domingo, 4 de septiembre de 2016

El futuro de la movilidad eléctrica (I) ¿Electrolineras o electro-establos?

(English version: http://active-mobility.blogspot.com.es/2016/11/the-future-of-electric-mobility-i.html)

Hace unos meses, antes del verano, tuve la ocasión de participar en un encuentro sobre el futuro de las ciudades en Graz (Austria), uno de esos macro-congresos organizados para diseñar un futuro urbano a la vez sostenible y rentable para la gran industria. Una parte importante de las ponencias (aproximadamente 1/4 de las mismas) estaba dedicado a la movilidad urbana. Participé en una sesión sobre ciclismo urbano con una presentación cuya tesis central era que la rapidez de ejecución es importante para el éxito de las redes ciclistas. Hubo mas intervenciones interesantes sobre movilidad a pie y en bicicleta, pero la mayor parte de las sesiones sobre movilidad estaban dedicadas a la movilidad eléctrica y mas concretamente a los vehículos (coches y autobuses) eléctricos alimentados con baterías.

Este verano, viendo el Tour de Francia por televisión, me tropecé con unas imágenes sorprendentes. Un grupo de ciclistas rodaba escapado del pelotón y una moto de la organización filmaba las bicicletas con una cámara de infrarrojos. El comentarista nos informó de que el objeto de tal filmación era verificar que las bicicletas no contaban con una batería y un motor eléctrico de apoyo al pedaleo. En los modelos mas usuales la batería y el motor van alojados en el tubo del cuadro (bajo la tija del sillín), pero hay otras posibilidades. Y la UCI está preocupada por este posible  "dopaje eléctrico".

Las reflexiones de este post tienen por origen mis impresiones en Graz y ante las imágenes citadas. Pero al empezar a escribirlas me he dado cuenta de que ocuparían un espacio mayor del razonable en un post de un blog, así que he decidido dividir su exposición en varias partes. La primera, contenida en este post, trata de los límites económicos de la idea mas convencional de movilidad eléctrica: el coche eléctrico alimentado por baterías

El automóvil eléctrico parece haberse convertido en la "gran esperanza blanca" de la industria del automóvil, ante la creciente conciencia de la sociedad acerca de los inconvenientes ambientales de un modelo de movilidad basado en el motor de explosión. No es solo que el petróleo se esté agotando, ni el cada vez mas evidente cambio climático asociado al consumo irresponsable de combustibles fósiles, es que la sociedad cada vez entiende menos por qué es necesario vivir entre artilugios que producen humos y gases contaminantes de todo tipo. Personalmente estoy convencido de que, de aquí a unos años, la gente mirará hacia atrás y no podrá comprender como a principios del s.XXI nos empeñábamos en vivir entre automóviles propulsados por petróleo, del mismo modo que ahora empezamos a asombrarnos de como, hace no muchos años, nos empeñábamos en fumar en los bares, autobuses, ascensores y aulas.

Sin embargo, no está claro que el automóvil eléctrico sea la solución a los problemas generados por el predominio del automóvil de petróleo en la movilidad urbana. Los colectivos ecologistas han insistido en que el coche eléctrico per se no es una solución al cambio climático, ya que sin cambios profundos en el modo de producción de la electricidad, su generalización solo trasladaría las emisiones desde los propios automóviles a las centrales eléctricas que forzosamente habrían de producir la energía para moverlos. Los colectivos que defienden un modelo de movilidad mas saludable y eficiente en las ciudades, han insistido en que el coche eléctrico no solucionaría los graves problemas de accidentalidad, ocupación abusiva del espacio urbano, congestión del tráfico y sedentarismo que el predominio del automóvil privado conlleva.

Siendo todo ello rigurosamente cierto, pienso que la principal razón por la que el coche eléctrico no se generalizará es económica: La tecnología de los automóviles eléctricos impulsados por baterías dista mucho de ofrecer un producto de consumo masivo comparable al automóvil de petróleo convencional. Veamos algunas razones:

Un automóvil convencional posee una relación peso-potencia muy superior a la de cualquier automóvil eléctrico. Llevará decenios conseguir (si es que se consiguen) baterías con una densidad energética comparable a la del petróleo a un coste razonable. La densidad energética no es sino la energía acumulada por kg de peso. La gasolina y el gasoil tienen una densidad energética de aproximadamente 12 kw-h por kg (10 kw-h por litro), mientras que las baterías de litio que se usan en los automóviles eléctricos (incluidas las modernas baterías de Tesla) rondan, en el mejor de los casos, los 0,5 kw-h por kg. Eso quiere decir que para almacenar la energía acumulada en cualquier depósito de gasolina de, digamos, 50 litros (con un contenido energético aproximado de 500 kw-h), haría falta una batería con un peso de una tonelada (1.000 kg) en el caso más que favorable de una densidad energética de 0,5 kw-h por kg. Aún considerando que el motor eléctrico es mas eficiente que el de gasolina, la diferencia es abismal. Basándose en estos datos, algunos han definido los coches eléctricos como "baterías con ruedas".

