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Vehículo Eléctrico vs Tradicional, el modelo energético marca la diferencia


En Europa se compran anualmente más de 27 millones de vehículos tradicionales de combustión (VT), frente a los poco más de 130 mil Vehículos Eléctricos (VE) vendidos en el año 2014. Dado que la gran mayoría de los países europeos son importadores de petróleo y sus derivados, conviene saber hasta qué punto es interesante incentivar el cambio al VE en las condiciones actuales.

Las dos características más representativas del VE son su alta eficiencia (bajo consumo) y la nula emisión de gases y partículas contaminantes. Aquí pretendemos comparar ambos tipos de vehículos desde el punto de vista del ahorro económico operativo, eficiencia, consumo y medioambiente, sin entrar en consideraciones sobre costes de adquisición y limitación de prestaciones del VE, fundamentalmente debidas a su menor autonomía. Para ello compararemos dos turismos de última generación funcionando en un entorno urbano:

  • Para el vehículo tradicional se ha seleccionado el motor más eficiente, el diésel, al que asignamos un consumo de 5 litros cada 100 kilómetros. El precio del gasoil a 1€/l, ciertamente bajo e inesperado hace algunos años.
  • Al VE le asignamos un consumo de 15kWh por cada 100km. Si el punto es privado no supera los 0,22€/kWh y si es en periodo valle, por la noche, 0,14€/kWh (casi la mitad).

 

Eléctrico vs Tradicional como elementos independientes

– Ahorro al usuario:

El coste de recorrer 100.000 kilómetros para el diésel es de 5.000€. Para el VE es de 3.300€ y recargando por la noche de 2.100€. Si consideramos los costes de mantenimiento, que son muy inferiores en el VE, por no precisar de cambios de aceite ni filtros asociados al motor, ni otras ventajas como no tener restricciones de circulación, de aparcamiento, o ir a gasolinera alguna, por citar algunas, el ahorro sería significativamente mayor.

El coste de recorrer 100.000 kilómetros para el diésel es de 5.000€. Para el eléctrico es de 3.300€ y recargando por la noche de 2.100€

– Consumo energético:

El vehículo con motor diésel consume 5l/100km. Teniendo en cuenta que un litro de diésel contiene 10,8kWh de poder calorífico el motor diésel habrá empleado 54kWh/100km. El VE tiene un consumo de 15kWh/100km. Por tanto el VT consume 3,6 veces más (54/15 kWh) que el VE.

– Eficiencia energética:

En carretera un motor diésel no alcanza una eficiencia del 25% y en ciudad ésta cae por debajo del 20%. Por el contrario, los motores que se emplean actualmente en los VE’s alcanzan el 92% de eficiencia, si bien ésta desciende cuando se integra en un VE. Aun así, la diferencia es enorme en favor del motor eléctrico. En el VE la electricidad necesaria para los sistemas del vehículo no es generada por el motor, sino que proviene directamente de las baterías.

Además, su eficiencia en el entorno urbano no se ve tan afectada, debido fundamentalmente a la inexistencia de funcionamientos ociosos (ralentí) y al freno regenerativo, que transforma la energía de frenado en electricidad, que es de nuevo almacenada en las baterías.

Si en el ejemplo de la comparativa le asignamos al VT una eficiencia del 25%, manteniendo la relación calculada en el consumo energético, al VE le correspondería una eficiencia del 90% (3,6 veces mayor), puesto que el consumo y la eficiencia son inversamente proporcionales.

– Emisiones:

El motor de un Vehículo Eléctrico tiene cero emisiones contaminantes. Al contrario, todos los VT alimentados con hidrocarburos emiten CO, CO2, NOX y otros gases y partículas contaminantes y/o generadores del efecto invernadero.

Esta comparativa se enmarca en un país como España, donde la mayor parte de los combustibles fósiles son importados, tanto para el transporte como para la generación de energía eléctrica, que cuenta con una producción importante de electricidad basada en EERR y un mix energético equilibrado. Para profundizar en la comparativa se ha diferenciado entre un sistema de generación eléctrica basado en combustibles fósiles y uno basado en renovables.

