Asociación de Veteranos de Dragados

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 TERTULIA NUESTRO MUNDO NM53 - ¿QUÉ ENERGIA PARA EL AUTOMOVIL DEL FUTURO

Categoría: El hombre y su tiempo
Fecha: 25/04/2019

En 2018 o inicios de 2019 la situación es: Coche ELECT. Car Sharing free floating. En MADRID:

· Car2Go aprox 850 SmartTwo/Four. De Daimler-Mercedes auton:150km (tecnología Renault Twingo) >> En 2019 se prevé Fusión con DriveNow de BMW – Coste: 19-31 ct€/minuto    

· Emov aprox 600 CitroënZero. Auton:150km. De PeugeotPSA + Eysa – Coste:  25 ct€/mint          

· Zity aprox 650 RenaultZoe. Auton:300km – Coste: 26 ct€/minuto     

· Wible aprox 500 KiaNiroHibrydenchuf. Auton:600km. De REPSOL + KIA - Coste 24 ct€/min

            Los VTC, vehículos c. conductor en el Mundo son unos 250.000 coches en Mytaxi - ChaufeurPrivé - Clevertaxi (Europa) - Beat (Suramérica), etc.está muy implantado en ciudades grandes y medianas de USA, Europa y asiáticas     

DATOS de coste en 2018 del Coche ELECT.

Consumo medio 20 kwh/ 100 km,en condiciones favorables, es el equivalente al consumo de combustible que dan los fabricantes, que se queda un 20 – 25% bajo el consumo real.

Considerando un Rendimiento de la Carga eléctrica del 90%, pérdidas por inactividad y tiempos de parada del 10% y otro 15% por condiciones operativas sería >> Carga necesaria de Red: 28 kwh /100km

Puede haber otro efecto negativo a cierto largo plazo tal como el ciclo de histéresis que conlleva una cierta irreversibilidad de las cargas, perdiendo rendimiento.                                                                   

Coste BATERÍA. La más barata: 5.000€  >>  Media: 9 - 10.000€  >> Renault Zoe te cobra hoy 8.000€ para renovártela en futuro.  >> Batería buena coche medio (autonomía 300km) = 15.000€.

Aunque no es comparable, algún taxista informa que la batería del Toyota híbrido que es mucho menos que un todo eléctrico, cuesta unos 5.000 €. Parece que muchos cuando la batería falla pasan a consumir gas y se olvidan del híbrido.           

PARQUE de vehíc. eléctricos: Se estima que en 2023 tengamos en España 1 millón de vehic eléctricos.En 2030 el parque de vehículos eléctricos en España sea de: 2,4 Mvehic>> y en 2050: 24 Mvehic.  >> Gran parte sería de servicio compartido y alta utilización. Su utilización sería similar al Taxi actual60.000 km /año, unos 250 km /día a un turno (en 2 turnos es unos 400 km/día)              

En 2018 el consumo medio privado es: 10 - 20.000 km /año  >> Taxista, turístico, Tporte Viajeros = 60 - 180.000 km/año (según el tipo de operación). Considerando que el vehículo eléctrico será poco ventajoso para particulares, mientras su uso masivo sería de taxi – Uber – turístico o empresarial con muchos kilómetros al año, se puede suponer que la media de km por coche puede moverse entre 40.000 – 50.000 km/año. Tomaré para hacer simulaciones un valor intermedio de 45.000 km/año. Que podría representar unas 300 cargas nocturnas al año por cada vehículo. Con un consumo de unos 13.000 kwh por vehículo y año.

CONSUMO KWH. Compararé con el actual consumo total por todos los conceptos de 250.000 Gwh/año, con consumos nocturnos del orden de 20.000 Mw de potencia

En 2023: Parque 1 Mvehic. = 1 Mvehic x 13.000 kwh = 13.000Mwh (Potencia consumo habitual 20.000 Mw)   >>como lo normal es poner baterías en carga al anochecer, se pueden producir puntas de consumo que superen en un 20-30% el consumo habitual. Además necesita un millón de puestos de carga que no parece nada factible.                                                          

En 2030: Parque 2,4 M vehic. = 2,4 Mvehic x 13.000 kwh = 31.200Mwh, que supone demandas del orden del 50% de lo habitual. Además hay que conseguir unos 3 – 4 millones de puestos de carga repartidos por doquier lo cual es muy complicado. Es casi imposible dar la potencia exigida           

En 2050: Parque 24 M vehic. = 24 Mvehic x 13.000 kwh = 312.000Mwh en pocas horas nocturnas cuando la potencia máxima media disponible en todo el sistema está en torno a los 32.000 Mw. Mucho antes de este punto el sistema revienta. Coche es el 150-200 % dela potencia total actual concentrado en horario nocturno. Y Toma en cada casa. ¿Quién me lo explica?

