En 2035 se necesitarán más de 880 millones de litros de fluidos refrigerantes para los coches eléctricos
Los vehículos eléctricos (EV), al igual que los vehículos de combustión, requieren un conjunto de fluidos para funcionar de manera óptima. Sin embargo, las cantidades y propiedades de estos fluidos pueden ser bastante diferentes. Con un mercado de vehículos eléctricos en fuerte crecimiento, esto presenta una gran oportunidad no solo para los proveedores de fluidos, sino también para los proveedores de aditivos para fluidos y componentes de manipulación de fluidos. El nuevo informe de IDTechEx, " Gestión térmica para vehículos eléctricos 2025-2035: materiales, mercados y tecnologías ", predice que en 2035 se necesitarán más de 880 millones de litros de fluidos refrigerantes para los coches eléctricos, combinando agua-glicol, aceites, refrigerantes, y fluidos de inmersión.
¿Dónde se utiliza cada fluido?
Los componentes del tren motriz (baterías, motores y componentes electrónicos de potencia) deben mantenerse en un cierto rango de temperatura de funcionamiento para que un vehículo eléctrico funcione de manera segura y eficiente. La cabina también debe mantenerse a una temperatura agradable para los ocupantes.
El agua etilenglicol (WEG) normalmente forma la columna vertebral del sistema de gestión térmica. En la mayoría de los casos, WEG pasa a través de canales de refrigerante o placas frías en la batería para mantener las celdas frías o calentarlas en condiciones de frío. A veces se utiliza para pasar a través de una camisa alrededor del motor y normalmente se alimenta a través de un disipador de calor para enfriar el inversor. También se utiliza para conectar los sistemas térmicos de los componentes de la transmisión con el habitáculo. El calor de estos componentes del tren motriz a menudo se puede transferir al sistema de gestión térmica de la cabina, lo que reduce la necesidad de calentar por separado el aire de la cabina y mejora la eficiencia. Debido a su uso ubicuo, IDTechEx encuentra que la demanda de WEG (en términos de volumen) será la mayor de los fluidos para vehículos eléctricos, con un crecimiento de 6 veces en la demanda de 2023 a 2035.
Los aceites se utilizan comúnmente para lubricar componentes de vehículos como la caja de cambios y la transmisión. Sin embargo, en un vehículo eléctrico, el aceite también se puede utilizar para enfriar los componentes del motor. Como estos aceites son dieléctricos, se pueden usar para hacer contacto directo con piezas dentro del motor, como el rotor y/o los devanados del estator, mejorando la gestión térmica y potencialmente reduciendo el tamaño del motor al eliminar la necesidad de una camisa de agua alrededor del motor. estator. Los motores eléctricos refrigerados por aceite se convirtieron en la estrategia dominante de gestión térmica del motor en 2022, y aproximadamente el 60 % de los coches eléctricos nuevos vendidos en 2023 utilizaron motores refrigerados por aceite, según la investigación de IDTechEx.
El refrigerante es esencial para el funcionamiento del sistema de aire acondicionado de la cabina del ocupante. En algunos modelos, el refrigerante también se utiliza para enfriar la batería, lo que presenta desafíos pero puede eliminar gran parte de los sistemas WEG necesarios. Esto tenía una pequeña cuota de mercado en el mercado inicial de vehículos eléctricos, con el BMW i3 adoptando este enfoque, pero ha resurgido en los últimos años, con BYD adoptando esta tecnología para sus vehículos e-Platform 3.0.
El enfriamiento por inmersión es una estrategia emergente de gestión térmica que ofrece una excelente homogeneidad térmica, pero hasta ahora se ha mantenido para ciertos vehículos todoterreno de alto rendimiento. Si bien IDTechEx predice el crecimiento de esta tecnología, no espera que sea el enfoque dominante en el futuro.
¿Qué cambia con cada fluido?
Las categorías de fluidos ya analizadas ya son un elemento básico en los vehículos con motor de combustión, pero los vehículos eléctricos presentan nuevas demandas.
Es común ver los productos WEG algo sin cambios entre los vehículos con motor de combustión y los EV. Sin embargo, ha comenzado a haber interés en el uso de refrigerantes de baja conductividad eléctrica (<100 µS/cm) con una adopción temprana por parte de empresas como BYD y Hyundai. Esto añade un nivel adicional de seguridad en caso de fugas de líquido alrededor de componentes eléctricos como la batería.
Para ayudar a simplificar el sistema, se requiere un solo aceite que pueda usarse para lubricar los engranajes y enfriar el motor. Esto presenta un desafío en cuanto a la compatibilidad química con el cobre que se encuentra en los devanados del motor, un material que no habría sido un foco en el aceite de un motor de combustión. La compensación clave que se debe hacer aquí es entre el rendimiento térmico y las propiedades mecánicas. Generalmente, las viscosidades más altas son mejores para la lubricación pero peores para la transferencia de calor. Por esta razón, los proveedores de fluidos están tratando de encontrar un punto medio donde la viscosidad sea menor que la que se habría usado en un aceite para ejes tradicional para ayudar en la transferencia de calor, pero aún lo suficientemente alta como para mantener el desgaste de la transmisión al mínimo.
Los refrigerantes siguen siendo similares entre los vehículos con motor de combustión y los vehículos eléctricos. La transición aquí es para la industria automotriz en su conjunto. El R134a era el estándar, pero en Europa , debido a su alto potencial de calentamiento global (GWP), fue reemplazado por R1234yf en todos los vehículos a partir de 2017, y otras regiones siguieron su ejemplo. El próximo gran cambio probablemente provendrá de la consideración de las PFAS (sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas). Aunque no existe una regulación o un cronograma claro que imponga el reemplazo del R1234yf, esto no ha detenido el desarrollo de refrigerantes alternativos y sus componentes de gestión térmica asociados. VW implementó sistemas de bombas de calor basados en R744 en ciertos modelos ID, y otros proveedores de sistemas térmicos como Hanon Systems han presentado sistemas de bombas de calor R744 y R290 para vehículos eléctricos.
IDTechEx analiza más a fondo los refrigerantes para vehículos eléctricos en su informe " Gestión térmica para vehículos eléctricos 2025-2035: materiales, mercados y tecnologías ", así como una inmersión profunda en los compuestos PFAS y sus reemplazos en su informe " Sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS). ) 2024: Aplicaciones emergentes, alternativas, regulaciones " informe.
Demanda creciente por vehículo
Si bien las tendencias de diseño de vehículos eléctricos, como los módulos de celda a paquete y de gestión térmica más integrados, pueden disminuir la intensidad de fluido por vehículo, algunas tendencias clave, en promedio, están aumentando el volumen de fluido requerido por vehículo. Esto incluye aumentar la capacidad de las baterías, más vehículos con opciones de motor dual, una mayor adopción de motores refrigerados por aceite y una mayor adopción de sistemas de bomba de calor. Combinando esto con una mayor demanda de vehículos eléctricos, IDTechEx predice que se necesitarán más de 880 millones de litros de líquido refrigerante para los automóviles eléctricos en 2035.
El nuevo informe de IDTechEx, "Gestión térmica para vehículos eléctricos 2025-2035: materiales, mercados y tecnologías", analiza la gestión térmica de la batería, los motores, la electrónica de potencia y la cabina, con una inmersión profunda en estrategias, componentes y materiales. , cuotas de mercado y previsiones hasta 2035.
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Así,que los vehículos eléctricos necesitarán más de 880 millones de litros de fluidos refrigerantes en 2035, según IDTechEx
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