Nuestra sociedad debe realizar una transformación sin precedentes, una transición energética en la forma de moverse, tanto las personas como de transportar mercancías. En la antigüedad ha habido cambios también, pues se pasó de la tracción animal (mulas, bueyes, caballos…) al carbón primero, con el transporte ferroviario y naval, y el petróleo después, que es el impulsor casi exclusivo de los medios de locomoción utilizados en la actualidad, con la salvedad parcial del tren. En la década entrante esto va a cambiar radicalmente. El medio ambiente está dando ya muestras de lo que los científicos llevan modelizando décadas y que la industria de los combustibles fósiles se empeña en negar: Que estamos alterando la temperatura del planeta a una velocidad nunca vista en los 4.500 millones de años de su existencia. Este artículo no entrará en las razones de que ello ocurra, habiendo información abundante en la red si el lector quiere formarse sobre ello. En cambio, aquí discutiremos sobre las alternativas que tenemos para mitigar, que no revertir, algo ya imposible, dicho calentamiento global, en lo tocante al transporte.
Los compromisos que ha adquirido nuestra sociedad para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero han provocado que la mayoría de actividades humanas hayan reducido dichas emisiones pero, en cambio, algunas otras no solo no las han reducido, sino que las han aumentado. Una de esas actividades es el transporte. Observemos este gráfico:
Emisiones por sector. Fuente: UE, Agencia Europea Medio Ambiente
Se ve como la línea amarilla, correspondiente al sector del transporte se ha mantenido de forma constante en el entorno del 125% de la referencia de 1990.
Dado que el objetivo para 2030 es que las emisiones de CO2 se recorten un 40% desde los niveles de 1990, se entiende que son necesarias reducciones de emisiones del orden del 55% desde los niveles actuales, más altos que entonces. Ese 55% es un objetivo intermedio, ya que el objetivo final, para 2050 es que la emisiones de CO2 sean CERO.
Para llegar a ese 55% de reducción se pueden emplear varios métodos:
- Aumento de la eficiencia del motor
- Reducción del consumo vía vehículos más pequeños y/o con aerodinámicas “peculiares”
- Uso de combustibles o energías que no supongan emisiones
El primer punto, aumento de la eficiencia del motor, ha conseguido una reducción del consumo específico de los vehículos, es decir, simplificando, cada caballo del motor ahora requiere menos gasolina que hace 30 años. Eso es cierto, sin embargo, ese aumento de eficiencia esta llegando ya a sus límites. Existen sobre el papel diseños que darían como resultado aumentos de esa eficiencia realmente sorprendentes, por ejemplo motores pseudoadiabáticos (que no utilizan refrigeración), pero desafortunadamente requerirían el uso de materiales avanzados que solo tienen sentido en competición de primera línea (Formula 1), por su coste astronómico. Igualmente, el nivel de reducción de emisiones que proporcionaría sería, por sí solo, insuficiente.
Por suerte se puede combinar el primer punto con el segundo, pero parece que los gustos del público no están de acuerdo con ello. Es por eso que, pese a que la eficiencia de los motores ha aumentado, la línea se ha mantenido aproximadamente plana, llegando incluso el punto de que los últimos años sube, según se van alcanzando los límites de la eficiencia. Ha aumentado el tamaño y peso de los vehículos y su aerodinámica ha empeorado. Para alcanzar los objetivos de emisiones deberíamos combinar aumentos de eficiencia de los motores con reducción del tamaño de los vehículos y con unas formas de estos menos “habitables”: Coches mucho más bajos, con carrocerías en forma de gota y mucho más pequeños. Como no parece que los consumidores estén dispuestos a pasar por ahí, solo nos queda el tercer punto.
Dado que son necesarias reducciones de emisiones que la tecnología del motor del combustión interna simplemente no puede ofrecer, solo queda cambiar la energía que mueve el vehículo.
Quedan fuera de la ecuación sistemas que se han propuesto e incluso empleado para reducir las emisiones de los combustibles tradicionales, por haberse mostrado inefectivos -cuando no contraproducentes (biodiesel)-, ser difícilmente escalables (biometano, biogas…), o necesitar en su fabricación (electrocombustibles, metano sintético…) un consumo de electricidad que, por su bajo rendimiento global, mejor se puede emplear en vehículos eléctricos o a hidrógeno, pues de lo contrario, en vez de reducir emisiones, éstas resultan ser más altas.