Pero si grave es el problema de la acumulación de la energía, mucho mas grave es el problema del repostaje de dicha energía.Se nos ha pintado un futuro en el que las gasolineras son sustituidas por electrolineras, en las que centenares de miles de coches eléctricos recargan sus baterías en cuestión de minutos. Nada mas alejado de cualquier realidad razonable. La dificultad no está solo en la necesidad de sustituir millones de gasolineras por electrolineras, sino sobre todo en la necesidad de rediseñar por completo la red eléctrica para hacer frente a las necesidades de esas electrolineras. Siguiendo con el ejemplo anterior, para recargar un solo coche eléctrico con la misma energía (500 kw-h) y en el mismo tiempo en que se llenaría un depósito de gasolina de 50 litros (pongamos 1 minuto) haría falta una instalación de suministro eléctrico capaz de proporcionar una potencia de aproximadamente 500x60=30.000 Kw (sic). Si se quieren poder recargar simultáneamente 10 coches, entonces necesitaríamos una instalación de 300.000 Kw (300 Mw). Como comparación, una instalación doméstica tipo suele estar dimensionada para suministrar una potencia máximo de 3 a 6 Kw. Otra comparación: una central nuclear proporciona típicamente una potencia de 1 Gw (1.000 Mw), es decir que daría para 3 (sic) electrolineras capaces de cargar  simultáneamente 10 coches eléctricos en un minuto. Nótese que el problema mencionado no se puede evitar mejorando la tecnología de las baterías, sino que es intrínseco del vector energético utilizado (la electricidad). De hecho, estamos suponiendo la disponibilidad de baterías capaces de acumular cientos de kw-h de energía en minutos, algo bastante lejano de la realidad en estos momentos.

Las cifras del ejemplo anterior, obtenidas a partir de cálculos aritméticos elementales, son espeluznantes y nos ilustran acerca de lo alejada de la realidad que está la idea de un mundo poblado de electrolineras que ofrezcan a los vehículos eléctricos un servicio semejante al que las actuales gasolineras ofrecen a los vehículos con motor de explosión. Se podría objetar que los motores eléctricos son mas eficientes y por tanto necesitan menos energía, que normalmente los conductores no llenan el depósito entero en las gasolineras y que podrían tolerar tiempos de carga de varios minutos para sus vehículos. Bien, dividamos por 10, o incluso por 100, las cifras del ejemplo anterior. Aún así siguen siendo espeluznantes y nos muestran lo alejada de la realidad que está la hipótesis de un mundo poblado de electrolineras.

Obviamente es posible cargar los coches eléctricos mas lentamente en el hogar, por ejemplo por la noche. Esta es una hipótesis muy querida por la industria de generación de electricidad, pues su realización ayudaría a suavizar la curva de demanda de ésta. Para cargar un coche eléctrico en el garaje de una casa con la energía equivalente a 10 litros de gasolina o gasoil, es decir 100 kw-h, en 10 horas, haría falta un sistema de suministro eléctrico dimensionado para proporcionar, al menos, 100/10=10 kw. Es, desde luego, una hipótesis mucho mas razonable que la de las electrolineras, aunque en todo caso supone triplicar o cuadruplicar la capacidad del sistema de suministro del hogar. Y hacerlo de modo masivo en una ciudad podría implicar tener que cambiar todo el sistema de suministro eléctrico de la misma.

Pero lo importante desde el punto de vista económico es que, si optamos por este sistema de carga lenta, estamos renunciando a una de las ventajas que propiciaron el éxito del coche de gasolina: su disponibilidad ilimitada en el tiempo. A diferencia, por ejemplo, de las caballerías, a las que sustituyeron con éxito, los coches de gasolina no tienen "tiempos muertos". No necesitan parar cada cierto tiempo y durante largos periodos de tiempo para descansar, dormir y alimentarse. Tampoco necesitan de espacios especiales (establos) para estos periodos de reposo, dotados de condiciones especiales para ello, como comederos. A diferencia de una caballería, un coche de gasolina no necesita para ser almacenado entre uso y uso mas que un espacio de unos 10 m2 en la vía pública. Esta es una de las principales razones por las que el urbanita medio puede poseer un coche, mientras que nunca pudo poseer una caballería propia. Así que un mundo poblado de coches eléctricos, dadas las circunstancias, mas que un mundo poblado de electrolineras, sería un mundo poblado de electro-establos.

