Agregar celdas de batería aumenta la energía almacenada y la autonomía de un vehículo eléctrico, pero también incrementa la masa del vehículo y la resistencia a la rodadura. El resultado es un retorno decreciente: cada kilovatio-hora (kWh) adicional aporta una ganancia de distancia menor que el anterior, y el consumo de energía del coche en Wh/km suele aumentar. Este compromiso se observa en los modelos de producción de 2023 a 2025 y sigue las leyes básicas de la física. La energía específica a nivel de paquete para las químicas NMC modernas es de aproximadamente 160-180 Wh/kg (≈5.6-6.3 kg/kWh) y para LFP alrededor de 120-150 Wh/kg (≈6.7-8.3 kg/kWh); esos kilogramos se traducen en un mayor consumo, especialmente a velocidades moderadas donde la resistencia a la rodadura representa una parte significativa de la carga total en la carretera.
La oportunidad de diseño es clara: más kWh amplía la autonomía y reduce la frecuencia de carga rápida. El problema es que celdas adicionales añaden peso, lo que incrementa el Wh/km (o kWh/100 km). En ciclos estandarizados, eso significa que una batería más grande ofrece menos autonomía proporcional y, a veces, etiquetas de eficiencia ligeramente peores. La física explica por qué.
La potencia de resistencia a la rodadura es Crr·m·g·v; por distancia es Crr·m·g (energía por metro). Con neumáticos de EV típicos, Crr ≈ 0.010, cada +100 kg aumenta la resistencia a la rodadura en aproximadamente 2.7 Wh/km (0.010×100 kg×9.81 m/s²×1,000 m ÷ 3,600). La resistencia aerodinámica, que predomina a velocidades de carretera, no se ve afectada por el peso, así que la penalización porcentual es mayor en la conducción urbana/suburbana. ¿Cuánto peso añade un kWh?
A nivel de batería, los diseños de NMC de alto níquel actuales rondan los 160–180 Wh/kg (5.6–6.3 kg/kWh), mientras que las baterías LFP están alrededor de 120–150 Wh/kg (6.7–8.3 kg/kWh). Agrega los costos de integración—soportes, refrigerantes, escudos—y muchos vehículos terminan cerca de 6–8 kg/kWh en la batería final. Una opción de +20 kWh puede añadir, por lo tanto, ~120–160 kg, elevando la resistencia a la rodadura en ~3–4.5 Wh/km. Si un coche base consume 150 Wh/km, la ganancia ideal de autonomía de +20 kWh sería de 133 km; con la penalización de masa, la ganancia real es más bien de 124–129 km (3–7% menos), sin contar la masa secundaria (frenos/muelles/neumáticos más grandes) que puede sumar otro 10–20% al impacto de masa de la batería.
Recientes pares de modelos muestran este patrón. El ID.3 Pro de Volkswagen (≈58 kWh netos, WLTP ≈430 km) implica ~135 Wh/km; el Pro S (≈77 kWh netos, WLTP 559 km) implica ~138 Wh/km. La batería más grande añade aproximadamente 150–170 kg, y el ~+3 Wh/km se alinea con la regla aproximada de 2.7 Wh/km por cada 100 kg. El Niro EV de Kia con 39.2 kWh (WLTP ~289 km) rinde ~136 Wh/km, mientras que la versión de 64.8 kWh (~463 km) es ~140 Wh/km; la masa en vacío aumenta en unos 150 kg.
El Model Y RWD de Tesla (≈60 kWh LFP, WLTP en medio de los 450 km) se sitúa cerca de 132–135 Wh/km; la versión Long Range (~75 kWh, WLTP ~533 km) es ~141 Wh/km. Parte de esa diferencia refleja variaciones entre AWD y diferencias en las ruedas, pero la tendencia es clara: las baterías más grandes suelen mostrar un Wh/km igual o ligeramente superior en versiones comparables. El ciclo de conducción importa. En viajes constantes por carretera, la resistencia aerodinámica puede estar entre 90–130 Wh/km para un SUV de tamaño medio; añadir 3–4 Wh/km por masa es solo un par de porcentajes.
En uso urbano, donde la resistencia a la rodadura y la aceleración son clave, la regeneración recupera una gran parte (40–70%) de la energía cinética, pero no toda, así que los coches más pesados aún enfrentan una penalización neta modesta. Las cargas térmicas y de accesorios (HVAC, BMS) son aproximadamente independientes del tamaño de la batería en base a cada km, así que el impacto en eficiencia debido a la masa es la principal variable atribuible a más celdas. Las respuestas de diseño son visibles en los productos de 2024–2025. Las arquitecturas estructurales o de celda a batería aumentan la energía específica a nivel de batería al reducir el peso del casing y los módulos, disminuyendo kg/kWh y atenuando la penalización.
Los neumáticos de bajo Crr, los tamaños de ruedas optimizados y las mejoras aerodinámicas (Cd·A) reducen el Wh/km base, así que cada kWh adicional compra más kilómetros. Algunos OEMs dimensionan adecuadamente las baterías para casos de uso: sedanes con excelente aerodinámica (por ejemplo, WLTP ~120–140 Wh/km) logran una larga autonomía con capacidad moderada; los SUV más cuadrados necesitan baterías más grandes pero sufren más de rendimientos decrecientes. Esta interacción también influye en las estrategias de carga rápida: si el consumo promedio se eleva de 150 a 155 Wh/km, una parada de 10–15 minutos a 250–350 kW recupera ligeramente menos km por minuto. Implicaciones: las baterías más grandes no son un almuerzo gratis.
Para los consumidores, la variante de larga autonomía puede añadir resistencia útil en viajes poco frecuentes pero costar más, pesar más y ser marginalmente menos eficiente día a día. Para los ingenieros, mejorar el Cd·A y el Crr de los neumáticos a menudo proporciona más autonomía en el mundo real que añadir 10–20 kWh. Los legisladores que consideran las externalidades de la masa en vacío (desgaste de caminos, estacionamiento, energía de choque) pueden preferir incentivos para la eficiencia por huella en lugar de autonomía absoluta. La conclusión práctica: baterías dimensionadas adecuadamente, mayor energía específica de la batería y diseño de vehículos centrado en la eficiencia ofrecen los mejores km por kWh sin cargar con kilogramos innecesarios.