Eficiencia total de los combustibles
Esa energía que mueve el coche solo puede ser la electricidad, bien sea almacenada en baterías o generada a bordo usando una pila de combustible alimentada con hidrógeno. Esa electricidad debe tener una alta proporción de fuentes renovables o nuclear (con otros problemas pero con emisiones de CO2 casi nulas), como ocurre en la mayoría de países europeos. Por ello, se puede establecer la relación transición energética = electrificación.
Existe mucho ruido y poca señal, usando un símil de telecomunicaciones, en la información que recibe el público acerca de qué es lo más adecuado para realizar esa transición. La mayoría de ese ruido viene de sectores anclados en el “business as usual“, intensivo en el uso de energía fósil, o de empresas que comercian con dicha energía fósil. No faltan los ejemplos: Vehículos movidos a gas (GNC, GPL), microhibridación, híbridos “autorrecargables”, etiqueta “ECO”, “híbrido-eléctrico”… Siglas, conceptos difusos, cuando no marketing puro y duro, destinados todos ellos a inducir en el potencial comprador una idea rotundamente falsa: que respetan el medio ambiente y que van a permitir la reducción de emisiones acordada.
Y de eso es de lo que voy a hablar aquí, de cómo hacer dicha transición energética desde la forma de moverse mayoritaria en la actualidad, basada casi al 100% en combustibles fósiles, a otra más limpia, con potencial real de serlo en porcentajes cercanos al 100% en el medio plazo.
Las opciones preferidas de la industria de la automoción y de la energía (hasta el momento, porque con las nuevas normas en vigor desde este año eso está cambiando), han sido principalmente la micro-hibridación, la hibridación y los vehículos bi-fuel (mal llamados híbridos por algunas marcas), que consumen exclusivamente combustibles fósiles en cualquiera de los casos. Vamos a comentar brevemente estas opciones:
- Micro-hibridación: Se trata de una vuelta de tuerca al concepto del start-stop. Su impacto en las emisiones es despreciable, e incluso, en ciertas condiciones puede ser negativo. No es transición a nada, simplemente es un mero ahorro de costes al reunir en una sola máquina eléctrica las funciones que antes tenían que hacer dos (alternador y motor de arranque), aprovechando para darle una tercera función que sale “gratis” y que puede dar la imagen de un avance en ecología, o en consumo de combustible, cuando no lo es.
- Hibridación: Toda la energía que consume procede de combustibles fósiles, en contra de la idea que transmite su publicidad, que pretende otorgarles el
Esquematico HSD
don de ser “autorrecargables” y de ser “el eléctrico que no necesita enchufes”. Nada más lejos de la realidad: esa electricidad se genera a bordo usando gasolina. Las únicas ventajas es que se intenta mantener al motor de gasolina en su rango de funcionamiento más eficiente y que, de la energía que se disiparía en forma de calor en las frenadas, parte ingresa de nuevo en la batería para emplearse en la siguiente arrancada. Ello les permite reducir sus emisiones de CO2 en cifras que rondan el 30% en el mejor caso. Por ello tampoco resultan vehículos de transición, puesto que la reducción de emisiones que el mundo tiene que hacer es mucho mayor. Aún así, hay que reconocer que, para personas que no tienen donde cargar un enchufable, por no disponer de punto de recarga vinculado en su plaza de garaje, en el trabajo, etc, es una opción, siempre y cuando para ellos sea inaplazable la decisión de comprar un vehículo nuevo. De ser una opción que cabría aplazar, o fuera posible tirar un tiempo con un vehículo usado, habría que considerarlo: A medio plazo habrá opciones para hacer recargas en la calle, como está habiendo en otros países europeos, y mientras tanto, por medio del efecto Osborne, forzamos a la industria a realizar su propia transición energética.
- Vehículos bi-fuel: Son vehículos de combustión normales sin ninguna hibridación, aunque algunas marcas insistan en llamarlos híbridos, en los que existe una instalación adicional para combustible gaseoso (depósito, líneas de combustible, inyectores…), de forma que pueden quemar, indistintamente, gasolina o gas, natural en el caso de los GNC, o licuado de petróleo en los GPL. Aunque parezcan una opción al mismo nivel que las anteriores, por ser acreedores también de la etiqueta “ECO” y estar muy de moda en los últimos años, en realidad están un paso atrás en cuanto a eficiencia (por la necesidad de estar ajustados para dos combustibles muy distintos) y emisiones, siendo su única ventaja la económica al usar combustibles con menor carga de impuestos. Esta circunstancia puede cambiar en cualquier momento, puesto que tampoco suponen una alternativa de transición y desde el Gobierno, o más probablemente la Unión Europea, se podría decidir quitarles dicha ventaja competitiva por no ser merecedores de ella, ya que, como hemos dicho, tienen un nivel de emisiones de CO2 marginalmente menor y en cambio su línea de distribución de combustibles tiene emisiones de gases de efecto invernadero (metano) mucho mayores, como se desprende de informes realizados por la consultora independiente Transport&Environment (pagina 68).
