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1 Vehículo Eléctrico y Energías Renovables Viernes 2 de Marzo h, Aula 1.1 Altet SEGUNDA PARTE Enrique M. Tébar Martínez Ing. de Telecomunicación Responsable de Desarrollo Internacional DiFerro Energy Components Contacto - Participación máster Profesor Asociado UMH: Docencia en I.T I.T.T Docencia Máster: Energía Solar Fotovoltaica, módulos específicos Estructuras La Cadena de Valor del Proyecto Fotovoltaico Internacionalización en Energías Renovables Vehículo Eléctrico y Energías Renovables 1

2 Índice Estado del arte del sector del V.E. Historia Situación actual Estado del arte de las baterías Comparativa Barrera de desarrollo Battery Swapping vs Fast Charge V2G, Smart Grids Escenario futuro El modelo del Hidrógeno y las Células de Combustible Estado del arte del sector del V.E. Orígenes: Los primeros coches fueron eléctricos Se tiene constancia de la existencia de VE rudimentarios desde 1835, en paralelo con los avances en el control Camille Jenatzy, 1899 de la electricidad Principios S. XX: Vehículos eléctricos similares en prestaciones a sus contemporáneos de combustión Avances Revolución Industrial: El VE queda desplazado, a finales de los 30 desaparece Thomas Edison,

3 Travesía en el desierto Progresivamente el vehículo de explosión gana terreno y se va estandarizando, d creándose redes de gasolineras e infraestructura adecuada Vehículo eléctrico para aplicaciones marginales: golf, vigilancia, etc 1973, coche eléctrico urbano de General Motors con cargador de baterías Who killed the electric car? EV1 General Motors, California, década de los 90 Modalidad de leasing, retirados y destruídos Lobbys, baterías, mecánicos Sociedad de la Información poco avanzada, poco eco

4 El VE como producto Buen producto, perfeccionable Barreras: autonomía, red de infraestructura, tiempos de recarga Busca ligereza y pequeño tamaño para aumentar autonomía Aceleración muy rápida Wrightspeed X1 Electric Car beats Ferrari and Porsche Diversas tecnologías-ventana de oportunidad BEV: Vehículo Eléctrico de Baterías HEV-PHEV: Vehículo Híbrido/Híbrido Enchufable Gas natural-bioetanol-biodiésel Hidrógeno-Células de Combustible 4

5 Cuidado con los zarpazos! HEV-PHEV: Mantienen el status-quo de los fabricantes Bimotor, 2 sistemas de combustible, pesado Excusa para continuar contaminando Gas natural-bioetanol-biodiésel Energías no renovables, contaminan Menor eficiencia Efectos secundarios, Procedencia Hidrógeno-Células l de combustible Mantienen el status-quo de la I+D Mantienen la filosofía de ir a repostar H 2 : Obtención, Rendimiento, Seguridad Además: Mejoras en el vehículo convencional (menor consumo): Amenaza para el desarrollo del VE Algunos VE s populares 1.Reva (técnicamente un cuadriciclo similar a los que se conducen sin carnet), 2.Think City (turismo ligero, especialmente pensado para conducción urbana) 3.Tesla Roadster (artículo de lujo para público con gran poder adquisitivo) 4.Fiat Panda eléctrico (desarrollado por Mes-Dea, es un vehículo convertido, o variante eléctrica del Fiat Panda convencional). Grandes fabricantes se suben al carro a caballo ganador 5

6 Situación actual El VE resurge como consecuencia de la conciencia i ecológica y el intento t de romper la dependencia respecto de los combustibles fosiles. Avance muy tímido, hasta 2010, prácticamente desconocidos para el público en general. Diversos planes estatales España: Movele 2010: Mitsubishi MiEV 2011: Campaña Renault MOVELE MOVELE (Plan de Acción ) 2012) se enmarca dentro de la Estrategia Integral de Impulso al Vehículo Eléctrico en España El objetivo de la citada Estrategia es alcanzar la cifra de vehículos eléctricos a final de 2014 circulando por nuestras calles y carreteras. 6