Considerando baterías de unos 100 – 200 kwh que den mejor autonomía, y que puedan cargarse por la noche en unas 5-8 horas, hace falta una potencia instalada de como mínimo 13 – 20 kw. Si en 2023 llegamos tal como propone el gobierno a un millón de vehículos eléctricos, por las noches se estaría consumiendo una potencia de 13-20 M kw = 13.000-20.000 kw que hoy es imposible de garantizar.

Eduardo apunta un criterio que no habíamos considerado y que es vital económicamente. Si el gobierno obtenía abundantes fondos de la Renta de Petróleos, en algún momento creará impuestos equivalentes a los kwh consumidos en locomoción. ¿o se conformará con los impuestos eléctricos que serán menores?

Actualmente los combustibles de automoción son (muy resumido): Tipo Gral., Tipo Especial, y el IVA que se calcula sobre el valor del combustible más los otros impuestos (¡¡IVA sobre impuestos!!)

Según las fuentes el total impuestos sobre PVP es en Gasolina entre 52 y 58%, y en gasóleo entre 47 y 53%. En todo caso del orden del 50% de lo cobrado. Cobra más por impuestos que por el importe del producto vendido.

 

NUEVOS SISTEMAS DE PROPULSION EN AUTOMOCION. Carlos Paris

            Se consideran fuentes energéticas renovables aquellas que no se van agotando con el tiempo como consecuencia de su uso, y fuentes energéticas poco o nada contaminantes aquellas que en su proceso de utilización no vierten a la atmósfera anhídrido carbónico (CO2) ni óxidos nitrógeno (NOx).  Las principales fuentes renovables son las hidráulicas, eólicas, fotovoltaicas y térmicas solares. Las poco o nada contaminantes son todas las renovables más las nucleares y el gas natural. Las fuentes energéticas a evitar, por resultar no renovables y además contaminantes, son el petróleo y el carbón.

Las fuentes renovables pueden utilizarse en la propulsión de vehículos a través de su transformación en electricidad, dispensándose a través de la Red Eléctrica.  Como también se produce electricidad por medio del petróleo y del carbón, la capacidad de reducir la contaminación de los sistemas que utilizan la Red Eléctrica como origen de su combustible dependerá del porcentaje de fuentes no contaminantes usado en su producción.

De donde se desprende que, a esa fecha, las energías renovables suponían el 45,5 % del total instalado, lo que viene a suponer el 38,9 % de la potencia generada. Si se incluye la energía nuclear y el gas natural, estos porcentajes pasan a ser del 53,0 y del 45,0%, casi el doble de diez años atrás.

La eólica es la principal fuente de energía limpia tanto por su mayor capacidad instalada sino también por su regularidad (47,3% del total). A diferencia de la hidráulica, cuya dependencia de las condiciones meteorológicas es enorme (14% de potencia generada frente a 35,6 % de potencia instalada) la eólica se muestra mucho más constante en su producción.

En el Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2021 – 2030 se establece que para 2.030 el porcentaje de energía renovable en la generación eléctrica deberá ser del 74%, objetivo ambicioso si hay que compensar la energía nuclear perdida por el cierre de las centrales que la producen).

            De entre los distintos sistemas contemplados en el cuadro resumen inicial, se aprecia que aquellos que cumplen las dos condiciones de usar energías renovables y no contaminantes son los eléctricos y los de hidrógeno, por lo que cabría suponer que son los más aconsejables de usar.  No es del todo cierto, como veremos. 

En los automóviles eléctricos la aportación de energía se realiza a través de baterías y estos dispositivos, aun los más avanzados a base de litio, son muy lentos de cargar, de muy reducida capacidad de almacenaje, muy grandes y muy pesados.

