MOVILIDAD SOSTENIBLE Y ELÉCTRICA. EL FUTURO.

INTRODUCCIÓN

A lo largo de la historia el desarrollo humano y económico, así como el bienestar de los pueblos, ha estado estrechamente vinculado a la movilidad. Sin embargo, desde mediados del pasado siglo XX, con la mayor presencia de vehículos particulares, principalmente en las grandes ciudades, fueron surgiendo problemas de diversa naturaleza, pero especialmente relacionados con la contaminación del aire, la congestión vial y el consumo excesivo de energía. Esos cambios ambientales influyeron en la variación global del clima terrestre, observándose señales inequívocas de calentamiento de la atmósfera y los océanos, causando una disminución de las masas glaciales. Estos hechos son consecuencia del aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero, que vienen derivados de esas actividades humanas.

Transporte electrificado en Estrasburgo. Imagen Wikimedia commons.

A finales del siglo XX el concepto de sostenibilidad comenzó a definirse y tomar peso, como la cualidad de ser susceptible de consumo durante un largo plazo sin agotar los recursos naturales o causar daños al medioambiente. Dos referencias han marcado estos precedentes: el informe Brundtland de 1987 elaborado por la ONU, y la Conferencia de Río de Janeiro de 1992 sobre el Medioambiente y Desarrollo.

La sostenibilidad no puede llevarse a cabo si los ecosistemas no son capaces de procesar los residuos que genera la humanidad. Tras las evidencias constatadas a lo largo de décadas, los gobiernos, conocedores de esa realidad y con mayor o menor acierto, han ido plasmando en normas las ideas para conseguir una gestión ambiental tendente a un equilibrio que permita vivir el presente sin hipotecar el futuro.

Se ha evidenciado que los vehículos de combustión interna, que consumen hidrocarburos, han disparado los niveles de concentración de CO2 en la atmósfera. Las alternativas, pasaban por un cambio del paradigma tecnológico; los combustibles fósiles comenzaron a ser puestos en la raíz del problema y nuevas tecnologías fueron desarrolladas. Los coches híbridos constituyeron un paso intermedio entre el vehículo de combustión y el eléctrico. Pero, una conciencia creciente, favorecida también por los poderes públicos y las normativas adoptadas a nivel internacional, fue favoreciendo que las compañías del sector del automóvil innovaran y desarrollaran vehículos enteramente eléctricos; muchos de ellos ya circulan por nuestras carreteras y ciudades.

Es cierto, que las infraestructuras para el vehículo eléctrico aun se halla en fase de expansión, pero es inevitable que termine cubriendo toda la red de estaciones de servicio y otras áreas, por ser el logro del equilibrio medioambiental un objetivo que no tiene marcha atrás. No obstante, en la actualidad ya existe un buen número de puntos de carga y mantenimiento del vehículo eléctrico (en este enlace se puede acceder a una guía para conocer dónde cargar el coche eléctrico).

Ilustración de la enciclopedia escolar de 1909 The How and Why Lbrary: Little Questions that Lead es (Wikimedia commons).

LA MOVILIDAD, UNA NECESIDAD INHERENTE AL SER HUMANO

La movilidad es un factor imprescindible en el bienestar de la humanidad. No se trata solo de la capacidad técnica de las personas para desplazarse de un lugar a otro en un tiempo y de forma adecuada, sino también del disfrute, la calidad y la experiencia de ese viaje. Por ende, con la movilidad los seres humanos pueden acceder a mayores oportunidades, de trabajo, esparcimiento y acceso a recursos que no puede hallar en su entorno inmediato.

La movilidad de las personas se halla afectada tanto por circunstancias particulares, como por el entorno socioeconómico y cultural. No siempre pueden desplazarse según sus deseos y necesidades, y en este sentido pueden ser cautivas del propio sistema, quedando limitados en su accesibilidad, al no encontrarse los medios distribuidos de forma equitativa en la sociedad. La movilidad no sólo debería asegurar que las personas pudieran acceder a los servicios y oportunidades, sino también a enfrentar las problemáticas medioambientales, la prosperidad económica y las desigualdades sociales. En este sentido, la movilidad también afecta a la calidad de vida, por el impacto que se ve reflejado en el ambiente, los niveles de ruido y en general en la merma de esa calidad dentro de un entorno habitualmente masificado. Estos fenómenos se manifiestan a escala global; por ejemplo las emisiones de gases de efecto invernadero favorecen el cambio climático, y son ajenos a las delimitaciones políticas de las fronteras.