7 Renault Ay, la crisis! o quizá no? 2011 ha terminado con algo más de solicitudes de subvención al vehículo eléctrico, muy por debajo de las que se pretendían alcanzar Con un presupuesto total de 72 millones, tan sólo se han gastado 4 millones de euros. En 2011 se vendieron en España 377 coches eléctricos, un 443% más que en 2010 (69) BEV: Citroën C-Zero, Renault Fluence Z.E., Nissan Leaf, Peugeot ion, Mitsubishi i-miev, Tazzari Zero, Think City, Mercedes Clase A E-Cell, Smart Fortwo ED, Chevrolet Volt, Opel Ampera. En 2011 se vendieron modelos con mecánica híbrida, un 22,16% más que en 2010: HEV: Toyota Prius, Toyota Auris HSD, Lexus CT 200h. Datos de ANFAC (Asociación Nacional de Fabricantes de Automóviles y Camiones). 7

8 Amortización del BEV Punto de cruce: km km Eléctrico (2 /100km) Convencional (8 /100km) Hipótesis: -No cambia el precio de la gasolina/gasoil, ni tampoco el de la electricidad -No hay costes de mantenimiento -No hay subvenciones ni exenciones de impuestos para el BEV El actor principal: la Batería 1.Plomo-Ácido (como las baterías de los vehículos convencionales) 2.Níquel- Cadmio/Níquel- Metal-Hidruro 3.Zebra (Cloruro de Sodio- Níquel) 4.Litio-Ión- Polímero 8

9 Baterías: Comparativa Además: Posibilidad de recarga rápida Posibilidad de recarga parcial Temperatura de funcionamiento Coste, etc Mercado potencial de los VE actuales Particulares o empresas poseedores de garaje propio o comunitario con toma de electricidad cercana a la ubicación del vehículo. Empresas con zona para estacionamiento de su flota dentro de sus instalaciones, en las que se pueda ubicar un sistema de tomas de electricidad cercana a la ubicación del vehículo. Que no vayan a realizar viajes largos, al estar limitados los vehículos por la autonomía de las baterías. En el caso de las empresas que rotulan sus vehículos, pueden obtener publicidad positiva al acompañar su rotulación de la leyenda vehículo eléctrico no contaminante o similar. 9

10 Barrera: Tiempo de recarga A partir de un enchufe doméstico (230 V; 16 A), las baterías de un coche tardan en cargarse entre 6 y 8 horas. La posibilidad de utilizar un cargador trifásico (400 V; más de 23 A) reduciría la recarga a minutos, pero sin hacer una carga completa (70%-80%). Necesarias alternativas para conseguir su desarrollo: Battery swapping Fast charge Battery Swapping La pólvora ya está inventada (Mercedes, 1972, lo desaconsejó) Muchos detractores, incluso dentro de los actores muy expertos. Razones: 1. Extracción y repuesto de las baterías muy dificultosa; en algunos casos es necesario desmontar el vehículo para reemplazarlas (suelen ir situada bajo los asientos). 2. No es una única batería, sino un sistema de baterías interconectadas entre sí, y cuya conexión (rectangular, en U, en L, etc.) suele depender de la geometría del vehículo. 3.Para extraerlas, sería necesario además emplear máquinas especializadas o un grupo de personas, el peso del sistema de baterías imposibilita ser sostenidas por una sola persona. 4.Riesgo eléctrico en la manipulación 10