             Todo ello redunda en que la autonomía de los vehículos, así propulsados, sea aproximadamente, la tercera parte de los de combustión interna. Que el tiempo de repostaje alcance las varias horas y que se disminuya su capacidad y volumen de equipaje.

Pensar en cómo, con estas restricciones, podría llevarse a cabo el repostaje de miles de automóviles que salen de cualquier gran ciudad con motivo de un puente festivo, pone de manifiesto la inviabilidad actual de este sistema para su aplicación global en grandes recorridos. Máxime si se tiene en cuenta, además, su elevado precio.

Para que, en el futuro, se pueda llevar a cabo una utilización masiva de automóviles propulsados por electricidad se requerirá un importante avance tecnológico en los siguientes aspectos:

·         Gran incremento en la producción de energía eléctrica procedente de fuentes no contaminantes, para sustituir al gasóleo y la gasolina que se viene utilizando hasta el momento.

·         Diseño de baterías de mayor capacidad de almacenamiento y, consecuentemente, que proporcionen una mayor autonomía al vehículo.

·         Desarrollo de sistemas de repostaje más rápidos y versátiles.

·         Implantación de una red suficiente de estaciones de recarga.

 

Ya se están dando, no obstante, pasos en alguno de estos aspectos. Así, en Noruega se está ensayando la recarga por inducción de las baterías de los taxis, de modo que estos recarguen en las paradas. Otras posibilidades que se contemplan son la carga inalámbrica en aparcamientos públicos o privados y la carga inducida en carriles diseñados al efecto.

 

Por el momento, la conveniencia del uso de este tipo de automóviles se limita a pequeños coches urbanos y, en particular, a los taxis.

 

En los automóviles que utilizan hidrógeno para su propulsión, el accionamiento del vehículo se realiza también mediante un motor eléctrico. La diferencia está en que las baterías se cargan en el mismo coche mediante una pila de combustible que convierte en electricidad el hidrogeno suministrado al coche. De este modo se eliminan los problemas de carga de baterías y falta de autonomía de los vehículos eléctricos.

 

Es un proceso de una gran eficiencia y su emisión final a la atmósfera es, simplemente, de agua. Su mayor inconveniente radica en que, al emplearse varios elementos, aumenta el tamaño del conjunto propulsor y de que al ser el hidrógeno un gas inflamable, su distribución geográfica y su suministro al coche exigen estándares de seguridad más estrictos y, por tanto, instalaciones más complejas.

 

El hidrógeno se obtiene, básicamente, por electrolisis del agua efectuada mediante la energía suministrada por la Red Eléctrica.  Por ello, para la implantación masiva de este modelo propulsor, se mantienen los problemas de ampliación de la capacidad de la Red eléctrica. Se requiere, así mismo, la implantación de una red de estaciones de suministro de hidrógeno.

 

La utilización de este tipo de vehículos se limita, por el momento, a los de gran tamaño. De hecho, se están usando autobuses con esta propulsión en diversas capitales europeas, Madrid entre ellas.

Una posibilidad interesante podría ser la de almacenar energía eléctrica mediante su conversión en hidrógeno, sirviéndose de las puntas de producción no aprovechables de distintos tipos de energías limpias.

 

Entonces, ¿no hay solución a corto plazo para el uso de coches menos contaminantes?  La hay si reconsideramos los requerimientos iniciales. Hemos partido de la exigencia de que se utilizasen energías renovables y no contaminantes. Pero la exigencia más inmediata es la medioambiental. Si un determinado combustible no contamina, o contamina menos ¿por qué no utilizarlo, habiendo reservas importantes del mismo, mientras se desarrollan las otras alternativas?

 

Esto da lugar a la consideración de otro tipo de propulsión, la de gas natural o GNC. Son coches con un solo motor, de combustión interna, pero que pueden utilizar indistintamente dos combustibles, gasolina o gas natural, que pueden alternarse automáticamente mediante un sistema electrónico de gestión del motor. Para ello, disponen de dos depósitos de combustible y de dos bocas de llenado. El repostaje con gas es poco más lento del que se realiza con gasolina. El parque de surtidores de gas en España era de 144 en 2018 y se va a incrementar hasta 190 en 2.119.

