El largo camino hacia la electrificación del transporte

El proceso está en marcha hace ya unos años, aunque no nos terminamos de enterar. La movilidad ha ido introduciendo nuevos actores en nuestras vidas, pero ha sido de forma tan paulatina, que los hemos asimilado sin darnos cuenta. Y, sin embargo, están ahí, dando forma a la nueva movilidad sin emisiones.

No hay marcha atrás. La sustitución de las mecánicas térmicas tradicionales por las baterías para alcanzar la movilidad sin emisiones es imparable. Pero camina a diferentes velocidades, porque los legisladores no exigen a todos por igual.

Mientras el automóvil avanza a buen ritmo y vislumbra ya la siguiente pantalla de la neutralidad del CO₂ en todo su ciclo de vida, otros sectores como el aéreo y el marítimo, apenas acaban de empezar. Solo la acción coordinada de todos puede frenar el cambio climático, aunque no hay la misma urgencia por mejorar. Así está la situación en la actualidad.

Solo basta pararse un momento a pensar. Empezando por las queridas bicis, ya sean las de uso urbano o las personales de recreo, la mayoría son ya eléctricas. Siguiendo con los patinetes, los escúteres o las motos de los servicios de movilidad compartida, todo funciona a pilas. Y continuando con los coches de carsharing, siempre enchufables, y casi al 100% solo de baterías.

La electrificación de los transportes es un paso imprescindible para la salud del planeta.  La Unión Europea ha establecido una reducción mínima del 40% en las emisiones de CO₂ respecto a 1990 para avanzar hacia una economía climáticamente neutra y cumplir los compromisos del Acuerdo de París (2015).

Pero curiosamente son las administraciones las que dan menos ejemplo. Así, mientras las ventas totales de turismos caen en España un 37%, octubre incluido, las de modelos 100% eléctricos (EV) suben un 41,7% y las de híbridos enchufables (PHEV) otro 138% en igual periodo. Y por fin sus matriculaciones han dejado de ser testimoniales, con 11.718 y 13.770 unidades respectivamente, un 1,78 y un 2,06% del total, casi el 4% si se suman, frente a apenas el 1,3% del mismo periodo del año pasado. En el otro lado de la balanza, los autobuses de transporte público con tecnología enchufable circulando en España se podrían contar con los dedos de la mano. Y es que las Administraciones ponen deberes a los ciudadanos y las empresas con mucha más facilidad de la que luego se autoexigen.

La electrificación del automóvil 

La eficiencia es el nuevo El Dorado, porque ahorra dinero: en impuestos al comprador y en multas de la UE al fabricante que no cumpla los nuevos límites de CO₂: 95 euros de sanción por cada gramo que supere los 95 g/km de media en las ventas de cada fabricante, pero multiplicados por las unidades matriculadas en Europa. Con un millón de coches pagará 95 millones de euros por gramo de más y muchos grupos rondan los 120 de media.

El camino para bajar las emisiones ataca todos los frentes y subirá los precios. Por una parte está la evolución del propio automóvil, desde la aerodinámica hasta la reducción de peso, a la rodadura, recuperación de energía al frenar… Y también el uso de inteligencia artificial (IA) en los programas de conducción y la navegación predictiva para optimizar el consumo.

Flota de coches eléctricos.

Después sigue con la mejora de los motores térmicos –gasolina y diésel– cada vez más vital para compensar el mayor consumo de los SUV, más pesados y voluminosos. Por ejemplo, ganando eficiencia con soluciones clásicas, como reducción de la fricción interna, optimización de la inyección y combustión, que pueden bajar de un 10% a un 30% el consumo.

La tercera vía es la electrificación parcial o total. Desde las tres soluciones de hibridación: básica o microhíbrida (MHEV), clásica o híbrida completa, tipo Toyota Prius (HEV) e híbrida enchufable (PHEV). La última es la tecnología de introducción al enchufe e incluye un motor térmico para viajar y otro eléctrico con unas baterías que permiten recorrer de 40 a 100 kilómetros con electricidad según el modelo, suficientes para el día a día.