Las áreas urbanas suponen un desafío medioambiental, al representar cerca del 80% de las emisiones de gases de efecto invernadero. Las fuentes generadoras de esos gases no se hallan sólo en la industria. En general, el automóvil y los diferentes medios de transporte constituyen importantes focos de emisión que, al tiempo que permiten un alto desarrollo y socialización de la movilidad, provocan otros impactos en la ganada calidad de vida, especialmente en la salud.

LAS CIUDADES DISPERSAS Y EL «EFECTO DE DEMANDA INDUCIDA»

Por primera vez en la historia, más de la mitad de la población mundial reside en ciudades. Continuamente, ingentes cantidades de personas en el mundo que residen en zonas rurales se desplazan a las zonas urbanas, y esa tendencia seguirá creciendo en las próximas décadas. A partir de la segunda mitad del pasado siglo XX, el automóvil adquirió una relevancia considerable en la planificación y crecimiento urbano, al ser considerado como el principal medio de desplazamiento. El peatón vio así reducido su espacio en favor de las infraestructuras para la circulación y estacionamiento de los vehículos. Simultáneamente, favorecido por la facilidad para desplazarse, se fueron creando modelos de ciudades dispersas y de baja densidad, que requirieron de mayor volumen de transporte y nuevas infraestructuras como forma de cubrir las necesidades de suministro y trabajo, no dejando otra opción a los ciudadanos que moverse en vehículos privados, al dejar de ser eficiente o viable el transporte colectivo.

El aumento de las capacidades de las vías favorece el efecto de demanda inducida. Imagen Wikimedia Commons.

Este sistema de ciudades dispersas se retroalimenta, generando un problema que no sólo se mantiene sino que se potencia, es lo que se denomina «efecto de demanda inducida». Así, es evidente que aumentar la capacidad de las vías en respuesta a la congestión por el uso de vehículos privados, resulta en una mejora a corto plazo de los tiempos de viaje, lo cual viene a reducir el costo general. Pero, cuando un bien reduce su precio, el mercado suele responder mediante una mayor demanda de consumo de ese bien, en este caso un aumento de viajes que, con el tiempo, conducirá de nuevo a colmar la capacidad de las nuevas vías y en consecuencia a retornar a la situación inicial de congestionamiento.

EFICIENCIA DEL VEHÍCULO E INNOVACIÓN TECNOLÓGICA

En la actualidad, existen respuestas tecnológicas a las inquietudes medioambientales relacionadas con los vehículos a motor, y con los objetivos de las directivas o políticas asociadas. Esas tecnologías pasan inevitablemente por reducir sustancialmente el uso de los combustibles de origen fósil, y reemplazarlos por otros que generen menos emisiones de carbono. Algunas tecnologías de propulsión pueden incluso eliminar totalmente esas emisiones resultando así inocuas para el medioambiente; es el caso del motor eléctrico de batería tradicional, o el de pila de combustible, en el que se utiliza hidrógeno en vez de un hidrocarburo. Las baterías de un motor eléctrico tradicional tienen que ser cargadas a través de un enchufe (aunque existen procesos combinados que permiten ayudar a la carga mientras se conduce, como son las energías que se suelen perder en las frenadas), mientras que el motor con pila de combustible se carga inyectando hidrógeno, y lo que se expulsa a través del tubo de escape es vapor de agua.

La eficiencia, la calidad del combustible, la distancia recorrida y la antigüedad del parque de vehículos a motor, junto con la adecuada captura de las partículas contaminantes, son factores que influyen en el grado de las emisiones de carbono. Muchos gobiernos fueron conscientes de que las empresas del sector del motor, podían mejorar notablemente las tecnologías en los vehículos nuevos para reducir considerablemente las emisiones de CO2 y otros agentes contaminantes. Las iniciativas en favor de esas mejoras fueron posibles gracias a la normalización internacional de la gestión en materia medioambiental, cuyas primeras recomendaciones, más tarde volcadas en normativas y tratados con obligación de cumplimiento, fueron surgiendo en las últimas décadas en diversas reuniones interdisciplinares.

