El coche eléctrico y el vehículo de gas natural: estado de desarrollo, ventajas ambientales y económicas

Transcripción

1 El coche eléctrico y el vehículo de gas natural: estado de desarrollo, ventajas ambientales y económicas Jaume Miró Rábago Responsable Desarrollo Soluciones Energéticas JORNADA FUNDACIÓN GAS NATURAL Valladolid, 9 de junio de

2 ÍNDICE Introducción: La energía en el transporte 3 Visión Tecnológica 13 Desarrollo del mercado 29 Conclusiones 34

3 Introducción: la energía en el transporte 3

4 Introducción: La energía en el transporte 4 El 38% de la energía final que se consume en el país se dedica al transporte, del cual el 80% es por carretera. En la práctica totalidad, esta energía se consume en forma de productos derivados del petróleo, generando una dependencia de las fuentes exteriores de suministro, más acentuada en España que en la media de la UE.

5 Introducción: La energía en el transporte 5 Un 21% de las emisiones mundiales de CO2 están originadas por el transporte. La evolución del parque vehicular europeo ha generado el aumento de los contaminantes locales, debido a que en torno al 60% es en forma de diesel, que produce partículas y NOx.

6 Introducción: La energía en el transporte 6 El modelo de transporte actual se muestra como no sostenible a la luz de la evolución de los diversos factores: El consumo creciente de energía, el incremento continuado de emisiones de CO2 y el calentamiento global progresivo. Los efectos crecientes de la contaminación local en la salud humana. 50 ciudades españolas incumplen actualmente los límites europeos de emisiones. La volatilidad de los precios de los combustibles y su incremento sostenido. La limitación de las reservas mundiales y su concentración en áreas geopolíticamente complejas. Todo ello nos conduce a buscar estrategias para reducir su impacto económico, ambiental y de riesgo a través de: Incrementar la EFICIENCIA en las tecnologías para reducir consumo. DIVERSIFICAR los combustibles, con énfasis en los renovables. Reducir las EMISIONES a la atmósfera.

7 Introducción: La energía en el transporte 7 Las instituciones de todos los niveles han convertido estas estrategias en Actos de Gobierno: Unión Europea La Unión Europea diseñó la política , también denominado Paquete Verde, con objetivos concretos - Ahorro del 20% de la demanda de energía. -Cobertura del 20% de la energía final mediante renovables. -Disminución en un 20% de las emisiones de gases efecto invernadero (GEI) respecto niveles de Estos objetivos se desarrollan a través de medidas concretas.

8 Introducción: La energía en el transporte 8 En la Comunicación sobre combustibles alternativos (COM(2001)547), ha establecido el objetivo de modificar la proporción de los carburantes utilizados a fin de diversificar la canasta energética y reducir la contaminación local. Se identifican tres combustibles principales, biocombustibles, gas natural e hidrógeno y unos objetivos de niveles de uso: Se han establecido a nivel comunitario límites estrictos en los valores de los contaminantes que impactan en la calidad del aire (NOx y PM fundamentalmente) y sanciones en caso de incumplimiento. La Comisión Europea aplicará un enfoque integrado para alcanzar antes de 2012 el objetivo de la UE fijado en 120 g/km de CO2. Los países europeos y los Estados Unidos han establecido ayudas para incentivar la adquisición de vehículos con combustibles alternativos, que pretenden compensar el sobrecoste que estos presentan, entre 2000 y 7000 euros.

9 Introducción: La energía en el transporte 9

10 Introducción: La energía en el transporte 10 10

11 Introducción: La energía en el transporte 11 España El GNV como alternativa no está en las prioridades de la agenda del Ministerio de Industria o Medio Ambiente, centradas en los biocombustibles y el coche eléctrico, por su carácter renovable. El IDAE, no obstante, incentiva el uso de vehículos a GNV dentro de la Estrategia E4, junto con otras alternativas como el GLP, híbridos, hidrógeno. Se establecen subvenciones tanto para los vehículos como para las estaciones de suministro. Los biocombustibles disponen de exención fiscal (impuesto especial) y España ha incorporado como objetivo el 5,83% en 2010, incluso por encima del objetivo de la UE. En el año 2008 el gobierno central (MITYC) hizo pública su apuesta total por el coche eléctrico: objetivo de 1 millón de coches eléctricos e híbridos para el año Como paso previo el IDAE ha implementado el piloto MOVELE, con 10 MM de presupuesto, fundamentalmente para subvencionar vehículos.

