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El largo camino hacia la electrificación del transporte

Publicado 16 Nov 2020
El largo camino hacia la electrificación del transporte

No hay marcha atrás. La sustitución de las mecánicas térmicas tradicionales por las baterías para alcanzar la movilidad sin emisiones es imparable. Pero camina a diferentes velocidades, porque los legisladores no exigen a todos por igual.

La electrificación del transporte lleva diferentes ritmos.

El proceso est√° en marcha hace ya unos a√Īos, aunque no nos terminamos de enterar. La movilidad ha ido introduciendo nuevos actores en nuestras vidas, pero ha sido de forma tan paulatina, que los hemos asimilado sin darnos cuenta. Y, sin embargo, est√°n ah√≠, dando forma a la nueva movilidad sin emisiones.

No hay marcha atrás. La sustitución de las mecánicas térmicas tradicionales por las baterías para alcanzar la movilidad sin emisiones es imparable. Pero camina a diferentes velocidades, porque los legisladores no exigen a todos por igual.

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Mientras el automóvil avanza a buen ritmo y vislumbra ya la siguiente pantalla de la neutralidad del CO2 en todo su ciclo de vida, otros sectores como el aéreo y el marítimo, apenas acaban de empezar. Solo la acción coordinada de todos puede frenar el cambio climático, aunque no hay la misma urgencia por mejorar. Así está la situación en la actualidad.

Solo basta pararse un momento a pensar. Empezando por las queridas bicis, ya sean las de uso urbano o las personales de recreo, la mayor√≠a son ya el√©ctricas. Siguiendo con los patinetes, los esc√ļteres o las motos de los servicios de movilidad compartida, todo funciona a pilas. Y continuando con los coches de carsharing, siempre enchufables, y casi al 100% solo de bater√≠as.

La electrificaci√≥n de los transportes es un paso imprescindible para la salud del planeta.  La Uni√≥n Europea ha establecido una reducci√≥n m√≠nima del 40% en las emisiones de CO2 respecto a 1990 para avanzar hacia una econom√≠a clim√°ticamente neutra y cumplir los compromisos del Acuerdo de Par√≠s (2015).

Pero curiosamente son las administraciones las que dan menos ejemplo. As√≠, mientras las ventas totales de turismos caen en Espa√Īa un 37%, octubre incluido, las de modelos 100% el√©ctricos (EV) suben un 41,7% y las de h√≠bridos enchufables (PHEV) otro 138% en igual periodo. Y por fin sus matriculaciones han dejado de ser testimoniales, con 11.718 y 13.770 unidades respectivamente, un 1,78 y un 2,06% del total, casi el 4% si se suman, frente a apenas el 1,3% del mismo periodo del a√Īo pasado. En el otro lado de la balanza, los autobuses de transporte p√ļblico con tecnolog√≠a enchufable circulando en Espa√Īa se podr√≠an contar con los dedos de la mano. Y es que las Administraciones ponen deberes a los ciudadanos y las empresas con mucha m√°s facilidad de la que luego se autoexigen.

La electrificación del automóvil

La eficiencia es el nuevo El Dorado, porque ahorra dinero: en impuestos al comprador y en multas de la UE al fabricante que no cumpla los nuevos límites de CO2: 95 euros de sanción por cada gramo que supere los 95 g/km de media en las ventas de cada fabricante, pero multiplicados por las unidades matriculadas en Europa. Con un millón de coches pagará 95 millones de euros por gramo de más y muchos grupos rondan los 120 de media.

El camino para bajar las emisiones ataca todos los frentes y subirá los precios. Por una parte está la evolución del propio automóvil, desde la aerodinámica hasta la reducción de peso, a la rodadura, recuperación de energía al frenar? Y también el uso de inteligencia artificial (IA) en los programas de conducción y la navegación predictiva para optimizar el consumo.

Flota de coches eléctricos.

Después sigue con la mejora de los motores térmicos ?gasolina y diésel? cada vez más vital para compensar el mayor consumo de los SUV, más pesados y voluminosos. Por ejemplo, ganando eficiencia con soluciones clásicas, como reducción de la fricción interna, optimización de la inyección y combustión, que pueden bajar de un 10% a un 30% el consumo.