 

Comparado con un mismo vehículo diésel, equipado ya con filtro de partículas y reducción catalítica selectiva, el automóvil a GNC emite un 10% menos de dióxido de carbono, un 30% menos de óxidos de nitrógeno y un 95% de partículas en suspensión. Estos coches tienen la etiqueta ambiental “Eco”.   Aunque son de mayor precio que los de diésel o gasolina, permiten solicitar subvenciones para su adquisición.

 

En 2018 el parque de automóviles movidos por gas natural se ha incrementado en España un 150%, lo que viene a confirmar la conveniencia de su adquisición en las circunstancias actuales. 

COCHE ELÉCTRICO. EXPERIENCIA de uso real. Fernando Ortiz

Transmito mi experiencia tras un año y medio de uso de un vehículo eléctrico Renault ZOE 40, con una batería de 41 Kwh., y añado algunas reflexiones.

Primero, los datos de conocimiento común

La autonomía nominal es de 400Km, pero ya en la documentación del fabricante se indica que la autonomía nominal real es de 300Km.

El consumo, y por tanto la autonomía, depende bastante del tipo de conducción y recorrido (ver abajo)

El comportamiento y conducción son muy agradables, resultando un coche ágil y cómodo. La velocidad está limitada a 135Km/h.

Para recargar la batería, la solución estándar es un cargador de pared, que puede ser de interior o de exterior; incluye un cable que se conecta al coche. En consecuencia, necesitas una plaza de garaje. Hay una solución alternativa: el “cargador ocasional”, consistente en un cable que se conecta al coche y a un enchufe doméstico normal y que incorpora un pequeño transformador.

Y ahora, los otros datos

Circulando se comporta como cualquier otro coche, excepto en su debilidad, la recarga.

En el garaje hay diferencia: al no haber gases ni líquidos no se ensucia nada. Voy a montar ahí una ampliación de la biblioteca. De costes hablaremos al final.

El consumo es muy sensible al tipo de conducción y al recorrido. Si en un coche de gasolina el uso del acelerador y el freno modifica el consumo, en este es lo mismo, pero mucho más. Una característica específica es que cuando se levanta el pie del acelerador el coche recarga la batería, y mucho. En consecuencia, en un recorrido urbano o en un atasco con múltiples deceleraciones si se evita el uso abusivo del freno, el consumo final (consumo menos recuperación) es sorprendentemente pequeño. Al contrario, en un recorrido por carretera o autopista, donde se mantiene una velocidad elevada y no se levanta el pie del acelerador, el consumo aumenta y no hay recuperación, o apenas.

El coche da un registro del consumo pasado y una previsión de la autonomía restante basada en consumos anteriores, luego orientativa. Considerando esto, he registrado autonomías restantes con el 100% de carga desde 300 Km. (primavera, sin uso de acondicionador, tras recorridos urbanos) hasta 275Km. (invierno, lluvia, calefacción, tras recorridos en autopista). Por ahora, tras 17 meses de uso muy moderado, 7.000Km., no he notado pérdidas en la capacidad de la batería.

La recarga en el garaje de casa (garaje particular) es cómoda con el cargador de pared, que es programable desde el coche. El que tengo es el habitual con una potencia de unos 4KW, para permitir carga nocturna sin modificar la potencia instalada en el domicilio, 5KW. Con esa potencia en el contador, para cargar una batería de 41Kwh. se necesitan unas 10 horas (fácil cálculo).

El cargador ocasional es diferente. El tiempo de carga es siempre mayor, y depende lógicamente de la potencia que le llega al enchufe estándar. Está previsto para hacer una recarga parcial que te permita regresar a casa. Pero, sobre todo, no confiemos en poder conectar en cualquier enchufe, pues el coche tiene grandes sistemas de seguridad para evitar accidentes durante la carga, de forma que al enchufarlo hace una comprobación exhaustiva de la instalación eléctrica de la casa en cuestión. En una casa que tengo como segunda vivienda a 110 Km. de mi domicilio habitual en Tres Cantos, pedí que me hicieran esta comprobación por si alguna vez llevo el coche eléctrico (voy siempre con uno de gasoil). Siendo la instalación bastante moderna, tuve una mañana entera de ajustes (sobre todo en la existente toma de tierra) para evitar que el coche diera señal de “fallo de carga”. Ahora funciona, pero me cuidaré de cargar en casa de un amigo, pues el instalador, experto en coches eléctricos, repetía que como diera la fatídica señal tendríamos un problema (¿!). Tengo que informarme más

El consumo medio hasta ahora registrado es de 15Kwh a los 100Km.

