos convencionales. De cualquier manera la energía del vehículo se pierde a través de ineficiencias en el tren motriz.

La dirección asistida, el aire acondicionado, la calefacción y otros accesorios usan energía de la batería. Este estimado no incluye las pérdidas por calentar o enfriar el auto, lo cual puede ser significativo en temperaturas extremas.

Los accesorios eléctricos como luces, limpiaparabrisas, sistemas de navegación y sistemas de entretenimiento requieren energía y un menor consumo de combustible.

Las pérdidas de accesorios como cerraduras de puertas eléctricas y luces de señalización son minúsculas, mientras que las pérdidas de los calentadores de asiento y volante y los ventiladores de control climático son más significativas.

En condiciones muy frías, las pérdidas eléctricas auxiliares pueden representar más del 40% del uso de energía en la conducción en ciudad.

A diferencia de un vehículo convencional de gasolina o diésel, que utiliza el calor del motor para ayudar a calentar la cabina, la electricidad debe proporcionar todo el calor.

Pérdidas durante el frenado

Cuando se pisa el freno, la inercia del vehículo enciende el motor-generador eléctrico, produciendo electricidad que se guarda en la batería. La electricidad se puede usar más tarde para alimentar el motor eléctrico, el cual hace que los neumáticos se muevan.

Los autos eléctricos usan el frenado regenerativo para recuperar la energía que típicamente se desperdicia durante el frenado.

De cualquier manera, mientras que en carretera hay muy poco o nada de modo ralentí, el frenado regenerativo proporciona menos beneficios durante el manejo en carretera.

Resistencia al aire (Resistencia aerodinámica)

Un vehículo gasta energía para quitar el aire de su camino mientras viaja—menos energía a menor velocidad y más cuando la velocidad aumenta.

Esta resistencia está directamente relacionada a la forma de la parte frontal del vehículo. Los vehículos con formas más suaves han reducido ya significativamente la resistencia, pero se pueden obtener mayores reducciones hasta del 20%-30%.

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Resistencia al rodar

La resistencia al rodar es la fuerza causada por la deformación de los neumáticos mientras ruedan en una superficie plana.

Los nuevos diseños y materiales para neumáticos pueden reducir la resistencia al rodar. Para autos, de un 5%-7% de reducción aumenta el ahorro de combustible por un 1%, pero éstas mejoras deben balancearse con la tracción, durabilidad y ruido.

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El manejo en carretera no incluye a ralentí. el ciclo de manejo en carretera de la EPA no incluye modo ralentí (HWFET).

Los autos eléctricos usan el frenado regenerativo para recuperar la energía que típicamente se desperdicia durante el frenado.

Cuando se pisa el freno, la inercia del vehículo enciende el motor-generador eléctrico, produciendo electricidad que luego se guarda en la batería. La electricidad puede luego ser utilizada para alimentar el motor eléctrico, el cual hace que los neumáticos se muevan.

De cualquier manera, mientras que en carretera hay muy poco o nada de modo ralentí, el frenado regenerativo proporciona menos beneficios durante el manejo en carretera.

Requerimientos para el manejo de vehículos eléctricos en una combinación de Ciudad/Carretera: Energía perdida en cargar batería (16%), Pérdida parasítica (2.5%), Energía neta producto del frenado regenerativo regresada a la batería y por subsecuente a la calle (17%), Alimentación de los neumáticos (65% + 17% [recuperada] = 82%), Pérdidas en el sistema eléctrico de manejo (16%), Pérdida a ralentí (casi 0). Requerimientos de energía para manejo en ciudad Energía perdida en cargar la batería: 10% Pérdidas ociosas: 0 Poder a las ruedas: 69% a 73% + 17% (recuperada) = 86% a 90%. Disipada como resistencia al viento (39%), resistencia de rodaje (25%), y frenado (25%). Pérdida accesorias: 4% Pérdidas eléctricas auxiliares: 0% a 4% Pérdidas del sistema de accionamiento eléctrico: 20% Energía de frenado regenerativa neta devuelta a la batería y posteriormente a la carretera: 17%

Los requerimientos de energía en el presente diagrama se estimaron conduciendo el 55% en ciudad y 45% en carretera. Vea los estimados para ciudad y carretera para más información.

Al cargar la batería, algo de la energía se pierde al convertir la corriente alternativa (CA) de la red eléctrica a corriente directa (CD) para su uso en la atería, también al sobreponer la resistencia de la batería cuando se carga, la cual incrementa al alcanzar su capacidad.

El sistema de manejo de los autos eléctricos es mucho más eficiente que los motores y las transmisiones de los vehículos convencionales. De cualquier manera la energía del vehículo se pierde a través de ineficiencias en el tren motriz.

