El atractivo de utilizar vehículos eléctricos (EV) para el transporte se basa tanto en una publicidad inteligente como en hechos sólidos. Los EV han experimentado una transformación bastante rápida en la última década. La inversión de la industria, la investigación y el desarrollo, y el marketing creativo los han impulsado desde ser una curiosidad de la ingeniería hasta convertirse en un potencial campeón medioambiental y, posiblemente, en una opción inteligente para el consumidor. 

Hemos hablado de algunas de las cuestiones relacionadas con el desarrollo en el ámbito de los EV en un blog de marzo de 2023, que puede leer en este sitio. Sin embargo, sigue siendo un hecho que, gracias al trabajo de ingenieros capacitados, los EV tienen mucho a su favor. Esto incluye una menor demanda de petróleo, menos contaminación del aire y un menor mantenimiento del vehículo. Pero la pregunta es si los consumidores potenciales realmente están comprando la promesa de venta de los EV y, si no es así, qué debe hacer la ingeniería para acelerar las ventas. 

El panorama de la demanda

El reciente interés en la electrificación del transporte ha sido impulsado por varios factores, entre ellos el aumento de los costos minoristas del combustible, el mayor enfoque en las emisiones de los motores de combustión interna (ICE), las regulaciones estatales y nacionales que buscan eliminar gradualmente los vehículos ICE, y los subsidios gubernamentales para la compra de EV por parte de los consumidores. Esto ha llevado a un aumento en la cantidad de nuevos fabricantes y modelos de EV. Kelly Blue Book señala que se lanzaron alrededor de 33 nuevos modelos de EV en 2023, y se prevén 50 modelos nuevos o actualizados para 2024.

La comunidad de ingeniería de EV también ha respondido concentrando recursos en mejoras a la tecnología de los EV. Sin embargo, el crecimiento en las decisiones de compra de EV por parte de los consumidores sigue siendo relativamente lento por diversas razones. Las principales se reducen al precio y a la autonomía. 

Lo que debe cambiar

Según una encuesta reciente de Cox Automotive, la asequibilidad de los EV es el motivo principal de la vacilación de los consumidores a la hora de comprar un EV. En mayo de 2023, según Cox, el precio promedio de un vehículo ICE nuevo era de 48,528 dólares, mientras que el de un EV nuevo comparable era de 55,488 dólares, es decir, un sobreprecio del 14 %.   

Si bien los precios de los EV han mostrado una tendencia a la baja, la presión para eliminar los subsidios gubernamentales a la compra reducirá el atractivo de esta tendencia. La historia nos enseña que la fijación de precios de los vehículos es más un problema de fabricación que de ingeniería, pero las eficiencias de producción suelen impulsarse mediante diseños de ingeniería que favorecen una fabricación eficiente. No hace falta decir que el aumento de la competencia derivado de todos los nuevos modelos de EV también puede ayudar a mitigar este problema.

La preocupación por la autonomía

Otra preocupación adicional de los consumidores es la autonomía de los EV, es decir, la distancia promedio que se puede recorrer con una carga completa. Según el Departamento de Energía de EE. UU., la autonomía mediana de los vehículos con motor ICE en 2021 fue de 413 millas. La autonomía mediana de carga de los EV fue de 217 millas. Esta diferencia de autonomía se debe en gran medida a la tecnología actual de las baterías, pero el consumidor también debe tener en cuenta la actual falta de una infraestructura de carga de EV lo suficientemente amplia, tanto dentro como fuera de EE. UU. 

Esta diferencia en el potencial de kilometraje de los EV frente a los vehículos ICE genera en los consumidores la llamada “ansiedad por la autonomía”, que se debe tanto a las previsiones de autonomía infladas por parte de los fabricantes como a otros factores relacionados con la ingeniería que reducen la autonomía. Estos factores adicionales incluyen la disminución del rendimiento de la batería en climas fríos, la degradación de la capacidad de carga a medida que la batería envejece, y el efecto de los diferentes estilos de conducción y tipos de terreno. 

Como cabría imaginar, la solución a cada una de estas preocupaciones sobre la autonomía depende de una combinación de ingeniería creativa, nuevas tecnologías y una red de carga ampliada.   

Avances en materia de baterías

Las preocupaciones sobre la autonomía nos llevan a la demanda de los consumidores de mejoras en la tecnología de las baterías. Las químicas de las baterías recargables han avanzado enormemente desde los diseños iniciales de níquel-cadmio (NiCAD) y actualmente están yendo más allá de las baterías de iones de litio actuales. Con el enfoque puesto en aumentar la autonomía y reducir el tiempo de carga, se están explorando actualmente muchas tecnologías prometedoras. Algunas de ellas incluyen zinc-aire, litio-aire, litio-azufre, litio níquel cobalto manganeso, litio hierro fosfato, iones de sodio y diseños de estado sólido. Si bien la actividad de desarrollo ha aumentado enormemente, la conversión de la tecnología de baterías en soluciones fabricables requerirá tiempo de ingeniería e inversión financiera.

