Cómo se calcula realmente la autonomía WLTP

¿Quién ofrece más autonomía? Renault dice que el Zoe tiene una autonomía de 395 kilómetros. El Volkswagen ID.4 logra 517 kilómetros. Y Tesla afirma 602 kilómetros para el Model 3 Long Range. Sabemos que estas distancias son posibles en condiciones favorables. Sin embargo, los fabricantes de automóviles siguen siendo prudentes y siguen las directrices.

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Hemos hablado con expertos de Volkswagen y del Consejo Internacional de Transporte Limpio (ICCT) para que nos expliquen qué hay detrás del cálculo de la autonomía de los vehículos eléctricos de batería según el Procedimiento de ensayo de vehículos ligeros armonizado a nivel mundial (WLTP). Esto debería ser ahora transparente, preciso y más fácil de entender. Para ilustrar los detalles, hemos tomado un ejemplo concreto: El Volkswagen ID.4 Pro Performance con una batería de tracción de 77 kilovatios-hora (kWh).

Volkswagen indica un consumo estándar de 16,3 kWh/100 km según el anticuado Nuevo Ciclo de Conducción Europeo (NEDC). En Alemania, los fabricantes siguen estando obligados a indicar este valor. Dado que el legislador responsable, es decir, el ex ministro federal de Economía Peter Altmaier (CDU), no modificó el 1 de enero de 2021 la Ordenanza de Etiquetado de Consumo para Automóviles (Pkw-EnVKV) como era preceptivo, quienes desean datos sobre la autonomía se encuentran con el antiguo valor de consumo según el NEDC. Declarar el nuevo valor WLTP es voluntario -Volkswagen da un consumo combinado según el actual WLTP de 16,9 kWh/100km.

Se podría suponer razonablemente que la autonomía se calcularía dividiendo la capacidad de 77 kWh de la batería por el consumo estándar de 16,9 kWh/100 km según WLTP. Matemáticamente, serían 456 km. Sin embargo, en lugar de eso, la ficha técnica del Volkswagen ID.4 da otras dos cifras: la autonomía combinada de 517 km y la autonomía en ciudad de 701 km.

23 grados, una temperatura para sentirse bien

Para entender lo que ocurre aquí, tenemos que examinar más detenidamente el procedimiento WLTP. WLTP es el procedimiento (P significa Procedimiento) para determinar la autonomía. Incluye una especificación para la temperatura exterior de 23 grados, supuestamente óptima para los coches eléctricos, que puede garantizarse fácilmente en un laboratorio. La base del WLTP es el ciclo de conducción, WLTC (C de Ciclo), es decir, la curva de velocidad que debe seguirse con precisión en un dinamómetro en condiciones de laboratorio.

El WLTC consta de cuatro subciclos: Bajo, Medio, Alto y Extra Alto. Los términos significan niveles de velocidad o fases de velocidad. Por ejemplo, en Bajo se circula a un máximo de 56,5 km/h. Y en el 56% de los 3.095 metros del tramo Bajo, el coche eléctrico está parado en el banco de pruebas. De este modo se simula la fase de un semáforo o el tráfico de parada y arranque.

Los subciclos Bajo y Medio forman juntos el llamado ciclo Ciudad. Aquí cabe destacar brevemente que la especificación de autonomía para los vehículos híbridos enchufables (PHEV) se refiere exclusivamente a este ciclo City. Como resultado, es más fácil para los PHEV alcanzar las gamas mínimas requeridas para la desgravación fiscal (en Alemania) que si todo el WLTC fuera el parámetro de calificación.

Vmáx: 131,3 km/h

La velocidad máxima alcanzada durante sólo unos segundos en el subciclo Extra Alto es de 131,3 km/h. Si se considera el ciclo de conducción completo del WLTC, combinado de los subciclos Bajo, Medio, Alto y Extra Alto, la velocidad media, incluidas las fases de parada, es de sólo 46,5 km/h.

Todo conductor de un coche eléctrico sabe que la velocidad es uno de los parámetros más críticos para el consumo de energía y, en consecuencia, para la autonomía. Existe una disonancia entre el valor combinado del banco de pruebas con una media de 46,5 km/h y la realidad para quienes conducen por autopistas.

El WLTP divide el denominado procedimiento de ensayo abreviado para vehículos puramente eléctricos en dos segmentos dinámicos y dos constantes. En los segmentos dinámicos, el primero y el tercero, se producen aceleraciones y deceleraciones, mientras que el segundo y el cuarto segmento del ciclo implican la conducción a una velocidad constante de 100 km/h.

