La energía se pierde durante la carga de un vehículo eléctrico (VE) en cada etapa de la conversión y transferencia. Estas pérdidas se manifiestan principalmente como calor.
Pérdidas en la red eléctrica y el punto de carga
Desde la generación en la central eléctrica hasta el punto de carga, la electricidad sufre pérdidas. Estas son inherentes a la transmisión y distribución por la red, así como a las conversiones de voltaje en subestaciones. Al llegar al punto de carga, ya sea un cargador doméstico de corriente alterna (CA) o una estación de carga rápida de corriente continua (CC), el propio equipo introduce pérdidas.
Los cargadores de CA, como los wallbox domésticos, suelen tener una eficiencia del 90% al 95%. Esto significa que por cada 100 kWh extraídos de la red, entre 5 y 10 kWh se disipan en el cargador como calor antes de llegar al vehículo. Los cargadores de CC de alta potencia, utilizados en estaciones de carga rápida, pueden alcanzar eficiencias ligeramente superiores, a menudo entre el 92% y el 97%, debido a una menor necesidad de conversión interna compleja. La normativa europea, como el Reglamento (UE) 2023/1804 sobre infraestructuras para combustibles alternativos, establece requisitos para la disponibilidad y fiabilidad de los puntos de recarga, pero no especifica umbrales de eficiencia energética para los equipos.
El cargador embarcado del vehículo: un factor clave en CA
Cuando se carga un VE con CA, la electricidad debe convertirse a CC para almacenarse en la batería. Esta tarea la realiza el cargador embarcado (On-Board Charger, OBC) del vehículo. El OBC es un componente crítico que introduce pérdidas significativas. Su eficiencia varía según el diseño y la potencia, pero generalmente oscila entre el 85% y el 95%.
Un vehículo con un OBC de 11 kW, por ejemplo, al cargar durante varias horas, disipará una parte de esa potencia como calor. Si el OBC tiene una eficiencia del 90%, por cada 11 kWh que entran al vehículo, 1,1 kWh se pierden en la conversión. Estas pérdidas aumentan con la potencia de carga, aunque no de forma lineal. Un OBC más potente no es necesariamente menos eficiente, pero sí maneja más energía, lo que puede generar más calor si el diseño térmico no es óptimo.
La elección de un vehículo con un OBC de mayor potencia (por ejemplo, 11 kW frente a 7,4 kW) es ventajosa para reducir los tiempos de carga en puntos de CA compatibles. Sin embargo, no reduce las pérdidas porcentuales del OBC. Para verificar la potencia máxima de carga CA que admite un vehículo, el conductor debe consultar el manual del propietario o la ficha técnica oficial. Estos documentos especifican la potencia máxima del OBC y, en ocasiones, su eficiencia nominal.
Pérdidas en la batería y su sistema de gestión térmica
La batería es el destino final de la energía y también una fuente de pérdidas. Durante la carga, la resistencia interna de las celdas de la batería genera calor. Este efecto es más pronunciado a altas potencias de carga y a temperaturas extremas. El sistema de gestión térmica de la batería (Battery Thermal Management System, BTMS) trabaja para mantener la batería dentro de su rango de temperatura óptimo, lo que consume energía.
Un BTMS activo, que utiliza refrigeración líquida o calefacción, es más eficiente para proteger la batería y optimizar la carga, pero consume energía auxiliar del propio VE o de la red durante la carga. Si la batería está demasiado fría o demasiado caliente, el sistema puede reducir la potencia de carga para evitar daños, lo que alarga el tiempo de carga y puede aumentar las pérdidas relativas.
El Reglamento (UE) 2023/1542 sobre baterías y residuos de baterías establece requisitos de durabilidad y rendimiento para las baterías de VE, incluyendo su capacidad de retención de energía. La norma UNECE GTR No. 22 también aborda la durabilidad de las baterías. Estos reglamentos buscan asegurar que las baterías mantengan su capacidad de almacenamiento y eficiencia a lo largo del tiempo, lo que indirectamente contribuye a minimizar las pérdidas energéticas.
