Ante el endurecimiento de los estándares de emisiones, especialmente en Europa y China, la industria automotriz está ampliando rápidamente sus esfuerzos de eMobility.
Al hacerlo, los fabricantes tienen una serie de tecnologías a las que pueden recurrir:
- Vehículos eléctricos híbridos suaves (MHEV)
- Vehículos eléctricos híbridos (HEV)
- Complemento de vehículos eléctricos híbridos (PHEV)
- Vehículos eléctricos con batería (BEV)
Pero, ¿qué arquitectura se adapta mejor a la tarea?
Cada una de estas soluciones tiene sus propios desafíos y beneficios, que los fabricantes de automóviles deben sopesar en el contexto de los estándares de emisiones en constante evolución, la aceptación del cliente y la estrategia corporativa.
¿Qué automóviles eléctricos traen los fabricantes al mercado? Autos híbridos versus vehículos eléctricos
Las previsiones de producción actuales muestran que muchos fabricantes de automóviles están abandonando su enfoque de «neutralidad tecnológica» al adoptar la electrificación. Los 29 principales fabricantes de equipos originales han anunciado planes para invertir más de $ 300 mil millones en aumentar la producción de xEV en los próximos 10 años.
Y con las nuevas emisiones de CO2 de 95 g / km por vehículo que entraron en vigor en Europa el 1 de enero de 2020, muchos fabricantes están recurriendo a la tecnología híbrida suave de 48 V para ayudarlos a cumplir con las nuevas regulaciones.
¿Por qué optar por la tecnología híbrida suave de 48V?
El 48V MHEV tiene varias ventajas sobre otras estrategias de electrificación:
- El sistema es relativamente simple y rentable para diseñar o incluso adaptar a las plataformas existentes, especialmente si se instala un generador de arranque por correa (BSG) en la topología P0
- La arquitectura ofrece buenos retornos de costo versus beneficio, con posibles ahorros de emisiones de entre 12 y 20 por ciento
- La tecnología es escalable: de P0 a P4 para cumplir con estrategias específicas de costos y emisiones
- Usando generadores de arranque de mayor potencia, como el 48G 30kW BSG Continental anunciado en 2019, el MHEV puede lograr una conducción limitada solo eléctrica, abriendo la posibilidad de que el MHEV se convierta en un HEV completo.
Si bien se espera que las ventas crezcan hasta en un 40 por ciento por año, sigue habiendo un signo de interrogación sobre la viabilidad de la arquitectura después de 2025 cuando los límites de emisiones se reducirán en un 15 por ciento adicional. Y con el auto eléctrico ID3 de Volkswagen entrando al mercado por menos de € 30,000, los consumidores pueden optar por esta opción de vehículo eléctrico completo.
Sin embargo, puede haber un respiro para la tecnología. Con un precio que podría ser tan bajo como $ 9,000, Valeo ha desarrollado un EV 48V a tiempo completo, el Double 100, que puede crear un nicho sostenible y novedoso en ciudades congestionadas como las que se encuentran en China.
Sorprendentemente, en China, donde el gobierno está impulsando los volúmenes de BEV, el mercado de vehículos eléctricos híbridos ha experimentado el mayor crecimiento durante el año pasado, a pesar de que en Europa las ventas de HEV siguen estancadas.
Las ventas de los híbridos de las marcas japonesas aumentaron en aproximadamente un 30 por ciento en 2019 a más de 220,000, lo que convierte a los HEV en uno de los segmentos de mercado de más rápido crecimiento, según la Asociación de Automóviles de Pasajeros de China.
Toyota Motor Corp. y Honda Motor Co. han aumentado las ventas generales en la parte posterior de esta arquitectura en un mercado que ha caído casi todos los meses desde junio de 2018.
El apoyo al consumidor de los vehículos eléctricos híbridos se basa en la familiaridad.
Aunque los HEV, con sus costosos sistemas de propulsión híbridos y su corto rango de conducción solo eléctrico, podrían no ser la primera opción para los fabricantes desesperados por cumplir con los objetivos de emisiones, sí cuentan con el apoyo del consumidor.
