Eléctricos

El largo camino hacia la movilidad sin emisiones

El automóvil va a cambiar más en los próximos 10 años que en los 100 anteriores. Las nuevas alternativas energéticas serán claves.

Carga eléctrica

La movilidad sin emisiones es el objetivo de la industria. / BMW

Tiempo de espera y demasiadas incertidumbres por despejar. La resaca del dieselgate no ha acabado, y mucho menos sus consecuencias. Ni tampoco los efectos de la caída del precio del petróleo o los que va a provocar el rápido aumento de la autonomía de los coches eléctricos. Y a lo mejor, lo que sucede, es que todo podría estar relacionado.

El sector del automóvil se encuentra en una encrucijada que le enfrenta a cuatro revoluciones simultáneas, aunque también podrían ser todas la misma. La primera es ya un clásico: la reducción de consumos y emisiones. Pero lo que ha cambiado ahora es que la evolución mecánica desemboca en el proceso de electrificación que nos llevará al coche 100% eléctrico. Y es de lo que trata este reportaje.

Pero la visión completa del conjunto exige al menos enumerar las otras. El segundo reto es la conducción autónoma, que, con el desarrollo tecnológico, en solo un par de años ha pasado de la ciencia-ficción a la realidad. Y ya han empezado a llegar los primeros modelos con funciones de guiado automático.

La tercera revolución está relacionada con las anteriores y son las plataformas de movilidad, que permitirán cubrir todas las necesidades de transporte personal y familiar, tanto a diario como en vacaciones, sin necesidad de tener la propiedad del vehículo. Este servicio supondrá la entrada de nuevos actores, como Apple o Google, nativos en el mundo digital y con una experiencia mucho mayor que los fabricantes tradicionales de coches. Y supone la amenaza más preocupante.

El cuarto es el proceso de digitalización, el automóvil 4.0. Está también íntimamente ligado a los precedentes, pero en este caso afecta a la producción y comercialización, desde las fábricas, con los cambios que provocarán avances como las impresoras 3D, hasta la logística, los nuevos procesos de ventas físicos y virtuales, concesionarios online

Volviendo al principio, el fraude de las emisiones ha desencadenado un proceso de consecuencias por ahora imprevisibles. Por una parte, ha hecho saltar por los aires la credibilidad de los procesos actuales de homologación de consumos y emisiones. Y el entierro del difunto abre una nueva era, porque ha permitido vencer la resistencia de las marcas a establecer un protocolo que refleje de verdad, o al menos con más precisión, de los consumos reales del conductor medio.

El cambio puede suponer una revolución en los motores de gasolina y diésel actuales, que en algunos casos adoptaban soluciones más enfocadas a bajar los consumos homologados que los reales. Pero lo que no plantea dudas es que los nuevos procesos de homologación obligarán a las marcas a desarrollar mecánicas mucho más eficientes para poder cumplir, ahora sin atajos, las cifras de emisiones acordadas con los gobiernos. Esto va a suponer fuertes inversiones y subidas de costes en los motores de gasolina y diésel y añadirá más ventajas competitivas a otros combustibles alternativos, como el gas licuado de petróleo (GLP) o el gas natural comprimido (GNC), que van a ganar mucho protagonismo.

Sin embargo, la consecuencia más probable del escándalo de las emisiones es la aceleración del proceso de electrificación. Para muchos fabricantes no tendrá sentido seguir destinando grandes recursos a tecnologías de cara y difícil evolución, como los motores térmicos de gasolina y diésel. Sobre todo cuando los avances de las baterías se suceden a ritmos vertiginosos en todos los frentes: autonomía, tiempo de recarga y reducción de costes. Pueden hacer realidad el coche a pilas con 500 kilómetros de autonomía en mucho menos tiempo del que necesitarían para rentabilizar las inversiones que hagan ahora en las mecánicas convencionales.

En este contexto tormentoso e impredecible, los principales ejecutivos de los grandes grupos mundiales tendrán que tomar las decisiones estratégicas más importantes de la historia de sus empresas. Y no todos acertarán.

MECÁNICAS CONVENCIONALES: TERREMOTO ‘DIÉSELGATE’

Siempre habrá un antes y un después del escándalo de las emisiones de Volkswagen. Pero es muy posible que en pocos años se vea como algo positivo y hasta necesario. Y resulta también muy probable que, si las nuevas normas de homologación reflejan de verdad las condiciones de uso reales, los fabricantes tengan que jubilar muchos motores actuales, y no solo diésel.

