Comparación de la eficiencia energética entre un vehículo eléctrico y un vehículo de combustión interna
Introducción
El análisis comparativo entre un vehículo eléctrico y uno a combustión interna constituye una herramienta fundamental para evaluar el desempeño energético de las tecnologías de propulsión actualmente disponibles en el sector transporte. En este contexto, se seleccionan como casos de estudio el Tesla Modelo 3, representativo de los vehículos eléctricos modernos impulsados por máquinas eléctricas de alta eficiencia, y el Chevrolet Aveo, vehículo convencional equipado con motor de combustión interna a gasolina.
El objetivo principal de este análisis es comparar la eficiencia energética de ambos vehículos al recorrer una distancia fija de 50 km, empleando como criterio cuantitativo la energía total consumida, expresada en Joules
Análisis de energía
Chevrolet Aveo
El consumo promedio es de 3,75 L por cada 50 km.
La gasolina tiene un poder calorífico aproximado de 34 MJ por litro.
La energía total consumida se calcula como:
3,75 L × 34 MJ/L = 127,5 MJ
Sabiendo que 1 MJ equivale a 1 000 000 J, se obtiene:
127,5 MJ = 1,275 × 10^8 J
Por lo tanto, el vehículo de combustión consume aproximadamente 1,275 × 10^8 Joules para recorrer 50 km.
Tesla Modelo 3
El consumo promedio es de 7 kWh por cada 50 km.
Se sabe que 1 kWh equivale a 3,6 × 10^6 J.
La energía total consumida es:
7 kWh × 3,6 × 10^6 J/kWh = 25,2 × 10^7 J
Por lo tanto, el vehículo eléctrico consume aproximadamente 25,2 × 10^7 Joules para recorrer 50 km.
Energía realmente aprovechada (energía útil)
Vehículo de combustión interna
La eficiencia promedio de un motor a gasolina es cercana al 25 %
La energía útil se calcula como:
1.275× 10^8 J × 0,25 = 3,19 × 10^7 J
La energía perdida, correspondiente al 75 %, es aproximadamente:
9,56 × 10^7 J
Vehículo eléctrico
La eficiencia global del sistema eléctrico es aproximadamente del 80 %
La energía útil se calcula como:
25,2 × 10^7 J × 0,80 = 20,16× 10^7 J
La energía perdida, correspondiente al 20 %, es aproximadamente:
5,04 × 10^7 J
Tabla comparativa
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MOTOR A COMBUSTIÓN |
MOTOR ELÉCTRICO |
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Chevrolet Aveo |
Tesla Modelo 3 |
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Energía total: 1,275 × 10^8 J por 50 km Energía útil: 3,19 × 10^7 J Eficiencia aproximada: 25 % |
Energía total: 25,2 × 10^7 J por 50 km Energía útil: 20,16 × 10^7 J Eficiencia aproximada: 80 %
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Conclusión
El motor a combustión interna presenta una baja eficiencia, ya que solo el 25 % de la energía del combustible se transforma en trabajo útil, perdiéndose la mayor parte en forma de calor y fricción. Mientras que el motor eléctrico aprovecha de manera mucho más eficiente la energía disponible, transformando aproximadamente el 80 % en energía mecánica útil. A pesar de que el vehículo eléctrico consume una cantidad comparable de energía total, la fracción realmente aprovechada es muy superior, lo que explica su mayor eficiencia energética.
Bibliografía
Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico, Guía de eficiencia energética en el transporte, Madrid, España, 2021.