Sistema energético basado en Combustibles Fósiles

– Eficiencia energética:

Actualmente, la mayor parte de la energía eléctrica producida en el mundo proviene de la generación basada en combustibles fósiles y se estima que si la tendencia no cambia drásticamente lo seguirá siendo hasta el 2050.

Una aproximación de la eficiencia de ayer las plantas de generación eléctrica basadas en fósiles sitúa a las de ciclo combinado como las menos contaminantes y más eficientes con un 50%, a las de generadores diésel en un 40% y las de carbón en un 30%. Pese a lo que se pueda deducir de lo anterior, las centrales térmicas de carbón han sido y siguen siendo las más utilizadas, pese a ser las más ineficientes y contaminantes. Esto es debido al bajo precio del combustible, su abundancia y fácil acceso al recurso energético debido a una importante y madura red logística mundial.

En el proceso de distribución se estima que las pérdidas rondan el 10%. La combinación de todo lo anterior da como resultado la eficiencia del sistema eléctrico basado en combustibles fósiles. Por ejemplo, en EEUU se asume que la energía producida con estos combustibles, llega al enchufe del consumidor con una eficiencia del 33%.

Trasladando este dato a la comparativa, la eficiencia del VT no variaría, 25%. Sin embargo, el VE presentaría una eficiencia distinta como integrante del sistema energético: el 90% del 33% de la eficiencia de la electricidad suministrada en el enchufe, es decir: 29,70%. El ratio a favor del VE cae de 3,60 a 1,19.

– Consumo energético:

Como en el punto anterior, el VT no variaría su consumo, que seguiría siendo de 5l/100km, o lo que es lo mismo que 54kWh/100km. Por su parte, el VE habrá empleado 15kWh de energía eléctrica, pero producida con una eficiencia del 33% con combustibles fósiles, lo cual equivale a unos 45,45kWh de energía empleada. Un 15,82% de menor consumo del VE.

– Emisiones:

Como integrante de un sistema energético basado en Combustibles Fósiles, el VE sería ahora un elemento contaminante, proporcional a su consumo energético.

Como integrante de un sistema energético basado en Combustibles Fósiles, el VE sería un elemento contaminante, proporcional a su consumo energético

Inicialmente, frente al VT, las emisiones se reducirían en la misma proporción que el consumo, un 15,82%, aunque esto dependerá de la combinación de los combustibles fósiles empleados.

– Ahorro en el sistema:

Como en el caso de las emisiones, el ahorro para el sistema dependerá de la combinación de las plantas utilizadas. Si se usa más el carbón, la eficiencia se reducirá y tenderá a igualarse con el VT. Esto unido a la inviabilidad medioambiental hace que el VE no produzca ahorro alguno. El panorama es muy distinto en un sistema basado en renovables.

Sistema energético basado en Renovables

– Emisiones:

Éste es el único escenario en el cual el VE, alimentado 100% con energías renovables, tiene 0% de emisiones y, por tanto, legitima y no restringe cualquier resultado obtenido en los siguientes puntos del análisis.

– Eficiencia energética:

Las energías renovables más utilizadas en la generación de electricidad hoy en día son la hidroeléctrica, la eólica y la fotovoltaica. Todas ellas transforman la energía procedente de recursos ilimitados y gratuitos, justamente lo contrario que los combustibles fósiles.

La eficiencia de las turbinas hidroeléctricas oscila entre 60-90%, los generadores eólicos 15-44% y la fotovoltaica 10-25%. La eficiencia media de estos sistemas depende mucho de su ubicación, pero podemos hacer una aproximación a la baja para España (39,4%). Además cuenta con la posibilidad de ser emplazada en el propio punto de consumo, disminuyendo por tanto las pérdidas asociadas a la red de distribución eléctrica, recordemos, hasta un 10%. Supongamos entonces una mejora modesta en las pérdidas debidas a la distribución del 7%. El resultado sería una eficiencia en el enchufe del consumidor del 36,7%, frente al 33% estimado en el caso de los combustibles fósiles. Esto supone una mejora de la eficiencia superior al 11% frente a los combustibles fósiles.

