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El coche eléctrico y sus implicaciones futuras
Buenos días a todos, llevo mucho tiempo leyendo el foro con interés y siguiendo vuestros comentarios sin aportar nada. Observo que a razón de Tesla, petróleo etc. surge muchas veces el debate sobre el coche eléctrico, y las implicaciones que este puede tener en el futuro. Como me gusta el tema, me voy a permitir el lujo de escribir aquí una serie de comentarios (que no deben considerarse más que eso, comentarios escritos a bote pronto) para tratar de dar un poco de perspectiva al tema.
AVISO VA A SER LARGO, sugiero me ignoréis directamente.
Empezando por el principio, todos debemos estar de acuerdo en que la única diferencia entre un coche eléctrico y uno de combustión interna es la forma en que cada uno almacena abordo la energía que luego va a emplear en realizar un trabajo.
¿Qué trabajo? Pues fundamentalmente (y simplificando a partir de cierta velocidad) vencer el trabajo que realiza la resistencia aerodinámica sobre un cuerpo romo con cuatro ruedas moviéndose por la atmósfera terrestre a las velocidades normales de las carreteras occidentales.
¿Cuánto es eso? Pues la cifra mágica oscila en torno a los 20Kwh cada 100kms recorridos (ojo, Kwh es una unidad de energía. Kw es una unidad de potencia: energía/tiempo).
¿Eso es mucho? Pues depende de con que se compare. En un hogar medio español (mi casa) se consumen en torno a 4Kwh al día.
¿Dónde va toda esa energía? A la atmósfera en forma de calor (entropía), 2º ppio de la termodinámica. Si os ponéis en el arcén de una carretera observáis como cada vez que pasa un coche, el aire a vuestro alrededor que estaba en reposo se mueve violentamente hasta que se vuelva a calmar. Toda esa masa de aire que estaba en reposo se mueve por la energía que se extrae del vehículo y que este a su vez extrae de la batería/depósito, hasta que el rozamiento entre las moléculas de aire hace que todo vuelva al reposo (disipando la energía en forma de calor).
¿Eso es ecológico? No puede serlo. Has aumentado la entropía del universo. Da igual que tecnología hayas usado. NO EXISTE LA MOVILIDAD SOSTENIBLE. No escribo esto porque yo sea un ecologista (mi coche es un 2.2 turbo diésel), sino todo lo contrario. Me parece desacertado pensar que por hacer el esfuerzo de comprar un coche eléctrico uno ya ha hecho todo lo que tenía que hacer para salvar el planeta. No uses el coche, no te muevas, es la única solución.
Dicho esto, a lo que nos interesa, ¿cuantos coches eléctricos se van a vender en el futuro?
Pues depende, ¿cuántos podemos pagarnos?
Muchas veces leo que el coche eléctrico funcionará cuando tengan autonomías de 1000kms y se carguen en 10 minutos como un combustión interna. Yo digo, ¿y qué más da? ESE NO ES EL PROBLEMA. En realidad la parte del coche está razonablemente resuelta:
La química de las baterías actuales ya permite sin problema tasas de carga de 1C y superiores, esto es, introducir en 1h el total de la energía que puede almacenar la batería. Es decir, si mi coche tiene 70Kwh de capacidad, y tengo un cargador que me da 70Kw de potencia, en 1h habré vertido 70Kwh de energía que a razón 20Kwh/100kms me dará para unos 350kms de ALCANCE (la autonomía es una medida con dimensiones de tiempo). De hecho, Tesla o Porsche, para baterías con tamaños entorno a los 70Kwh declaran tasas de carga PICO entorno a los 150Kw creo recordar así de memoria (2C). Conviene señalar que la tasa de carga media (del 0% al 100%) es muchísimo menor que la máxima, pues la carga de estas químicas no se realiza todo el tiempo a intensidad constante, sino que tiene fases, y la última es a voltaje cte y muy lenta.
En resumen, si uno tiene un coche con una batería grande, y es lo suficientemente hábil para cargarlo siempre entre los rangos en los cuales la tasa de absorción de la batería es óptima (y no se empeña en cargarlo hasta el 100% cada vez que para), la tecnología actual ya permite un uso bastante adaptado a la fisonomía humana, es decir cargar 15-20minutos cada 200-300kms. No es tan conveniente, ni tan flexible como un combustión interna, pero es aceptable.