La polémica de las emisiones va a permitir acabar por fin con el gran agujero negro que lleva décadas minando la credibilidad del sector: la baja fiabilidad de los procesos de homologación de consumos y emisiones, con cifras cada vez más eficientes en teoría, pero más alejadas de la realidad.

El protocolo es tan poco representativo que algunas soluciones técnicas se han desarrollado para mejorar el consumo homologado en lugar del real. Y ahora pueden quedar en evidencia e incluso ser contraproducentes con unas normas que reflejen la verdad.

mecanica convencional

Los diésel están en el ojo del huracán, pero técnicamente son más fáciles de modificar. La solución pasa por aumentar el número y tamaño de sus sistemas de filtrado y descontaminación, unos cambios que pueden reducir las prestaciones, sobre todo al acelerar, y supondrán un sobreprecio, aunque asumible: algunos cientos de euros.

Sin embargo, el cambio más radical puede afectar a los motores actuales de gasolina y, en especial, al proceso de reducción de cilindrada o downsizing. Esta solución de motor pequeño pero con turbo reduce el consumo en ciudad y cuando se viaja a punta de gas, las dos situaciones que primaba el viejo ciclo de homologación. Pero en condiciones reales, y sobre todo en cuanto se conduce con un poco de alegría, la sobrealimentación del turbo dispara el consumo y puede penalizar mucho las cifras oficiales.

HÍBRIDOS E HÍBRIDOS ENCHUFABLES: PILAS PARA CIUDAD, CARBURANTE PARA VIAJAR

Primero fueron los híbridos, que combinan dos motores, térmico y eléctrico, para reducir el consumo. Y ahora, los híbridos enchufables, que mantienen el mismo esquema, pero refuerzan la parte eléctrica de la mecánica para poder circular solo con las baterías, sin gastar carburante. Mientras que los híbridos normales apenas recorren uno o dos kilómetros a pilas, los enchufables pueden desplazarse de 30 a 50 kilómetros, en función de los modelos, lo que permite cubrir los recorridos diarios sin contaminar, o al menos una buena parte.

Los híbridos enchufables son, por tanto, más completos que los convencionales y, de hecho, se postulan como la alternativa de transporte ecológico con mayor sentido práctico del catálogo actual. Y es que reúnen la limpieza de los modelos eléctricos puros y la capacidad para afrontar viajes y cumplir como coche único para todo de los híbridos.

Híbrido enchufable

La idea es que el conductor destine la energía eléctrica para los trayectos diarios habituales, esos que suelen realizarse de lunes a viernes para ir al trabajo y volver a casa. Así ayudará a descontaminar el tráfico y podrá reducir al mismo tiempo su factura de combustible. Al concluir la jornada, el vehículo se recarga en la vivienda y queda listo para el día siguiente. Y en los fines de semana se comporta como un automóvil normal y permite afrontar recorridos de larga distancia sin agobios de autonomía ni prestaciones. Además de su polivalencia de uso, el consumo oficial es otro de los aspectos más llamativos de estos modelos. Y es que anuncian gastos mínimos, de entre uno y dos litros, aunque el registro tiene cierto truco, porque se refiere solo a los primeros 100 kilómetros y recoge además el tramo que se recorre con electricidad. Si pasada esa distancia se sigue rodando y no se pueden recargar las baterías, como sucedería en un viaje, por ejemplo, el consumo subirá y será similar al de un híbrido convencional.

La oferta de modelos es cada vez mayor y crecerá todavía más a corto plazo, ya que la mayoría de nuevos modelos que lleguen al mercado estrenarán una variante enchufable. Entre otras cosas, porque estos coches ayudarán a compensar las emisiones de los modelos térmicos y a alcanzar el próximo límite de polución fijado por la UE para 2020: 95 g/km de CO2 de promedio máximo para la gama de cada fabricante.

Audi (A3 y Q7 e-tron), BMW (Serie 2 y 3, X5e e i8), Mercedes (Clase C y S, y GLEe), Mitsubishi (Outlander PHEV), Porsche (Panamera y Cayenne S E-Hybrid), Volkswagen (Golf y Passat GTE) y Volvo (V60 y XC90 Twin Engine) son las marcas que comercializan actualmente automóviles con mecánica híbrida enchufable. Y se espera que se sume Toyota, con su nuevo Prius Plug-in Hybrid, antes de que finalice 2016 y VW, con el Tiguan GTE, en el mismo periodo o a comienzos de 2017.

