El Automóvil Eléctrico en el Sistema de Transporte.
Este artículo es una actualización y
ampliación de los publicados en 2010 y 2017 sobre el automóvil eléctrico.
Introducción
Los
vehículos híbridos (HEVs) o totalmente eléctricos (BEVs) aparecen
frecuentemente en los medios y muchas personas que desean cambiar su automóvil
están considerando la posibilidad de comprar uno de ellos.
El
gobierno –antes del COVID 19 – había fijado en el Plan
Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC) el objetivo de tener en
circulación cinco millones[1] de
vehículos eléctricos en 2030.
Basándome
en datos de los fabricantes (difíciles de obtener) y resultados de las pruebas realizadas
por revistas especializadas he puesto al día algunas reflexiones que me ha
parecido vale la pena compartir.
Para
fijar ideas he elegido una berlina híbrida y otra eléctrica de tamaño medio que
se comercializan en España y con más de 10 años en el mercado. Son las mismas
marcas y modelos que estudié en 2010 y 2017. Hay muchas más y todas están en
evolución. Pero de alguna hay que hacer la “foto” y he elegido a los pioneros.
No
he considerado ningún híbrido “plug-in” (PHEVs). Es una solución que pretende
acercarse a las características de los BEVs, obviando el inconveniente de la
limitación de autonomía. A cambio su precio es superior y tiene el peor comportamiento
desde el punto de vista del medio ambiente. He completado el estudio con un
automóvil convencional de características parecidas. El Ford “Focus”, como en
los estudios anteriores.
Nissan “Leaf”, como todo eléctrico
|
Toyota “Prius” Hybrid, como híbrido.
|
 |
 |
Continuamente
se anuncia la llegada de mejores soluciones, mejores baterías, etc. ¿Cuánto hay
que esperar para tener “lo mejor”? Nunca se puede decir pero creo que durante
algunos años no son de esperar innovaciones de ruptura. Innovaciones
incrementales si las ha habido en los tres últimos años. En el BEV elegido, la
capacidad de la batería ha pasado de 30 a 40 KWh y el consumo de energía por
100 km de 19 a 16 kWh.
La
diferencia de precios se ha reducido mucho. Eléctrico e hibrido tienen
prácticamente el mismo. El precio del vehículo de combustión interna elegido ( ICV ) es aproximadamente un 20% más bajo. Es
verdad que el precio de los coches es difícil de saber.
Las
marcas y modelos que he utilizado quizás no son los mejores pero el tiempo que
llevan en el mercado es una garantía. La marca “Tesla” –todo eléctrico- ha
lanzado recientemente modelos con un precio algo inferior a 60.000€. Aun doblan
el precio del Nissan Leaf. Por este motivo no los he tenido en consideración.
Queremos seguir utilizando el transporte con vehículo
privado (muchas veces no hay alternativa) sin cambiar de paradigma. Los
automóviles utilitarios han
evolucionado desde un peso de 600-700 Kg a mediados del siglo XX (Renault
Dauphine) a un peso de 1300-1400 kG en la actualidad y desde una
potencia de 25CV a más 100CV. Los coches eléctricos quieren ser competitivos e
incluso mejorar las prestaciones de los actuales de combustión interna.
- CARACTERÍSTICAS DE LOS AUTOMÓVILES ELECTRICOS ESTUDIADOS.
·
TODO ELÉCTRICO (BEV). La energía para mover el automóvil la suministran
baterías que alimentan un motor eléctrico. Para cargar las baterías el
automóvil debe conectarse a la red cada cierto número de kilómetros. En el
coche elegido para el estudio este número está alrededor de 250 kilómetros[1]
y no creo que aumente demasiado en los próximos años. En todo caso no hay
misterios; a igualdad de prestaciones de un BEV una batería de mayor capacidad
permite más autonomía y tiene un coste y
un peso más altos. La batería aumenta el peso del vehículo en 150-200 kg o más,
con respecto a un ICV, lo que disminuye su rendimiento. Dados un peso del
vehículo y unas prestaciones (par, velocidad) la autonomía será función de la
capacidad de la batería, su peso, el estilo de conducción y la necesidad de
climatización[2].
