Vehículo eléctrico
De Wikipedia, la enciclopedia libre
A diferencia de un motor de combustión interna que está diseñado específicamente para funcionar quemando combustible, un vehículo eléctrico obtiene la tracción de los motores eléctricos, pero la energía puede ser suministrada de los modos siguientes:
- Alimentación externa del vehículo durante todo su recorrido, con un aporte constante de energía, como es común en el tren eléctrico y el trolebús.
- Energía proporcionada al vehículo en forma de un producto químico almacenado en el vehículo que, mediante una reacción química producida a bordo, produce la electricidad para los motores eléctricos. Ejemplo de esto es el coche híbrido no enchufable, o cualquier vehículo con pila de combustible.
- Energía generada a bordo usando energía nuclear, como son el submarino y el portaaviones nuclear.
- Energía generada a bordo usando energía solar generada con placas fotovoltaicas, que es un método no contaminante durante la producción eléctrica, mientras que los otros métodos descritos dependen de si la energía que consumen proviene de fuentes renovables para poder decir si son o no contaminantes.
- Energía eléctrica subministrada al vehículo cuando está parado, que es almacenada a bordo con sistemas recargables, y que luego consumen durante su desplazamiento. Las principales formas de almacenamiento son:
- energía química almacenada en las baterías como en el llamado vehículo eléctrico de batería, especialmente en baterías de litio que parece ser la tecnología mas madura a día de hoy. Es preciso destacar las nuevas inversiones que se están haciendo en el mayor yacimiento de litio (Salar de Uyuni-Bolivia) para la fabricación de estas baterías.
- energía eléctrica almacenada en supercondensadores. Tecnología aún muy experimental.
- almacenamiento de energía cinética, con volante de inercia sin rozamiento.
- También es posible disponer de vehículos eléctricos híbridos, cuya energía proviene de múltiples fuentes, tales como:
- Almacenamiento de energía recargable y un sistema de conexión directa permanente.
- Almacenamiento de energía recargable y un sistema basado en la quema de combustibles, incluye la generación eléctrica con un motor de explosión y la propulsión mixta con motor eléctrico y de combustión.
Contenido[ocultar] |
[editar] Historia
La mejora de la pila eléctrica, por parte de los franceses Gaston Planté en 1865 y Camille Faure en 1881, allanó el camino para los vehículos eléctricos. En la Exposición Mundial de 1867 en París, el inventor austríaco Franz Kravogl mostró un ciclo de dos ruedas con motor eléctrico. Francia y Gran Bretaña fueron las primeras naciones que apoyaron el desarrollo generalizado de vehículos eléctricos. En noviembre de 1881 el inventor francés Gustave Trouvé demostró un automóvil de tres ruedas en la Exposición Internacional de la Electricidad de París.
Justo antes de 1900, antes de la preeminencia de los motores de combustión interna, los automóviles eléctricos realizaron registros de velocidad y distancia notables, entre los que destacan la ruptura de la barrera de los 100 km/h, de Camille Jenatzy el 29 de abril de 1899, que alcanzó una velocidad máxima de 105,88 km/h.
Los automóviles eléctricos, producidos en los Estados Unidos por Anthony Electric, Baker, Detroit, Edison, Studebaker, y otros durante los principios del siglo XX tuvieron relativo éxito comercial. Debido a las limitaciones tecnológicas, la velocidad máxima de estos primeros vehículos eléctricos se limitaba a unos 32 km/h, por eso fueron vendidos como coche para la clase alta y con frecuencia se comercializan como vehículos adecuados para las mujeres debido a conducción limpia, tranquila y de fácil manejo, especialmente al no requerir el arranque manual con manivela que si necesitaban los automóviles de gasolina de la época
La introducción del arranque eléctrico del Cadillac en 1913 simplificó la tarea de arrancar el motor de combustión interna, que antes de esta mejora resultaba difícil y a veces peligroso. Esta innovación, junto con el sistema de producción en cadenas de montaje de forma masiva y relativamente barata implantado por Ford desde 1908 contribuyó a la caída del vehículo eléctrico. Además las mejoras se sucedieron a mayor velocidad en los vehículos de combustión interna que en los vehículos eléctricos.
A finales de 1930, la industria del automóvil eléctrico desapareció por completo, quedando relegada a algunas aplicaciones industriales muy concretas, como montacargas (introducidos en 1923 por Yale), toros elevadores de batería eléctrica, o más recientemente carros de golf eléctricos, con los primeros modelos de Lektra en 1954.