El mayor precio frente a un coche de combustión tradicional, el aumento de peso que implica la mayor complejidad mecánica y la pérdida de espacio en el maletero que suele suponer la integración de baterías de mayor tamaño son las desventajas principales de las propuestas enchufables. Pero, hasta que los eléctricos puros ofrezcan un radio de acción por carga que permita viajar, son la mejor alternativa para aunar movilidad personal y respeto al entorno.

ELÉCTRICOS PUROS: BATERÍAS 3.0 CON 300 KILÓMETROS

Evolución continua. Y cada vez más acelerada. El coche eléctrico ha sido un sueño inalcanzable desde la primera crisis del petróleo que nunca se hacía realidad. Pero finalmente ha llegado su momento, en gran parte gracias al desarrollo inicial de las baterías de los teléfonos móviles y ordenadores portátiles. Así, el proceso parece ya prácticamente irreversible: la capacidad de las pilas aumenta casi a la misma velocidad que se reducen los costes. Y el aumento de la autonomía va a correr también en paralelo con la reducción de precio de los modelos.

Si a esto le sumamos los problemas de emisiones de los motores térmicos y de los diésel en particular, y la proliferación de las limitaciones de acceso al centro de las grandes ciudades, el contexto empuja cada vez con más fuerza a su favor.

Eléctrico puro

El mejor ejemplo de los avances de las pilas es el Nissan LEAF, el líder mundial de ventas en modelos 100% eléctricos, con 220.000 unidades entregadas. Salió a la venta a finales de 2010 con 170 kilómetros de autonomía, en 2013 subió a 199 y a finales del año pasado llegó ya a 250 kilómetros, que en la práctica, con una conducción normal, son unos 180 reales. Pero eso no impide que el resultado suponga prácticamente un 50% de mejora en solo cinco años. Y con repetir la misma mejora en los próximos cinco años se llegaría ya a 375 kilómetros, unos 270 reales. El mismo proceso se produce con los costes. Si, cuando llegó el LEAF, cada kWh de capacidad de batería costaba cerca de 1.000 euros, ahora están ya alrededor de 250, y bajando.

Sin embargo, según la mayoría de los expertos, el aumento del rango de uso de los eléctricos se va a acelerar en los próximos años. Según declaraba a El País en el pasado Salón de Pekín el español Gaspar Gascón, director mundial de ingeniería de Renault: “Los avances son muy rápidos y en todos los frentes. Por una parte estamos logrando mejoras importantes en la densidad energética de las baterías, lo que permite subir la autonomía manteniendo el mismo tamaño del módulo de pilas. Y los avances van a llegar al mercado de forma cada vez más rápida. Por otro lado, estamos reduciendo mucho los tiempos de recarga rápida y ultrarrápida. Tenemos ya prototipos de baterías de laboratorio que admiten recargas en apenas cinco minutos, aunque se reduce mucho el número de ciclos de carga que admiten en su vida útil. Pero tiempos de 15 minutos parecen factibles para 2020”.

El nuevo Nissan LEAF con baterías de 30 kWh y 250 kilómetros de autonomía oficial es solo la primera entrega de los eléctricos 2.0 con pilas evolucionadas y autonomía ampliada que se van a generalizar en los próximos meses. La segunda es el nuevo BMW i3, que acaba de estrenar unas pilas de 33 kWh (antes eran de 21,6) y pasa de 190 a 300 kilómetros de autonomía homologada. Pero casi todas las marcas con vehículos 100% eléctricos están a punto de lanzar evoluciones similares que aspiran a romper la hegemonía en radio de acción de los ya populares Tesla de Elon Musk.

Es el caso de Renault con el Zoé, que ya está en 230 kilómetros oficiales y podría llegar pronto a 300. Y Volkswagen va a hacer lo mismo con el Golf E, que también recibirá una evolución a final de año que subirá su rango de uso oficial muy cerca de esa distancia. Además, General Motors prepara el lanzamiento del Bolt, un monovolumen eléctrico de tamaño medio con 320 kilómetros de autonomía. En Europa se llamará Ampera E y llegará en 2017.