En el ejemplo de la comparativa, el VE tendría ahora una eficiencia del 90% sobre el 36.7% de la eficiencia en el enchufe, es decir, 33,03%. En este escenario, el VE (33%) sería significativamente más eficiente que el VT (25%), un 32,12% más eficiente.*

*En este punto merece la pena recordar que las energías renovables tratadas son recursos energéticos que no precisan de aporte de energía para ser empleadas, al contrario de lo que ocurre con los combustibles fósiles que precisan energía de extracción. Las EERR son de ámbito regional, no se importan, y por tanto no requieren de una red de distribución del combustible. Son ilimitadas, lo que implica que las infraestructuras no caen en desuso por agotamiento del recurso y pueden ser renovadas indefinidamente en la misma localización geográfica. Estos aspectos disminuyen la eficiencia de la generación eléctrica con combustibles fósiles, aunque no se hayan tenido en cuenta en este estudio.

– Consumo energético:

Como en el punto anterior, el VT no variaría su consumo, que seguiría siendo de 5l/100km, o lo que es lo mismo que 54kWh/100km. Por su parte, el VE el vehículo eléctrico habrá empleado 15kWh de energía eléctrica, pero producida con una eficiencia del 36,70% con EERR, lo cual equivale  a unos 40,87kWh de energía empleada. (Recordemos: con combustibles fósiles 45,45kWh). Un 32,12% de mayor consumo del VT.

– Ahorro en el sistema:

Como ocurre con la eficiencia, el ahorro para el sistema dependerá de la combinación y ubicación de las plantas generadoras. El VE alimentado con electricidad producida con energías renovables no contamina y, en general, es más eficiente para el sistema que cualquier otra opción.

Además presenta una ventaja fundamental que no tiene el VT, la posibilidad de recarga del vehículo en el lugar de estacionamiento habitual. Esto a su vez deriva en las siguientes ventajas para el sistema energético:

  1. Menor infraestructura de recarga pública, es decir, menor inversión y más fácil integración
  2. Recarga en periodos de baja demanda. Lo que se traduce en un balance más equilibrado de la demanda a lo largo del día y, no menos importante, el sistema no requiere de redimensionamiento a corto plazo.
  3. La gestión de la recarga del VE beneficia el aprovechamiento de las EERR, que son más eficientes y reducen las importaciones de combustibles.
  4. La prevalencia de EERR sobre Combustibles Fósiles permite la realización de cálculos de costes de producción más precisos a largo plazo, al verse reducido el impacto de la fluctuación de precios de éstos últimos.

Además, al tratarse de recursos energéticos ilimitados y gratuitos utilizados con tecnologías en permanente mejora, frente a un aumento de la demanda, el coste de producción siempre tenderá a bajar. Por tanto, la combinación del vehículo eléctrico alimentado con renovables y con una Gestión de Carga adecuada, es la mejor opción a día de hoy y de futuro.

Este artículo es resumen del análisis “Vehículo Eléctrico vs Motor Combustión Interna” (22/12/2015) de Antonio Cosmen, Mira Energy Consulting.

Antonio Cosmen Rodríguez

Ingeniero Eléctrico y Electrónico, emprendedor, con experiencia en el desarrollo de negocios basados en productos de alto valor tecnológico y que desarrolla su actividad bajo el nombre comercial de Mira Energy Consulting

Esta entrada tiene 7 comentarios
  1. Hola,

    Si es está considerando cómo se genera la electricidad, incluyendo perdidas y mix energético para ello ¿Por qué no se considera toda la energía consumida del pozo a la rueda en el caso de los motores de gasolina? Eso debería de incluir el proceso de refinado (que ya se calcula que consume no menos de 6 kWh por litro), el transporte (mucho más ineficiente que el del sistema eléctrico), el almacenamiento para su puesta a disposición (gasolineras), las contaminaciones del propio proceso logístico (como decía muchísimo más ineficiente que la red eléctrica), etc, etc.

    Esto no cambia en absoluto la conclusión del artículo pero aun debería dejar más clara las ventajas que suponen los VE, en cuanto a consumo y emisiones, frente a los vehículos térmicos.