La tercera v√≠a es la electrificaci√≥n parcial o total. Desde las tres soluciones de hibridaci√≥n: b√°sica o microh√≠brida (MHEV), cl√°sica o h√≠brida completa, tipo Toyota Prius (HEV) e h√≠brida enchufable (PHEV). La √ļltima es la tecnolog√≠a de introducci√≥n al enchufe e incluye un motor t√©rmico para viajar y otro el√©ctrico con unas bater√≠as que permiten recorrer de 40 a 100 kil√≥metros con electricidad seg√ļn el modelo, suficientes para el d√≠a a d√≠a.

Por encima est√°n los el√©ctricos puros (EV), en pleno despliegue y con autonom√≠as que empiezan a superar los 600 kil√≥metros: Tesla, Ford Mustang Mach-E, etc. Y luego los el√©ctricos de hidr√≥geno o pila de combustible (FCEV), caros e incipientes. En 2020 por primera vez y a pesar de la pandemia, los europeos compraron m√°s el√©ctricos e h√≠bridos enchufables que los chinos: 500.000 unidades, por 486.000 en el primer semestre. Y en septiembre, las ventas de turismos con alg√ļn tipo de electrificaci√≥n alcanzaron el 25% del total en Europa, superando ya a las de di√©sel.

Seg√ļn la Agencia Internacional de la Energ√≠a (IEA), en 2030 m√°s del 50% de los coches vendidos en el mundo ser√°n el√©ctricos y en 2050 alcanzar√°n los 50 millones anuales.

Tecnologías imprescindibles

La mejora de la densidad energética de las baterías será clave para reducir el peso y/o aumentar la autonomía. Los supercargadores de 450 kW y superiores resultarán imprescindibles a medio plazo para resolver los cuellos de botella, como la recarga en ruta de millones de coches eléctricos en operaciones salida de verano, Semana Santa, puentes y otros festivos.

La electrificaci√≥n del transporte es vital para la descarbonizaci√≥n de la sociedad y la reducci√≥n de las emisiones de los gases de efecto invernadero. Pero pierde eficacia si las recargas no se hacen con energ√≠as renovables. Afortunadamente tanto la e√≥lica como la fotovoltaica son cada vez m√°s competitivas, en parte por la reducci√≥n de costes, y tambi√©n por la penalizaci√≥n de las procedentes de combustibles f√≥siles como el carb√≥n. Empezando por las bater√≠as, la tecnolog√≠a actual de ion litio tiene a√ļn un margen de mejora del 30% en autonom√≠a.

Hacia 2025 vendrán las de ion litio en estado sólido, que reducirán sobre todo los costes, aunque también ampliarán el radio de acción. Y en 2030 se esperan nuevas soluciones químicas ahora en fase de ensayo, como el electrolito sólido de cerámica, que podría llevar la densidad energética desde 600 watios/litro hasta 1.000 para superar los 700 kilómetros de rango y llegar hasta 1.000 con pilas mayores.

Sin embargo, a pesar de estos avances, la electrificaci√≥n masiva del autom√≥vil se enfrenta a diferentes cuellos de botella cr√≠ticos, algunos sin soluciones viables con las tecnolog√≠as actuales. El primero afecta a las compa√Ī√≠as el√©ctricas. Aunque la mayor√≠a de los veh√≠culos a pilas se carguen de noche, en muchos casos con energ√≠a renovable que ahora se desperdicia, deber√°n multiplicar la capacidad de suministro en las ciudades.

Bastar√° que los ciudadanos con plaza de garaje monten su poste: sus potencias de hasta 11 kW duplican y triplican las contratadas en la mayor√≠a de los hogares. Y escalando el aumento de la demanda por edificios, manzanas y barrios, exigir√°n multiplicar la capacidad. Las compa√Ī√≠as el√©ctricas y energ√©ticas como Iberdrola, Endesa, Repsol o Cepsa y otros actores est√°n ya desplegando sus redes de carga en las principales v√≠as espa√Īolas.

Pero la soluci√≥n para resolver los cuellos de botella de las salidas masivas de cientos de miles de coches el√©ctricos en vacaciones pasa por los cargadores ultrarr√°pidos, que acercar√°n los tiempos a los repostajes. El m√°s potente en Espa√Īa es el de Repsol en Ugaldebieta, con 450 kW: puede cargar un Porsche Taycan (100 kWh) en algo m√°s de 10 minutos.

