Los sistemas de calefacción en los coches eléctricos
La integración de los vehículos eléctricos es cada vez mayor en el mercado automovilístico actual. Además de contribuir a la reducción de la contaminación, tanto atmosférica como acústica, alimentar un vehículo eléctrico es menos costoso que alimentar uno de combustión. A continuación, veremos las posibilidades de los sistemas de calefacción en los vehículos eléctricos, ya que suponen una cierta desventaja frente a los motores térmicos.
Para empezar, el ahorro se debe no solo a que la electricidad es proporcionalmente más barata que el combustible, sino también a que los motores eléctricos logran un rendimiento tres veces superior a los de combustión, lo que les permite aprovechar su energía de manera mucho más eficiente.
El rendimiento de un eléctrico frente al motor de combustión
Todas estas características juegan a favor de los vehículos eléctricos, pero existen dos importantes desventajas. La primera y más evidente es su elevado precio de compra en comparación con los vehículos de gasolina o diésel, lo cual puede echar para atrás a un posible comprador.
Por otro lado, pocos vehículos eléctricos proporcionan autonomías superiores a los 200 o 300 km. Esto afecta directamente al confort de los usuarios, que se ven obligados a recargar el vehículo con mayor frecuencia. No obstante, han surgido soluciones a este problema que permiten aumentar la autonomía de los vehículos eléctricos; una de ellas es la optimización de su sistema de calefacción.
Aún con una conducción eficiente, los motores de combustión tienen un rendimiento que se sitúa en torno al 30%. Es decir, solo aprovechan para el movimiento el 30% de la energía lograda en la combustión, mientras el resto se pierde en forma de calor.
Es de este calor residual –el 70% restante– de donde se obtiene la energía para calentar el aire en sus sistemas de calefacción. Los motores eléctricos, sin embargo, desarrollan rendimientos superiores al 90%, por lo que la cantidad de calor que desprenden es insuficiente para alimentar el sistema de calefacción.
Los sistemas de calefacción habituales en los eléctricos
Calefacción por resistencias eléctricas
Algunos modelos, como el Renault Kangoo ZE o el Nissan Leaf, utilizan un sistema de resistencias eléctricas para calentar el aire, como los calefactores que se pueden encontrar en cualquier tienda de electrodomésticos.
El inconveniente que supone este sistema es el elevado consumo de energía, lo cual reduce en gran medida la autonomía. Como alternativa se ha desarrollado el sistema de climatización por bomba de calor.
Calefacción por bomba de calor
El funcionamiento de la bomba de calor se basa en invertir el sentido del sistema de aire acondicionado, que introduce aire caliente en el habitáculo en lugar de absorberlo. Para lograr esto, el sistema incorpora una o varias válvulas que permiten cambiar el sentido del refrigerante.
En un sentido, el refrigerante absorbe calor del habitáculo y lo disipa en el exterior del vehículo, en lo que sería el modo de aire acondicionado. Al invertir el sentido del fluido, este pasa a absorber calor del exterior, para liberarlo después en el interior, para así el modo de calefacción.
La clave de esta tecnología es su elevado rendimiento frente a los sistemas convencionales de calefacción por resistencias eléctricas. Mientras que las resistencias transforman en calor el 100% de la energía que reciben, la bomba de calor absorbe calor del aire exterior al vehículo, lo que permite obtener más cantidad de energía para la calefacción que la que el vehículo aporta al sistema; opera con rendimientos de más del 300%.
Este menor consumo de energía en la calefacción da lugar a importantes aumentos de autonomía. Circulando a velocidades bajas, en las no se requerirá de grandes cantidades de energía para el movimiento, la diferencia de autonomía entre un vehículo con calefacción por resistencias eléctricas y uno por bomba de calor puede llegar a los 80 kilómetros para una misma carga de las baterías.
El inconveniente de la bomba de calor
Con todo, se ha mencionado que la bomba de calor absorbe energía del aire exterior, y esto puede ser un arma de doble filo. Mientras que esto permite lograr elevados rendimientos al obtener energía del exterior, se debe tener en cuenta que cuanto más frío sea el ambiente en el que se encuentra el vehículo, menos energía se podrá obtener de él.
En definitiva, el rendimiento de la bomba de calor se reducirá en el momento de operar a temperaturas muy bajas. Esto puede suponer un problema precisamente cuando más necesario es el sistema de calefacción.
Obviando este inconveniente, el sistema de bomba de calor, que ya se puede encontrar en modelos como el Zoe de Renault, el Volkswagen e-Golf o el i3 de BMW, permite a los conductores cubrir mayores distancias con una sola recarga de la batería, lo cual contribuye a mejorar la experiencia de viaje.