[editar] Fuentes de energía
Es importante distinguir entre fuente de energía y vector energético. Las fuentes de energía son convertibles en formas de energía aprovechable y se encuentran de manera natural en el planeta, mientras que los vectores energéticos también son convertibles en energía aprovechable, en los que es menester invertir energía proveniente de una fuente energética para fabricarlos, para posteriormente recuperarla a voluntad.Las fuentes de energía las hay de cuatro clases:
- Las fuentes gratuitas de energía (energía renovable) son aquéllas en las cuales la fuerza de conversión de energía proviene del entorno. Esta fuente incluye la energía solar, eólica, hidráulica, geotérmica, mareomotriz, gradiente térmico y energía azul, generalmente no contaminan.
- Las fuentes de energía renovable contaminante son aquellas que liberan agentes tóxicos durante el proceso de obtención de energía, pero son agentes que habían sido absorbidos del entorno por las plantas y animales de los que se obtiene la energía, por lo que al final no se han añadido sustancias tóxicas al entorno. Ejemplos de esta fuente son el aceite vegetal, el metano de la composta, las heces de los animales, la leña o el carbón de madera.
- Las fuentes de energía atómica se basan en el principio de convertir materia en energía, proveniente de la transformación del núcleo atómico; mediante la fisión o la fusión atómicas. Pueden producirse residuos peligrosos, y enormes cantidades de energía, por lo que se requiere de un mayor conocimiento científico para su manejo apropiado.
- Las fuentes de energía fósil de combustión, extraídas de yacimientos naturales finitos acumulados durante largo tiempo, es una forma de energía química, producto de millones de años de la vida terrestre, como son el petróleo, el gas natural y el carbón mineral, hasta ahora la energía se ha obtenido por pirólisis,
Estas fuentes de energía están ordenadas de menos a más contaminantes durante el proceso de obtención de energía, pero hay que puntualizar que absolutamente todas las fuentes producen alguna contaminación, algunas solo en la fabricación del mecanismo de obtención de la energía, y otras durante todo el proceso de obtención, de modo que un vehículo eléctrico será más o menos contaminante en función de cual de estas haya sido su fuente última de energía.
En el caso de vehículos que utilizan un vector energético, como es por ejemplo el hidrógeno, su grado de contaminación dependerá de cómo se haya obtenido ese hidrógeno, porque en estado natural sólo se encuentra combinado con otros elementos, y para aislarlo hay que invertir mucha energía. Los métodos actuales de producción son la hidrólisis del agua, mediante electricidad, el refinado del gas natural para aislar el hidrógeno, proceso que libera el CO2 del gas. Además, algunas compañías investigan otros métodos para obtener el hidrógeno, como la fotosíntesis de algas especiales que lo liberan del agua o a través de placas solares, como investiga el fabricante de automóviles japonés Honda, la única firma que ha obtenido la homologación para empezar a comercializar su vehículo eléctrico de pila de combustible de hidrógeno, el FCX Clarity, en Japón y Estados Unidos en 2008.
Son estaciones de servicio donde los autos o coches eléctricos donde pueden cambiar las baterías y el conductor no tiene ni siquiera que bajarse del vehículo, todo este proceso en menos de dos minutos.
Las Electrineras pretenden completar las necesidades de abastecimiento de los coches eléctricos para distancias largas. Aunque se evoluciona a marchas forzadas por una gran presión especulativa con tal de ganar la carrera de abarcar primero el mercado de automóviles eléctricos a gran escala, la autonomía de las baterías comerciales apenas llega a los 100 kilómetros.
[editar] Consumo
Los vehículos eléctricos destacan por su alto rendimiento en la transformación de la energía eléctrica de la batería en la energía mecánica con la que se moverá el vehículo (60-85%), frente al rendimiento de la transformación de la energía del depósito de gasolina en la energía mecánica que mueve un vehículo de gasolina (15-20%).[3] El presente y futuro de las baterías del vehículo eléctrico parece pasar por la batería de ión de litio, que cada vez se fabrica con mayor densidad de carga y longevidad permitiendo mover motores más potentes, aunque por ahora la autonomía media de un utilitario eléctrico se encuentra en torno a los 150 km. No obstante, deportivos eléctricos más caros han conseguido aumentar esa autonomía hasta los 483 km, como el modelo de 70 kWh del Tesla Roadster.Con el objetivo de saber el consumo que supone el vehículo eléctrico cada 100 km, en la siguiente tabla figuran los principales vehículos eléctricos salidos y por salir en un corto plazo de tiempo y el consumo de kWh de la batería por cada 100 km de cada uno de ellos y de la media.