Un vehículo híbrido Toyota Prius. Imagen Wikimedia Commons.

Era evidente, que una reducción significativa de los gases de efecto invernadero en el transporte, sólo era posible con un incremento sustancial del rendimiento de los sistemas de propulsión. Los motores híbridos (con sistema combinado de combustión y eléctrico), y los citados motores eléctricos con batería o pila de combustible, fueron los candidatos más prometedores para conseguir a medio plazo un sistema efectivo de transporte sostenible.

La tecnología híbrida se halla disponible en el mercado actual del automóvil en un amplio abanico de configuraciones. Este tipo de motores ofrecen una solución intermedia entre el vehículo eléctrico y el de motor de combustión interna. Por su parte, los sistemas eléctricos destacan por su robustez, elevado rendimiento y un bajo mantenimiento, junto con una flexibilidad en el control del par y la velocidad. La mayor ventaja del coche eléctrico, especialmente en el entorno urbano, es la nula emisión de gases dañinos a la atmósfera, así como un nivel de contaminación acústica casi despreciable. Si las fuentes de energía eléctrica para la recarga provienen de energías limpias, entonces el balance efectivo de emisiones a la atmósfera estará en equilibrio. En España, la red de electrolineras y puntos de recarga urbana se halla en expansión, pero su implantación global es sólo una cuestión de tiempo, en cuanto el parque de vehículos eléctricos alcance un volumen significativo (lee aquí información de interés sobre cómo recargar un vehículo eléctrico en la calle).

ANTECEDENTES HISTÓRICOS DE LA MOVILIDAD ELÉCTRICA

Existe una creencia de que el vehículo eléctrico es una tecnología reciente o novedosa, pero en realidad tiene más de cien años de historia, nació antes de que aparecieran los primeros vehículos propulsados por combustión interna. Como suele suceder con otros muchos inventos, la autoría no se ha podido precisar con claridad. En cualquier caso, fueron varios los que presentaron diseños o prototipos en periodos de tiempo muy próximos entre sí.

En 1828, el inventor, físico y sacerdote benedictino húngaro Ányos Jedlik construyó un motor eléctrico que utilizó para impulsar un pequeño modelo de automóvil; no hizo público su invento hasta varias décadas después. Un prototipo de vehículo eléctrico también fue construido por el empresario y químico escocés Robert Anderson. entre 1832 y 1839. Casi simultáneamente, en 1834, el herrero Thomas Davenport construía un dispositivo similar que podía moverse a través de una pista circular de raíles electrificados. En 1881, se presentaba en la Exposición Internacional de la Electricidad de París, el primer automóvil eléctrico de tres ruedas. En 1888, el ingeniero alemán Andreas Flocken construye el primer vehículo eléctrico de cuatro ruedas. Un año más tarde aparecen los taxis eléctricos en varias ciudades, como Nueva York o Filadelfia. No obstante, algunas fuentes estiman que el primer coche eléctrico totalmente funcional se estrenó el 31 de agosto de 1894, construido conjuntamente por Henry Morris y Pedro Salom. Este coche aparentaba un carro de la época sin caballos, pero su peso era exageradamente alto (más de dos toneladas), ya que sólo las baterías pesaban más de 700 Kg.

Ya finalizando el siglo XIX, en 1899, un coche eléctrico francés bautizado como «Jamais contente», alcanza por primera vez la velocidad de 100 km/h. Ya iniciado el siglo XX, los vehículos eléctricos copaban el 28% del mercado total en Estados Unidos. Para el comienzo de la segunda década del siglo XX, el total de vehículos eléctricos había alcanzado la cifra de 30.000 unidades. La velocidad máxima de estos vehículos no superaba los 32 Km/h, y se reservaban sobre todo para las clases altas y adineradas de la sociedad americana.

El «Jamais contente». Ilustración wikimedia Commons.