Por encima están los eléctricos puros (EV), en pleno despliegue y con autonomías que empiezan a superar los 600 kilómetros: Tesla, Ford Mustang Mach-E, etc. Y luego los eléctricos de hidrógeno o pila de combustible (FCEV), caros e incipientes. En 2020 por primera vez y a pesar de la pandemia, los europeos compraron más eléctricos e híbridos enchufables que los chinos: 500.000 unidades, por 486.000 en el primer semestre. Y en septiembre, las ventas de turismos con algún tipo de electrificación alcanzaron el 25% del total en Europa, superando ya a las de diésel.

Según la Agencia Internacional de la Energía (IEA), en 2030 más del 50% de los coches vendidos en el mundo serán eléctricos y en 2050 alcanzarán los 50 millones anuales.

Tecnologías imprescindibles

La mejora de la densidad energética de las baterías será clave para reducir el peso y/o aumentar la autonomía. Los supercargadores de 450 kW y superiores resultarán imprescindibles a medio plazo para resolver los cuellos de botella, como la recarga en ruta de millones de coches eléctricos en operaciones salida de verano, Semana Santa, puentes y otros festivos.

La electrificación del transporte es vital para la descarbonización de la sociedad y la reducción de las emisiones de los gases de efecto invernadero. Pero pierde eficacia si las recargas no se hacen con energías renovables. Afortunadamente tanto la eólica como la fotovoltaica son cada vez más competitivas, en parte por la reducción de costes, y también por la penalización de las procedentes de combustibles fósiles como el carbón. Empezando por las baterías, la tecnología actual de ion litio tiene aún un margen de mejora del 30% en autonomía.

Hacia 2025 vendrán las de ion litio en estado sólido, que reducirán sobre todo los costes, aunque también ampliarán el radio de acción. Y en 2030 se esperan nuevas soluciones químicas ahora en fase de ensayo, como el electrolito sólido de cerámica, que podría llevar la densidad energética desde 600 watios/litro hasta 1.000 para superar los 700 kilómetros de rango y llegar hasta 1.000 con pilas mayores.

Sin embargo, a pesar de estos avances, la electrificación masiva del automóvil se enfrenta a diferentes cuellos de botella críticos, algunos sin soluciones viables con las tecnologías actuales. El primero afecta a las compañías eléctricas. Aunque la mayoría de los vehículos a pilas se carguen de noche, en muchos casos con energía renovable que ahora se desperdicia, deberán multiplicar la capacidad de suministro en las ciudades.

Bastará que los ciudadanos con plaza de garaje monten su poste: sus potencias de hasta 11 kW duplican y triplican las contratadas en la mayoría de los hogares. Y escalando el aumento de la demanda por edificios, manzanas y barrios, exigirán multiplicar la capacidad. Las compañías eléctricas y energéticas como Iberdrola, Endesa, Repsol o Cepsa y otros actores están ya desplegando sus redes de carga en las principales vías españolas.

Pero la solución para resolver los cuellos de botella de las salidas masivas de cientos de miles de coches eléctricos en vacaciones pasa por los cargadores ultrarrápidos, que acercarán los tiempos a los repostajes. El más potente en España es el de Repsol en Ugaldebieta, con 450 kW: puede cargar un Porsche Taycan (100 kWh) en algo más de 10 minutos.

Industria

El nuevo Volkswagen ID.3 se anuncia ya como primer modelo con neutralidad de CO₂ en todo su ciclo de vida, desde la extracción de las materias primas necesarias para la fabricación de sus componentes hasta el proceso de producción, distribución al punto de venta, energía consumida durante su uso en todo el ciclo de vida y la del reciclaje final. Todo lo que no se pueda hacer con energías renovables, se certificará para compensarlo con proyectos ambientales, como plantación de bosques. El resultado es que el ID.3 permitirá mejorar la huella de carbono en un millón de toneladas de CO₂ al año. El grupo Volkswagen ha reducido un 40% la generación de CO₂ en sus plantas de producción desde 2010 y espera conseguir la neutralidad ambiental en 2030.

