Cuando alguien
comienza a interesarse sobre los vehículos eléctricos, una de sus primeras
preguntas es: ¿Qué autonomía tiene?
La respuesta es
fácil: practicamente la que se quiera si se le instalan los acumuladores
adecuados. Baste tener en cuenta que en 1914 un coche eléctrico fabricado por
la pionera del sector Detroit Electric, establecía un impresionante record de
¡387 km!
Sin embargo esa
misma pregunta cuando se refiere a la bicicleta que uno está a punto de
comprarse, se vuelve casi imposible de responder y sin embargo es la pregunta
habitual:
¿Cuántos km voy
a poder hacer con esa batería?
Instrumento que incluye el consumo instantáneo
A pesar de que
no existe una respuesta a priori que pueda dar una cifra sin más, en las
siguientes líneas intentaremos aclarar el asunto.
Las baterías de
un vehículo eléctrico almacenan energía química que es posible medir
objetivamente en cada recarga. Así, nuestras bicicletas cuando salen de casa
cada mañana con el “depósito” lleno pueden llevar 300, 400, ..., 1000 Wh de
energía disponible.
El problema es
que el vehículo no consume siempre los mismos Wh por cada kilómetro recorrido sino que
este consumo depende de varios factores (nos centraremos ya en las bicicletas
aunque los conceptos son generales para todo tipo de vehículos eléctricos):
-Velocidad.
-Viento.
-Peso del
conjunto ciclista-bicicleta.
-Rampas que
encontremos.
-Estado del
firme.
-Tipo de
bicicleta (neumáticos que monta, rodamientos, aerodinámica, etc.)
-Paradas y
salidas que vayamos haciendo y cambios de ritmo en general.
Para estimar la
distancia que podremos recorrer, primero es necesario que estimemos el consumo
por km recorrido, radicando el problema en que no hay estudios profundos sobre
el tema. Yo utilizo como punto de comienzo para mis cálculos el estudio de M. Slinn y las gráficas que aparecen en
su libro, aunque es cierto que no considera efectos importantes como el que
tienen las pendientes o cómo le afecta a la energía entregada por la batería la
tasa de descarga, etc. y estas son variables decisivas para hacer un análisis
en profundidad.
Bicicleta con doble batería
Lo primero que
hay que señalar para los muy muy interesados es que la segunda variable que he
comentado (el viento) y la primera (la velocidad) están acopladas entre sí,
pues en una primera aproximación la resistencia que ofrece el viento depende
del cuadrado de la velocidad, lo cual hace que el problema sea intrínsecamente no lineal, lo que a su vez implica que
es de solución “delicada” (digámoslo así).
Tanto la
potencia que se necesita suministrar a una bicicleta, como el consumo de
energía crecen de forma aproximadamente cuadrática con la velocidad, es decir,
no linealmente sino mucho más acentuadamente. Por ejemplo, un aumento de
velocidad del doble no dobla el consumo de energía necesaria sino que más o
menos lo cuadruplica (“más o menos” por la influencia de las resistencias, sin
ellas la regla sería exactamente esa).
M. Slinn
propone como regla para estimar consumos en llano por carretera y sin viento la
siguiente:
20 Wh/milla y 1
Wh/milla extra por cada milla/hora que aumentemos la velocidad.
Sin embargo
esta regla general se muestra poco conservativa en su formulación, pues parte
de un consumo de más de 12 Wh/km que para muchos ciclistas que transitan por
terrenos suaves a velocidades moderadas (en el entrono de los 22 – 25 Km/h) tal
vez sea un consumo excesivo.
Gráfica de velocidad y consumo para un vehículo eléctrico. La forma es similar para todos.
De las gráficas
disponibles podemos extraer algunas conclusiones interesantes, como por
ejemplo:
-Por terreno
llano, sin viento y a 25 km/h el consumo es de uno 6,3 Wh/Km. Eso nos daría para
una batería de 36 V y 11,5Ah (capacidad = 36 * 11,5 = 414 Wh) la siguiente
autonomía:
414/6,3 = 65,7
Km
Ahí habría que
hacer los ajustes correspondientes al tipo de terreno por el que realmente
circulemos, viento, etc.
-En esas mismas
condiciones, si subimos la velocidad un 50% aproximadamente, hasta los 38 Km/h,
el consumo pasa a ser de unos 12,6 Wh/Km, es decir, ¡se duplica! y por tanto
esa mima batería nos daría 414/12,6 = 33 Km. lógicamente la mitad de la
distancia.
Y este
resultado, aunque haya que tomarlo con todas las precauciones (porque para
afinar habrá que considerar el peso del ciclista, el tipo de bici y firme, la
potencia del motor, etc.) sí es importante: aumentos en la velocidad implican
que se dispare el consumo, no de forma lineal, sino aproximadamente cuadrática
y en todo caso notablemente más fuertes que si el incremento fuese lineal.
Como conclusión
de este artículo que supone una introducción al consumo y a la autonomía de
nuestras baterías, nos quedamos con un valor promedio de autonomía para
circunstancia reales de pilotaje aunque no muy severas (pendientes moderadas,
velocidad de entre 20 y 25 Km/h, asistencia continua con los pedales, si
paramos salidas suaves y progresivas, peso “normal” del ciclista y de su
máquina, etc.) de unos 8 Wh/Km lo que nos daría para esa batería de 11,5 Ah y
36 V una autonomía de unos 52 Km, que se ajustan bastante aceptablemente con la
experiencia que pueden reportar en promedio muchos usuarios de bicicletas
eléctricas.
En próximos
artículos profundizaremos en la influencia del peso, las pendientes, las
aceleraciones, la velocidad, etc. en el consumo y, por tanto, en la autonomía.
Saludos.
La energía más limpia es la que no se consume.