12 Introducción: La energía en el transporte 12 El GNV sí ha sido muy apreciado a nivel local, como la mejor energía para mejorar la calidad del aire de las ciudades: Inclusión en los concursos públicos del servicio de recogida RSU, incorporación en las empresas municipales de transporte. Programas de compras flotas verdes en flotas públicas, junto con otras alternativas. Incluido en los planes y estrategias de mejora calidad aire. Incluido en Foro Proclima de Madrid. A raíz de la publicación el 2007 de la Ley de Calidad del Aire, se han generado planes en diversas comunidades, Pla de Millora de la Qualitat de l aire en Catalunya y Plan azul de la Comunidad de Madrid, que despliegan políticas en medidas locales como la utilización en los vehículos de servicio público o la promoción de los puntos de carga. A nivel municipal, se establecieron reducciones del tipo del impuesto de circulación de hasta el 75% en diversas ciudades. El impuesto de matriculación se redujo también en base a las emisiones de CO2. La mayor parte de los vehículos a gas se han visto favorecidos, frente al esquema anterior. Algunos incluso están exentos al tener emisiones < 120 g/km.

13 Visión Tecnológica 13

14 Visión Tecnológica 14 Aspectos Generales Existe una tendencia actual al downsizing de los motores (menor cilindrada y mayor ratio de compresión) en todas las tecnologías de motor de combustión interna (ICE), para conseguir reducciones de consumos y emisiones. Existe la percepción que el vehículo híbrido será el puente entre los motores de combustibles convencionales y los vehículos eléctricos. Fuente: IDAE

15 Visión Tecnológica Tecnologías clave del desarrollo del VE 15 Baterías Deben reducir su peso y permitir mayores autonomías. Actualmente: Niquel hidruro metálico (Ni-MH) Litio (influenciado por ubicación de reservas) Ion Litio Polímero de Litio Litio-Hierro Sistemas de carga Estandarización de elementos de carga Definición del tipo de carga por su influencia en el dimensionamiento de las infraestructuras necesarias. Fuerte incertidumbre sobre la autonomía y la vida útil. 15

16 Visión Tecnológica Tecnologías clave del desarrollo del VE 16 Efecto sobre el sistema eléctrico Cargar un millón de vehículos con carga lenta coincidiendo con el pico de consumo supone un 9% de aumento en la demanda máxima Es necesario derivar ese pico a la zona valle de la curva de demanda. Para eso es necesario la implantación de redes inteligentes (smart grids) La zona roja representa ocupar el máximo de capacidad ociosa del sistema para cargar VE s con redes inteligentes (6,5 millones) 16

17 Visión Tecnológica 17 Vehículo Eléctrico Hay múltiples tipologías de vehículos eléctricos. Según PWC habrá una transición desde una combinación de combustible + electricidad (híbrido) hasta el hidrogeno pasando por los vehículos 100% eléctricos. La apuesta oficial española por el coche eléctrico, tiene, además de un objetivo energético (reducción emisiones, aumento eficiencia y reducción dependencia exterior), el fin de reactivar y posicionar a la industria automotriz española.

18 Visión Tecnológica 18 Vehículo Eléctrico Fuente: BCG El coste de conducir con electricidad es el más bajo de entre todas las alternativas. No obstante, el coste total (TCO), que incluye adquisición y combustible fundamentalmente, sería una alternativa más cara que las convencionales para los niveles de precio del petróleo esperados, debido al alto coste de las baterías. Como consecuencia, para que el TCO sea realmente competitivo, son necesarias ayudas a la adquisición por las administraciones. Planes de ayuda se han implementado ya en Francia (5.000 ), Reino Unido (5.000 GBP), Dinamarca, Israel