En los segmentos dinámicos 1 y 3, se recorre primero el WLTC completo, seguido del ciclo City. Esto da como resultado una distancia de 31,113 km en cada caso. Los segmentos dinámicos se utilizan para determinar el consumo de energía durante la conducción. La conducción constante permite un vaciado acelerado del almacenamiento electroquímico (la batería), es decir, reducir el tiempo de medición en el banco de pruebas vaciando la batería rápidamente a una velocidad bastante elevada. La duración de las secuencias de 100 km/h depende de la capacidad de la batería. Durante todo el procedimiento de prueba acortado, la corriente y la tensión de la batería de tracción se miden permanentemente.

Una medición, muchos datos

Esto significa que se recogen varios valores diferentes durante una única medición larga: En primer lugar, la capacidad útil real de la batería de tracción y, en segundo lugar, el consumo actual de energía en los ciclos dinámicos mencionados anteriormente.

El recorrido de medición del banco de pruebas se considera finalizado cuando el vehículo eléctrico ya no puede mantener la velocidad constante de 100 km/h en el último segmento. A continuación, la batería se carga por completo. Debido a las pérdidas que se producen durante la conversión de la corriente alterna de la red eléctrica en corriente continua durante la carga, existen valores diferentes en la energía utilizada y la electricidad recargada.

Relevantes para la autonomía combinada según el WLTP son los dos ciclos completos WLT de Bajo, Medio, Alto y Extra Alto en los segmentos 1 y 3. El consumo en los segmentos 1 y 3 no es idéntico, aunque las curvas de conducción sean las mismas. Esto se debe a que hay una fase de arranque en frío al principio -que naturalmente es menos importante para los coches eléctricos que para los coches con motor de combustión, en los que primero tiene que calentarse el aceite- y a que la batería de tracción está tan llena al principio que la recuperación no es posible inmediatamente. Como resultado, el consumo en el segmento 1 aumenta ligeramente.

La autonomía combinada según el WLTP, es decir, 517 km en el caso de nuestro ejemplo del Volkswagen ID.4, se obtiene dividiendo el contenido energético medido sin pérdidas de carga por el consumo eléctrico de la media ponderada de los dos ciclos completos WLT. La autonomía en ciudad se obtiene dividiendo la misma por los valores del ciclo en ciudad (teniendo en cuenta que se trata de los subciclos de velocidad baja y media), es decir, 701 km para el ID.4.

ICCT: Prueba de baja temperatura a 7 grados bajo cero

En un WLTP de 16,9 kWh/100km, el consumo combinado calculado incluye las pérdidas de carga porque éstas las tiene que pagar el propietario. Teóricamente, las pérdidas de carga pueden calcularse incluso de esta forma. Aún no se ha definido una especificación exacta de cómo debe realizarse la carga, por ejemplo, con una caja mural trifásica y una potencia de carga de 11 kW, pero en un futuro próximo se hará una especificación en la legislación.

Por un lado, los usuarios de coches eléctricos experimentan en la vida real que pueden alcanzar las autonomías de los folletos digitales cuando circulan por carretera en condiciones meteorológicas favorables y en un perfil de baja velocidad lejos de la autopista.

Lo contrario ocurre a velocidades más altas y especialmente en condiciones climáticas frías: el consumo de energía aumenta significativamente debido a la resistencia del aire cuando se conduce rápido, y a bajas temperaturas, las celdas de la batería pueden suministrar mucha menos energía eléctrica, como comprobamos con un informe especial en colaboración con P3 Automotive. Si los dos se juntan, la gama se colapsa.

Jan Dornoff, especialista en emisiones del ICCT, ve aquí un potencial de mejora. Según Dornoff, el procedimiento de prueba a 23 grados y sin consumidores auxiliares como el sistema de aire acondicionado conduce a valores de medición idealizados. Además, el consumo de energía y la autonomía deberían medirse en una prueba denominada de baja temperatura para todos los vehículos y hacerse pública: "Ya existe una prueba de baja temperatura para vehículos eléctricos a nivel de la CEPE. Se realiza a menos siete grados y con los grupos auxiliares activados", explica Dornoff. Actualmente no se conoce un calendario para la introducción de este procedimiento en la Unión Europea, pero "desde el ICCT recomendamos una introducción lo antes posible para crear transparencia para los clientes y los legisladores".

Informe original de Christoph M. Schwarzer. Traducción de Carrie Hampel; edición de Nora Manthey.

* El WLTP fue desarrollado por expertos de la Unión Europea, Japón y la India de acuerdo con las directrices de la CEPE (Comisión Económica para Europa de las Naciones Unidas). Utilizaron datos de conducción recopilados a nivel mundial. El objetivo era armonizar los procedimientos de ensayo y registrar los valores de consumo y emisiones de forma más realista. Como Reglamento Técnico Mundial (RTM) de la ONU, los Estados miembros que lo adopten deben incorporarlo a su legislación nacional. Desde septiembre de 2019, el WLTP sustituye al NEDC en los países de la UE-28, Noruega, Islandia, Suiza, Turquía, Israel, India, Corea del Sur y, en forma modificada, en Japón.