En bajadas y en todos los casos en que se utilice
el freno motor, la batería se recarga. Si se utiliza el freno mecánico, no hay
recarga. Para el modelo elegido, el tiempo de recarga desde la red eléctrica va
[1] Hay versiones más caras
que alcanzan los 385 km.
[2] La climatización puede
disminuir la autonomía hasta un 40%
desde una hora en cargadores rápidos de uso público–no
aconsejable como procedimiento habitual porque reduce
la duración de las baterías- a una noche desde una toma convencional.
·
HÍBRIDO (HEV). Un motor eléctrico alimentado por baterías y un motor de
explosión convencional mueven el automóvil. Ambos pueden acoplarse a las
ruedas. Un mecanismo mecatrónico
decide cual y cuando. En este tipo de
coches, el motor eléctrico funciona en solitario a baja velocidad, siempre y
cuando no se sobrepase cierta distancia y la energía disponible en la batería
sea la suficiente. A partir de 40-50 km/hora, el motor térmico y el eléctrico
trabajan a la vez. Asimismo, el motor térmico combina las funciones de
propulsión del vehículo y de alimentación del generador, que provee de energía
al motor eléctrico. No se utiliza la red
eléctrica comunitaria.
·
HÍBRIDO PLUG-IN (PHEV). Parecido al anterior. Un vehículo
híbrido enchufable,
(Plug-in
Hybrid Electric Vehicle) es un
híbrido cuyas baterías pueden ser recargadas conectando el automóvil a una fuente externa de energía eléctrica. Ésta es la principal diferencia que distingue a los híbridos
PHEV de los HEV.
Sus baterías suelen tener mucha mayor
capacidad que las de los híbridos no enchufables, por lo que en uso real pueden circular
más kilómetros en modo puramente eléctrico,
ofreciendo por tanto, un gasto medio de combustible mucho menor. Las baterías se recargan preferentemente desde la red y se
tarda unas tres horas. La idea es que normalmente funcione como automóvil
eléctrico, con una autonomía de unos 50 km y que no tenga la limitación
de necesitar un tiempo más o menos largo para “repostar”, en caso de
agotamiento de las baterías no previsto o inevitable.
El generador y los dos motores (eléctrico y de combustión
interna) pueden servir para mover el vehículo que tiene muy buenas prestaciones.
·
VEHÍCULO CONVENCIONAL
(ICV).
Como base para la comparación, he elegido el Ford
"FOCUS" 1,5 Eco blue (automático) Diesel
por ser el de comportamiento más parecido.
2. EL COCHE ELÉCTRICO COMO INNOVACIÓN.
El
concepto “todo eléctrico” no se puede considerar como tal. Camionetas
eléctricas de “Correos y Telégrafos” con baterías de plomo ya circulaban en la
posguerra española debido a la escasez de gasolina. Además, aún no ha
conseguido un claro éxito comercial.
Desde
la crisis del petróleo de 1973 han sido varios los intentos de introducir en el
mercado coches eléctricos. La mejora de la tecnología de las baterías conseguida
en los últimos años ha cambiado mucho la situación y quizás aún veremos
posteriores perfeccionamientos. Los automóviles eléctricos híbridos si pueden
considerarse como innovaciones.
3. EL COCHE ELECTRICO Y LAS NECESIDADES DEL USUARIO.
Para tener una introducción masiva y constituir una verdadera innovación, un producto tiene que satisfacer
necesidades de un grupo –lo mayor posible- de usuarios. “Eléctrico” es una solución técnica, no una necesidad a satisfacer. Por tanto un usuario no tiene porque estar interesado en que un automóvil sea eléctrico.