Costes

El consumo es barato, 15Kwh/100Km. a 0,0835 €/kWh (tarifa nocturna) es 1.25€/100Km. Estupendo.

El coche es caro. Me costó, sin batería, 26.000€ (el precio de un Audi A1 fullyequipped) incluyendo el cargador de pared (el ocasional son otros 500€). La batería cuesta 8.000€, pero lo habitual es alquilarla, como hice yo, por tres años y menos de 10.000Km./año: 100€/mes a añadir al coste del consumo. Ya no tan estupendo.

 Si comparo con mi viejo todo terreno de gasoil, con el que hago unos 1.200Km/mes a 9litros/100Km, el coste del combustible por 100Km es de 9x1.25=11.25€/100Km.

Con el eléctrico hago unos 500Km/mes, que cuestan 5x1.25=6.25€ de electricidad, más (¡ay!)100€ de alquiler de batería, luego 106.5€ entre 5 veces 100Km: 21.3€/100Km. Si hiciese 1.500Km/mes, el coste sería de 15x1.25=18.75€ más los 100€ de alquiler, 118.75/15=7.91€/100Km. Si hiciese más Km, subiría el coste del alquiler de la batería.

Hay ayudas del gobierno a la compra, pero no funcionan para particulares salvo que seas familiar del responsable de alguna concesionaria. No son ayudas por coche comprado, sino un presupuesto a repartir en una cantidad por coche comprado hasta que se agote el presupuesto, que se agota en un día y en la práctica solo acceden los profesionales.

El mantenimiento es ridículo, pues no hay consumos de aceites, filtros, etc. Tiene una revisión anual en la que revisan poco más que el funcionamiento de las luces. No he calculado este pequeño coste ni comparado con el de gasoil.

Opinión final

Hay que tener garaje. Si es colectivo vale, pero hay que llevar la línea eléctrica hasta la plaza.

Por ahora, y creo que por mucho tiempo, no sirve para viajar.

También por ahora, por depender de una decisión administrativa, se puede estacionar en la zona controlada de Madrid sin pagar el parquímetro (ojo, hay que declarar el coche en el Ayuntamiento, si no, multa). Un placer

Es caro, caro. Muy ecológico, eso sí.

Se critica la contaminación producida en la fabricación de las baterías, pero en mi opinión es más fácil controlar la contaminación en una fábrica con una producción de 100.000 baterías que controlar la producida por 100.000 coches de combustible líquido por las carreteras.

El futuro (véase la bola de cristal).

Las baterías tendrán mayor capacidad con los mismos peso y tamaño, ya está ocurriendo. El ZOE 40 (41Kw/h) sustituye al idéntico ZOE 20 (21Kwh), al que se puede instalar la nueva batería. La autonomía aumentará, pero se tardará más en recargar (véanse los Tesla de hoy)

Los cargadores tendrán más potencia, luego la carga será más rápida.

Estos cargadores ya existen y se instalan en algunas gasolineras, pero requieren una gran potencia instalada en la instalación, requiriendo que la línea la transporte y a veces un transformador específico. Se calculan 40.000€ por instalación.

A carga más rápida, menor duración de la batería, por lo que llevan un limitador de potencia de carga, luego se pierde parte de la ventaja. El binomio coche-cargador tiene que evolucionar en paralelo.

Finalmente, si en un edificio de pisos con garaje colectivo todos los coches fueran eléctricos, o hay una buena disciplina de carga o habría que reforzar la instalación eléctrica del edificio, y eso cuesta. Si hay muchos edificios en la misma situación, hay que producir la electricidad para cargar todas esas baterías. ¿Con energías alternativas?

En un futuro más lejano, soñemos, coches-batería construidos en grafeno y cargados por inducción con energía eléctrica producida en centrales nucleares de fusión.  En todo eso se está investigando.

Coda

He estado hace poco en una conferencia sobre los coches con motor de hidrógeno. Todo estupendo, pero ¡ay! hay que producir hidrógeno por electrolisis de agua consumiendo mucha energía eléctrica.

 

 

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