Un futuro imaginado con los vehículos eléctricos

Acabo de leer un interesantísimo artículo publicado en la edición digital de Renewable Energy World, en el que considera las ventajas y posibilidades de los vehículos eléctricos, tanto para el trasporte como integrándolo en la red eléctrica. El original está en inglés, pero lo he pasado por un traductor automático y lo he repasado para que que su lectura quede totalmente compresible.

Podría aportar alguna anotación, pero prefiero dejarlo para los comentarios que pudieran surgir después por parte de alguno de vosotros. Es posible que algunas ideas os suenen, ya que han salido en este blog, ya sea por mí o por alguno de vosotros en comentarios.

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Los coches eléctricos ponen en práctica una red eléctrica sin combustibles
por Thomas Blakeslee, Fundación Clearlight

Los motores de combustión interna son intrínsecamente ineficaces debido a la fricción y a las pérdidas de bombeo. ¡Después de un siglo de la evolución, los motores de gasolina de los coches todavía son típicamente sólo un 21% eficientes! ¡Los motores eléctricos no tienen ninguna limitación de ese tipo y son capaces realmente de alcanzar una eficiencia del 98% incluyendo pérdidas del control electrónico! ¿Por qué seguimos perdiendo nuestro precioso combustible en un sistema tan ineficaz? La respuesta es almacenamiento de la energía.

La gasolina, el gasóleo y el etanol son formas asombrosamente compactas para distribuir y almacenan energía. Los combustibles han dominado nuestro sector del transporte porque las baterías son grandes, pesadas y costosas comparadas a un simple depósito de gasolina. Las clásicas baterías de plomo, por ejemplo, necesitan cerca de 388 veces más volumen para almacenar la energía que la gasolina. Los coches eléctricos necesitan llevar solamente cerca de una cuarta parte de la energía debido a esta ventaja de la eficiencia pero eso todavía significa que una batería de plomo debe ser 388 / 4= 97 veces más grandes que un depósito de gasolina. Con razón, la gasolina ha dominado durante un siglo. Los depósitos de combustible son baratos y el combustible solía ser barato, así que ¿por qué molestarse?

Ahora, las baterías de litio se han desarrollado hasta un punto en el que son seguras, rápidamente recargables y capaces de durar más que un coche. Todavía ocupan cerca de diez veces más que un depósito de gasolina, pero queda el gran problema del coste. La producción en masa reducirá finalmente el coste significativamente pero por ahora, la propuesta de "híbrido enchufable" (Plug-in hybrid o PHEV) soluciona el problema satisfactoriamente: la mayoría de los coches se conducen hasta el trabajo o en recados cerca del hogar a excepción de viajes de larga distancia muy ocasionales. Proporcionando un motor y un generador de combustible para prolongar la autonomía, una capacidad de la batería de 20 o 40 millas (32 km o 64 km) puede encargarse eficientemente de casi toda la conducción. La única vez que usted tiene que comprar combustible es cuando quiere hacer un viaje largo.

Actualmente los PHEVs existen solamente como modificaciones del Prius. Las ayudas a factura energética de 2008 en los EE.UU. incluyen deducciones de hasta $10.000 dependiendo en la capacidad de la batería. Para finales de 2010 tendremos una amplia gama de lanzamientos de PHEV incluyendo el Chevy Volt. Cuando se agota la batería, un PHEV funciona como un híbrido. La verdadera rentabilidad se encuentra en los viajes diarios al trabajo y en los recados, cuando es esencialmente un coche eléctrico puro. El Tesla Roadster es el primer automóvil eléctrico puro impulsado por batería de litio. Tiene una autonomía de 244 millas (393 km) y un tiempo de 0-60 millas/h (96.5 km/h) de 3.9 segundos. Hasta la fecha se han fabricado cincuenta de estos coches y tienen una larga lista de reserva a pesar del precio de $109.000.

Tesla ha realizado un excelente estudio de la eficacia W2W (well-to-wheel, es decir, del pozo –de petróleo- a la rueda) que comparaba su eléctrico puro con otros coches de gran eficacia. ¡Su estudio demuestra que los coches eléctricos ganan al resto de las propuestas incluso con nuestra actual e ineficaz red eléctrica alimentada por centrales de carbón de 50% de rendimiento! Por muy mala que sea la energía procedente de carbón, la ventaja en la eficiencia de 4 veces de los motores eléctricos implica que estos todavía producen menos de la mitad de las emisiones de CO2 que cualquier otro coche de gasolina.

Si se asume que la energía proviene de una moderna central eléctrica de gas natural de ciclo combinado, la eficacia W2W del Tesla eléctrico es 3.56 veces mejor que el Honda CNG, que funciona directamente en el gas natural comprimido. Es también 3.25 veces más eficiente que el Honda FCX de la pila de combustible usando el hidrógeno procedente de gas natural. Es más de dos veces más eficiente que un Prius híbrido. Observe que estos cocientes también se aplican a la cantidad de CO2 y a otras emisiones lanzadas en la atmósfera. Menos combustible significa menos contaminación.

Puesto que los coches eléctricos propiamente tienen cero emisiones todas vienen de la central eléctrica, donde se controlan mucho más fácilmente. Usando una mix eléctrico de geotérmica, viento y energía solar las emisiones de coches eléctricos se podrían reducir, en última instancia, a cero. La variabilidad del viento y de la energía solar limita normalmente su uso hasta el 20% aproximadamente de la producción total. Sin embargo, el gran colchón de las baterías de almacenamiento en los coches eléctricos enchufados para la recarga podría estabilizar la red de forma sorprendente.

El concepto de V2G (vehicle to grid, es decir, vehículo a red) permite a los coches en carga suministrar a la red cuando sea necesario. Los clientes V2G conseguirían una tarifa reducida porque su cargador apoya la red temporalmente en caso de una escasez de energía. La carga sólo se produce cuando hay mucha energía disponible: durante la noche o durante un periodo de viento que genera un exceso de energía. Durante un período de calma del viento o cuando una nube obscurece el sol puede haber escasez, que se puede completar con las baterías. Se están fabricando sistemas V2G y se están poniendo a prueba en varios lugares.

La energía solar se produce, sobre todo, alrededor del mediodía, aunque el pico de consumo es al anochecer. La energía eólica contribuye por la tarde y se extiende hasta el anochecer, bien pasado el pico. Definiendo la lógica del cargador V2G correctamente, la red se estabilizaría automáticamente y la energía renovable, variable, se puede utilizar en mayor grado. La red se diseña para gestionar cargas máximas generalmente para el aire acondicionado en tardes calientes. Puesto que los coches en carga pueden esperar hasta que la energía está disponible durante la noche, no es necesaria una ampliación de la capacidad de la red para suministrar energía a los coches eléctricos. Un asombroso pedacito de sinergia, que me hace sentir lo que debería ser: ¡Coches silenciosos, limpios y sin combustibles - recargados por una red libre de combustible! Un futuro que anticipo con placer.

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Thomas R. Blakeslee es presidente de la Fundación Clearlight, una organización no lucrativa que invierte en energía renovable y las otras compañías de interés social y concede becas a personas que están trabajando para el cambio eficazmente.