No obstante, los apasionantes avances en los nuevos diseños de baterías y su prometida capacidad para ofrecer mayor autonomía y tiempos de carga más cortos son noticia a diario. El reciente anuncio de Toyota sobre nuevos avances en baterías de estado sólido incluye una previsión de autonomía de más de 700 millas por carga. El problema de las ventas de EV, sin embargo, es que, si bien estas promesas pueden materializarse en modelos futuros, el rendimiento del inventario actual de EV en los concesionarios sigue siendo algo decepcionante. La estrategia del consumidor parece ser esperar y observar.

La falta de infraestructura de carga

Estrechamente vinculada a la necesidad de una mejor tecnología de baterías está la necesidad simultánea de aumentar el número de estaciones de carga disponibles, junto con una tecnología de carga mejorada para reducir el tiempo de carga del vehículo. La ansiedad por la autonomía de los consumidores es producto de la autonomía de la batería por carga, la distancia entre las estaciones de carga disponibles y el tiempo de carga. Y si bien las estaciones de carga privadas en el hogar son un factor dentro del entorno de carga general, no resuelven la ansiedad por la autonomía una vez que el vehículo emprende un viaje largo. 

Según un informe reciente del Departamento de Energía de EE. UU., actualmente hay alrededor de 105,000 puertos públicos de carga para EV (tanto de carga regular como rápida) disponibles en todo EE. UU. que no son exclusivos de Tesla. Más del 28 % de estos puertos se encuentran en California. Esto se compara con una estimación del Instituto Americano del Petróleo de 145,000 estaciones de gasolina públicas accesibles, donde cada estación suele contar con muchos surtidores que solo requieren unos minutos para su uso. 

Si bien el desarrollo de la tecnología de carga rápida es un problema de ingeniería, la instalación de puntos de carga adicionales es un problema financiero y de estandarización. El financiamiento, aunque es una cuestión tanto privada como pública, no forma parte de esta discusión. 

La estandarización de las tecnologías, los equipos y las redes de carga avanza lentamente. Actualmente, el Departamento de Energía de EE. UU. enumera 32 redes de carga diferentes. La simplificación tanto de los equipos como de las redes puede ser una parte importante de la solución al problema de la autonomía.    

Factores adicionales

En esta discusión, hemos abordado los principales problemas que dificultan un ritmo más rápido de crecimiento en las ventas de EV a los consumidores. Sin embargo, como quizás sepa, existen otros factores que también entran en juego. La importancia de cada uno de ellos para el consumidor final de EV puede ser discutible. En conjunto, sin embargo, ponen de relieve las numerosas y variadas áreas que deben mejorar en los EV antes de lograr una adopción más sólida por parte de los consumidores. Algunas de estas cuestiones adicionales son:    

• Los altos costos de reparación, especialmente para el reemplazo o la reparación de la batería
• El costo inicial del equipo de carga doméstico
• Los costos de electricidad para la carga 
• Las preocupaciones ambientales relacionadas con las químicas de las baterías 
• El abastecimiento seguro de minerales críticos para las baterías 
• El reciclaje de baterías y vehículos
• El sobrecalentamiento de la batería
• El valor de reventa de los EV
• Las tarifas estatales compensatorias del impuesto a la gasolina

Conclusión

Los EV siguen siendo una opción viable y atractiva frente a los problemas persistentes del uso de motores ICE para el transporte. Sin embargo, aumentar las ventas de EV a los consumidores requerirá prestar atención a los “cuatro grandes” aspectos que deben abordarse, junto con otros, para aumentar la disposición del público en general a comprar y usar EV:  

• Reducción del precio de compra
• Mejora de la autonomía por carga de batería
• Mejora del tiempo de carga de la batería
• Aumento de la disponibilidad de estaciones de carga públicas

Si usted participa en el desarrollo de ingeniería de los EV y de la red de soporte que requieren, o si diseña productos destinados a este mercado, es consciente tanto del potencial del mercado como del arduo trabajo que aún queda por hacer. 

Nuestros amigos de CircuitBread.com ofrecen excelentes tutoriales sobre los fundamentos de la electrónica de potencia para ayudarlo a impulsar su propia búsqueda de mejoras en la tecnología de los EV. El sitio web también ofrece otros análisis sobre la tecnología de los EV, que se pueden encontrar aquí: ¿Qué se necesita para ampliar la aceptación de los vehículos eléctricos? Como siempre, la ingeniería creativa es una solución elegante y eficiente.