Pero la planta de Audi en Bruselas ya lo ha conseguido y la de Zwickau donde se hace la gama eléctrica ID, también y ya cubre todas sus necesidades con energías renovables, desde hidroeléctrica a eólica y fotovoltaica. Otros grupos como Mercedes, BMW o Renault han anunciado alcanzar la neutralidad en CO₂ entre 2040 y 2050. Por lo que se refiere a la producción, las cadenas de montaje, entre ellas la mayoría de las españolas, operan ya indistintamente para producir coches térmicos o electrificados según la demanda.

En las compañías energéticas, la solución de transición mientras se complete la electrificación del parque automovilístico, puede pasar por los biocombustibles. Repsol, por ejemplo, produce ya 350.000 toneladas al año con aceites vegetales tipo HVO, que se puede mezclar directamente con el diésel para mejorar su huella de carbono. Y acaba de anunciar una planta en la refinería de Cartagena que estará operativa en 2023 y producirá otras 250.000 toneladas al año de biocombustibles avanzados (hidrobiodiésel, biojet, bionafta y biopropano), aptos para aviones, camiones o coches, que reducirán 900.000 toneladas de CO₂ al año. Se abastecerá de productos vinculados a la economía circular, como aceites y materias primas del reciclaje. Pero es muy flexible y puede procesar cualquier grasa reutilizada, desde aceites de cocina usados hasta subproductos de la industria agroalimentaria.

Por tierra

En las distancias cortas de reparto urbano de paquetería la mayoría de los fabricantes tienen ya furgonetas electrificadas sin ruido ni emisiones, y con planes de incentivos permitirán renovar con cierta rapidez las flotas térmicas actuales, porque empiezan a ser rentables. Además, los proveedores están desarrollando también sus soluciones. Bosch, por ejemplo, tiene el módulo eCityTruck para electrificar furgonetas de reparto de hasta 7,5 toneladas. Integra el motor, la electrónica y la transmisión en una sola unidad y ofrece 200 kilómetros de autonomía.

En el transporte por carretera la situación cambia drásticamente y la electrificación sigue casi en pañales, con dependencia casi total del diésel en el transporte de mercancía de largo recorrido. Al menos Bosch y Weichai Power, un fabricante chino de motores, han logrado subir al 50% la eficiencia de un motor de gasóleo (el máximo anterior era del 46% en camiones). Y se están desarrollando también diferentes hibridaciones para reducir consumos y emisiones, que en estos vehículos pesados superan habitualmente los 50 litros a los 100 kilómetros.

El camión eléctrico de Nikola.

Pero la electrificación de los grandes camiones de largo recorrido resulta complicada, al menos con las baterías actuales, porque para tener autonomías competitivas hay que equipar pilas muy grandes y pesadas que restan volumen de carga, y exigen mucho tiempo de recarga. Por eso los fabricantes se están centrando en camiones de tamaño medio y corta distancia, como los Volvo y FL y FE, Renault D ZE, Mercedes eActros o MAN TGM E, todos con baterías de 180 a 300 kWh, tres a cinco veces mayores que las de un buen coche eléctrico, y de 200 a 300 kilómetros de autonomía.

Sin embargo, hay fabricantes como Nikola o Tesla, con baterías mayores. El Nikola TRE, por ejemplo, tiene pilas de 720 kWh y llega a 400 kilómetros de rango. Y el popular Tesla Semi llega a los 1.000 kWh y 800 kilómetros de autonomía, pero con recargas inviables en la actualidad, aunque la marca californiana anuncia una futura red de megacargadores que podrían recuperar 650 kilómetros de autonomía en 30 minutos. El Semi se anunció para 2019, luego se retrasó a 2020, y en abril de este año se pasó a 2021.