Industria

El nuevo Volkswagen ID.3 se anuncia ya como primer modelo con neutralidad de CO2 en todo su ciclo de vida, desde la extracci√≥n de las materias primas necesarias para la fabricaci√≥n de sus componentes hasta el proceso de producci√≥n, distribuci√≥n al punto de venta, energ√≠a consumida durante su uso en todo el ciclo de vida y la del reciclaje final. Todo lo que no se pueda hacer con energ√≠as renovables, se certificar√° para compensarlo con proyectos ambientales, como plantaci√≥n de bosques. El resultado es que el ID.3 permitir√° mejorar la huella de carbono en un mill√≥n de toneladas de CO2 al a√Īo. El grupo Volkswagen ha reducido un 40% la generaci√≥n de CO2 en sus plantas de producci√≥n desde 2010 y espera conseguir la neutralidad ambiental en 2030.

Pero la planta de Audi en Bruselas ya lo ha conseguido y la de Zwickau donde se hace la gama el√©ctrica ID, tambi√©n y ya cubre todas sus necesidades con energ√≠as renovables, desde hidroel√©ctrica a e√≥lica y fotovoltaica. Otros grupos como Mercedes, BMW o Renault han anunciado alcanzar la neutralidad en CO2 entre 2040 y 2050. Por lo que se refiere a la producci√≥n, las cadenas de montaje, entre ellas la mayor√≠a de las espa√Īolas, operan ya indistintamente para producir coches t√©rmicos o electrificados seg√ļn la demanda.

En las compa√Ī√≠as energ√©ticas, la soluci√≥n de transici√≥n mientras se complete la electrificaci√≥n del parque automovil√≠stico, puede pasar por los biocombustibles. Repsol, por ejemplo, produce ya 350.000 toneladas al a√Īo con aceites vegetales tipo HVO, que se puede mezclar directamente con el di√©sel para mejorar su huella de carbono. Y acaba de anunciar una planta en la refiner√≠a de Cartagena que estar√° operativa en 2023 y producir√° otras 250.000 toneladas al a√Īo de biocombustibles avanzados (hidrobiodi√©sel, biojet, bionafta y biopropano), aptos para aviones, camiones o coches, que reducir√°n 900.000 toneladas de CO2 al a√Īo. Se abastecer√° de productos vinculados a la econom√≠a circular, como aceites y materias primas del reciclaje. Pero es muy flexible y puede procesar cualquier grasa reutilizada, desde aceites de cocina usados hasta subproductos de la industria agroalimentaria.

Por tierra

En las distancias cortas de reparto urbano de paquetería la mayoría de los fabricantes tienen ya furgonetas electrificadas sin ruido ni emisiones, y con planes de incentivos permitirán renovar con cierta rapidez las flotas térmicas actuales, porque empiezan a ser rentables. Además, los proveedores están desarrollando también sus soluciones. Bosch, por ejemplo, tiene el módulo eCityTruck para electrificar furgonetas de reparto de hasta 7,5 toneladas. Integra el motor, la electrónica y la transmisión en una sola unidad y ofrece 200 kilómetros de autonomía.

En el transporte por carretera la situaci√≥n cambia dr√°sticamente y la electrificaci√≥n sigue casi en pa√Īales, con dependencia casi total del di√©sel en el transporte de mercanc√≠a de largo recorrido. Al menos Bosch y Weichai Power, un fabricante chino de motores, han logrado subir al 50% la eficiencia de un motor de gas√≥leo (el m√°ximo anterior era del 46% en camiones). Y se est√°n desarrollando tambi√©n diferentes hibridaciones para reducir consumos y emisiones, que en estos veh√≠culos pesados superan habitualmente los 50 litros a los 100 kil√≥metros.

El camión eléctrico de Nikola.

Pero la electrificaci√≥n de los grandes camiones de largo recorrido resulta complicada, al menos con las bater√≠as actuales, porque para tener autonom√≠as competitivas hay que equipar pilas muy grandes y pesadas que restan volumen de carga, y exigen mucho tiempo de recarga. Por eso los fabricantes se est√°n centrando en camiones de tama√Īo medio y corta distancia, como los Volvo y FL y FE, Renault D ZE, Mercedes eActros o MAN TGM E, todos con bater√≠as de 180 a 300 kWh, tres a cinco veces mayores que las de un buen coche el√©ctrico, y de 200 a 300 kil√≥metros de autonom√≠a.

Sin embargo, hay fabricantes como Nikola o Tesla, con bater√≠as mayores. El Nikola TRE, por ejemplo, tiene pilas de 720 kWh y llega a 400 kil√≥metros de rango. Y el popular Tesla Semi llega a los 1.000 kWh y 800 kil√≥metros de autonom√≠a, pero con recargas inviables en la actualidad, aunque la marca californiana anuncia una futura red de megacargadores que podr√≠an recuperar 650 kil√≥metros de autonom√≠a en 30 minutos. El Semi se anunci√≥ para 2019, luego se retras√≥ a 2020, y en abril de este a√Īo se pas√≥ a 2021.

