¿Qué tan eficientes son los Tesla? No me estoy refiriendo a las millas por galón aquí; cualquiera puede buscar las clasificaciones de eficiencia. El modelo 3 performance del 2018 tiene una clasificación de 116 millas por galón equivalentes combinado. Pero lo que me interesa es cuánta energía de la batería realmente llega a las ruedas para impulsar el auto hacia adelante, es decir, estamos buscando un porcentaje.
¡Pero esto resultó ser bastante desafiante de descubrir! Recolectar los datos es muy difícil, hay que hacer suposiciones y el mundo real tiene muchas variables difíciles de controlar. Pero eso no nos detendrá, así que buceemos directamente en el tema.
Método 1: Eficiencia Energética en la Carretera
El primer método que pensé que sería bastante sencillo de implementar era analizar mi eficiencia energética al conducir a cierta velocidad y calcular mis pérdidas a esa velocidad. La energía que queda es la energía que se pierde como calor o que se utiliza para alimentar la electrónica a bordo, transmitir datos, utilizar las ocho cámaras, los sensores de proximidad, etc.
Comencé con los datos que tenía de mi viaje en carretera de 2.000 millas que hice el verano pasado con mi modelo 3. En ese viaje, recorrí 1.963 millas y utilicé 560 kilovatios hora de energía para hacerlo, lo que da un promedio de aproximadamente 285 vatios hora por milla. La mayor parte del viaje fue en la carretera con el control de crucero ajustado a 75 millas por hora. La eficiencia en la carretera promedió alrededor de 290 vatios hora por milla, oscilando entre 270 y 310. Esto fue en temperaturas bastante ideales, altas de los 70 y bajas de los 80, pero casi siempre con el aire acondicionado encendido y ajustado a automático.
Si sé que mi eficiencia es de 291 vatios hora por milla y sé que mi velocidad es de 75 millas por hora, puedo calcular algunas cosas. Primero, calculamos cuánta energía necesitamos para superar la resistencia aerodinámica. En este caso, estamos utilizando 290 vatios hora para recorrer una milla. Por lo tanto, veamos cuánta de esa energía se necesita para recorrer una milla debido únicamente a la aerodinámica. La fórmula es Energía (watt horas) = Fuerza (newtons) x Distancia (metros) y conocemos la ecuación para la fuerza. Si simplemente sustituimos los números, obtenemos 167,8 vatios hora por milla.
Ahora, para la resistencia al rodamiento, tomamos el peso del vehículo y multiplicamos eso por el coeficiente de resistencia al rodamiento, que suele ser alrededor de 0,015. Al hacer esta operación, obtenemos 136,4. Este número es muy cercano al número de la resistencia aerodinámica porque el auto es muy pesado, lo que significa mucha resistencia al rodamiento, pero también muy aerodinámico, lo que significa una resistencia aerodinámica baja. Por lo general, estos números serían más distintos, pero probablemente ya te hayas dado cuenta de que 167,8 + 136,4 es mayor que 290 vatios hora por milla, nuestra eficiencia original.
Para saber qué tan eficiente necesita ser nuestro vehículo, tomamos la energía total que necesitamos para conducir de manera estable a 75 millas por hora y la dividimos por la energía total que utilizamos. Al hacer esto, descubrimos que la planta motriz es al menos un 105 por ciento eficiente. ¡Vaya! Así que varias cosas aquí están mal. La resistencia al rodamiento probablemente es incorrecta, probablemente es mejor, ya que Tesla busca neumáticos con una buena resistencia al rodamiento, en este caso, unos neumáticos personalizados Michelin Pilot Sport 4s. La densidad del aire se basa en presiones estándar, probablemente está un poco equivocada y nuestra área frontal es de alguna simulación aleatoria en Internet, por lo que también puede ser incorrecta. Así que obtengamos mejores datos.
