Comprender la potencia de un motor eléctrico

¿Qué significa la potencia del motor de un coche?

En física, la potencia se refiere a la cantidad de energía suministrada en un intervalo de tiempo determinado. Aplicado al sector de la automoción, este término se refiere a la cantidad de energía mecánica producida por el motor, siempre durante un periodo de tiempo determinado. La potencia influye en la aceleración del vehículo, su capacidad de tracción (el peso que es capaz de mover) y su capacidad para subir pendientes.

Ya se trate de un motor de combustión o de un motor eléctrico, la potencia mecánica es igual al producto de la velocidad de rotación (medida en revoluciones por minuto) por el par (expresado en newton-metros (Nm)). El par indica la fuerza de tracción del motor.

Por eso, dos motores con la misma potencia pueden comportarse de forma diferente y ofrecer sensaciones muy distintas al conductor. ¡Las prestaciones de un coche deportivo no tienen nada que ver con las de un camión grande, aunque ambos vehículos tengan una potencia equivalente!

¿Cómo se mide la potencia del motor de un coche eléctrico?

Los fabricantes no pueden limitarse a anunciar la potencia del motor: esta se mide durante un proceso de ensayo y se traduce en variaciones del par motor en función de la velocidad de rotación. El valor que suelen utilizar los fabricantes de automóviles se refiere, por lo general, a la potencia máxima medida. Se expresa en vatios (W) o, más comúnmente, en kilovatios (kW).

¿Cómo se calcula la potencia del motor de un coche eléctrico?

En el caso de un sistema como el que se encuentra en un vehículo eléctrico, la potencia mecánica —expresada en vatios (W), kilovatios (kW) o caballos de fuerza (ch)— se calcula multiplicando la velocidad (rpm) por el par motor, el equivalente rotativo de la fuerza lineal, medido en newton-metros (Nm). Antes de lanzarte a hacer cálculos complicados, puedes realizar una búsqueda rápida en Internet: hay varios sitios web que calculan la potencia de tu vehículo eléctrico en kilovatios. Solo tienes que introducir su velocidad y su par. También puedes consultar el manual de usuario del vehículo.

¿Cuál es la relación entre los kilovatios (kW) y los caballos de fuerza (ch)?

La unidad «caballo de vapor» se utiliza tradicionalmente para referirse a la potencia del motor de un coche. Su origen se remonta a finales del siglo XIX. Permite expresar la potencia de una forma más concreta, al equipararla a una carga de trabajo que todo el mundo puede comprender. Los caballos (a menudo abreviados como «ch») corresponden a la potencia que un caballo despliega para levantar un peso de 75 kg a una altura de un metro en un segundo. En el sistema métrico, un caballo equivale a unos 736 W.

Por lo tanto, la potencia del motor de un vehículo eléctrico puede expresarse indistintamente en kW o en CV. El motor R135 del Nuevo ZOE, por ejemplo, desarrolla una potencia de 100 kW, es decir, 135 CV, de ahí su nombre. Ahora ofrece un par de 245 Nm, frente a los 225 Nm del motor R110 con el que estaba equipado el ZOE en 2018. Esta mejora refuerza el rendimiento del vehículo eléctrico en situaciones que requieren aceleración, por ejemplo, al adelantar o al incorporarse a una vía rápida.

¿Qué factores determinan la potencia de un coche eléctrico?

La función de un motor consiste en generar energía mecánica a partir de otra forma de energía. Por lo tanto, su potencia se deriva de la capacidad máxima de energía que es capaz de transformar. En el caso de un vehículo eléctrico, la potencia depende del tamaño del motor (su volumen) y de la potencia de la corriente de entrada.

¿Qué es la producción de energía «útil» para un motor eléctrico?

La potencia también depende del rendimiento, es decir, de la relación entre la cantidad de electricidad suministrada en la entrada y la cantidad de energía mecánica transmitida en la salida.