La alternativa del hidrógeno y la pila de combustible parece mucho más viable, aunque le falta aún desarrollo. Toyota y la empresa Hino trabajan en un camión eléctrico de pila con 600 kilómetros de autonomía que empezará las pruebas en Japón en primavera de 2022. Los ferrocarriles están ya electrificados, pero ahora optimizan su eficiencia. Como el Talgo AVRIL (Alta Velocidad Rueda Independiente Ligero): 700 pasajeros, 363 km/h y 100 toneladas menos por tren que los actuales. La compañía española también trabaja en un tren de hidrógeno (pila de combustible) que podrá circular indistintamente en vías electrificadas o sin electrificar.

Por mar

La electrificación de los medios de transporte acuáticos va muy retrasada y está empezando por los barcos de recreo, con motores fuera borda eléctricos para ocio y pesca. Además, se venden kits de electrificación, para transformar los fuerabordas convencionales en eléctricos, en algunos casos aprovechando la segunda vida de baterías de coche usadas, pero solo llegan a 30 kilómetros de autonomía a velocidad máxima. En 2020 se ha presentado también el Hynova 40, primer yate de recreo a pila de combustible. Tiene 60 kW (80,5 CV) y utiliza la tecnología del Toyota Mirai. Otra alternativa es el taxi eléctrico francés SeaBubble, que empezará a fabricarse en 2021 y llegará en primavera para dar servicio en ciudades como Venecia, Dubai, París o Zúrich. Tiene siete plazas y alcanza 40 km/h.

Destaca asimismo el proyecto Ortze, un pesquero de tecnología híbrida desarrollado en el País Vasco. Puede navegar con un motor diésel, de forma híbrida ayudado por otro eléctrico para minimizar la contaminación, o en modo 100% eléctrico (hasta 55 kilómetros de rango), cuando está cerca de la costa. Por último, en 2022 se botará el primer petrolero de impulsión 100% eléctrica. Es de Asahi Tankers, mide 62 metros de largo, tiene 300 kW en su motor principal, baterías de 3.500 kWh y capacidad para 1.300 toneladas métricas de crudo.

Por aire

Aunque hay compañías poderosas como Airbus, Uber, Boeing trabajando en el desarrollo de aerotaxis eléctricos de bolsillo, en su mayoría de despegue y aterrizaje vertical, la que parece más avanzada es Lillium, una start up con sede en Múnich que ha recibido inversiones de la Agencia Espacial Europea.

El prototipo de la imagen, con capacidad para cinco pasajeros, ya vuela en pruebas y se espera que obtenga la certificación para poder vuelos comerciales en 2025. Tiene motores eléctricos en las alas, alcanza 300 km/h y tiene un rango de 300 kilómetros de autonomía. En una ciudad como Nueva York podría cubrir el trayecto al aeropuerto por la mitad de precio que con un helicóptero.

Lo más significativo es que desde 2016 los proyectos de desarrollo de aviones propulsados por energía eléctrica se han incrementado un 54%. En la actualidad hay más de 215 desarrollos en marcha: aviones de largo recorrido, regionales, avionetas y, los más numerosos, taxis urbanos de despegue vertical (VTOL).

En 2020, la avioneta de entrenamiento eslovena Pipistrel Velis Electro ha sido el primer avión totalmente eléctrico certificado por la Agencia de Seguridad Aérea de la Unión Europea. Alcanza 170 km/h y tiene 50 kilómetros de autonomía de vuelo. Easy Jet y el fabricante aeronáutico Wright Electric también desarrollan un avión eléctrico para 186 pasajeros con motor de 1,5 megavatios y las primeras pruebas se realizarán en 2023 para entrar en servicio en 2030.