Método 2: Eficiencia Energética y área frontal
Lo primero que me preocupaba era el área frontal y puede que te preguntes, ¿por qué no la mide? No es algo muy fácil de medir. Pensé en tomar un hilo y rodear la sección más ancha del automóvil, pero aún así tendría que tener la forma correcta o el área sería incorrecta. Pedí esa cifra a Tesla y estuvieron encantados de conversar, pero al final solo proporcionaron dimensiones básicas como el ancho y el alto. Pero tal vez eso sea todo lo que realmente necesito.
Hay un estudio muy interesante realizado por «Car and Driver» y en este estudio se prueba un modelo de Tesla que tienen y mencionan que tiene un área frontal de 25,2 pies cuadrados. Conozco el ancho y la altura del Modelo S, así como su área frontal, y conozco también el ancho y la altura del Modelo 3. Si convenientemente el Modelo S y el Modelo 3 tuvieran una forma muy similar para el área frontal, lo cual muestra una superposición del perfil frontal claramente, entonces podemos usar proporciones para tener una idea bastante buena de cuál es el área frontal del Modelo 3. Usando proporciones, podemos estimar que el área frontal del Modelo 3 es de aproximadamente 23.69 pies cuadrados. ¡Bien!
Entonces, ahora que tenemos una mejor idea del área frontal, mi objetivo era recolectar una cantidad de datos de eficiencia para hacer esto, conduje de manera bastante errante hasta encontrar algunas áreas planas en el campo. Luego utilicé el ordenador de a bordo para medir la eficiencia energética en una recta de dos millas para compensar los cambios de viento y elevación. Luego hice las dos millas en la dirección opuesta y promedié con el primer número. Hice esto varias veces a diferentes velocidades hasta que finalmente construí una comparación de velocidad versus eficiencia de combustible. Lo único que no es estándar en este vehículo son las ruedas de invierno, lo cual obviamente tiene un efecto, pero no creo que sea un efecto muy grande por varias razones.
En primer lugar, los neumáticos de invierno tienen una mayor resistencia al rodamiento que los neumáticos de verano, pero vi una cita de Continental que dice que los neumáticos de invierno ahora pueden igualar la resistencia al rodamiento de los neumáticos de rendimiento de verano e incluso en algunos casos son mejores. Este coche viene de serie con neumáticos Michelin ps4s y según los datos que he visto, los números de resistencia al rodamiento son bastante similares. Pero también está la parte de arrastre aerodinámico de una rueda.
Estas obviamente no serán tan aerodinámicas como algo con una cubierta de rueda, sin embargo, este es el Modelo 3 performance que viene con ruedas grandes de 20 pulgadas. Estas son ruedas de 18 pulgadas y son más ligeras. En general, es algo importante de tener en cuenta pero tampoco es algo que probablemente tenga un impacto masivo en las cifras generales de eficiencia. A 50 millas por hora, vi 213 vatios hora por milla, a 55, 231, a 60, 241, a 65, 256, y a 70 millas por hora, 307 vatios hora por milla.
En general, la calidad de los datos que recopilé parece decente, tiene algunas fallas, pero afortunadamente, la tendencia es en la dirección correcta. Y en general, al aumentar la velocidad, se requiere más energía. Si comparamos el uso total de energía con la cantidad de energía requerida para superar la resistencia aerodinámica, podemos ver la correspondiente elevación y cómo la resistencia aerodinámica provoca un aumento similar en el consumo total de energía.
Calculando la Eficiencia del Sistema
Ahora bien, hay muchos números que intervienen en estos cálculos, así que si quieres una explicación detallada de cómo se obtienen, puedes consultar la descripción del video. Me hubiera gustado que los datos fueran un poco más precisos, pero conducir en el mundo real significa que es muy difícil controlar todas las variables. Ahora, lo más importante es ¿qué podemos aprender de esto?