El declive del vehículo eléctrico a finales de 1930 vino de la mano de algunos avances tecnológicos aplicados a los automóviles de combustión interna, junto con estrategias comerciales de éxito. Así, Ford consiguió que sus primeras cadenas de montaje y la división del trabajo, hicieran llegar a las clases más humildes vehículos de motor de combustión a precios más asequibles, comenzando a popularizarse el vehículo utilitario. La mayor velocidad de estos coches, junto con la introducción del arranque eléctrico y otras novedades tecnológicas, consiguieron que desapareciera por completo el automóvil eléctrico, quedando su uso relegado a determinadas aplicaciones industriales.

Tras un periodo floreciente del motor de combustión interna, no sería hasta 1996 en que, impulsado por la ley “Zero Emision Vehicle Mandatory“ implantada en California en la década de los 90, aparecería el primer vehículo eléctrico de altas prestaciones fabricado por General Motors, y que fue denominado EV1.

MOVILIDAD ELÉCTRICA. TRANSICIÓN HACIA LA SOSTENIBILIDAD.

Los medios de transporte impulsados directamente por electricidad, abarcan variados vehículos tanto colectivos como personales, desde aquellos que permiten la micromovilidad, como bicicletas de pedaleo asistido, bicicletas de carga, scooters, calesas, vehículos de dos o tres ruedas motorizados, de cuatro ruedas livianos para un máximo de dos pasajeros, hasta otros de mayor volumen y potencia como los vehículos para cuatro o cinco pasajeros, camiones, autobuses, trolebuses, trenes y tranvías, e incluso aviones. No entran dentro de esta definición aquellos vehículos híbridos, sean automóviles o trenes, que funcionan combinando motores eléctricos con los de combustión interna.

Los vehículos eléctricos de celda de combustible impulsados por hidrógeno, que ya abordamos en un apartado anterior, son otra alternativa a los motores convencionales de combustión interna, especialmente en aquellas aplicaciones que se requiera de un almacenamiento alto de energía. No obstante, este tipo de vehículos aun no han conseguido un desarrollo suficiente para un uso generalizado, debido fundamentalmente a las cuestiones relativas a la fabricación, almacenamiento y distribución del hidrógeno. Las empresas de producción de este combustible, así como las redes actuales de electrolineras y posibles puntos de recarga, todavía no se hallan acondicionadas o suficientemente extendidas para cubrir las demandas de este servicio.

Un vehículo de celda de combustible Toyota Mirai. Imagen Wikimedia Commons.

Un horizonte de movilidad sostenible exigía cumplir con la agenda de desarrollo mundial de las Naciones Unidas (la Agenda 2030), y requería una transformación a nivel global de los sistemas de movilidad de pasajeros y carga, que permitieran proporcionar una forma de desplazamiento limpio, asequible, eficiente, seguro y con bajas emisiones de carbono. Esa Agenda describe 17 objetivos de desarrollo sostenible (ODS), de ellos al menos siete tienen relación directa con la movilidad, seguridad vial, energía, infraestructuras resilientes, ciudades sostenibles, crecimiento económico, producción y consumo, y recursos naturales. Para poder alcanzar todos esos objetivos (y los diez restantes), se necesitaba una transición de envergadura, a gran escala, hacia la movilidad sostenible en la siguiente década.

El transporte constituye una cuarta parte de las emisiones de gases de efecto invernadero, y son los que crecen más rápido. El transporte se nutre del 62% de todo el petróleo refinado y transportado en el mundo, y que se utiliza para impulsar el propio transporte. En consecuencia, reducir las emisiones de gases de efecto invernadero producidas por estos medios, resulta esencial para cumplir con los objetivos del Acuerdo de París sobre cambio climático, implementando así el Objetivo de Desarrollo Sostenible nº 12 de la Agenda 2030, limitándolos por debajo de 1,5º C, o al menos de 2ºC, con respecto a los niveles preindustriales.

Se ha convenido que la movilidad eléctrica es una de las formas que pueden ayudar a transformar nuestra actual forma de desplazarnos, para conseguir las metas de descarbonización dentro de los objetivos de desarrollo sostenible. Sin embargo, reemplazar una flota de más de mil millones de vehículos de combustión interna (ICE) por eléctricos, es una ardua tarea que pondrá a prueba las capacidades humanas para solventar los problemas más urgentes de la movilidad a nivel mundial.