| Modelo | Autonomía (kWh) | Autonomía (km) | kWhBatería/100km |
|---|---|---|---|
| Reva L-ion[4] | 11 | 120 | 9,17 |
| Think City[5] | 25 | 200 | 12,50 |
| Mitsubishi i-Miev[6] | 16 | 130 | 12,31 |
| Citröen C-Zero[7] [8] | 16 | 130 | 12,31 |
| Renault Fluence ZE[9] | 22 | 160 | 13,75 |
| Nissan Leaf[10] | 24 | 160 | 15,00 |
| Tesla Roadster 42 | 42 | 257 | 16,34 |
| Tesla Roadster 70[11] | 70 | 483 | 14,49 |
| MEDIA | 28,25 | 205 | 13,78 |
| Sistema | Notación | Rend. (%) |
|---|---|---|
| Central (Ponderación) | ηg | 48,47 |
| Transporte y Distrib. | ηt | 93,70 |
| Convertidor Eléctrico | ηc | 97,00 |
| Batería | ηb | 98,80 |
| Rend. Enchufe-Batería | ηc·ηb | 95,84 |
| Rend. Central-Batería | ηt·ηc·ηb | 89,80 |
| Sist. Mec. Vehículo | ηmec | 80,00 |
| Motor y Sist. Eléc. | ηm | 88,30 |
| Rend. Batería-EMec | ηmec·ηm | 70,64 |
| Rend. Central-EMec | ηt·ηc·ηb·ηmec·ηm | 63,43 |
| TOTAL (Medio-EMec) | η = ηg·ηt·ηc·ηb·ηmec·ηm | 30,75 |
| kWhEMec/100km | kWhB/100km | kWhE/100km | kWhC/100km | kWhM/100km |
|---|---|---|---|---|
| Son los kWh que cada 100km se transforman en energía mecánica aprovechable, a partir de los 13,78 kWh de la batería | Son los kWh que cada 100km se consumen de la batería | Son los kWh que cada 100km es necesario extraer del enchufe de carga para proporcionar los 13,78 kWh a la batería. Son los kWh que pagamos cada 100km | Son los kWh que cada 100km se han producido en la central para proporcionar los 13,78 kWh a la batería. Son los kWh empleados para los cálculos de contaminación de kgCO2/kWh de las centrales | Son los kWh que cada 100km es necesario extraer del medio para proporcionar los 13,78 kWh a la batería |
| 9,73 | 13,78 | 14,38 | 15,35 | 31,66 |
Debido a que se necesita extraerer de la toma de corriente 14,38 kWh para recorrer 100km en un vehículo eléctrico, éste será el número de kWh que aparecerá en la factura por cada 100km recorridos. Y, estando en España el costo por kWh para pequeños consumidores en aproximadamente 0,115 €.[14] El costo que supone proporcionar la energía necesaria a un vehículo eléctrico en España es de unos 1,65€/100km.
Este dato es uno de los puntos fuertes de los vehículos eléctricos a baterías. Comparándolo con el consumo de un vehículo equipado con un motor de combustión interna, es verdaderamente ventajoso. Por ejemplo: un pequeño utilitario con un motor diesel (Renault Clío dci), combinando recorrido urbano y extra-urbano consume 4,7 L/100 km.[15] Lo cual, con el coste actual del gasóleo (unos 1,15 €/L[16] ), supone 5,4 €/100 km.
Incluso es un gasto por kilómetro muy pequeño comparándolo con un vehículo híbrido. El Toyota Prius tiene un consumo medio homologado en circuito combinado de 3,9 L/100km,[17] sólo un poco inferior al del utilitario convencional. En euros supondría un coste de 4,5 €/100km.
[editar] Contaminación
La contaminación de todo vehículo (eléctrico o no) debe contabilizarse sumando las emisiones directas, que son las emisiones que produce el propio motor del vehículo, y las emisiones indirectas, que son las emisiones producidas en sistemas externos al vehículo pero fundamentales para éste por proporcionarle la energía necesaria para funcionar. Aunque un vehículo eléctrico no produce emisiones contaminantes durante su funcionamiento, la generación de energía eléctrica necesaria para mover el vehículo eléctrico da lugar a emisiones contaminantes y al consumo de recursos no renovables en mayor o menor medida, dependiendo de cómo se haya generado esa energía eléctrica, como queda visto arriba. Un caso particular es el de los vehículos que utilizan electricidad renovable como fuente de energía primaria (este es el caso de los vehículos recargados por electricidad solar, también conocidos como solar-charged vehicle). Asimismo, durante la generación, el transporte y la transformación de energía eléctrica se pierde parte de la energía, por lo que la energía útil es inferior a la energía primaria, como se ha visto antes. Lo mismo sucede con el petróleo, que además de los gastos de transporte debidos a la diferencia geográfica de los lugares de producción y de consumo, es necesario transformar en refinerías en los diferentes productos derivados del petróleo, incluyendo los carburantes.En la siguiente tabla se muestra la cantidad de kWh que produce cada tipo de central de la Red Eléctrica Española, su relevancia, los kg de CO2 que se emiten por cada kWh producido en cada tipo de central y los kg de CO2 que es necesario emitir en la central para que un vehículo eléctrico recorra 100km, de acuerdo con que (como figura en tablas anteriores) para que un vehículo eléctrico recorra 100 km es necesario producir 15,35 kWh en la central eléctrica.