Pero por supuesto, no tiene la DISPONIBILIDAD, que para mí es un factor clave en un coche. ¿Qué me impulsa a mí a hacer una inversión tan ruinosa como comprar un vehículo particular? La disponibilidad (o libertad si te quieres poner cursi). Si el coche me va a suponer un problema, un esfuerzo o una limitación, me voy en tren. Para mí es así, no tiene sentido una inversión tan ruinosa si encima no me va a dar el servicio que básico del automóvil: la disponibilidad para cogerlo cuando quieras y largarte donde quieras y hasta donde quieras. Pero eso es una opinión.
Bien, ¿cuánto estamos dispuestos a pagar por un eléctrico? En mi caso, dado la merma de disponibilidad que implica (un eléctrico siempre va a ser menos conveniente que un combustión interna), espero un descuento en el coste total de operación del vehículo. Cuánto es ese coste: adquisición + mantenimiento + energía + peajes acceso a la red eléctrica (término de potencia en la factura).
Ese coste va a depender mucho del caso particular de cada uno. En concreto, el caso más económico y que a la vez supone una menor merma en la disponibilidad es cargarlo en casa. Independientemente de las soluciones técnicas que sean necesarias (cables gordos, finos, cargadores, antenas, satélites, IA, nanopartículas…), si quiero cargar el coche con una tarifa eléctrica competitiva, dispongo aproximadamente de unas 8h de carga al día, que además van a coincidir con la noche, durante la cual el consumo en casa es menor y por tanto tengo más potencia contratada disponible para cargar. Si pongamos que tengo 3Kw de potencia disponible (porque a la vez tengo alguna lavadora, lavavajillas, nevera etc… consumiendo y no quiero que me salte el limitador), 3Kw*8h =24Kwh que puedo verter a la batería, que después de pérdidas intrínsecas al proceso de carga (más calor a la atmósfera, más entropía), resultan en poco más de 20Kwh útiles para comenzar el siguiente día (100kms de alcance). Todo lo que sea subir de ahí implica contratar potencias superiores a los 4-5Kw con nuestra compañía eléctrica, y pasar de los 10Kws ya implica peajes mensuales del mismo orden de magnitud (o mayores) que el gasto total en electricidad de muchas familias.
Ya vamos viendo que una familia que recorra con sus vehículos en torno a 100kms diarios (unos 36000km al año) va a multiplicar su consumo de energía eléctrica en torno a 5 veces (de 5Kwh/día a 25Kwh/día) y esa energía que antes la sacaba de combustibles fósiles, ahora la va a sacar del sistema eléctrico nacional. Sólo por ir tomando consciencia de la magnitud del tema.
Ahora bien, que pasa si quiero viajar, hay que recurrir a cargadores rápidos fuera de casa (antes y durante el viaje), no queda otra. Creo que el estado del arte anda por los 150Kw de potencia (a mí se me ponen los pelos como escarpias, son potencias industriales manejadas por particulares en cualquier polígono por ahí perdido). Estamos hablando de que cada poste de carga tiene contratada la misma potencia eléctrica que 30 viviendas, CADA POSTE!!, como un edificio.
¿Cuantos hacen falta? Muchos, pero esa NO ES LA PREGUNTA, la pregunta es
¿Cuántos podemos pagar? Uno en cada gasolinera, 2, 3? ¿10? como dicen por ahí. Vamos a aproximarnos al problema con un volumen de control. Vamos por partes…
La electricidad es una forma de energía como muchas otras. Sin embargo no se puede calificar como una forma primaria en el sentido de que no está habitualmente disponible en la naturaleza para su uso directo por los humanos. Sin embargo es una forma muy conveniente y versátil porque el ser humano hace tiempo que conoce formas muy eficaces para transformarla en otras formas de energía. Por ejemplo en energía mecánica (motor eléctrico), energía radio-eléctrica (iluminación, aparatos radiofrecuencia…), calor…
Sin embargo tiene una GRAN PEGA, y es que el ser humano sólo conoce una forma de almacenarla de forma directa, y esta forma es de momento poco escalable, EL CONDENSADOR. El resto de formas de almacenaje implican la transformación en otras formas de energía, como energía química (baterías), energía cinética (KERS mecánicos), energía potencial (hidroeléctrica)… con un gran coste añadido y pérdidas asociadas.