Poseer un electro-establo puede ser tarea fácil -hasta cierto punto, pues ya vimos que supone incrementar notablemente la potencia del sistema de suministro- para los propietarios de una vivienda unifamiliar con garaje. Pero la cosa se complica para los vecinos de un bloque de viviendas con garaje, que habrían de acometer cambios sustanciales en sus sistemas de suministro eléctrico que, además, solo beneficiarían a los propietarios de coches eléctricos. Para los vecinos de bloques o casas sin garaje, llegar a poseer un electro-establo puede convertirse en una auténtica pesadilla. Desde luego, muchos de los actuales propietarios de un coche de gasolina o gasoil ni siquiera se lo plantearían.

Junto al problema de la posesión de un electro-establo, propio o compartido, inevitablemente asociado a la posesión de un coche eléctrico, se plantearía un problema similar en la hostelería. Al igual que las antiguas posadas habían de contar con establos para las caballerías de sus clientes, los nuevos hoteles habrían de contar con electro-establos para los coches eléctricos de sus clientes. La disponibilidad de sistemas de recarga apropiados para los vehículos eléctricos en un hotel de, digamos, 100 habitaciones, no sería un asunto trivial.

En los viajes de larga duración es en donde los coches eléctricos muestran sus mayores debilidades frente a sus competidores de gasolina. Se acabaron los viajes planificados al azar. Ahora se hace preciso una cuidada planificación, de electro-establo en electro-establo, so pena de quedarse aparcado en la carretera a bordo de un artilugio inservible (en esto el coche eléctrico es peor que una caballería, que siempre puede pastar y hacer sus necesidades en el campo). Y en territorios en lo que no se disponga de una adecuada red de electro-establos es imposible viajar: no vale con llenar el deposito y cargar además algunas latas de gasolina adicionales.

Por otro lado, los costes de eliminación y reciclaje del coche eléctrico incluyen forzosamente los costes ligados a las pesadas baterías, lo que en cualquier economía consciente supondría un encarecimiento adicional del coche eléctrico. Hay además serios problemas asociados a la minería de los materiales necesarios para dichas baterías, por ejemplo el litio. Pero no voy a adentrarme en esos problemas que ya se tratan en otros textos fáciles de encontrar en Internet. Creo que lo dicho basta para demostrar que el coche eléctrico, como objeto de consumo, no es comparable al de gasoil o gasolina y que ello no se debe a que su tecnología esté todavía desarrollándose sino a aspectos intrínsecos ligados al propio cambio de vector energético: de los derivados del petróleo a la electricidad.

¿Cabe pues pensar en un proceso de sustitución masiva de los actuales coches de petróleo a por los nuevos coches eléctricos? Parece obvio que no, salvo al precio de una notable contracción del mercado. Dicho de otro modo, si el petróleo llega a agotarse o se encarece por encima de de cierto umbral, es muy posible que muchos consumidores (los mas ricos) opten por adquirir coches eléctricos, pero muchos otros (posiblemente muchos mas) simplemente renunciarán al coche (lo que no estaría nada mal, dicho sea de paso), dadas las dificultades, el mayor coste y el peor servicio que el coche eléctrico les ofrecería.

Otra posibilidad es que este cambio del automóvil de gasolina/gasoil al eléctrico sea forzado desde las propias instituciones estatales, mediante normas (por ejemplo prohibir a los coches de petróleo circular por las ciudades), impuestos (por ejemplo, subir los impuestos a la gasolina y el gasoil) o incentivos y subvenciones de todo tipo que favorezcan al coche eléctrico. Desde luego estaría bien que se limitase el uso del coche en las ciudades pero ¿solo el de gasolina? ¿el eléctrico no produce congestión, ocupación abusiva del espacio público, accidentes?. Tampoco estaría mal que, vía impuestos sobre el combustible, se tratase de moderar la contaminación producida por el coche convencional, pero ¿No contamina en coche eléctrico en países donde la mayor parte de la electricidad es de origen fósil y nuclear? En cuanto a las subvenciones y los incentivos económicos al coche eléctrico ¿No hay otras necesidades sociales mas urgentes necesitadas de esos fondos, por lo general bastante generosos?

En todo caso, incluso en la hipótesis de que dichas actuaciones por parte de los gobiernos tengan éxito (de momento no lo están teniendo), al igual que ocurre con el ejemplo anterior, lo mas probable es que el resultado fuera una contracción del mercado del automóvil y que muchas personas optasen simplemente por renunciar al coche (lo que no estaría nada mal, repito). En este caso, además, dado que el coche eléctrico es especialmente inapropiado para los viajes de larga distancia, podría producirse el efecto perverso de que los consumidores con mayor poder adquisitivo optasen por poseer dos coches, uno eléctrico para la ciudad y otro de petróleo para los desplazamientos de larga distancia. Un escenario que sin duda agrada a la industria del automóvil pero de dudosa utilidad para el medio ambiente.