19 Visión Tecnológica 19 Vehículo Eléctrico El coche eléctrico (EV) es más eficiente en términos energéticos que el coche con motor de combustión interna (ICE), por el bajo rendimiento del motor de combustión interna (18% en gasolina y 22% en diesel) frente al motor eléctrico (>70%). Igualmente ocurre en términos de emisiones de CO2. Desde el punto de vista económico del proveedor de infraestructura de recarga pública, según estudios previos (BCG), no será rentable sin unas fuertes ayudas gubernamentales, incluso doblando el precio de la electricidad y, por tanto, disminuyendo el atractivo para los usuarios. Respecto a la capacidad de la red eléctrica y del sistema de generación: En términos de demanda anual es perfectamente asumible (1 M coches en % demanda; 10 M coches en ,5%) Sin embargo, las características de la recarga (horas, duración y coordinación con el sistema) son determinantes. Lo óptimo sería: carga en valle, carga lenta (> 4 horas) y con desarrollo de redes inteligentes para consumir las energías renovables que se producen en la noche y no se pueden consumir.

20 Visión Tecnológica 20 GNV y combustibles convencionales La UE, junto con la asociación de fabricantes de vehículos y la de petroleras, EUCAR/ JRC/CONCAWE estudió la evolución previsible de las motorizaciones de los vehículos. Fuente: EUCAR/CONCAWE Según este estudio, la motorización híbrida con GNC puede superar las eficiencias del diesel más allá del 2010 considerando el análisis del pozo a la rueda (WTW). El gas natural es el mejor posicionado respecto a emisiones de CO2 a medio plazo con tecnologías de hibridación, siendo sólo superado por el vehículo eléctrico.

21 Visión Tecnológica 21 GNV y combustibles convencionales El gas natural, así como la mayoría de biocombustibles, presentan en la actualidad el inconveniente de un consumo energético superior si se comparan a los combustibles convencionales (diesel, gasolina). En el caso del gas natural esto también se debe a una inversión baja por parte de la industria en el desarrollo de estos motores. El gas natural tiene unas propiedades intrínsecas muy favorables (octanaje elevado equivalente a 130 en gasolina, cadenas cortas de hidrocarburos ). Si la industria del automóvil apuesta por este combustible puede en un futuro ser más eficiente que los motores diesel. Los vehículos híbridos pueden aportar mejoras en los consumos y reducción del 5-25%, y es una tecnología aplicable a todos los combustibles. Con el downsizing también se esperan mejoras en los consumos. Por ejemplo en el caso de reducir las motorizaciones de 1,6 a 1,3 se mejoran los consumos en un 5%. Los motores de ciclo Otto presentan más potencial de mejora que sus homólogos diesel.

22 Visión Tecnológica 22 Visión conjunta de todos los combustibles (I) Considerando la eficiencia frente a las emisiones en los vehículos más allá del 2010, el gas natural se encuentra muy cerca del desempeño del vehículo eléctrico, pero con competitividad económica y con tecnología disponible. Zona Aprox. Eléctricos (Considerando rendimientos de mix generación eléctrica entre un 40% y un 60%) Fuente: EUCAR/CONCAWE

23 Visión Tecnológica Visión conjunta de todos los combustibles (II) El vehículo eléctrico es la opción óptima de reducción de emisiones cuando sea de aplicación por la funcionalidad de transporte requerida. Fuente: EUCAR/CONCAWE/Renault 23

24 Visión Tecnológica 24 Costes de adquisición de vehículos Más allá de 2010 los costes de adquisición de los vehículos de cada tecnología puede ser muy diferentes y ser determinante a la hora de determinar que tecnologías se van a imponer sobre las otras, teniendo ya en cuenta la variabilidad de precios que se refleja en color negro. Fuente: EUCAR/CONCAWE

25 Visión Tecnológica Vehículos pesados con gas natural 25 Los vehículos pesados con depósitos de gas natural comprimido (GNC) (ciclo Otto) presentan autonomías limitadas en torno a 350 km. Para mejorar la autonomía hasta el entorno de los km se utilizan vehículos con depósitos de gas natural licuado (GNL). Hoy día las potencias de motor están limitadas en torno a 300 CV, aunque se está trabajando para desarrollar vehículos con motores dedicados de GNL entre 400 y 500 CV. Como solución mixta se encuentra la tecnología dual-fuel a partir de GNL, que son motores con ciclo diesel en el que se incorpora gas natural en el colector de admisión, pudiendo llegarse a sustituciones de gasóleo desde un 60% hasta el 95%. 25