El motor no recibe toda la energía suministrada por la red eléctrica o la estación de recarga. Una parte puede perderse debido al calor o a la fricción. En otras palabras, la energía mecánica que realmente aprovecha el motor es la denominada «energía útil». Al dividir la potencia de salida real de un motor eléctrico por la potencia de salida teórica (que corresponde a la potencia de entrada inicial), se obtiene el rendimiento mecánico del motor.

Así, en el caso de un vehículo eléctrico, se puede calcular la energía «útil» dividiendo la potencia de salida (velocidad × par) entre la potencia de entrada. El resultado se expresará en porcentaje. En términos más generales, este método permite calcular la eficiencia energética mediante la fórmula «Eficiencia = W/energía», donde W es la cantidad de energía útil producida en relación con la cantidad de recursos consumidos.

El objetivo es, a continuación, reducir las pérdidas de potencia para lograr una eficiencia energética óptima. De este modo, se aprovecha al máximo la mayor parte de la energía almacenada en la batería para aumentar la autonomía del vehículo eléctrico. En este sentido, el Nuevo ZOE ofrece un rendimiento excepcional. Con una autonomía WLTP* de 395 kilómetros gracias a una batería de 52 kWh, presenta una de las mejores relaciones del mercado de vehículos eléctricos, en todos los segmentos.

Potencia, consumo y autonomía

Sin embargo, la potencia máxima no afecta directamente a la autonomía de un vehículo eléctrico, ya que es sobre todo el estilo de conducción lo que influye en el consumo del motor. Por lo tanto, no se trata de determinar cuál es el motor de coche eléctrico más eficiente, sino más bien cuál es la forma más eficaz de conducir. Una aceleración brusca provocará, por ejemplo, un pico de consumo de electricidad. Las fases de conducción a gran velocidad también suponen una gran carga para la batería. Cuanto mayor es la velocidad, más energía se necesita para mantenerla a ese nivel.
Por el contrario, una conducción suave permite reducir el consumo instantáneo al tiempo que mejora la eficacia de la frenada regenerativa. Este es el principio de la conducción ecológica, que constituye una de las mejores formas de aumentar la autonomía de un coche eléctrico.

¿Cómo se puede aumentar la potencia de los motores eléctricos?

Aunque el «motor ideal», sin pérdidas de potencia entre la entrada y la salida, no existe (o, en cualquier caso, solo como un sistema mecánico hipotético), hay ciertos factores que permiten aumentar la potencia de salida. Cuanto más eficiente es el motor de un coche eléctrico, más potencia puede absorber para generar energía mecánica útil para el funcionamiento del vehículo.

La eficiencia es la palabra clave para los diseñadores de vehículos eléctricos. Este concepto se aplica a cada etapa del proceso de fabricación: desde la transferencia de la electricidad de la red al coche (a través de una estación de recarga o sin intermediarios), pasando por la conversión de la corriente alterna en corriente continua, el almacenamiento de la energía en la batería y su reconversión en corriente alterna, hasta llegar a la eficiencia del propio motor. En resumen, cuanto más eficiente es un vehículo, más puede aprovechar la potencia que recibe y más rentable resulta para todas las partes implicadas, desde el fabricante hasta el conductor.

Si los comparamos con sus homólogos de motor de combustión, los vehículos eléctricos llevan una clara ventaja en la carrera por la eficiencia energética. Segúnel Departamento de Energía de EE. UU., «los vehículos eléctricos convierten más del 77 % de la energía eléctrica suministrada por la red en potencia en las ruedas. Los vehículos tradicionales de gasolina solo convierten entre el 12 % y el 30 % de la energía contenida en el combustible para impulsar las ruedas».

*WLTP: Procedimientos de ensayo armonizados a nivel mundial para vehículos ligeros. El ciclo WLTP normalizado se compone de un 57 % de conducción urbana, un 25 % de conducción extraurbana y un 18 % de conducción en autopista.

Derechos de autor: Jean-Christophe Mounoury, Renault Marketing 3D-Commerce