Lo primero, una disculpa. No soy ingeniero ni experto en nada relacionado con la electricidad, así que es posible que nada que cuente aquí sea correcto al 100%. Al cuento.

El vehículo

En mayo de 2021 adquirí un coche 100% eléctrico, mi primer coche 100% eléctrico. Intuyo que el resto de mi vida seguirá siendo 100% eléctrico.

Es un Opel Mokka-e, un SUV con mala aerodinámica para un coche de este tipo, batería de 50 kWh, motor de 100 kW, consumo de 16,96 a 18,34 kWh/100km y una autonomía de 307 a 332 km (WLTP)[i]. Este año 2023 anuncian una versión mejorada, con un motor algo más potente y una autonomía también mayor.

30.000 km de experiencia con él y 821 datos acumulados de consumos parciales, totales, velocidad, porcentaje de batería, energía de carga, etc., dan ya para echar unas cuentas. Los datos de consumo los obtengo del cargador en mi domicilio, un Policharger, que tras cada uso te informa de la energía cargada y del total acumulado, más las poquísimas veces que he recargado en puntos de la vía pública (semirrápidos o rápidos). Los datos de los viajes están disponibles en la pantalla del coche, a la que hago una foto regularmente, para pasar luego los datos a una hoja de cálculo.

Si te interesa el tema porque tienes –o estás pensando en tener- un coche eléctrico, sigue leyendo.

[i] https://www.opel.es/content/dam/opel/spain/vehicles/mokka-x/pdf/FICHA_MOKKA_e_21_FINAL_190121.pdf

Pantalla de mi cargador en casa, en el que anoto cada carga y el total cargado desde que entró en funcionamiento.

Pantalla de mi coche, a la que hago una foto antes de iniciar una carga (no siempre, que no soy un robot).

Una muestra de las 353 fotos tomadas hasta hoy con las que alimento mi hoja de cálculo para estos análisis.

Los dos consumos del coche eléctrico

El fabricante anuncia una autonomía de 307 a 332 km en el ciclo WLTP con un consumo de entre 18,34 y 16,96 kWh/100 km respectivamente. Unas sencillas cuentas con esas autonomías y una batería de 50 kWh arroja unos consumos inferiores, de 16,29 y 15,06 kWh/ 100 km. ¿Están mal calculadas la autonomía o el consumo? No. La diferencia se debe a la eficiencia del cargador de a bordo, menor del 100%. El cargador es en realidad un transformador de corriente alterna en continua, única manera de cargar las baterías. La eficiencia teórica del cargador de a bordo se obtiene de la relación entre ambos consumos[i], un 89% en mi coche. Podríamos decir que hay dos tipos de consumo, el consumo total y el consumo en movimiento.

CONSUMO TOTALAUTONOMÍACONSUMO EN MOVIMIENTOEFICIENCIA DE LA CARGA
inferior16,9633215,0689%
superior18,3430716,2989%

Los datos de eficiencia de los cargadores, recopilados por el autor de la página referenciada anteriormente a finales de 2020 con doce vehículos, dan un promedio de 83% de eficiencia (70-90).

Consumo en movimiento

En la pantalla del vehículo tenemos información continuamente del consumo promedio. En mi coche el promedio tras estos 30 mil km es de 15,8 kWh/100 km, dentro del rango de consumos en movimiento acorde a los datos del fabricante. Hay que decir que el consumo depende mucho de la velocidad y del uso o no de la calefacción. Yo suelo viajar en el modo ECO todo el año excepto en invierno, cuando ese modo no calienta lo suficiente el aire del habitáculo.

Pero, ¿está calculando correctamente el coche el consumo de un trayecto? En la pantalla del coche podemos ver la distancia recorrida en un tramo y el porcentaje de batería restante. Si sabemos el porcentaje inicial con el que hemos comenzado el trayecto, y sabiendo que la capacidad de la batería es de 50 kWh, tenemos otra forma directa de calcular nosotros mismos el consumo:

Con 76 datos de consumo así calculados, el consumo sube a 18,6 kWh/100 km, un 19% más de lo que muestra la pantalla. En la gráfica siguiente se muestran todos estos datos, siendo el valor de la abscisa el consumo en pantalla y el valor de la ordenada el consumo calculado. La pendiente de la recta de regresión tiene también la esperada pendiente del 19%.

[i] Calculating on-board chargers efficiency  (https://pushevs.com/2020/10/22/calculating-on-board-chargers-efficiency/)

Consumo total

El consumo se puede obtener a partir de la energía total de las cargas en el cargador de casa, más las poquísimas cargas realizadas en puntos de recarga públicos, y de la distancia del cuentakilómetros total. De esta forma el consumo es 18,6 kWh/100 km, justo el mismo consumo en movimiento promedio calculado a partir de los datos ofrecidos por el coche en la pantalla. Esta coincidencia es un problema, pues recordemos que el cargador de a bordo tienen una eficiencia del 89%, por lo que el consumo en movimiento debería ser un 89% del consumo total.