| Centrales REE | Energía (MWh) | Energía (%) | kgCO2/kWh | kgCO2/100km |
|---|---|---|---|---|
| Hidráulica | 17.360.755 | 19,93 | 0,000 | 0,000 |
| Nuclear | 18.055.812 | 20,72 | 0,000 | 0,000 |
| Carbón | 4.551.776 | 5,22 | 0,950 | 0,762 |
| Fuel + Gas | 414.844 | 0,48 | 0,700 | 0,051 |
| Ciclo Combinado | 17.158.538 | 19,69 | 0,370 | 1,118 |
| Eólica | 15.316.833 | 17,58 | 0,000 | 0,000 |
| Resto Régimen Especial | 14.271.036 | 16,38 | 0,270 | 0,679 |
| TOTAL | 87.129.594 | 100,00 | 0,170 | 2,610 |
Cabe apuntar que las emisiones de CO2/kWh de la Red Eléctrica Española están teniendo un rápido y repentino descenso desde 2007, año en el que se emitieron 0,368 kgCO2/kWh, que comparado con los 0,170 kgCO2/kWh de 2010, supone una reducción del 53,8% de las emisiones por kWh en solo 3 años. En 2007 un vehículo eléctrico en España habría emitido 5,64 kgCO2/100km, frente a los 2,61 de 2010. Este rápido descenso en las emisiones de CO2/kWh en España se debe principalmente al desuso de las centrales de carbón (las más contaminantes), que de 1995 al 2007 han pasado de suponer el 41,6% a suponer solo el 25,6% de la producción total de energía eléctrica, para luego reducir drásticamente este porcentaje desde entonces hasta el 2010, quedando en su relevancia actualmente (2010) en el 5,2%. Las centrales nucleares mantienen una relevancia constante en torno al 20%, las eólicas mantienen un ascenso casi lineal y las de ciclo combinado modifican su producción según abunde o escasee la energía procedente de las centrales hidráulicas (cuya producción depende de factores climáticos no controlables).
Conviene comparar las cifras anteriores de contaminación del vehículo eléctrico con las del vehículo de motor de gasolina para hacernos una idea de la relación entre unos y otros en términos de emisiones. Tal y como se ha calculado con el vehículo eléctrico (solo que éste no tiene emisiones directas, sólo indirectas), las emisiones que se exponen a continuación son las emisiones totales del vehículo de motor de combustión, es decir, las directas (las que proporciona el fabricante) más las indirectas (que son aproximadamente una adición de un 15%, debido a emisiones en el refinamiento del petróleo, trasnporte, etc[22] ). Así, las emisiones totales de un utilitario pequeño de motor diesel (Renault Clio dci) son de 13,8 kgCO2/100km (12 de emisiones directas),[23] las de las nuevas matriculaciones en España en 2009 son de unos 16,0 kgCO2/100km (13,9[24] de emisiones directas) y las emisiones del parque automovilístico medio actual (2009) de Europa son de unos 18,4 kgCO2/100km (16,0 de emisiones directas).[25]
[editar] Integración en la red eléctrica
La recarga masiva de vehículos eléctricos generará una demanda importante sobre el sistema eléctrico. Para que el balance ambiental de la introducción del vehículo eléctrico sea beneficioso, se requiere un cierto grado de flexibilidad en los modos de recarga, así como una gestión inteligente de las cargas en función de la disponibilidad de generación renovable. Un paso más allá sería la utilización de las baterías de los vehículos eléctricos como medio de almacenamiento remoto que pueda inyectar energía a la red cuando fuese necesario y el grado de carga y plan de utilización del vehículo lo permitieran.[26][editar] Promoción
Diversas entidades públicas conceden subvenciones, exenciones de impuestos y rebajas fiscales a los vehículos eléctricos.Reconociendo la necesidad de reinventar el automóvil, el presidente de Estados Unidos, Bill Clinton, anunció en 1993 un proyecto conjunto del gobierno y la industria automovilística estadounidenses para diseñar el auto del futuro. Dijo: “Trataremos de poner en marcha el programa tecnológico más ambicioso que jamás haya tenido nuestra nación”. Queda por ver si se logra “crear el vehículo ecológico de eficiencia perfecta para el siglo XXI”. Aunque a un costo enorme, se esperaba fabricar un prototipo en el lapso de una década. Algunos fabricantes están trabajando en modelos que combinan el uso de gasolina y electricidad. En Alemania en los años 90 ya existían costosos automóviles deportivos eléctricos capaces de alcanzar la velocidad de 100 kilómetros por hora en nueve segundos, y se espera llegar a 180 kilómetros por hora; sin embargo, cuando han recorrido 200 kilómetros hay que recargar las baterías al menos durante tres horas. Se espera que la investigación progrese mucho más en este campo.