Carga en CC: un escenario diferente
Cuando se carga en CC, el cargador externo convierte la CA de la red a CC antes de que llegue al vehículo. Esto significa que el OBC del vehículo se puentea y no interviene en la conversión principal. Las pérdidas en CC se concentran en el punto de carga externo y en la propia batería del vehículo.
La ventaja de la carga en CC es la rapidez, ya que se pueden alcanzar potencias muy superiores a las del OBC. Sin embargo, las pérdidas por resistencia interna en la batería son más elevadas debido a las altas corrientes. El BTMS trabaja intensamente para disipar el calor generado.
Para un viaje hipotético de Madrid a Valencia, donde la rapidez es prioritaria, la carga en CC es la opción preferible. Aunque las pérdidas absolutas pueden ser mayores debido a la potencia, el tiempo de inactividad se reduce significativamente. En cambio, para la carga diaria en casa, donde el tiempo no es un factor crítico, la carga en CA es más conveniente y, en términos de infraestructura, más económica de instalar.
Pérdidas auxiliares del vehículo durante la carga
Mientras el VE está cargando, varios sistemas auxiliares pueden consumir energía. Esto incluye el sistema de infoentretenimiento, la iluminación interior, la climatización del habitáculo (especialmente si el conductor permanece dentro del vehículo) y los sistemas de gestión de la batería.
Aunque el consumo de estos sistemas es bajo en comparación con la potencia de carga, se suma a las pérdidas totales. Por ejemplo, si un conductor activa la climatización durante una hora de carga, el consumo adicional se extrae de la energía que se está suministrando al vehículo. Para minimizar estas pérdidas, es recomendable apagar los sistemas no esenciales durante la carga, si es posible.
Factores que influyen en las pérdidas y cómo mitigarlas
La eficiencia de la carga no es constante; varía según múltiples factores:
- Potencia de carga: Las pérdidas porcentuales suelen ser menores a potencias de carga intermedias y más altas. Cargar a potencias muy bajas puede ser menos eficiente en términos porcentuales debido a que los sistemas auxiliares del cargador y del vehículo consumen una base de energía fija. Cargar a potencias muy altas aumenta las pérdidas por resistencia en la batería.
- Temperatura ambiente: Las temperaturas extremas (muy frías o muy calientes) obligan al BTMS a trabajar más, consumiendo energía y potencialmente reduciendo la eficiencia de la batería.
- Estado de carga (SOC) de la batería: La eficiencia de carga no es lineal. Las baterías suelen cargarse de forma más eficiente en el rango medio de su capacidad (por ejemplo, del 20% al 80%). Cargar del 0% al 20% o del 80% al 100% puede ser menos eficiente debido a las características químicas de la batería.
- Calidad del equipo de carga: Los cargadores de mayor calidad y mejor diseño térmico tienden a ser más eficientes.
Para mitigar las pérdidas, un conductor puede:
- Preacondicionar la batería antes de la carga rápida, si el vehículo ofrece esta función. Esto optimiza la temperatura de la batería para una carga más eficiente.
- Evitar cargar la batería por encima del 80% o 90% en el uso diario, ya que la fase final de carga es menos eficiente y más lenta.
- Cargar en un entorno con temperaturas moderadas, si es posible.
- Asegurarse de que el cargador doméstico esté correctamente instalado y sea de buena calidad.
La verificación de la compatibilidad de potencia de carga se realiza consultando el manual del vehículo y las especificaciones del punto de carga. El manual del vehículo detallará la potencia máxima de carga CA y CC que el coche puede aceptar. El Reglamento (UE) 2025/1706 (WLTP) establece procedimientos de prueba para la autonomía y el consumo de energía, pero no mide directamente las pérdidas de carga. Sin embargo, los datos de consumo homologados reflejan la energía neta que la batería entrega para propulsión, lo que implica que las pérdidas de carga ya se han producido.