Eficiencias Motores
Estos sistemas de tracción de los que hemos hablado están todos lastrados por el bajísimo rendimiento termodinámico de los motores de combustión interna, que, como hemos dicho, está llegando ya a sus limites de eficiencia. Esto, aunado a que se alimentan de combustibles exclusivamente fósiles, con emisiones de CO2, supone que su empleo supera en varias veces el nivel de emisiones que nuestra sociedad se puede permitir sin causar una catástrofe climática. Por ello, no son en ningún caso sostenibles ni sirven para hacer transición energética alguna, siendo simplemente un producto que permite a la industria automovilística seguir explotando y obtener pingües beneficios de una tecnología que ya está amortizada pero que es obsoleta y dañina.
Ahora vamos a hablar de alternativas que SÍ son de transición, puesto que en algún momento hacen uso de energía procedente de la red eléctrica, con unas emisiones de CO2 por “caballo puesto en la rueda” del orden del 80% menores.
- Híbrido enchufable: Se trata de la evolución de los híbridos de los que hablabamos unas lineas más arriba, siendo vehículos que pueden ser movidos, indistintamente o a la vez, por un motor eléctrico o uno de combustión interna, pero en este caso con una batería capaz de almacenar mucha más energía, para cubrir varias decenas de kilómetros, en vez de dos o quizá tres, y, lo más importante, que se puede recargar con la red eléctrica. Ello les permite que un porcentaje muy alto de los kilómetros recorridos a lo largo del año puedan hacerse en exclusiva con el motor eléctrico, con emisiones de CO2 equivalentes a las de un coche eléctrico. Desafortunadamente, al ser acreedores de la etiqueta “0” y de muchas de sus ventajas, son propensos a ser objeto de abusos por parte de algunas personas y empresas, que los adquieren exclusivamente por esas ventajas, sin llegar a enchufarlos nunca, lo que resulta en unas emisiones mayores a las de un vehículo tradicional. Por ello están siendo privados de la mayoría de sus ventajas. De ser usados correctamente, ofrecen al usuario un coste de uso mucho menor a uno de gasolina, conservando el resto de ventajas que otorga un vehículo tradicional en cuanto a facilidad para viajar.
- Eléctrico de autonomía extendida: Una opción poco explotada por la industria europea, pese a sus muchas ventajas, aunque en otros mercados si se está
Esquema eléctrico con extensor
empleando. La idea es que se utilice un motor a gasolina para generar electricidad cuando se ha agotado la que se almacenaba en la batería. Contó en nuestro país con dos representantes, el BMW i3 y el Opel Ampera, pero el primero ya solo se vende en su versión con extensor en América, y el segundo, en forma de su gemelo Chevrolet Volt, también solo allí, después de la ruptura de Opel con GM. En el futuro es muy probable que Mazda comercialice algunos de sus eléctricos con un extensor basado en un motor rotativo, tecnología en la que Mazda es líder. No es descartable que alguna marca más introduzca esa opción, dada la reducción de costes para el fabricante y sus múltiples ventajas para el usuario. Su ventaja constructiva es que son el exponente de la máxima sencillez mecánica, siendo la más significativa que es posible usar un motor de combustión pequeño y simple, en el que no es necesario usar una compleja caja de cambios ni embrague. A cambio, su consumo de gasolina es algo mayor que en un híbrido enchufable, compensado con un sistema eléctrico más capaz, que puede competir de tú a tú con el de un eléctrico puro, en versatilidad, potencia y economía de uso. Podría decirse que el eléctrico de autonomía extendida es algo más económico de uso y versátil en el día a día, mientras que el híbrido enchufable lo es en los viajes largos. Similares a éstos (pero con una batería muy inferior en capacidad) son los híbridos en serie que plantean algunas marcas, pero con el inconveniente de no poder enchufarse, por lo que, al contrario que el eléctrico de autonomía extendida, estos últimos no podrían considerarse de transición energética al provenir toda su energía del petróleo.