La evolución de los eléctricos es la gran amenaza para las mecánicas térmicas convencionales, pero los coches de pilas no serán plenamente competitivos hasta que no puedan cumplir como coche único. Eso implica ofrecer 500 kilómetros de autonomía con recargas en 15 minutos que permitan viajar con normalidad. Según Gaspar, “hasta 2020 no llegará la nueva generación de baterías ya en desarrollo, con nuevas químicas internas que permitirán recorrer esas distancias”.

GLP: UNA GASOLINA MÁS SOSTENIBLE

La alternativa más económica para mejorar la compatibilidad ambiental de los automóviles de gasolina, y también la más extendida, porque está presente en cada vez más estaciones de servicio como una manguera más en el surtidor de repostaje. El GLP o gas licuado del petróleo es un carburante similar a la gasolina que se obtiene como subproducto del refinado del petróleo, por lo que no se generan emisiones adicionales en su producción. Así, en el balance global, desde la extracción hasta que se quema en el motor del coche, su utilización deja una huella de emisiones hasta un 30% inferior a la de la gasolina.

Pero no solo aporta beneficios ecológicos, también monetarios, para el bolsillo del conductor, porque cuesta la mitad: cada litro sale a 0,6 euros (según la tarifa actual).

GLP

El GLP resulta compatible con cualquier mecánica de gasolina, pero no con las diésel, porque precisa de la chispa de la bujía para inflamarse (el gasóleo arde por presión). Hoy día, Alfa Romeo, Dacia, Fiat, Ford, Lancia, Opel y Ssangyong comercializan en España modelos adaptados para poder funcionar con GLP. También es posible recurrir a la industria auxiliar y modificar el automóvil después de comprarlo, con un coste promedio que va de los 1.500 euros en los vehículos más pequeños a los 2.500 de los más grandes.

En todos los casos, se introduce un segundo depósito para el GLP y un sistema de inyección extra, para llevar el carburante hasta el propulsor. El conductor decide con cuál circular accionando un conmutador.

Entre los inconvenientes destaca que la integración del segundo depósito ocupa el lugar de la rueda de recambio, eliminándola, o, si el chasis del coche no dispusiera de ese hueco, se ubicaría en el maletero, mermando su capacidad. Y el peso total sube. Además, y por su menor densidad energética, la autonomía que aporta es inferior a la de la gasolina. La potencia, en cambio, no se ve afectada.

GNC: DE LOS HOGARES A LOS COCHES

Habitual en las casas, el gas natural empieza a calar en el automóvil. Al igual que sucede con el GLP, el GNC o gas natural comprimido está pensado para reducir las emisiones de los modelos de gasolina. Ofrece un potencial ecológico superior al de su pariente, aunque a cambio la red de repostaje está menos extendida y actualmente solo las principales ciudades españolas cuentan con puntos de abastecimiento. Sin embargo, en países como Alemania e Italia resulta tan popular como los combustibles tradicionales. A diferencia de otros carburantes, se mide en kilos, no en litros, y hoy tiene un precio de 0,8 euros por kilo, por lo que también presenta unos costes de uso sensiblemente inferiores.

El potencial ecológico es notable. En cuanto a emisiones globales de CO2 (del yacimiento al coche), el GNC es un 50% más limpio que la gasolina, un 30% frente al gasóleo y un 25% respecto al GLP. Pero también mejora la polución de óxidos de nitrógeno (NOx), que son los responsables principales de las crisis de contaminación que afectan a cada vez más capitales y que se asocian mayoritariamente al gasóleo: en comparación con un diésel Euro 5 (2011 a 2015), circular con gas natural ahorra un 67% de NOx, y frente a un diésel Euro 6 (modelos nuevos matriculados a partir de septiembre de 2015), un 11%. Además, al estar compuesto mayoritariamente de metano, puede producirse a partir de biomasa, en explotaciones agrícolas y en plantas de tratamiento de residuos, convirtiéndose así en una fuente energética renovable.

GNC

La oferta en España de modelos a gas natural es todavía reducida: Mercedes (Clase B), SEAT (Mii y León), Skoda (Citigo y Octavia) y Volkswagen (Up! y Golf) son las únicas marcas que tienen vehículos con esta tecnología a la venta.