Este consumo es un 5% superior al indicado por el fabricante. Ello puede deberse a la orografía de la zona donde uso el coche, al pie de las montañas y con puertos en bastantes desplazamientos.

En la gráfica siguiente se ve el curioso perfil que me ha regalado el consumo total acumulado a lo largo del tiempo. La explicación a este perfil está en la variación anual del consumo que veremos más adelante.

Ambos consumos calculados coinciden muy bien con el proporcionado por la web Electric Vehicle Database (https://ev-database.org/car/1278/Opel-Mokka-e), de 18,4 kWh/100 km.

La curiosa batería palpitante

Si al cargar la batería con el cargador de casa anotamos el porcentaje de batería inicial, el porcentaje final y la energía recargada, podemos calcular nosotros la eficiencia del cargador de a bordo del coche. Primero, veamos la siguiente gráfica, en la que vemos la relación entre el porcentaje inicial y la energía cargada. La mayoría de puntos se sitúan alrededor de una recta, como sería esperable.

Vemos que para cargar una batería completamente descargada consumiríamos entre 52 y 58 kWh, con un promedio 55 kWh, que es un 10% más de la capacidad de la batería o, dicho de otro modo, por cada 55 kWh consumidos de la red, 50 kWh irán a la batería, con lo que la eficiencia del cargador es de 50/55 = 91%, no muy diferente del valor obtenido a partir de los datos del fabricante de consumo y autonomía.

La amplitud de los datos que hemos visto en la gráfica anterior esconde un curioso fenómeno. El análisis temporal indica que la energía necesaria para recargar la batería varía a lo largo del año. Los datos oscilan de forma sinusoidal indicando mínimas pérdidas en invierno y máximas en verano. La línea continua plana es el valor esperado de 55 kWh.

Hay varias explicaciones para esto, no excluyentes entre sí:

  1. La eficiencia del cargador de a bordo depende de la temperatura ambiental.
  2. Hay un gasto extra en las recargas del verano. Si alguna vez has cargado un coche eléctrico en verano, habrás observado que la climatización entra en funcionamiento periódicamente. Evidentemente no lo hace para mantener la temperatura del habitáculo, sino la de la batería y el transformador de a bordo durante la carga. Esta energía, que queda contabilizada en el cargador, no se usa para el desplazamiento.
  3. La batería acumula más energía en verano que en invierno. Al parecer la capacidad de carga de las baterías de iones de litio aumenta con la temperatura de forma lineal hasta los 45 °C[i].

[i] Effect of Temperature on the Aging rate of Li Ion Battery Operating above Room Temperature (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4526891/)

The Influence of Temperature on the Capacity of Lithium Ion Batteries with Different Anodes (https://mdpi-res.com/d_attachment/energies/energies-15-00060/article_deploy/energies-15-00060-v2.pdf?version=1640229004)

Cargando con corriente continua

Si se carga la batería con corriente continua, en los cargadores rápidos públicos, deberíamos dejar de observar las pérdidas de eficiencia debidas al cargador de a bordo (que no entra en funcionamiento durante estas cargas). Lamentablemente he usado poco estos cargadores y solo tengo 4 datos, pero la capacidad así estimada es, como sería esperable, de 50 kWh (47-52).

El oscilante consumo (en movimiento) de un coche eléctrico

Un motor eléctrico es mucho más eficiente y frío que uno térmico. La primera cualidad es una ventaja, pues el consumo es mucho menor. La segunda es una desventaja si es invierno y hay que calentar el habitáculo. En la siguiente gráfica vemos el consumo que muestra la pantalla del vehículo (puntos azules) a lo largo del año y medio de uso de mi coche. La línea azul discontinua es una curva sinusoidal ajustada a dicha nube de puntos. Vemos que el consumo es menor en los meses de verano, con un promedio de 13,2 kWh/100 km y mayor en invierno, con unos 18,2 kWh/100 km.

Pero recordemos que podemos calcular el consumo a partir del porcentaje de batería consumido en un tramo y de la distancia recorrida. El resultado es el mostrado en la siguiente gráfica, en la que también hemos añadido una curva sinusoidal que se ajusta groseramente a los datos. El consumo oscila entre 16,2 en verano y 21,0 kWh/100 km en invierno, unos 2,8 más que los indicados por el vehículo. A tener en cuenta.