Este soporte se debe al hecho de que, aunque el vehículo está electrificado, no requiere carga y, a todos los efectos, funciona como un vehículo tradicional de combustible fósil. El HEV también fue el primer tren motriz electrificado en alcanzar volúmenes significativos, y ha ganado la confianza del usuario gracias a su creciente familiaridad.
Si bien el consumidor puede apreciar la familiaridad que ofrece el HEV, el rango limitado de solo electricidad es problemático. La solución radica en aumentar la capacidad eléctrica del tren motriz y permitir la carga de las baterías de mayor capacidad, creando así el vehículo eléctrico híbrido enchufable.
El PHEV es parte integral de la estrategia de vehículos eléctricos de los fabricantes.
Los PHEV atraen a los consumidores que regularmente conducen distancias más largas, así como a los propietarios de automóviles individuales. También pueden encontrar un mercado en crecimiento en el creciente número de ciudades que planean prohibir los ICE en el centro de la ciudad.
El crecimiento de las ventas de PHEV en la mayoría de los mercados será más lento que el de otros xEV, obstaculizado por el mayor costo de las baterías de mayor capacidad. No obstante, muchos fabricantes de equipos originales mantendrán una estrategia BEV-PHEV de dos vías, y algunos mercados continuarán incentivando a los PHEV mientras construyen su infraestructura de vehículos electrificados.
Según un informe de 2020 sobre vehículos eléctricos de Boston Consulting Group, los vehículos eléctricos con batería y los híbridos enchufables capturarán casi una cuarta parte del mercado para 2030; por encima de la cuota de mercado global proyectada anteriormente de aproximadamente un quinto.
Solo en los EE. UU., Casi un 40 por ciento más de personas está considerando un PHEV, y un 20 por ciento más considerando un BEV, en 2018 que en 2010.
Sin embargo, a medida que la infraestructura de carga mejore y la ansiedad de los consumidores sobre el alcance y el tiempo de carga retroceda, el BEV superará tanto al PHEV como al HEV para convertirse en la tecnología de electrificación dominante hasta la próxima década.
Los fabricantes y los gobiernos adoptan soluciones creativas a los desafíos que enfrentan los vehículos eléctricos con batería
Hay cuatro elementos clave que impulsan el mercado BEV, cada uno influenciado por una serie de variables en una matriz compleja que a menudo está altamente regionalizada:
- Tecnología
- Conformidad
- Perspectiva de la industria
- Perspectiva del cliente
Citado con frecuencia como uno de los factores clave que disuade a los consumidores de adoptar vehículos eléctricos en mayor número es el costo inicial de compra, a menudo discutido en términos de paridad de precios con vehículos impulsados por ICE.
Los fabricantes, proveedores y gobiernos están abordando esto en todos los niveles. A corto plazo, los subsidios del gobierno buscan hacer que los BEV sean más asequibles, lo que aumenta las economías de escala hasta el punto en que la tecnología se vuelve autosuficiente.
El impacto que los incentivos tienen en las ventas de vehículos eléctricos quedó bien demostrado cuando el gobierno chino redujo los incentivos en 2019. La reducción de los subsidios de vehículos eléctricos, en más del 60 por ciento en junio de 2019, provocó una caída del 1.2 por ciento en las ventas anuales de vehículos eléctricos, a alrededor de 972,000 unidades. , sobre el volumen 2018.
Con el paquete de baterías que representa entre el 25 y el 50 por ciento del costo total de un BEV, ha habido un impulso en toda la industria para reducir los precios.
Según el informe anual de Bloomberg New Energy Finance publicado en enero de 2020, de 2010 a 2019, los precios de las baterías de iones de litio disminuyeron de $ 1,100 / kWh a $ 156 / kWh, una disminución del 87 por ciento. Solo de 2018 a 2019, los precios cayeron un 13 por ciento.