Si observamos un gráfico de la energía total requerida para recorrer una milla a cierta velocidad en azul, junto con la cantidad de energía requerida para superar la resistencia aerodinámica en rojo y la resistencia al rodamiento en amarillo, podemos empezar a tener una idea de cuán eficiente es el vehículo en general. Si superponemos la energía aerodinámica requerida junto con la resistencia al rodamiento en la energía total, el espacio azul restante es la energía requerida para todo lo demás que está sucediendo.
Eso incluye el control de clima (que en este caso estaba apagado), los altavoces (también apagados en este caso), pero otras cosas que siempre están funcionando, como las computadoras a bordo, las pantallas, la supervisión por cámara, y por supuesto, la eficiencia de la planta motriz. La energía proviene de la batería a través de los inversores, a los motores a través de una caja de reducción de engranajes y todos los rodamientos relacionados. Y, por supuesto, este es un vehículo de tracción en las cuatro ruedas, por lo que se envía a las cuatro ruedas.
Básicamente, este gráfico nos muestra la eficiencia del sistema en el peor de los casos, porque aquí está cuanta energía sabemos que necesitamos como mínimo para recorrer una milla a 70 millas por hora y aquí está la cantidad de energía que realmente necesitó hacerlo. Al dividir la energía necesaria entre la energía total, obtenemos un porcentaje. Podemos hacer esto para cada una de nuestras cinco pruebas y luego tomar el promedio de esos cinco resultados y obtenemos una eficiencia mínima de casi el 71 por ciento.
Ahora, quizás ese número no signifique mucho para ti, que el 29 por ciento de energía total restante se destine a pérdidas relacionadas con los sistemas a bordo, la tracción en las cuatro ruedas, y cosas de ese tipo. Pero supongamos que tuviéramos un vehículo de gasolina del mismo tamaño y forma que el Modelo 3 que obtuviera 40 millas por galón en la carretera a 70 millas por hora. Y 40 millas por galón es bastante bueno para un motor de gasolina.
Bueno, en ese caso, la eficiencia mínima del sistema del vehículo de gasolina que logra 40 millas por galón sería solo del 26,6 por ciento. En este escenario hipotético, el Tesla es un 266% más eficiente. Si te interesa la eficiencia total desde la producción de energía hasta las ruedas, tengo otro video que lo cubre en detalle.
A lo mejor en este punto no estás satisfecho con los datos que he recopilado y piensas que todo esto es un sinsentido. Lo entiendo. Así que encontré algunos datos de «Car and Driver», donde probaron su Tesla Model 3 de largo alcance y tracción en las cuatro ruedas con ruedas aerodinámicas en el campo de pruebas de Chelsea. Todas sus pruebas se realizaron en un óvalo de 4,7 millas, eliminando los cambios de elevación, el tráfico y en su mayoría el viento como variables que afectan los resultados.
La única advertencia es que sus pruebas se realizaron a 44 grados de temperatura con el control de clima encendido ajustado a 72 grados. Con las ruedas aerodinámicas, sus números de eficiencia fueron de 250 vatios hora por milla a 50 millas por hora, 310 a 70 millas por hora y 405 a 90 millas por hora. Tomando el promedio de sus resultados, la eficiencia mínima del sistema fue del 70,8 por ciento, sorprendentemente cercana al promedio que calculé, de 70,66 por ciento.
Obviamente, tenían una ventaja aerodinámica debido a las ruedas y están utilizando neumáticos para todas las estaciones del año, que probablemente tienen menos resistencia al rodamiento, pero también tienen el control de clima encendido mientras hace 44 grados afuera.
Si apagamos el control de clima en este escenario, no es muy difícil imaginar que podríamos ver eficiencias del sistema superiores al 80 por ciento. En general, la eficiencia del Tesla es bastante impresionante. Según la EPA, el Tesla Model 3 Standard Range Plus, con una calificación combinada de 141 millas por galón equivalente, es actualmente el automóvil más eficiente en términos de energía disponible para la venta en los Estados Unidos.