La alternativa del hidr√≥geno y la pila de combustible parece mucho m√°s viable, aunque le falta a√ļn desarrollo. Toyota y la empresa Hino trabajan en un cami√≥n el√©ctrico de pila con 600 kil√≥metros de autonom√≠a que empezar√° las pruebas en Jap√≥n en primavera de 2022. Los ferrocarriles est√°n ya electrificados, pero ahora optimizan su eficiencia. Como el Talgo AVRIL (Alta Velocidad Rueda Independiente Ligero): 700 pasajeros, 363 km/h y 100 toneladas menos por tren que los actuales. La compa√Ī√≠a espa√Īola tambi√©n trabaja en un tren de hidr√≥geno (pila de combustible) que podr√° circular indistintamente en v√≠as electrificadas o sin electrificar.

Por mar

La electrificaci√≥n de los medios de transporte acu√°ticos va muy retrasada y est√° empezando por los barcos de recreo, con motores fuera borda el√©ctricos para ocio y pesca. Adem√°s, se venden kits de electrificaci√≥n, para transformar los fuerabordas convencionales en el√©ctricos, en algunos casos aprovechando la segunda vida de bater√≠as de coche usadas, pero solo llegan a 30 kil√≥metros de autonom√≠a a velocidad m√°xima. En 2020 se ha presentado tambi√©n el Hynova 40, primer yate de recreo a pila de combustible. Tiene 60 kW (80,5 CV) y utiliza la tecnolog√≠a del Toyota Mirai. Otra alternativa es el taxi el√©ctrico franc√©s SeaBubble, que empezar√° a fabricarse en 2021 y llegar√° en primavera para dar servicio en ciudades como Venecia, Dubai, Par√≠s o Z√ļrich. Tiene siete plazas y alcanza 40 km/h.

estaca asimismo el proyecto Ortze, un pesquero de tecnolog√≠a h√≠brida desarrollado en el Pa√≠s Vasco. Puede navegar con un motor di√©sel, de forma h√≠brida ayudado por otro el√©ctrico para minimizar la contaminaci√≥n, o en modo 100% el√©ctrico (hasta 55 kil√≥metros de rango), cuando est√° cerca de la costa. Por √ļltimo, en 2022 se botar√° el primer petrolero de impulsi√≥n 100% el√©ctrica. Es de Asahi Tankers, mide 62 metros de largo, tiene 300 kW en su motor principal, bater√≠as de 3.500 kWh y capacidad para 1.300 toneladas m√©tricas de crudo.

Por aire

Aunque hay compa√Ī√≠as poderosas como Airbus, Uber, Boeing trabajando en el desarrollo de aerotaxis el√©ctricos de bolsillo, en su mayor√≠a de despegue y aterrizaje vertical, la que parece m√°s avanzada es Lillium, una start up con sede en M√ļnich que ha recibido inversiones de la Agencia Espacial Europea.

El prototipo de la imagen, con capacidad para cinco pasajeros, ya vuela en pruebas y se espera que obtenga la certificación para poder vuelos comerciales en 2025. Tiene motores eléctricos en las alas, alcanza 300 km/h y tiene un rango de 300 kilómetros de autonomía. En una ciudad como Nueva York podría cubrir el trayecto al aeropuerto por la mitad de precio que con un helicóptero.

Lo más significativo es que desde 2016 los proyectos de desarrollo de aviones propulsados por energía eléctrica se han incrementado un 54%. En la actualidad hay más de 215 desarrollos en marcha: aviones de largo recorrido, regionales, avionetas y, los más numerosos, taxis urbanos de despegue vertical (VTOL).

En 2020, la avioneta de entrenamiento eslovena Pipistrel Velis Electro ha sido el primer avión totalmente eléctrico certificado por la Agencia de Seguridad Aérea de la Unión Europea. Alcanza 170 km/h y tiene 50 kilómetros de autonomía de vuelo. Easy Jet y el fabricante aeronáutico Wright Electric también desarrollan un avión eléctrico para 186 pasajeros con motor de 1,5 megavatios y las primeras pruebas se realizarán en 2023 para entrar en servicio en 2030.

Fuente : Motor El País

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