Relación consumo/velocidad

Los fabricantes de coches eléctricos advierten a los compradores de que la autonomía depende mucho de la velocidad del vehículo. A priori debería ser así, pues la energía para abrirse un hueco en el aire aumenta con el cuadrado de la velocidad, no con la velocidad a secas. Veamos lo que dicen 142 datos de consumo y velocidad mostrados por la pantalla de mi coche:

Una decepción de gráfica. El ojo humano ya aprecia poca relación entre ambos parámetros, coincidiendo con el bajísimo valor de R2 (el ajuste de la curva a los puntos). Quizá si hacemos el mismo análisis por estaciones, para evitar la influencia del consumo extra de la climatización, veamos una buena relación.

Pues no. Los datos agrupados por estaciones muestran aún peor dicha relación, salvo en verano, época en la que se aprecia una ligera relación lineal (no potencial). En mi caso parece claro que otros factores están influyendo mucho más en el consumo del vehículo. Si esto fuera así para la mayoría de usuarios de coche eléctrico, los fabricantes deberían modificar la información sobre los consumos de sus coches. Sugiero.

Consumo del eléctrico versus térmico

No hay viajero que monte en mi coche que no pregunte por el consumo del coche. Los usuarios de los eléctricos nos hemos acostumbrado a la unidad kWh/100 km, que no es más que una relación entre energía (kWh) y distancia. Pero a un usuario de un térmico no le dice nada “18,6 kWh/100 km”. Si bien el kWh no es la unidad de energía del Sistema Internacional, se ha extendido su uso en toda la publicidad de la movilidad eléctrica, así que yo animo a mis amigos a que se vayan acostumbrando a ella.

Por unidad de volumen, un litro de gasolina tiene 9,6 kWh/l (kilovatios hora por litro). El gasóleo, que es más denso, proporciona 10,7 kWh/l. Mi anterior vehículo, un Seat Córdoba, consumía unos 7 l/100 km, por lo que su consumo energético sería de 75 kWh/100 km, es decir, cuatro veces más que mi actual coche eléctrico.

En cuanto al gasto económico para moverse en uno u otro tipo de coche, la diferencia es aún mayor. Al precio del gasoil de hoy mismo en mi zona, de 1,68 €/l, mi anterior coche costaba 0,118 €/km. Con mi tarifa de electricidad (para vehículo eléctrico) la electricidad de recargar me cuesta 0,0315 €/kWh, por lo que el gasto es de 0,006 €/km, unas 20 veces más barato. (No tanto, pues hay que sumar el gasto extra de subir la potencia en el periodo valle, más el tope del gas…).

Las cuentas del CO2

Las emisiones de gases de efecto invernadero de un coche eléctrico, las cuentas más importantes, al fin y al cabo, están analizadas en profundidad por el ICCT (The International Council On Clean Transportation), en el documento A Global Comparison Of The Life-Cycle Greenhouse Gas Emissions Of Combustion Engine And Electric Passenger Cars[i]. Adjunto la gráfica del segmento de los SUV. Mi actual vehículo, al cargarse solo con energía renovable, estaría emitiendo un 82% menos que mi anterior coche diésel.

[i] A Global Comparison Of The Life-Cycle Greenhouse Gas Emissions Of Combustion Engine And Electric Passenger Cars (https://theicct.org/wp-content/uploads/2021/07/Global-Vehicle-LCA-White-Paper-A4-revised-v2.pdf)

Conclusiones

  1. En un vehículo eléctrico hay un consumo total, que incluye las pérdidas durante la carga del coche, y un consumo en movimiento, la energía consumida por km recorrido.
  2. El consumo total es entre un 11 y un 40% mayor que el consumo en movimiento. Un 12% en mi Opel Mokka-e.
  3. El consumo (en movimiento) calculado es un 19% superior al indicado en la pantalla del coche.
  4. El consumo total que yo he registrado es un 5% superior al indicado por el fabricante.
  5. El consumo extra para recargar la batería oscila a lo largo del año, desde un mínimo de 3 kWh por cada 50 en invierno a 7 por cada 50 en verano.
  6. El consumo en movimiento es menor en verano que en invierno (a la inversa que el consumo extra de recarga), entre 16,2 y 21,0 respectivamente. En invierno es un 30% mayor.
  7. En el conjunto de mis viajes no hay apenas correlación entre velocidad y consumo.
  8. Mi actual coche eléctrico consume cuatro veces menos energía que el anterior coche térmico.
  9. Mover mi actual coche eléctrico me cuesta 20 veces menos que el anterior coche térmico.
  10. Al terminar su ciclo de vida mi coche eléctrico habrá emitido un 82% menos de gases de efecto de invernadero que si hubiera usado uno térmico.

Publicado por chemamancebo

Una respuesta a “Unas cuantas cuentas a cuenta del coche eléctrico”

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