Por tanto, a día de hoy, la inmensa mayoría de la energía eléctrica que se consume en el mundo se produce (se transforma de otras formas) JIT (just in time, según se consume). ¡ESTO ES UN TEMA CAPITAL!, pues uno no puede diseñar un sistema eléctrico en base a distintos periodos de retorno, sino a consumos PICO. Tu sistema eléctrico tiene que ser capaz de suministrar el máximo de consumo, PICO, del año, de la década, SIEMPRE, EVER, FOREVER. O si no, empezar a desconectar cargas, que también se hace vía contratos específicos.
Por eso la potencia contratada es tan cara, porque es un compromiso de que toda la infraestructura implicada, con todos sus empleados y todos sus mantenimientos y costes están esperando a que tu enciendas la luz, aunque sólo la enciendas un rato, la capacidad tiene que estar ahí.
Por eso la potencia contratada es tan cara, porque es un compromiso de que toda la infraestructura implicada, con todos sus empleados y todos sus mantenimientos y costes están esperando a que tu enciendas la luz, aunque sólo la enciendas un rato, la capacidad tiene que estar ahí.
Bien, es 15 agosto, España, operación salida. 8 millones de desplazamientos (https://www.elconfidencial.com/espana/2017-08-11/operacion-salida-trafico-controles_1427709/).
¿Cuantos Kms se van a recorrer? Yo que sé, ¿300kms de media? Eso hacen, 2400E6kms (2400 millones de kms), a razón de 20Kwh / 100kms = 480000MWh. (480 millones de Kwh).
¿En cuanto tiempo se va a verter toda esa energía del sistema eléctrico a las baterías de los coches (y en última instancia a la atmósfera)?, ¿10h? eso daría una potencia media de 48000MW. Claro, eso es si todos saliésemos perfectamente escalonados y fuésemos distribuyendo perfectamente el consumo, lo cual me parece muy optimista viendo los atascos que se suelen montar. Yo diría 5h y soy generoso. Potencia media = 96000MW. ¿Y si todos paramos a la hora de comer?
¿Sabéis cuál es la potencia de generación eléctrica instalada actualmente en España? 110000MW aprox. TODO, as in TODO, renovables, fósiles, nucleares…. Pero claro, y si ese día no hay viento, o está nublado, o hay una nuclear en parada? Y que hacemos con el resto de consumos base, que aunque sea 15 de Agosto hay fábricas y gente funcionando…
¿Sabéis cuál es el factor de capacidad típico? Mucho menos del 50%. El record de consumo máximo nacional fue de unos 40000MW. Ese es el verdadero coste de las renovables, factores de capacidad ridículos.
Estas cuentas sobre una servilleta no valen nada, pero creo que dan un poco de perspectiva de que estamos hablando. Por eso pregunto,
¿Cuánto pensáis que estamos dispuestos a pagar para que cada español pueda cargar su eléctrico e irse de vacaciones de forma asimilada a como llena ahora su depósito y se va de vacaciones?
ESA ES LA PREGUNTA.
Partiendo de esa pregunta, yo tengo mi respuesta y mis propias perspectivas sobre el coche eléctrico. Que obviamente no pasan por sustituir todo el parque de vehículos del primer mundo (no hablemos ya del 2º, 3º, 4º… mundo), y menos con la que se viene encima.
La siguiente pregunta es,
¿Sería técnicamente viable?
Yo creo que no, pero seguro que hay gente más informada. De lo que estoy seguro es que el desafío sería colosal especialmente usando únicamente fuentes de energía “verde”, y si vamos a montar todo este circo para terminar quemando carbón en una térmica, pues… apaga y vámonos (que dirían los del ala 43).
¿Tiene sentido?
Puestos a electrificar, desde el punto de vista técnico creo que sería más sencillo empezar con cosas que no se mueven (OBVIO) y están enchufadas, por ejemplo calefacciones. Una bomba de calor es una buena y sencilla opción y sin embargo nadie dice nada. ¿Por qué tanto lobby con el coche eléctrico? Yo he visto toda la vida descargar camiones de carbón en bloques del centro de Madrid eh.. ahí es nada.
Os dejo un diagrama sankey de una economía moderna, donde se aprecia el desafío que sería electrificarla (obsérvese el grosor de la línea que pone “power losses”).