La mayoría de los usuarios estará interesada en la seguridad, la aceleración, la velocidad punta, el par motor, el consumo, la autonomía, la capacidad, la versatilidad, el nivel de
acabados, los accesorios, el color, el precio y el coste de mantenimiento. Además, exigirá ciertos grados de digitalización, conectividad, calidad, calidad percibida, comodidad, fiabilidad y el cumplimiento de la normativa legal. Sólo le importará que un coche sea eléctrico si es mejor que un coche convencional en las prestaciones que para él sean prioritarias[1]. Pero un grupo sentirá la necesidad de proclamarse “ecológico” y lo escogerá exclusivamente por la propaganda “emisiones cero”. Otro grupo, amante de la tecnología y de las novedades y con disponibilidad económica, se decidirá por él para disfrutar de un vehículo “diferente”.
4. VENTAJAS DEL AUTOMÓVIL ELÉCTRICO SOBRE EL CONVENCIONAL.
Los tres conceptos tienen la
misma ventaja diferencial; parados no consumen energía y con el freno motor la
generan.
·
El todo eléctrico.
Es más simple (y por tanto, en principio, más fiable) de
fácil mantenimiento y silencioso, sobre todo en ciudad. A largo plazo, el
automóvil “todo eléctrico” me parece el de porvenir más claro, obviando las
limitaciones que pueda tener la construcción y reciclado de millones de baterías. Cuando el petróleo
sea muy escaso y caro (incluso en escala histórica de tiempo no debe faltar
mucho) será la única alternativa posible de transporte privado y conviene irse
preparando. Otra ventaja del “todo eléctrico” es que desde él no se emiten gases
contaminantes, lo que hace muy adecuado en las ciudades, de hecho están
pensados para eso. Otra cosa es lo que contaminan globalmente, a lo que me
referiré en el punto 9.
·
El híbrido.
Sus prestaciones son muy parecidos a las de los mejores
automóviles convencionales. En ciclo WLTP (World-wide harmonized Light duty Testing Procedure) consumen un 25% menos de combustible y emiten un 30% menos
de CO2.
Cubriendo con la tecnología eléctrica los puntos débiles
del motor de combustión interna, hace posible optimizar las prestaciones de
éste e incluso ofrecer mejores resultados. Puede funcionar unos 2 km como “todo
eléctrico”.
·
El híbrido enchufable.
Si no fueran tan complejos –y por tanto caros-
serían la alternativa ideal para aquellos que se desplacen a diario por ciudad
con recorridos inferiores a 50 kM.
5. CONSUMOS, RESPECTO DEL
CONVENCIONAL, A PRESTACIONES
SEMEJANTES.
Como se trata de mover pesos semejantes con formas
semejantes y a velocidades semejantes, la energía necesaria será muy parecida. Como
el consumo depende del rendimiento, en la ciudad es mucho más reducido para los
modelos eléctricos e híbridos que para el convencional. Por autovía y autopista
los consumos de los híbridos son parecidos y poco inferiores al del automóvil
convencional. Si hablamos del todo eléctrico el rendimiento de su motor es el
más alto posible y es el que consume menos por cualquier circuito.
[1] Dados los miles de marcas,
modelos y variantes es posible que un cliente se conforme con el modelo que el
concesionario tiene en exposición,
Consumos ORIENTATIVOS según
ciclo WLTP. Litros de combustible
por 100 kM.
Nissan LEAF
|
Toyota PRIUS hybrid
|
Ford "FOCUS" 1,5 Eco Blue. Automático
|
2,1[1]
|
4,1
|
5,4
|
6. RESPETO DEL MEDIO AMBIENTE.
Hoy por hoy (juntamente con los fanáticos de las nuevas
tecnologías) parece la razón prioritaria para decidirse por su compra. Como de
alguna manera hemos de medir la contaminación y la preocupación actual es el
cambio climático tomaremos como elemento de medida el CO2 emitido
por cada modelo.
Sobre
estos vehículos circulan verdades, mentiras y –sobre todo- medias verdades que
desorientan.
La propaganda “cero emisiones” del “todo eléctrico” es una
media verdad (incidentalmente, eso vale también para trenes, tranvías, etc). El
vehículo no emitirá CO2 –y otros gases- pero si lo harán las
máquinas que mueven los generadores que alimentan la red comunitaria a la que
se conectan las baterías para su carga, cuando aquellas quemen combustible
fósil. En España, en 2018,
alrededor del 40% de la energía de la red comunitaria se obtiene de combustibles
fósiles cuya combustión emite CO2. (ver apartado 11). Esta
proporción varía en función de la capacidad del sistema eléctrico para
sustituir[2]
los combustibles fósiles por energías renovables o energía nuclear.
Figura 1. Emisiones de CO2
de los diferentes tipos de vehículos (2014!)
[1] Calculando la equivalencia
entre kWh y litros de gasolina y teniendo en cuenta los rendimientos de batería
y red.
[2] En la anterior versión de
este artículo el 60% de la energía eléctrica en España se obtenía de
combustibles fósiles.
En
cualquier caso al
efectuar el análisis del ciclo de vida de ambos se observa que, debido a
las baterías, los BEVs necesitan más energía para su construcción que los
ICEVs.
El
impacto medioambiental no se reduce a las emisiones de CO2. Teniendo en cuenta
el ciclo de vita de estos vehículos, se agrupa en tres temas:
- Cambio climático.
- Impacto en la salud humana
- Impacto en el ecosistema
En
la figura 2 puede verse que, según la fuente de energía que alimente las
centrales eléctricas, un BVE puede ser incluso peor para el medio ambiente que
un automóvil convencional (ICEV).
Figura
2. Impacto en el medio ambiente de vehículos ICEV y BEV. Fuente: EEA.
Emisiones de CO2 según procedimiento
WLTP, gramos.
7. ¿CUÁNTO CUESTAN?
Tanto el precio del coche como el de la energía no
responden solo al mercado sino a razones comerciales y políticas (subvenciones,
impuestos) y es muy difícil de conocer con fiabilidad.
Ya ocurre con los automóviles convencionales para los que
hay “paquetes” de oferta, diferentes niveles de acabados, más o menos
accesorios, calidad percibida, digitalización, conectividad, etc.
En cualquier caso, el precio de compra mínimo de un automóvil
eléctrico es del orden del 120% del precio mínimo del automóvil convencional
automático.
Las baterías son muy caras y por esta razón, un híbrido
enchufable (PHEV) que las monta de mayor capacidad que el híbrido, es
aproximadamente 10.000 € más caro que éste.
Por lo que hace al coste de explotación, a los precios de
la energía ACTUALES en España el que puede ser más barato por km es
el todo eléctrico. Hay que tener presente que el precio de la energía
eléctrica es muy variable y el coste de
una recarga puede depender del periodo en que se haga (año, mes, día, horas).
Por autovía y autopista el consumo del todo eléctrico
apenas varía mientras que los híbridos se acercan al consumo de un automóvil
convencional. Con seguridad el de más bajo coste de mantenimiento es el ”todo
eléctrico”.
Costos comparativos
Nissan LEAF
ACENTA
|
Toyota PRIUS hybrid
|
Ford "FOCUS" 1,5. Eco Blue. Automático
|
|
Precio oficial[1] €
|
31.600
|
29.990
|
25.925
|
€ / 100 kM
|
2,3[2]
|
4,9
|
6,5
|
Otros datos de interés
- CONCLUSIONES.
q Los eléctricos y los híbridos son automóviles cuyo público
objetivo está formado principalmente por ecologistas y amantes de las
novedades. Son ideales para la circulación por ciudad.
q El “todo eléctrico” será útil para usuarios con exigencia
de autonomía del orden de 250 km, que tengan la seguridad de disponer de puntos
de recarga y que tengan solución de
recambio para viajes más largos (transporte público, otro automóvil
convencional de propiedad o un vehículo alquilado o compartido). Contamina menos globalmente (aunque sí contamina, ver figura 2 y apartado 11) y es muy apropiado para las ciudades, donde su contribución es nula. Es la apuesta de futuro.