11 Battery Swapping 5. Ausencia de un estándar, cada clase de EV emplea baterías de un fabricante diferente, con diferentes prestaciones y tiempos de recarga. 6. Elevado precio de las baterías, lo cual dificulta en gran medida el intercambio de las mismas y que pasen de mano en mano como si de bombonas de butano se tratara. 7. Esta dificultad se acrecienta todavía más en las baterías de litio, en las que se puede alcanzar en el futuro la ratio 1:2 entre los costes de las baterías y del vehículo completo. 8. Sería necesario crear la legislación correspondiente a la responsabilidad civil de las baterías en caso de mal uso o deterioro, ya que una batería que va a ser intercambiada ha podido ser utilizada durante mucho tiempo por el usuario anterior. Además, es complicado chequear el estado de la batería en poco tiempo, una vez el usuario la entrega al hipotético centro de intercambio de baterías. Battery Swapping Por tanto, el hipotético escenario futuro en el que sería técnicamente viable el intercambio de baterías debería reunir las siguientes condiciones: Baterías colocadas en lugar accesible del EV. Crear un estándar o acuerdo entre fabricantes. Existencia de una red de intercambio de baterías. Y SOBRE TODO, QUE EL TIEMPO DE RECARGA SEA MUY SUPERIOR AL DE INTERCAMBIO DE FORMA QUE MEREZCA LA PENA NO RECARGAR SINO INTERCAMBIAR. 11

12 Project Better Place Nace en Israel en 2008, condicionantes de contexto Existencia de intereses creados (lobbys) que han silenciado la difusión de la noticia en medios de comunicación globales Proyecto Easybat 7º Programa Marco UE. Better Place y Renault entre otros GRAN OPORTUNIDAD A LAS EERR Baterías cargando en horas de sol Resuelto el problema de la necesidad de la recarga nocturna Adecuado al nuevo modelo de Balance Neto 12

13 Fast charge Defendida por muchos expertos como contrapartida al Battery Swap Problemas: no se alcanza el 100% (curva carga) y disminuye la vida útil de la batería Necesaria mucha potencia instantánea, provisión de infraestructura Problemas de demanda (ver gráfico de recarga nocturna) Fast charge Nutai Electric Lloc (Valencia) (Egética 2010) 13

14 Otras consideraciones sobre la recarga rápida Tecnología de baterías actual: plomo ácido, NiMH, Zebra. No factible la carga rápida; por tanto no viable una red de estaciones de recarga. Baterías Litio-Ión, sí lo permiten pero atención al precio y a la escasez de este elemento Valle del litio (Bolivia) 50% de la producción mundial Vehicle To Grid (V2G) La mayor parte de los vehículos permanecen aparcados un 95% del tiempo. La energía puede ser vendida a la red eléctrica por el conductor de un vehículo eléctrico o híbrido cuando este es conectado a la red en los momentos que no se use para el transporte. Alternativamente, cuando las baterías del coche necesiten ser recargadas, el flujo se invertirá y la electricidad fluirá de la red al vehículo. Para saber más: Regulación eólica con vehículos eléctricos 14

15 Futuro: Parkings FV con recarga VEs y centros de intercambio de baterías ZONA QUICK-DROP BATTERY: Zona delimitada para el intercambio de baterías instantáneo. Quick Drop se basa en el estándar desarrollado por el programa EASYBAT, intercambio rápido y seguro. Garantiza-homologa que todos los vehículos eléctricos cumplirán las condiciones marcadas por la EU. El modelo del Hidrógeno y las Células de Combustible Vehículo de combustible alternativo que utiliza hidrógeno diatómico como su fuente primaria de energía para propulsarse. En la combustión, el hidrógeno se quema en un motor de explosión, de la misma forma que la gasolina. En la conversión de pila de combustible, el hidrógeno se convierte en electricidad a través de pilas de combustible que mueven motores eléctricos - de esta manera, la pila de combustible funciona como una especie de batería. El vehículo con pila de combustible se considera un vehículo de cero emisiones porque el único subproducto del hidrógeno consumido es el agua, que adicionalmente puede también mover una micro-turbina (véase automóvil de vapor). 15

16 Hidrogeneras y fotovoltaica Forma de producir H 2, básicamente hidrolizando el agua Buen aliado para la hidrólisis: FV Problema: Balance energético H 2 negativo (baja densidad, necesidad de compresión, muy baja temperatura para estado líquido, etc) 16

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