26 Visión Tecnológica 26 Vehículos Ligeros Vs Pesados Dependencia Exterior La futura incorporación de vehículos eléctricos, sobre todo con el aumento de la generación de renovables, pueden suavizar la dependencia exterior de la mayoría de países europeos. En el segmento de vehículos pesados (pequeños camiones y tractoras de gran tonelaje) no aparece la solución eléctrica como alternativa en el corto-medio plazo. Este hecho es fundamental ya que el GNC/GNL se posiciona como la única alternativa tecnológica, ya resuelta y económica, para el servicio público y el transporte por carretera. El GNC también aporta en este sentido, al diversificar las fuentes, su compatibilidad con el biogas y no estar completamente ligado a las cotizaciones y producciones de petróleo. Posicionamiento de los Agentes El desarrollo y extensión de cualquier combustible alternativo en el transporte requerirá enormes inversiones, tanto incentivos a los vehículos (desarrollo de tecnología, extra costes de adquisición), como en la infraestructura de repostado, que no serán compensados con los ahorros en el consumo de energía. Esta carga económica sería soportada por los diferentes agentes ( stake-holders ).

27 Visión Tecnológica 27 Posicionamiento de los Agentes Se requerirá enormes inversiones, tanto incentivos a los vehículos (desarrollo de tecnología, extra costes de adquisición), como en la infraestructura de repostado, que no serán compensados con los ahorros en el consumo de energía. Fabricantes: Es una amenaza sobre la tecnología diesel, los desarrollos alternativos enfrentan el dilema de la canibalización de ventas de vehículos tradicionales. Empresas Petroleras: Es una amenaza sobre sus combustibles tradicionales, prefieren los biocombustibles que se utilizan en forma de aditivos y no modifican sustancialmente su negocio. Empresas Energéticas: Es una oportunidad de desarrollar nuevos segmentos de mercado. Han apoyado el desarrollo del GNV y GLP, incentivando la adquisición de vehículos y creando la infraestructura de recarga inicial. Consumidor Final: Su principal motivación es la económica aunque es sensible a argumentos ambientales en igualdad de condiciones. Los combustibles alternativos le exigen adaptarse a vehículos más pequeños y nuevos sistemas de repostado. El papel más importante para la adopción masiva de una u otra alternativa lo tendrán el precio del petróleo y las Administraciones.

28 28 3 Desarrollo del mercado

29 Desarrollo del mercado 29 Cadenas de valor en el suministro de combustibles alternativos (1) Gas Natural Vehicular (GNV) Distribución. Conexión a la red de gn Emplazamient o Construcci ón instalación repostado (tecnología ) Financiació n instalación repostado Mantenimient o instalación repostado (disponibilida d) Suministr o de energía Comercializaci ón a terceros vehículos Operació n, asistenci a al repostad o La participación de una utility en la fase inicial de desarrollo del negocio GNV se muestra sombreada. En las diversas modalidades de negocio de vehículo eléctrico se requiere el mismo análisis. Vehículo eléctrico (EV) Punto de carga conectado a la red Distribución. Conexión a la red eléctrica Emplazamiento Recarga de baterías (modelo Better Place) Construcción instalación repostado (tecnología) Financiación instalación repostado Mantenimiento instalación repostado (disponibilidad) Suministro de energía (electricidad) Emplazamiento Renting de las baterías Suministro de Recarga de energía (electricidad) baterías Reposición de las baterías descargadas

30 Desarrollo del mercado 30 Cadenas de valor en el suministro de combustibles alternativos (2) En la fase inicial de desarrollo, la empresa energética debe ocupar algunos eslabones más que aquellos en los que tiene una clara especialización, a fin de impulsar el mercado. Aspectos de regulación y de modelos de negocio que a día de hoy no se han definido plantean algunas cuestiones clave: Cómo deben ser las tomas de energía? Quién factura la energía (comercializadora / ayuntamientos )? Qué impuesto debe tener la energía para vehículos? Cómo se discrimina la energía vehicular de la de otros usos básicos?