El informe también sugirió que la clave de $ 100 / kWh podría lograrse tan pronto como 2023. En ese momento se teoriza que será posible la paridad de costos con los vehículos impulsados por ICE. Aunque un informe de la Iniciativa de Energía del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) argumenta que los $ 100 / kWh no se pueden lograr ni para 2030.
Basado solo en los precios de la materia prima de la batería, el análisis de costos del MIT indica que un vehículo eléctrico de batería de tamaño mediano con un rango de más de 200 millas probablemente seguirá siendo más de $ 5,000 más caro de fabricar que un vehículo ICE similar hasta 2030.
Infraestructura de carga de vehículos eléctricos y sus limitaciones.
Otro inconveniente comúnmente mencionado para los BEV es la disponibilidad de infraestructura relacionada con el rango limitado y los largos tiempos de carga de los automóviles eléctricos anteriores.
Hasta la fecha, la carga ha requerido que el vehículo esté físicamente conectado a una estación de carga. Sin embargo, hay varias compañías que trabajan en la carga inductiva, lo que permite que los vehículos recarguen sus baterías sin la necesidad de enchufarlo. También tiene la capacidad de cargar sobre la marcha, por lo que los conductores pueden recargar continuamente mientras viajan, lo que eliminaría Rango de ansiedad.
En enero de 2020, Renault anunció su proyecto INCIT-EV que tiene como objetivo fomentar el desarrollo de la electromovilidad en Europa. Esta iniciativa incluye ensayos de carga de inducción que están programados para comenzar en la segunda mitad de 2022. Estos ensayos evaluarán:
- Un sistema de carga de inducción dinámica para el entorno urbano.
- Un sistema de carga de inducción dinámica para aplicaciones de largo alcance y suburbanas.
- Un centro de carga en un estacionamiento para vehículos de automóviles compartidos
- Carga bidireccional de bajo voltaje (también para vehículos de dos ruedas) y carga dinámica en carriles de taxis ubicados en el aeropuerto y la estación central de Zaragoza, España.
La inducción, también conocida como carga inalámbrica, es capaz de transferir alta potencia con una eficiencia impresionante. Los científicos del Laboratorio Nacional Oak Ridge en Tennessee han podido transmitir 120 kW por encima de 150 mm con una eficiencia del 97 por ciento.
Tendencias generales de adopción de vehículos eléctricos y electrificados que podrían desarrollarse hasta 2020
El tipo de electrificación y la curva de adopción para vehículos eléctricos varían según el mercado, dependiendo principalmente del costo total de propiedad (TCO), incluido el precio del vehículo, la cantidad de millas (o kilómetros) conducidos y los costos locales de combustible y electricidad.
Sin embargo, con una participación combinada del 50 por ciento del mercado automotriz mundial, China y Europa juegan un papel importante en la configuración de las tendencias globales de EV. La dirección a corto plazo en los Estados Unidos no está clara, ya que las diferencias de política entre la administración actual y el Estado de California aún no se han resuelto.
Además, los vehículos más pequeños del mercado masivo, como los superminis del segmento B y los hatchbacks de tamaño familiar del segmento C, probablemente adoptarán trenes de potencia híbridos sobre plataformas de vehículos eléctricos caros como una estrategia general más efectiva. Sin embargo, esto podría cambiar si los costos de la batería caen por debajo de los $ 100 / kWh.
Debido al costo, es probable que ICE y los vehículos híbridos también dominen los principales mercados emergentes en Asia, Medio Oriente, América Latina y, finalmente, África en los próximos años. El costo seguirá siendo el rey en estos mercados de menores ingresos per cápita, lo que probablemente extenderá la vida útil de ICE y los vehículos híbridos.
En un entorno donde la transición regulatoria está creando agitación en la industria, es importante que los profesionales de la industria aprovechen la información más reciente sobre la electrificación y las tendencias de los vehículos eléctricos, por lo que Automotive IQ ofrecerá los siguientes eventos específicos para el tema: