07 Ene MOVILIDAD SOSTENIBLE: UNA INTRODUCCION A LAS CLAVES PARA NO INICIADOS III

Tercer Episodio

Acceso a entrevista en Hemisferios

En el segundo programa de Movilidad Sostenible, tratamos  el mundo del transporte terrestre en su faceta de automóvil privado y camiones. Y recordábamos que “cero emisiones” de un vehículo eléctrico no es tal, sino que debemos aplicarle ese porcentaje de emisiones correspondiente a la parte de producción de la energía que usemos para cargarlo producida en origen y que no es renovable. Y como conclusión comentamos el ruido existente y lo difícil que es para el usuario particular medio decidir entre no contaminar y el coste y el impacto real de no hacerlo. Y recomendamos poner atención en la tecnología del hidrogeno.

Otra área de transporte causante del mayor impacto ambiental es el marítimo.

Por su volumen y por existir todavía barcos propulsados por fuel oíl, el residuo más pesado y más contaminante de la destilación del petróleo. Si bien es cierto que la normativa MARPOL en vigor obliga en ciertas aguas, como las europeas, a quemar mezcla con gas oíl de forma que se reduzcan emisiones de azufre y otros contaminantes, e incluso de conectarse a la red eléctrica en puerto, aun es un contaminante muy importante del aire y los mares. El Gas Natural es su alternativa más inmediata, con adaptaciones razonables en la propulsión actual. Los propios gaseros (Barcos que transportan Gas Natural a los puertos para su consumo en tierra) consumen parte de su carga en propulsarse. Pero como dato, a principios de 2020 solo había unos 200 barcos propulsados por Gas Natural, además de estos gaseros, que se cuentan en unos 600 barcos. Si bien son pocos frente a una flota mundial estimada de 100.000 barcos en 2021, el ratio de crecimiento es importante y se sitúa alrededor del 30% anual, siendo un 15% de media anual lo que representan del pedido total de barcos. En cuanto a sistemas híbridos, hace tiempo que muchos barcos se propulsan con electricidad, que ellos mismos producen desde los hidrocarburos que queman en motores. Es lo que se denomina diésel eléctrica. Similar a muchas locomotoras de tren, cuando no usan líneas electrificadas para alimentar motores eléctricos directamente, como el AVE. El desplazamiento de los barcos es bastante regular y el resultado de hibridar con baterías no resulta tecnológicamente muy interesante a la hora de aplanar los consumos. Y su funcionamiento todo eléctrico está muy lejos de la realidad tecnológica actual. Si que hay iniciativas para añadir velamen rígido que reduzca consumo cuando se va a favor del viento, aún muy incipientes.

Hablemos de iniciativas en la aviación civil.

El gran problema que tiene la implementación de sistemas eléctricos es el peso y autonomía. Entrando más en detalle, no deja de ser ya un sector bien desarrollado en lo que se refiere a tecnología para la sustitución o mezcla del queroseno de aviación derivado del Petróleo (el combustible utilizado actualmente) con el Gas Natural licuado. De hecho, sorprende saber que en Rusia ya se lanzó un prototipo a finales de los 80. Y en Europa se ha desarrollado un proyecto denominado “FAIR” entre 2010 y 2013, con participación de compañías aéreas, fabricantes de aviones y entidades aeroportuarias, entre otros. Estudios paralelos se han desarrollado en USA (Boeing NASA) denominado “Sugar Project”. Los prototipos en tierra muestran su viabilidad técnica y algunas conclusiones:

• Posibilidad de mezclar combustible sin grandes cambios en los propulsores
• Reducción de emisiones
• Viabilidad del almacenaje del gas en el avión

El ahorro de costes habría que calcularlo dependiendo de la evolución de precios. El estudio, refriéndose a costes de 2017 de ambos combustibles, habla de reducción de 21000 USD en un trayecto Múnich Nueva York (la relación de consumos de 55Tn de Keroseno frente a 47tn de GNL

Es decir, la tecnología está disponible.

Pero también hay empresas desarrollando tecnología y prototipos de aviones de radio medio (regionales) híbridos con baterías y motor a reacción. Una empresa vasca ha firmado acuerdo reciente con una sueca. Podrá llevar 19 pasajeros a 400 Km y se espera este operativo en 2026. Prestaciones decentes, pero lejos de ser competitivas con las prestaciones actuales.

Airbus y Boeing tienen sus propios desarrollos, pero llevara tiempo verlos volar, y por el momento no existe viabilidad técnica para sustituir a los de largo radio con soluciones todo eléctrico.

El modelo hibridado en aviones podría llegar a ser muy curioso. En este caso los motores se pretende que puedan estar en la cabina del avión. Y que produzcan, mediante un generador, energía eléctrica que mueva las hélices en las alas con motores eléctricos (como la propulsión Diesel eléctrica de barcos y trenes). La ventaja es poder tratar la turbina de aviación como a los motores de camión (el ciclo termodinámico es similar), limpiando los gases antes del escape y reduciendo la contaminación sensiblemente. Eso sí, aumentaria el peso en 0,6% con el consiguiente gasto extra de combustible. Mayor coste, pero menor contaminación y mas controlada

Si bien la normativa en vehículos privados es exhaustiva e importante, a medida que pasamos a camiones, barcos y finalmente aviones, nos vamos a encontrar con una normativa en cuanto a seguridad y pruebas más limitante. Por lo que nos atrevemos a decir que en el sector aéreo aún queda mucho por ver en lo que se refiere a baterías otros sistemas alternativos al actual.

Análisis grosero de tiempos, maneras y costes de carga de vehículos eléctricos.

Repitiendo una vez más, y dadas las incertidumbres actuales en cuanto a posibles regulaciones, impuestos y evolución del sector de la movilidad personal, no está demás insistir que el tomar decisiones, no solo basadas en lo que contamina menos, sino también teniendo en cuenta lo que nos va a costar según nuestros usos, es muy importante. Por ello hemos querido proporcionar algunos números “gordos” y sencillos de lo que nos cuesta transportarnos.

Primer supuesto:  Si pensamos en un hibrido eléctrico que nos haga 50Km con batería y que vayamos a cargar por la noche, vamos a ver a cuanto nos salen esos 40Km que podemos hacer en ciudad, si es que somos capaces de ir al trabajo y volver con esa autonomía. Porque si no habrá que añadir el consumo del combustible extra que usemos.  Pensemos en un SUV medio con batería de 10KWH que nos dará esa autonomía sin encender el motor de combustión.

Un sencillo calculo nos va a permitir saber si podemos cargarlo en una noche en nuestra casa. Supongamos que lo enchufamos de siete de la tarde a siete de la mañana en un enchufe normal de potencia. De esta forma tendríamos 12 horas para cargar. Veamos a donde podemos llegar:

En casa tenemos enchufes de 16Amperios a los que le podríamos conectar, pero lo normal es suponer que no vamos a contratar mas potencia, y que tenemos 4400 Watios disponibles. Eso, a 220 Voltios son 20 Amperios. Y como es posible que necesitemos consumir lo básico en el resto de la casa, no deberíamos cargar más de 10 Amperios de forma continuada. En este sencillo supuesto, en 12 horas cargaremos 2200 Watios por 12 horas igual a 26400 Watios Hora, es decir 26,5 KW aproximadamente. La conclusión es que podríamos cargar nuestro coche, incluso en la mitad de tiempo, o bajando la corriente para que con la potencia instalada podamos usar incluso más potencia para poner una lavadora, por ejemplo. Eso si con cuidado pues estaríamos al límite seguramente de que nos cortara el limitador de la compañia.

Y cuanto hemos pagado por esa carga de 10KWHora que nos llevara a una oficina no mas lejana de 25KM?

La verdad es que al precio de tarde y nocturno del KW Hora no mucho:  0,1Euro KWHora (este es el “mix” entre tarifas aproximado) y que nos permitiría cargar en horarios diferentes. Total 1 Euro la noche para esos 10KW Hora. Pensemos que esos 50Km serian muy justos, y apurando mucho, sin subidas y acelerones. Ese mismo  trayecto, hecho en motorde combustión a 1,4 euros el litro de combustible, por hacer números gordos, en gasolina o gasoil, nos llevaría a unos 3 litros de combustible, si hacemos lo mismo, no acelerar mucho etc. Total 4,2 Euros el trayecto. En 22 días de trabajo al mes ya son 70 euros ahorrados. Recordemos que nos estamos aprovechando de la instalación existente en casa. Y por eso usamos un hibrido que hace pocos km. Y que en ese euro no incluimos el coste de potencia de la instalación. Usamos la que tenemos.

Segundo Supuesto: ¿Pero que pasa si queremos hacer más Kilómetros y compramos un vehículo que nos haga 500Km en batería, que ya los hay, y mas aun sin nos quedamos en vehículos que hagan 300KM?. Esto ya nos permite ir a la playa, movernos por España, pero aquí el coste eléctrico sube, veamos por qué:

Un vehículo de esa autonomía tendrá baterías 8 veces mas grandes (Sencilla regla de tres: 50Km 10KWH, 80KW 400KM) Cargar esta batería en casa nos llevaría mucho mas tiempo. Recordemos en 12 horas llegábamos a unos 20KW hora. Es decir, necesitaremos ente cuatro y cinco veces más tiempo, es decir, de 48 a 58 Horas seguidas, si queremos disponer de esos 500Km de autonomía. No creemos que nadie piense dejar el coche enchufado en casa ese tiempo. Además, estos coches están pensados para cargarlos mucho mas rápidamente como veremos más adelante.

No nos queda mas remedio que aumentar la potencia instalada. Es decir, verificar que en mi edificio o vivienda puedo pedir mas potencia, cambiar cables de acometida, cuadro eléctrico de entrada, y hacer un nuevo boletín de Industria. Y afrontar dos costes, el del instalador que podrá subir por lo menos a 600 euros, y uno que ya será permanente, el de potencia de mi contrato con la compañía. A ese precio medio del KWH de 10 céntimos que usamos antes, hay que sumarle esa inversión y ese fijo mensual de potencia extra (termino de potencia). Imaginemos que contratamos 11KW, potencia máxima en baja tensión para hogares. Recordemos que en nuestra hipótesis anterior estábamos usando la típica potencia contratada de 4400W. Ese exceso, y según nuestro contrato, nos añadirá un coste mensual de euros a nuestra factura de la luz, mas la amortización de la instalación. El exceso en termino de potencia podrían ser unos 23 euros más al mes, pero es muy variable según compañía y tipo de contrato. La amortización dependerá de cómo la apliquemos. En 5 años serian 5 euros más al mes, por ejemplo. Redondeando 30 euros mes. O un Euro día que usaremos luego.

Pero veamos cuantos KM podríamos hacer….Si tenemos esos 11KW disponibles por la noche, e imaginemos 12 horas el coche en casa para cargarlo, dejando un remanente de potencia como hacíamos antes, tendríamos 11Kw -4,4KW  6,6KW que en 12 Horas nos darían un extra de 80KWH. Recordemos que con los 4400 Watios ya podríamos alcanzar 20KWH en 12 horas de carga. Con ello podríamos cargar teóricamente hasta 100KWH que nos daría, si el coche lo permitiera, para alrededor de 500KM. A 10 céntimos el KWH que calculamos antes, si cargamos esos 100KWH nos habrá costado aproximadamente de media 10 euros en precio de KWH. Pero hay que sumarle el coste extra de instalación y termino de potencia, ese Euro extra diario que nos salía antes en los cálculos, por lo que serían 11 Euros para hacer esos 500KM. Aplicando esos 1,4 euros litro usando hidrocarburos y consumo de 6 litros a los 100KM, en coche tradicional serian 42 Euros. En definitiva, el eléctrico consume solo un 25% de lo que hace el de hidrocarburos. Pero ¡ojo! que no estamos añadiendo el coste de la instalación básica eléctrica en casa de 4400Watios, asumiendo que ya la tenemos por otras necesidades. Y que la repercusión del coste de aumento de potencia se aplica linealmente a todos los días del mes. Es decir si no hacemos todos los días 500K, podría ser que esos 30 Euros los carguemos en un solo trayecto: Ya estamos en 30 + 10= 40 euros. Que Cada uno lo aplique según sus usos.

Pero hagamos una reflexión interesante: El estado se lleva mas del 50% del precio del litro de hidrocarburo en impuestos. Es decir, esos 42 Euros de antes por 500KM serian 20 Euros redondeando de coste sin impuestos. Por otro lado, el gobierno bajo los impuestos especiales a la electricidad temporalmente y el IVA. La pregunta del millón es que harán los gobiernos cuando acusen la bajada de entrada de impuestos por hidrocarburos, subirán el impuesto por la luz aplicada a movilidad….

Tercer Supuesto: Finalmente analizamos el caso mas normal, si lo que queremos es cargar mi vehículo eléctrico para hacer grandes distancias y además hacerlo en poco tiempo. Aquí nos encontramos con mas incertidumbres y más costes que resumimos en 3 puntos:

1. El coste medio por KWH en el cargador de pago en la calle es de 0,5 céntimos el KWH. ¡Ajaja!: aquí para una carga de 500Km estaríamos en 50Euros. Estamos en precio de hidrocarburos, aun con impuestos. Así que, si lo vamos a hacer, ojo al precio, que varía bastante según electrolineras.
2. Que coche tengo y su capacidad de carga: Los hay que admiten cargadores de 50KW. Los coches tradicionales usan 400Voltios internamente. Es decir, estos admitirían 125 amperios, una intensidad nada despreciable. En dos horitas en estos cargadores tengo mi coche listo para hacer 400 a 500 Km
3. Se están desarrollando cargadores de 360KW. Para el profano, se debe entender que hablamos de potencias que encontramos en centros de transformación que dan servicio a varios bloques de viviendas y que se alimentan en media tensión alterna…Hay que imaginar el desembolso de instalar uno (para el que vaya a explotar esta electrolinera) y el precio al que nos venderán el KWH para amortizarlo, seguro que a mas de 0,5centimos KWH. Muy pocos coches aun usan 800 voltios en su instalación eléctrica, tensión que requieren estos cargadores. Gracias a ellos es por lo que oímos hasta cargas del 80% en 15 minutos.

Tener en cuenta que estos cálculos que estamos haciendo son muy básicos y los números muy “gordos” sin afinar para hacerlo más sencillo

Por otro lado, los cálculos de KWH de carga e intensidades los estamos haciendo por potencia, sin tener en cuenta la conversión alterna a continua y si se hace externa o externa al vehículo, ni tampoco indicando el rendimiento de esta conversión (que puede ser muy alto más del 90%)

Hay un mundo de detalles a considerar, como la carga máxima instantánea que un vehículo puede admitir en KW (desde 50 a 250KW), si admite carga en corriente continua o el tipo de conectores que usa, que, aunque estandarizados, existen de varios tipos.

Además, hay un factor intrínseco a como cargan las baterías que nos obligaría a afinar todos estos cálculos:

No debemos de dejarlas descargar por debajo del 20 a 30% y cuando aceleramos la carga, esta puede ser muy rápida hasta el 80%. Luego debería irse a casi el mismo tiempo para llegar al 100% (por eso el récord del que se habla es 15min al 80% si llegamos al 100% nos iremos a media hora.

¿Pero nos cuestan igual los coches eléctricos que los convencionales?

Pues en los cálculos anteriores deberíamos considerar que aun con subvenciones, el coste del eléctrico es unos 5000 Euros mas caro e incluso más.

Y por último, no olvidar al Hidrogeno y estar atentos. Actualmente nos puede ya ofrecer autonomía de 600 a 700 km a un coste actual medio en Hidrogeneras de entre 8 y 10€ cada 100Km similar al de los hidrocarburos y con cero emisiones y las ventajas de la tracción eléctrica y abastecimiento casi instantáneo. Seguro que bajara su precio…, pero subirán sus impuestos?

Y para finalizar el Gas Natural Licuado GNC que nos da un coste de unos 4 euros por cada 100Km como decíamos en el programa anterior Es decir, esos 500 que comentábamos podríamos hacerlos por unos 20 Euros,  la mitad que los otros hidrocarburos. De nuevo, atención a posibles nuevos impuestos.