31 Desarrollo del mercado 31 Cadenas de valor en el suministro de combustibles alternativos (3) Colaboración con las Administraciones locales para el desarrollo controlado a pequeña escala (p.e. implementar puntos recarga para flotas municipales), como beneficio de imagen y de relaciones con las Administraciones. Entrada en el negocio del punto de suministro y la recarga (como en GNV). Actualmente resultan una incógnita tanto la viabilidad económica (sin subvenciones públicas), como la posible ventaja competitiva aportada por una utility. (Estudio de BCG sobre Alemania) -> Necesidad de profundizar Se puede promover cambios de los modelos tarifarios, de gas natural y electricidad, para incentivar el desarrollo, p. e. el establecimiento de una tarifa única para la aplicación a vehículos independientemente del nivel de presión o de tensión Existen otros modelos de negocio en estado incipiente: Better Place, basado en el cambio de las baterías cargadas de su propiedad junto con la infraestructura de recarga

32 Desarrollo del mercado Apoyo de las Administraciones 32 GAS NATURAL VEHICULAR: Dentro de la Estrategia E4 (Ahorro y Eficiencia), se han contemplado medidas en el sector transporte, referidas a la renovación de flotas, tanto al usuario como a la estación de carga: Ayuda máxima a vehic. ligeros / vehículo nuevo Ayuda máxima a vehic. pesados / vehículos > 3,5Tons Estaciones individuales Estaciones colectivas Algunas Administraciones Autonómicas disponen de ayudas adicionales y a las anteriores. VEHICULO ELECTRICO: 32

33 Desarrollo del mercado 33 GNV y combustibles convencionales Comparativa precios e impuestos de combustible_ Composición precio (c / km) La utilización del gas natural en comparación con el gasóleo de automoción permite ahorros económicos a partir de un 25%, pudiendo alcanzar un 40% dependiendo del tipo de vehículo y de la estación de carga. 33

34 34 4 Conclusiones

35 Conclusiones 35 El gas natural y la electricidad constituyen los combustibles alternativos para el transporte con mejores opciones de desarrollo en el futuro próximo. El impulso desde los Gobiernos hace que existan objetivos cuantificados en volumen y plazo. Desde el punto de vista Tecnológico el gas natural está disponible y para el vehículo eléctrico, baterías, puntos de carga y gestión de la red serán claves. El desarrollo de estas aplicaciones deberá ser liderado por las Administraciones, creando los incentivos necesarios de los diversos agentes que compensen la falta de competitividad en la electricidad y la barrera de la inversión inicial en el gas natural. La aplicación de estas tecnologías se producirá en segmentos de aplicación complementarios, el vehículo eléctrico se destinará al transporte ligero urbano y el transporte de mercancías y pesado se cubrirá con híbrido y gas nartural. El gas natural en forma de GNC/GNL se posiciona como la única alternativa tecnológica, ya resuelta y económica, para el servicio público y el transporte pesado por carretera. El GNV proporciona ahorros económicos a los usuarios (cerca de un 30% para los vehículos ligeros y por encima en vehículos pesados).

36 Muchas gracias Jaume Miró Rábago Responsable Desarrollo Soluciones Energéticas Gas Natural Servicios

37 Bibliografía Calidad del aire urbano, salud y tráfico rodado. Fundación Gas Natural Las energías renovables en España, diagnóstico y perspectivas. Fundación Gas Natural Energía: Tecnologías del futuro. Club Español de la Energía Well-to-wheels analysis of future automotive fuels and powertrains in the european context. EUCAR/JRC/CONCAWE PriceWaterhouse Coopers Automotive Institute Repport. PWC The Comeback of the Electric Car? Boston Consulting Group Instituto de Ciencias de los Materiales.- CSIC Eurelectric s Vision For The Develpment Of The Necessary Electric Infrastructure For Electric Vehicles. EURELECTRIC What electricity can do to green transport sector. WWF Partnership for Zero Emission Mobility. RENAULT/NISSAN Taking Up the Charge. CERA Buffet s Electric Car. FORTUNE April 2009 Num. 08 Presentaciones sobre Retos y Oportunidades de I+D+i en Transporte con propulsión eléctrica de IDAE, MITyC, Acciona Energía y REE. ITA, Zaragoza, MARZO 2009.

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