[editar] Unión Europea
En el Papel Blanco sobre Transporte 2050, la Unión Europea establece que :[27]- No habrá coches de combustión en el centro de las ciudades para 2050, con el objetivo intermedio de que en 2030 la mitad de los vehículos sean eléctricos
- Un 40% de corte de emisiones de barcos y un uso del 40% de combustibles de bajo carbono en aviación
- Y un cambio de un 50% de viajes de media distancia, tanto de pasajeros como de mercancías, desde la carretera al tren y otros modos de transporte
[editar] España
Los vehículos todo-eléctricos están exentos del impuesto de matriculación. En la Región de Murcia se conceden ayudas dentro de la Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España[28] (E4), Plan de movilidad sostenible, a las corporaciones locales y otras administraciones públicas, y las empresas, pero no a los particulares,[29] como sucede en otros lugares.
El Plan Integral de Automoción, compuesto por el Plan de Competitividad, dotado con 800 millones de euros, el Plan VIVE II y la apuesta por el vehículo híbrido eléctrico, con el objetivo de que en 2014 circulen por las carretas españolas un millón de coches eléctricos. Para ello, se propone poner en marcha un programa piloto denominado Proyecto Movele,[30] consistente en la introducción en 2009 y 2010, y dentro de entornos urbanos, de 2.000 vehículos eléctricos que sustituyan a coches de gasolina y gasóleo.[31]
Dentro del Proyecto Movele, Barcelona instalará durante el año 2009 dieciocho puntos de recarga de vehículos eléctricos, que se ubicarán en diversos aparcamientos municipales.[32] [33] Asimismo, en la ciudad condal se celebra la Fórmula-e.[34] [35]
Por otro lado, la Ley 19/2009, de 23 de noviembre, de medidas de la eficiencia energética de los edificios, establece que para instalar en el estacionamiento de un edificio algún punto de recarga para vehículos eléctricos de uso privado, siempre que éste se ubicara en un cajón individual, sólo se requerirá la comunicación previa a la comunidad de que se procederá a su instalación. El costo de dicha instalación será asumido íntegramente por el interesado directo en la misma.
Dentro del Plan Avanza, Subprograma Avanza Competitividad (I+D+I), para la realización de proyectos y actuaciones de investigación, desarrollo e innovación, se recoge la finalidad de contribuir a la consecución, dentro de las TIC verdes, de aplicaciones y sistemas para el vehículo eléctrico.[36]
El Real Decreto-ley 6/2010, de 9 de abril, de medidas para el impulso de la recuperación económica y el empleo[37] contempla en el capítulo V, en el ámbito del sector energético, medidas que tienen como objetivo crear las condiciones para impulsar nuevas actividades, muy relevantes para la modernización del sector, como son las empresas de servicios energéticos y el vehículo eléctrico, que por su papel dinamizador de la demanda interna y, en definitiva, de la recuperación económica. A través del artículo 23, se incluye en el marco normativo del sector eléctrico un nuevo agente del sector, los gestores de cargas del sistema, que prestarán servicios de recarga de electricidad, necesarios para un rápido desarrollo del vehículo eléctrico como elemento que aúna de nuevo, las características de nuevo sector en crecimiento y de instrumento de ahorro y eficiencia energética y medioambiental. Por otra parte, en el artículo 24, y con el objetivo de promover el ahorro y la eficiencia energética, se establece que la Administración podrá adoptar programas específicos de ahorro y eficiencia energética en relación con el desarrollo del vehículo eléctrico.
El Gobierno presentó el pasado 6 de abril la Estrategia Integral para el Impulso del Vehículo Eléctrico, con el horizonte 2014, y el Plan de Acción 2010-2012.[38]