- Eléctrico “puro”, a baterías: No tiene mucho que decir. Es una opción que cuenta ya con todo el potencial de descarbonización puesto que sus emisiones de CO2 dependen de la procedencia de la energía que cargue el coche. Es posible contratar electricidad sin aportación de combustibles fósiles ni energía nuclear, de cooperativas que venden sólo la energía que la cooperativa produce. Además, las compañías eléctricas “tradicionales” están reduciendo sus emisiones de forma efectiva, habiéndolas reducido en el último lustro más de un 30%. Por lo demás, dadas las autonomías que ya tienen los vehículos a la venta, la velocidad de recarga y el ritmo de crecimiento de la red pública de puntos de recarga rápida, ya es una opción para hacer viajes largos, y que mejora día a día.
- Eléctrico a hidrógeno: Lleva décadas siendo el futuro pero no termina de despegar. Últimamente ha habido varios accidentes muy sonados en estaciones de recarga de hidrógeno. No es en vano, pues es un combustible gaseoso muy difícil de manejar y de contener en el que, incluso es difícil detectar un fuego de hidrógeno, por ser casi invisible su llama. En ocasiones se ha propuesto metanol como compuesto portador de hidrógeno para solucionar varios de sus inconvenientes, mejorando solo su transporte, pero siendo igualmente difícil detectar un fuego de metanol. Obviando las dificultades de su almacenamiento, transporte y manejo, resulta interesante su uso en celdas de combustible, que producen electricidad por medio de una reacción química entre el hidrógeno y el oxígeno del aire. Esa electricidad se puede emplear directamente para alimentar el motor eléctrico o que se use como extensor de autonomía de un sistema eléctrico a baterías. Su único residuo es el agua. Parecería una opción limpia, si no fuera porque, hasta ahora, la forma mayoritaria de producción de hidrógeno (no hay yacimientos de hidrógeno, se tiene que fabricar) es usando gas natural, lo que comporta emisiones de CO2 aproximadamente equivalentes a las de la gasolina. Si se produce a base de la electrolisis del agua, usando electricidad del mix, la cosa no mejora, a no ser que esa electricidad provenga en su mayoría de fuentes de energía renovable o nuclear, como en Francia o Noruega. De ser el mix español, las emisiones finales quedan al nivel de la gasolina, dada la poca eficiencia del ciclo completo del combustible. Solamente es limpio si el porcentaje de electricidad libre de emisiones de CO2 ronda el 100%. Por ello, aunque en el presente en la grandísima mayoría de países no es una alternativa de transición, en el futuro sí lo será. Esta afirmación es válida principalmente para transporte pesado, naval y aéreo, que son los sectores que presentan más dificultades para su electrificación a baterías. Ello es debido a que el hidrógeno no resulta competitivo en coste, por su menor eficiencia en el ciclo del combustible, ni es posible que lo sea nunca, ya que siempre parte de la misma electricidad con la que se cargan las baterías. Resumiendo, podría decirse que es una alternativa “por descarte”, es decir, primera opción siempre baterías, y allá donde no sea práctico, hidrógeno.
Intensidad Emisiones CO2/kWh
Por tanto, siendo purista, hasta un vehículo movido con una de estas alternativas de transición tiene impacto en el medio ambiente, por las emisiones de CO2 asociadas a la generación de la electricidad que usa. No obstante, desde el momento en que nuestra sociedad necesita utilizar medios de transporte y dichas opciones tienen unas emisiones en su ciclo de vida, que son en nuestro país menores a un tercio de las de su contraparte a combustión, está claro que nos permiten conseguir nuestros objetivos de 2030. Pero es más, como es esperable que las emisiones derivadas de la producción de electricidad van a disminuir todavía más, ello comporta que un vehículo eléctrico va a reducir su impacto diario a lo largo de su vida, como puede observarse en el gráfico. Mientras tanto, un vehículo a combustible fósil siempre va a producir el mismo, todos los días de su vida útil, incluso cuando, en 2030, sus emisiones deberían ser un 55% menores. Esto es completamente inaceptable desde el momento en que un vehículo vendido ahora seguramente seguirá circulando en 2030 e incluso más allá.
La conclusión, por tanto, es que para movernos y transportar las materias primas y productos que necesitamos, hace falta hacer una transición energética en el transporte y solo puede pasar por una de las variantes que hemos relatado en ese artículo, a elegir entre las que sí son de transición. Otra opción es quizá plantearse si es necesario todo ese trasiego de personas y mercancías, pero ese sería otro debate.