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En Colombia, con la creciente popularidad de los vehículos eléctricos, los primeros seis meses de 2024 han mostrado un crecimiento notable en el mercado de vehículos de bajas y cero emisiones, según destacan las cifras de la Andi y Fenalco. Los vehículos eléctricos han registrado un aumento del 48% en ventas, y en junio de 2024 alcanzaron un récord histórico con 653 unidades vendidas. En este contexto, es importante conocer cómo funcionan estos vehículos, qué cuidados necesitan y de qué forma factores como las altas temperaturas pueden afectar su vida útil y el rendimiento de las baterías.
Las altas temperaturas pueden acelerar la degradación de las baterías, reduciendo su eficiencia, autonomía y potencialmente acortando su vida útil. Este fenómeno presenta desafíos tanto para propietarios como para fabricantes, subrayando la necesidad de desarrollar estrategias efectivas que mitiguen el impacto del calor extremo en las tecnologías de almacenamiento de energía. En un entorno de creciente demanda de soluciones de transporte sostenibles, es esencial que consumidores e industria aborden estos retos con información precisa y soluciones innovadoras.
Julio Alejandro Giraldo, jefe de ingeniería y desarrollo de producto en Auteco Blue, explica que el calor extremo presenta varios desafíos operativos para las baterías de los vehículos eléctricos. Estos desafíos incluyen la descarga involuntaria, la oxidación y la sulfatación de la batería, lo que puede reducir significativamente su vida útil. Las altas temperaturas afectan principalmente los circuitos electrónicos, el cableado, los sensores y las celdas químicas de las baterías, comprometiendo su rendimiento y eficiencia.
El calor excesivo puede provocar un envejecimiento prematuro de las baterías, comprometiendo tanto su eficiencia como su capacidad. En situaciones extremas, el sobrecalentamiento puede causar una degradación interna significativa, afectando la estabilidad y seguridad de la batería. Esto puede resultar en una reducción de la autonomía del vehículo, un aumento en el riesgo de fallos y, en casos graves, incluso potenciales riesgos de incendio.
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Adicionalmente, las temperaturas elevadas afectan directamente la capacidad de almacenamiento de la batería durante los procesos de carga y descarga. El incremento de la temperatura eleva la resistencia interna de la batería, lo que dificulta la transferencia eficiente de energía. Como resultado, la batería no solo enfrenta un rendimiento reducido, sino que también puede experimentar una descarga más rápida de lo habitual. A su vez, el calor excesivo puede afectar la integridad de las celdas químicas, reduciendo su capacidad de mantener una carga estable y prolongada.
Según Giraldo, en regiones o países con estaciones que experimentan temperaturas fuera del rango óptimo para la carga (0°C a 45°C) y descarga (-20°C a 55°C), los fabricantes incorporan sistemas de refrigeración líquida o por gas refrigerante (y resistencias en climas fríos, cuando es necesario). Estos sistemas están diseñados para mantener la batería dentro de los rangos de temperatura adecuados durante su funcionamiento. En países como Colombia, donde las temperaturas suelen oscilar entre 15°C y 35°C (dependiendo de la región), los vehículos eléctricos generalmente operan dentro del rango óptimo para el funcionamiento de las baterías.
Por su parte, en climas fríos, se utilizan resistencias térmicas para prevenir que la batería se enfríe demasiado. Estas soluciones aseguran que la batería opere eficientemente, protegiendo su vida útil y garantizando un rendimiento estable del vehículo en condiciones ambientales adversas. Además, algunos fabricantes también emplean sistemas de gestión térmica avanzados que monitorizan y regulan constantemente la temperatura de la batería, optimizando su desempeño y seguridad.
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El papel de los sistemas de enfriamiento y los últimos avances tecnológicos
De acuerdo con Giraldo, los sistemas de enfriamiento desempeñan un papel fundamental en la gestión térmica de las baterías de los vehículos eléctricos al prevenir el sobrecalentamiento, especialmente durante los procesos de carga y descarga, cuando las baterías tienden a generar calor. Mantener la temperatura de operación en el rango óptimo de 15 °C a 35 °C es crucial para preservar la química interna de la batería y extender su vida útil.
Estos sistemas de enfriamiento se optimizan mediante el uso de tecnologías avanzadas, como la refrigeración líquida y por gas refrigerante, que aseguran una dispersión uniforme del calor. La integración de sensores de temperatura y sistemas de control inteligentes permite monitorear y ajustar continuamente el sistema de enfriamiento para responder a las variaciones de temperatura en tiempo real. “Además, algunos fabricantes incorporan algoritmos de gestión de energía que optimizan el flujo de energía en la batería, reduciendo la generación de calor durante el uso. Estas estrategias no solo mejoran la eficiencia de la batería, sino que también contribuyen a la seguridad y confiabilidad del vehículo eléctrico”, sostiene.
En los últimos años, se han realizado avances significativos en la tecnología de refrigeración de baterías y el diseño para mejorar su resistencia al calor, lo cual es crucial para la eficiencia y seguridad de los vehículos eléctricos en condiciones extremas. A continuación, Giraldo destaca algunos de los principales progresos:
- Sistemas de refrigeración líquida mejorados: se han desarrollado innovaciones en el diseño de canales para refrigerante y placas de refrigeración, lo que mejora la disipación del calor y proporciona un enfriamiento más uniforme de las celdas de la batería.
- Nuevos materiales y tecnologías avanzadas: la nanotecnología está siendo utilizada para mejorar la transferencia de calor. Por ejemplo, los nanomateriales en los compuestos de la batería aumentan la conductividad térmica y mejoran la estabilidad térmica de las celdas.
- Baterías de estado sólido: estas baterías ofrecen una mayor tolerancia a altas temperaturas y un rendimiento más seguro y eficiente en comparación con las baterías convencionales.
- Fluidos de cambio de fase: estos fluidos pueden absorber y liberar calor de manera más efectiva, optimizando la gestión térmica y contribuyendo a una mayor eficiencia y vida útil de las baterías.
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