Además, también es necesario contar con las reservas de los ciudadanos en el momento de optar a la compra de un tipo de vehículo u otro. Los vehículos eléctricos tienen una autonomía limitada, aunque con la tecnología actual se podrían cubrir la mayoría de los desplazamientos diarios, sin embargo existe todavía una reticencia por el miedo a quedarse sin energía en medio de un trayecto, por no disponer de puntos cercanos de recarga, o por el coste real que ese servicio le pueda suponer. En esta [noticia del blog de Muévete En Verde] puedes obtener más información acerca de cuánto cuesta cargar un coche eléctrico.

Una fotolinera (estación de carga alimentada por energía solar) en California. Imagen Wikimedia Commons.

AUTONOMÍA ELÉCTRICA Y BATERÍAS

Es notorio, que si el vehículo eléctrico no se halla ampliamente extendido como medio de transporte, es debido a factores como la limitada autonomía (que ya está siendo superada en variados modelos), básicamente por el rendimiento de las baterías, y también por la falta de una infraestructura adecuada de recarga y mantenimiento. Estos inconvenientes retrasan una implantación más rápida y globalmente aceptada. También es evidente, que el uso de vehículos eléctricos trae consigo la obligación de cambiar el modelo de gestión y de negocio, mediante una adaptación paulatina a las nuevas pautas de movilidad, tanto por parte de empresas y particulares, como por las instituciones encargadas de velar por su correcto funcionamiento.

Las primeras baterías se degradaban rápidamente y eran poco fiables. No obstante, en la última década la tecnología de las baterías ha evolucionado rápidamente, ampliando su autonomía, incluso duplicándola, sin incrementar el peso ni perjudicar las prestaciones. En la actualidad, existen en el mercado vehículos eléctricos de gran autonomía, y que sólo adolecen de una infraestructura de recarga rápida o ultrarrápida para que su cobertura permita largos desplazamientos.

Las baterías más comunes en la actualidad son las de ión-litio, con variantes de capacidad que van de 30 kWh a más allá de los 60 kWh, pero es una tecnología en constante evolución. Por ejemplo, nuevas investigaciones de iones de aluminio-grafeno parece que superan en mucho a los de litio, triplicando su velocidad de recarga y de durabilidad. La tendencia es ir hacia una eliminación de materiales como el litio o el cobalto, que además de ser escasos o difíciles de conseguir, resultan extremadamente caros. No obstante, con las tecnologías actuales, ya existen modelos capaces de realizar cargas de hasta 350 kW. Una solución enfocada a la seguridad, capacidad y vida útil, es la sustitución del electrolito líquido de la batería por otro sólido.

Es previsible la llegada de una generación de baterías marcada por el incremento de la capacidad, que permita una mayor autonomía de tal forma que una implantación del coche eléctrico se realice con mayor rapidez, incluso aún sin contar con una infraestructura de recarga totalmente desarrollada. En este sentido, el tipo de recarga puede ser un elemento importante a tener en cuenta. La recarga podría realizarse en diferentes puntos según las necesidades del usuario, en un entorno público o privado, en un aparcamiento, el trabajo, un hotel, un centro comercial, la vía pública o el propio domicilio, además de en la propia red de electrolineras. Estas opciones irían contrarrestando la natural reticencia de los usuarios a un cambio en el paradigma del vehículo de combustión interna.

La gestión de carga y temperatura de las baterías en los vehículos eléctricos también constituye una tecnología a considerar. Un caso a destacar es la del Tesla S, el coche eléctrico más vendido del mundo. Sus baterías están formadas por miles de módulos de iones de litio. El conjunto está refrigerado por líquido, en vez de aire que suele ser el método común en los modelos de otros fabricantes; si la temperatura exterior baja de 0 grados, se inyecta calor al paquete de baterías antes de comenzar la recarga. Además, el sistema de control asegura que la carga máxima no supere el 95% ni baje del 2%.

Tesla S, el vehículo eléctrico más vendido del mundo. Imagen Wikimedia Commons.

