El clima frío presenta dos retos principales para los vehículos eléctricos: el primero es que el aire frío limita el rendimiento de la batería, y el segundo, que usar la calefacción hace que ésta se agote más rápido. Cuando las temperaturas descienden bajo cero, algunos conductores acostumbrados a viajar 250 millas (400 kilómetros) con una sola carga han visto el alcance de su coche reducido a 180 millas (290 kilómetros). Los conductores en climas extremos podrían experimentar disminuciones de alcance aún mayores. Esto podría obligar a los conductores a elegir coches con baterías más grandes de las que necesitarían en verano, lo que podría suponer un recargo de más de 10.000 dólares (7.250 euros) al coste total.
Los conductores pueden tomar ciertas medidas para mejorar el alcance de un vehículo eléctrico. Pero con las baterías y las calefacciones existentes, es inevitable experimentar una cierta pérdida de alcance. Los investigadores están trabajando en varias soluciones tecnológicas, pero que no estarán listas hasta dentro de varios años.
Las bajas temperaturas afectan, principalmente, a la rapidez con que la energía puede fluir de la batería y volver a entrar en ella, es decir, la cantidad de energía que puede proporcionar para la aceleración, y la rapidez con que se puede recargar. Para compensarlo, los fabricantes de automóviles a veces usan un calentador eléctrico para calentar la batería. Si ese calentador es alimentado por la propia batería, utiliza energía que de otro modo se destinaría a propulsar el coche. El Leaf de Nissan es uno de estos coches.
Tesla usa un enfoque diferente. Una vez que empiezas a conducir, el calor generado por el motor es utilizado para calentar la batería. Este enfoque es más eficiente, ya que utiliza calor residual en lugar de electricidad. Pero necesita cierto tiempo para funcionar puesto que el motor no produce demasiado calor. Como resultado, pueden pasar varios minutos antes de que la batería esté lo suficientemente caliente como para proporcionar una aceleración completa.
Una batería fría también limita el frenado regenerativo, que utiliza el impulso del coche para cargar la batería y ayudar a aumentar su alcance de conducción. El frenado regenerativo bombea grandes cantidades de energía a la batería, lo que puede dañarla a temperaturas frías, por lo que el Modelo S no utiliza el frenado regenerativo hasta que la batería está caliente. (Para evitar estos límites de potencia y frenado regenerativo, el director técnico de Tesla, JB Straubel, recomienda ajustar el temporizador en el cargador de la batería del coche para que se termine de cargar justo antes de empezar a conducir, ya que el acto de la carga de la batería también la calienta).
Una forma en la que los investigadores podrían mejorar el rendimiento bajo climas fríos es aumentando la conductividad del electrolito de la batería, afirma el profesor de física y química en la Universidad de Dalhousie (Canadá) Jeff Dahn. La dificultad viene dada por el hecho de que los electrolitos altamente conductores disponibles hoy día podrían no duran tanto como el coche en sí. Disminuir el tamaño de las partículas que componen los materiales de los electrodos también podría servir de ayuda, reduciendo la distancia que los iones tienen que viajar a través del material sólido. Pero las partículas más pequeñas también pueden ser más reactivas químicamente, por lo que los fabricantes de baterías tienen que tomar medidas para garantizar que este tipo de baterías son seguras.
La mayor reducción en el alcance de conducción en climas fríos es provocada por el uso del calentador.
Los motores de gasolina son ineficientes, por lo que producen grandes cantidades de calor residual que se utiliza para calentar la cabina de pasajeros. Pero los motores eléctricos no producen demasiado calor, ya que su grado de eficiencia es muy alto. Es por eso que los vehículos eléctricos suelen utilizar calentadores eléctricos para mantener a los pasajeros a una temperatura adecuada.
El precalentamiento del coche mientras está enchufado (que se puede hacer a través de una aplicación para teléfonos inteligentes) puede reducir el consumo de la batería. Pero eso podría no ser una opción en viajes por carretera cuando, por ejemplo, haya que aparcar por la noche en un hotel. Coches como el Leaf y el Modelo S tienen calefacción eléctrica en los asientos, que pueden hacer que los pasajeros sientan calor sin gastar demasiada energía calentando el aire en la cabina. Nissan ha comenzado a ofrecer una calefacción que utiliza un 20% menos de energía, y mejora el alcance en climas fríos.
Para un ahorro de energía aún mayor, el Departamento de Energía de EEUU está financiando el desarrollo de materiales de almacenamiento térmico que puedan calentarse mientras el coche está enchufado, y proporcionar calor durante la conducción (ver "Un novedoso sistema de calefacción podría mejorar la autonomía de los coches eléctricos"). Pero Straubel señala que no están cerca de estar listos para su uso comercial. A corto plazo, lo más prometedor son las mejoras en el aislamiento y el uso de revestimientos en las ventanas que ayuden a retener el calor. "No hay mucho espacio en el interior de un coche. En principio, no se debería necesitar demasiada energía para calentarlo", indica.
Por ahora, los conductores están buscando formas creativas de lidiar con la falta de calor, especialmente en viajes largos. En el foro de Tesla, uno de los propietarios de un Modelo S recomienda comprar chaquetas y guantes con calefacción diseñados para su uso en motocicletas. Dahn afirma que la solución son los "trajes para motos de nieve".
A largo plazo, para que los vehículos eléctricos puedan entrar en el mercado de masas, la mejor solución podría ser aumentar el número de lugares donde se puedan recargar rápidamente (ver "Tesla está a la cabeza de la innovación en los coches eléctricos" y "Tesla quiere cargar los coches eléctricos en cinco minutos"). Así, quedar atrapado en una ola de frío dejaría de ser una preocupación.