Queda finalmente por examinar la estrategia mixta, que parece imponerse en los últimos tiempos, que es la de promover el coche híbrido eléctrico y de gasolina, a ser posible enchufable, como transición hacia el coche exclusivamente eléctrico. Ahora bien, como cualquier usuario de un coche híbrido sabe (el que no lo sea puede preguntar al taxista de su barrio), los coches híbridos se comportan como coches de gasolina igual de ineficientes que los convencionales en carretera y solo son coches (también de gasolina a la postre) mas eficientes que los convencionales en ciudad. En cuanto a sus características de "enchufables", las ventajas que hemos detallado del repostaje convencional frente al eléctrico hacen esperar que el porcentaje de energía eléctrica que consuman sea bastante bajo respecto del total. Son, por tanto, coches de gasolina cuyas ventajas competitivas se circunscriben a los ámbitos urbanos (donde hay otras alternativas globalmente mas deseables y competitivas como veremos en la próxima entrada) y cuya anunciada transición hacia la electrificación total es mas que dudosa.

Termino aquí con esta entrada, esperando haber demostrado que el futuro del coche eléctrico alimentado por baterías como objeto de gran consumo, comparable al actual automóvil de gasolina o gasoil, es mas que dudoso. Y que ello es así por razones que no siempre tienen que ver con el escaso desarrollo de la tecnología, sino que hay también razones de peso para ello que tienen que ver con la propia esencia del coche eléctrico y su dependencia, en última instancia, del sistema de suministro eléctrico.

¿Quiere ello decir que la movilidad eléctrica, o mas exactamente, la movilidad eléctrica autónoma en vehículos alimentados por baterías no tiene futuro? La respuesta en la próxima entrada, que pienso titular: "El futuro de la movilidad eléctrica (II) ¿Toneladas o kilogramos?"

Hasta entonces


5 comentarios:

  1. tu te has divertido escribiéndolo, yo leyéndolo. Muy bueno!

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  2. Gracias por compartir muy interesante! Qué increíble que todavía el futuro de la movilidad esté en una incertidumbre... Sin duda hay varias alternativas que se manejan apoyadas por: el concepto de ciudades a escala humana, el teletrabajo: uso de la bicicleta, autos inteligentes, etc.
    Entiendo que las bicicletas eléctricas funcionan bastante bien: ¿Sabes como se está tratando o abordando este tema? (Nota: que no se malinterprete hacia donde apunta mi pregunta, ya que yo fomento la bicicleta impulsada a energía humana, pero creo que los vehículos livianos son lo que pueden ser impulsados por electricidad)

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    1. Efectivamente, tu intuición me parece correcta. Este tema de los vehículos ligeros, incluyendo las bicicleta eléctricas, pienso tratarlo en mi próxima entrada

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  3. Cometes un error muy gordo con tu aritmética. Asumes que un coche eléctrico tiene que cargar la misma energía que tiene un depósito de gasolina, y eso es un error. Tú mismo dices que 1 litro de gasolina tiene unos 10 kWh por litro, lo que implica que para desplazarse 100 km ese coche de gasolina usa entre 60 y 80 kWh de energía (6 a 8 litros que es un consumo media bastante comedido) pero el caso es que un coche eléctrico solo consume entre 11 y 14 kWh para realizar esos mismos 100 km. De ahí que su eficiencia 'del tanque a la rueda' sea muchísimo mayor que la de un vehículo de combustión. Si partimos de esta corrección, verás que el resto de operaciones realizadas necesitan una grna corrección y entonces ya no estamos ante las cifras de necesidad de potencia que estimas. De hecho, sabrás que la potencia actual instalada en España esta muy por encima del consumo actual, habiendo cabida, sin necesidad de nuevas inversiones, para alimentar unos cuantos millones de coches eléctricos.

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    1. Se trataba solo de un cálculo de "órdenes de magnitud" en el que efectivamente no se tenía en cuenta la mayor eficiencia del coche eléctrico (algo sobre lo que podríamos discutir hasta donde llega realmente). Pero, como indico en la propia entrada, "Se podría objetar que los motores eléctricos son mas eficientes y por tanto necesitan menos energía, que normalmente los conductores no llenan el depósito entero en las gasolineras y que podrían tolerar tiempos de carga de varios minutos para sus vehículos. Bien, dividamos por 10, o incluso por 100, las cifras del ejemplo anterior. Aún así siguen siendo espeluznantes y nos muestran lo alejada de la realidad que está la hipótesis de un mundo poblado de electrolineras". De todos modos si quieres cálculos teniendo en cuenta la mayor eficiencia del coche eléctrico, puedes consultar esta otra entrada mas reciente, que hace uso de los datos del último report sobre movilidad eléctrica de la UE: La movilidad eléctrica en la UE: no es oro todo lo que reluce - http://movilidad-activa.blogspot.com.es/2017/09/la-movilidad-electrica-en-la-ue-no-es.html

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