VEHÍCULO ELÉCTRICO VS. VEHÍCULO DE COMBUSTIÓN INTERNA

Se ha convenido que la eficiencia energética del vehículo eléctrico es muy superior al vehículo convencional de combustión interna. Si comparamos la energía utilizada, es decir, la que termina convertida en movimiento, con respecto a la energía que se reposta (sea combustible o electricidad), destaca el vehículo eléctrico con una eficiencia tres veces superior. El vehículo convencional sólo aprovecha un 20% de la energía aportada por el combustible (una parte de esa energía se pierde en forma de calor), mientras que el motor eléctrico transforma en movimiento el 60% de la energía recibida en forma de electricidad. Además, en términos de potencia, el vehículo eléctrico es muy superior, alcanzado mayor velocidad y reaccionando en menor tiempo, lo que también favorece la seguridad cuando se requiere picos de potencia en determinadas situaciones.

Según datos de la Agencia Europea de Medio Ambiente, así como la Organización Mundial de la Salud, en Europa, a lo largo de la segunda década del siglo XXI, cada año se produjeron hasta medio millón de muertes debido a la mala calidad del aire. En este sentido, el papel medioambiental del vehículo eléctrico es decisivo, al carecer de emisiones de gases nocivos para la salud. También la contaminación acústica generada por el tráfico se ve notablemente reducida en los motores eléctricos, hasta un 80%, siendo en las ciudades, a bajas velocidades, donde esa reducción es más acusada.

Al repostar, el vehículo eléctrico también destaca con respecto al de combustión interna. Así, si suponemos una recarga eléctrica para un vehículo utilitario, el coste sería de unos 2 euros cada 100 km, frente a 8 euros que costaría un tipo de vehículo similar pero de combustión interna. También debemos valorar el coste de mantenimiento, siendo muy inferior en el eléctrico al carecer éste de piezas o consumibles como filtros, correas o aceites, y también por un desgaste menor de elementos como las pastillas o zapatas de freno, al aprovecharse mejor en el vehículo eléctrico la capacidad de retenida o frenada regenerativa del motor. Además, la simplicidad mecánica y menor número de componentes móviles sometidos a desgaste en los vehículos eléctricos, les dota de una mayor fiabilidad que los vehículos convencionales.

Por otra parte, a nivel de políticas medioambientales y ventajas fiscales, los vehículos eléctricos no tienen competencia y se benefician de ellas en su totalidad. Desde exención del impuesto de matriculación, reducciones en el de circulación, ausencia de restricciones para circular en muchas áreas urbanas vetadas a los vehículos convencionales, ITV’s más baratas, hasta incluso aparcamiento gratuito en muchas zonas públicas.

Aún demostrando que el vehículo eléctrico gana con creces a los vehículos convencionales, existe todavía alguna desventaja que se mantendrá durante el tiempo que la industria tarde en madurar sus procesos de producción. En la actualidad, debido a esa «inexperiencia», producir un vehículo eléctrico (tomando en cuenta la obtención de las materias primas, la construcción, uso del vehículo y reciclado) las emisiones de CO2 duplican a los de uno de combustión interna. No obstante, estas diferencias se ven compensadas en la fase de uso del vehículo eléctrico. Conforme la industria del automóvil vaya mejorando sus procesos y obteniendo experiencia en la producción de vehículos eléctricos, se irá avanzando en la mejora de los niveles netos de emisiones. Obviamente, en el conjunto intervienen también factores que dependen de otras industrias, como las de producción de energía eléctrica de tal forma que, cuando esas industrias se nutran sólo de fuentes sostenibles, el proceso de carga de un vehículo implique que todo el abanico de factores medioambientales desde que se diseña hasta que termina en manos del usuario, arroje en el cálculo final un saldo de emisiones cero.


FUENTES CONSULTADAS

  • Movilidad sostenible – Red Eléctrica de España
  • Mapa tecnológico / Movilidad eléctrica – Observatorio tecnológico de la energía
  • Movilidad eléctrica sostenible – Sustainable mobility for all
  • Informe: Transición hacia una movilidad sostenible – Varios autores
  • Planes de movilidad urbana sostenible – Ecologistas en acción
  • Análisis de la evolución y el impacto de los vehículos eléctricos en la economía europea – Ignacio Sanz Arnaiz (Univ. Comillas)
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