En el coche, la mecánica se adapta de la misma forma que para funcionar con GLP, duplicando los depósitos y sistemas de inyección. Aunque el conductor no puede decidir qué consumir: se arranca siempre con GNC y, solo cuando se agota, se pasa automáticamente a gasolina.

Los inconvenientes de pérdida de espacio son también similares a los del gas licuado, porque, como las bombonas tienen un tamaño superior, no caben en el hueco de la rueda de recambio y merman siempre la capacidad del maletero, que pierde unos 100 litros. Y el aumento de peso es asimismo mayor, unos 120 kilos extra, cerca del doble que el GLP.

Sin embargo, hay otros factores que ayudan a compensar los aspectos menos convincentes. Por ejemplo, como tiene una densidad energética superior, al contrario de lo que sucede con el gas licuado de petróleo, la autonomía mejora. Y es que cada kilo de gas natural alberga la misma cantidad de energía que 2 litros de GLP, 1,5 litros de gasolina y 1,3 de gasóleo. El sobrecoste de un modelo GNC respecto al mismo de gasolina ronda los 2.000 euros, y de 500 a 1.000 frente a un diésel, aunque también es posible recurrir a la industria auxiliar y adaptar la mecánica en un taller especializado, con tarifas a partir de 1.500 euros.

HIDRÓGENO: SALE AGUA POR EL ESCAPE

Los modelos de hidrógeno parecen mágicos, porque solo emiten agua por el escape, pero se basan en una tecnología probada y conocida. Funcionan como una central energética: el hidrógeno contenido en los tanques se combina con el oxígeno del aire en el interior de una célula o pila de combustible, y la reacción da como resultado electricidad y agua como residuo. Y este agua es potable. La electricidad, finalmente, es la que impulsa el vehículo a través de un motor eléctrico.

Así, son igual de limpios que los eléctricos puros, que tampoco generan emisiones al circular, pero añaden dos ventajas principales que terminan marcando la diferencia frente a los coches de baterías: se repostan por completo en unos cuatro minutos, casi como un modelo de combustión tradicional, y suman además autonomías que rondan ya los 550 kilómetros, lo que les permite afrontar viajes y cumplir como coche único para todo.

Hidrógeno

Nacieron en Japón a comienzos de la década de 2000 y, debido a su complejidad mecánica y a una producción muy limitada y casi artesanal, entre otros factores, tenían precios desorbitados, superiores al millón de euros por unidad. Pero hoy, 15 años después, su coste se ha reducido drásticamente y hay modelos comerciales como el Toyota Mirai, que se vende por unos 80.000 euros. La mala noticia es que no está disponible en España, principalmente por la falta de una infraestructura de suministro de hidrógeno. En cambio, en Alemania y Dinamarca sí se comercializa, así como en EE UU y Japón. Hyundai y Honda tienen también alternativas similares.

La célula de combustible y el motor eléctrico se ubican delante, bajo el capó, mientras que los tanques de hidrógeno, que almacenan el combustible en estado gaseoso a una presión muy elevada de 700 bares, suelen integrarse bajo los asientos posteriores y el piso del maletero.

Entre los desafíos pendientes destaca la problemática de producir hidrógeno a gran escala sin disparar las emisiones. Es el elemento más abundante en la naturaleza, pero no se encuentra solo, en yacimientos independientes, sino que hay que extraerlo del agua, del metano o de otros compuestos. Y la operación genera emisiones y puede empañar el balance ecológico completo. Según la mayoría de ingenieros, lo ideal sería disociarlo del agua utilizando fuentes energéticas renovables (eólica, solar…). Pero actualmente esta solución no resulta del todo rentable. Otra opción sería recurrir a las industrias que producen hidrógeno como subproducto, es decir, como resultado de otros procesos. Y este es el que suele utilizarse ahora en las estaciones de repostaje. Sin embargo, al no ser puro, debe ser refinado para poder impulsar a los automóviles, lo que implica procesos y emisiones adicionales. Incluso así, es una alternativa menos mala en términos energéticos que disociarlo del agua.

Pero quizá el mayor escollo para la proliferación de los modelos de hidrógeno puede estar en la evolución de los eléctricos, porque si, como se prevé, las baterías alcanzan un grado de desarrollo suficiente como para rivalizar en rendimiento, el hidrógeno podría dejar de tener atractivo.

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