  2. Hola David,

    Correcto, como dices no se han incluido todos los costes energéticos anteriores asociados a los combustibles fósiles (del pozo a la rueda). Se trata de un análisis comparativo redactado para un formato de tipo artículo y para un público general, centrado en la eficiencia y sus derivadas, con el objeto de clarificar, aportar datos y dar al lector la posibilidad de extraer conclusiones. En tu caso se ha conseguido. Gracias por el comentario.

  3. Hola a todos
    Sigue siendo un handicap el alto costo de adquisicion del VE, la falta de puntos de recarga (te obliga a salir y volver a tu casa para recargar), por tanto la limitacion de la autonomia. Tambien la limitacion de las baterias y la falta de compromiso político para estimular al VE. Esperemos que esto vaya cambiando en breve. Muchas gracias por vuestro riguroso analisis.

  4. A mi me ha parecido espectacular este análisis, nunca había visto uno tan detallado, tiene razón David pero… está muy bien, comparto en mi facebook.
    Gracias

  5. Muchas gracias por su artículo. Gracias por los datos y comparativas que aporta.
    Se me ocurren un par de ideas, quizá puedan ser alocadas debido a mi desconocimiento, pero ahí van:
    ¿Sería buena idea colocar en el techo de los coches eléctricos placas fotovoltaicas de alto rendimiento para aportar energía solar gratis y no depender tanto de la recarga?. Sé que hay placas con un 20% de eficiencia en un formato muy ligero y de material flexible.
    -La segunda idea: ¿Sería buena idea el acoplar turbinas en la parte delantera del coche eléctrico que generaran energía en este caso eólica del propio aire contra el coche?.
    Espero me disculpés el atrevimiento sin tener conocimientos técnicos.
    ¡Ánimo con la revolución verde!
    Gracias

  6. A/A Antonio Cosmen
    De nuevo Fco. Sanz y para quien comparta conmigo inquietudes.
    Soy un apasionado de la fotovoltaica. Despues de iluminarme en casa con unas pocas plaquitas solares en las ventanas insisto en la idea del COCHE ELECTRICO AUTOABASTRCIDO. Es decir, con placas fotovoltaicas en el techo, con cristales con componentes fotovoltaicos, incluso creo que ni sería descabellada la ides de una pintura con propiedades de carga solar.
    Eso y aprovechar quiza la energia del viento que entra en el frontal del coche. Estoy seguro que de podría conseguir un coche eléctrico que se autoabasteciera y cargara su batería en gran medida por si mismo.
    Sobre todo en un pais como el nuestro donde el sol se “come” los coches.
    Quizá os pueda parecer una idea a lo ‘Mad Max”. Yo la veo muy posible. Y realizable. Esa energía gratis sí que no habría duda que es TOTALMENTE LIMPIA. Sin esperar a que las compañias electricas y gobiernos apuesten por las fuentes verdes.
    Y además incrementaría la AUTOMÍA del vehículo.
    Una usuario que durante un día que no coja el coche en un día con sol tal vez al día siguiente pueda disponer de él con la batería cargada GRATIS y sin preocuparse por punto de carga.
    Gracias

  7. El razonamiento sobre la eficiencia es incorrecto. Falta el combustible usado para generar la energía eléctrica. Dado que un VE nuevo incrementa el consumo de electricidad, hay que considerar la eficiencia marginal y no la media. En España la generación media es 45% renovable/nuclear – 55% carbón/gas, pero la marginal es 97% carbon/gas. La eficiencia marginal es 45%. Agregando pérdidas marginales de 20% y 10% pérdida en el poceso de carga, el rendimiento real da menor que el del VE. En costo para el dueño el razonamiento es correcto, pero porque la tarifa eléctrrica se basa en el costo medio y no en el marginal.
    El mismo razonamiento vale para la emisiones de CO2. Un VE produce para el medio ambiente algo mas de emisiones que el convencional.
    Por último, los coches usados como referencia no son iguales en potencia, lo cual no los hace comparables.

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