q El “híbrido” es menos ambicioso desde el punto de vista de las emisiones de CO2, pero da resultados muy buenos
en ciudad y se comporta como un automóvil convencional mejorado en autovía y
autopista. Al disponer de un motor de combustión interna no necesita que el
propietario disponga de un vehículo convencional como solución alternativa para
largas distancias.
q El híbrido “enchufable” (plug-in) en ciudad es semejante al
“todo eléctrico” pero con una autonomía del orden de 50 km. Superando este
límite consume como un automóvil convencional y no necesita depender de las
estaciones de recarga y estar parado el tiempo necesario para la misma. Resulta
del orden de 10.000€ más caro que el todo eléctrico y el híbrido, con mejores
prestaciones. Su elevado precio lo saca del mercado.
Finalmente, el convencional (ICV) lo elegirán aquellos que no quieran pagar un precio más alto sin contrapartidas claras. Corren el riesgo de fuertes aumentos del precio del petroleo y que las normas contra el cambio climático restrinjan su uso y la rentabilidad del mercado de segunda mano.
Finalmente, el convencional (ICV) lo elegirán aquellos que no quieran pagar un precio más alto sin contrapartidas claras. Corren el riesgo de fuertes aumentos del precio del petroleo y que las normas contra el cambio climático restrinjan su uso y la rentabilidad del mercado de segunda mano.
9. PUNTOS QUE REQUIEREN ATENCIÓN
· Como las centrales nucleares no pueden parar, los aerogeneradores solo producen energía si hay viento y los paneles fotovoltaicos si hace sol, la recarga nocturna de los automóviles eléctricos sería muy conveniente
· Se ha detectado que los propietarios de un automóvil eléctrico tienden a usarlo más que el convencional y a usar menos el transporte público y otros medios alternativos.
· ¿Hay materiales para fabricar las baterías por millones? ¿Cómo de contaminante es la extracción de materias primas como niquel y cobre, la fabricación y reciclado? ¿Cómo resulta la recuperación a fin de vida?
· La cantidad de CO2 que emite el vehículo eléctrico varía de un país al otro, según el mix de su sistema eléctrico. Superado un cierto número de vehículos en circulación, el sistema eléctrico será insuficiente y si no tenemos más solución que la quema de combustibles fósiles para alimentar las máquinas en las centrales de producción de energía, la contaminación general – y quizás el precio por kWh- aumentará. También las redes de distribución podrían quedar saturadas.
· Hay que tener muy en cuenta las interacciones entre los sistemas de transporte y los sistemas de energía.
· En lugar de pensar que el automóvil eléctrico debe ser competitivo en prestaciones con el de combustión interna, debemos volver, ahora con los coches eléctricos, a las prestaciones de los años 50-60 del siglo XX. Una velocidad punta de 130 km/hora era suficiente y no hay motivo para que no lo vuelva a ser. De esta forma ahorraremos en el precio del coche y en el consumo de energía y aumentaremos la autonomía de las baterías. No será fácil volver allí desde aquí, pero lo creo necesario. En este momento histórico progresar en los automóviles no es hacerlos más grandes y más rápidos sino conseguir un consumo de energía lo más bajo posible y una autonomía lo más amplia posible. Parece que el “Dacia Spring” de Renault, que está previsto lanzar al mercado el año próximo, va en esa línea.
· Los BEVs y HEVs tienen que verse como componentes de un sistema abierto del transporte que tenga en cuenta sus ciclos de vida, la economía circular y el cambio climático, las fuentes de energía, la producción y el transporte de la misma, los vehículos ICVs, los automóviles compartidos, el transporte público, los medios alternativos, etc. Para largas distancias el automóvil eléctrico ni sirve ni –probablemente- servirá. El transporte público tiene que hacer ese papel apoyándose sobre todo en el ferrocarril. Estamos lejos.
10. EJEMPLOS MIX ELÉCTRICO
11. Emisiones de CO2 del Nissan Leaf
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