La dirección asistida, el aire acondicionado, la calefacción y otros accesorios usan energía de la batería. Este estimado no incluye las pérdidas por calentar o enfriar el auto, lo cual puede ser significativo en temperaturas extremas.

Los accesorios eléctricos como luces, limpiaparabrisas, sistemas de navegación y sistemas de entretenimiento requieren energía y un menor consumo de combustible.

Las pérdidas de accesorios como cerraduras de puertas eléctricas y luces de señalización son minúsculas, mientras que las pérdidas de los calentadores de asiento y volante y los ventiladores de control climático son más significativas.

En condiciones muy frías, las pérdidas eléctricas auxiliares pueden representar más del 40% del uso de energía en la conducción en ciudad.

A diferencia de un vehículo convencional de gasolina o diésel, que utiliza el calor del motor para ayudar a calentar la cabina, la electricidad debe proporcionar todo el calor.

Pérdidas durante el frenado

Cuando se pisa el freno en un auto convencional, la energía usualmente se usa para sobreponer la inercia y al impulsar el vehículo se pierde como calor a través de la fricción de los frenos.

Los autos eléctricos usan el frenado regenerativo para recuperar algo de la energía que de otro modo se pierde en el frenado.

Resistencia al aire (Resistencia aerodinámica)

Un vehículo gasta energía para quitar el aire de su camino mientras viaja—menos energía a menor velocidad y más cuando la velocidad aumenta.

Esta resistencia está directamente relacionada a la forma de la parte frontal del vehículo. Los vehículos con formas más suaves han reducido ya significativamente la resistencia, pero se pueden obtener mayores reducciones hasta del 20%-30%.

más…

Resistencia al rodar

La resistencia al rodar es la fuerza causada por la deformación de los neumáticos mientras ruedan en una superficie plana.

Los nuevos diseños y materiales para neumáticos pueden reducir la resistencia al rodar. Para autos, de un 5%-7% de reducción aumenta el ahorro de combustible por un 1%, pero éstas mejoras deben balancearse con la tracción, durabilidad y ruido.

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Los autos eléctricos experimentan perdidas insignificantes de energía cuando se encuentran a ralentí en situaciones combinadas de manejo en ciudad y carretera.

Durante el manejo en ciudad, el motor eléctrico se detiene cuando el vehículo se detiene. No pierde energía como pasa con la mayoría de los motores convencionales.

Durante el manejo en carretera, hay muy pocas ocasiones en que el auto está a ralentí.

Los autos eléctricos usan frenado regenerativo para recuperar energía que típicamente se pierde en el frenado.

Cuando se pisa el freno, la inercia del vehículo enciende el motor-generador eléctrico, produciendo electricidad que se guarda en la batería. La electricidad se puede usar más tarde para alimentar el motor eléctrico, el cual hace que los neumáticos se muevan.

Ver las fuentes de datos…

Estimaciones basadas principalmente en el análisis de un Nissan Leaf 2012. Pérdidas de carga basadas en pruebas de varios vehículos eléctricos por el Laboratorio Nacional Argonne.

Lohse-Busch, H., et al. 2013. Ambient Temperature (20°F, 72°F and 95°F) Impact on Fuel and Energy Consumption for Several Conventional Vehicles, Hybrid and Plug-In Hybrid Electric Vehicles and Battery Electric Vehicle. SAE 2013-01-1462, https://doi.org/10.4271/2013-01-1462.

Lohse-Busch, H., et al. 2012. Advanced Powertrain Research Facility AVTA Nissan Leaf testing and analysis.

Thomas, J. 2014. Drive Cycle Powertrain Efficiencies and Trends Derived from EPA Vehicle Dynamometer Results. SAE 2014-01-2562, https://doi.org/10.4271/2014-01-2562.

Carlson, R., J. Wishart and K. Stutenberg, K. 2016. On-Road and Dynamometer Evaluation of Vehicle Auxiliary Loads. SAE Int. J. Fuels Lubr. 9(1):2016, https://doi.org/10.4271/2016-01-0901.

Rhodes, K., D. Kok, P. Sohoni, E. Perry, et al. 2017. Estimation of the Effects of Auxiliary Electrical Loads on Hybrid Electric Vehicle Fuel Economy. SAE Technical Paper 2017-01-1155, https://doi.org/10.4271/2017-01-1155.

Pannone, G., B. Betz, M. Reale, and J. Thomas. 2017. Decomposing Fuel Economy and Greenhouse Gas Regulatory Standards in the Energy Conversion Efficiency and Tractive Energy Domain. SAE Int. J. Fuels Lubr. 10(1):202-216, 2017, https://doi.org/10.4271/2017-01-0897.