El coche eléctrico y el vehículo de gas natural: estado de desarrollo, ventajas ambientales y económicas - JORNADA FUNDACIÓN GAS NATURAL
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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 2010
1
ÍNDICE Introducción: La energía en el transporte 3 Visión Tecnológica 13 Desarrollo del mercado 29 Conclusiones 34
3 Introducción: la energía en el transporte
4
Introducción: La energía en el transporte
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
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
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
Las instituciones de todos los niveles han convertido estas estrategias en Actos de
Gobierno:
Unión Europea
La Unión Europea diseñó la política 20-20-20, 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 1990.
Estos objetivos se desarrollan a través de medidas concretas.
8
Introducción: La energía en el transporte
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
10
Introducción: La energía en el transporte
1011
Introducción: La energía en el transporte
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 2014. 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
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
14
Visión Tecnológica
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
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.
1516
Visión Tecnológica
Tecnologías clave del desarrollo del VE
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)
1617
Visión Tecnológica
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
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
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 2014
1% demanda; 10 M coches en 2030 7,5%)
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
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
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
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 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
2324
Visión Tecnológica
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
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 1.000 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%.
2526
Visión Tecnológica
Vehículos Ligeros Vs Pesados
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.
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.
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
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 3 Desarrollo del mercado
29
Desarrollo del mercado
Cadenas de valor en el suministro de combustibles alternativos (1)
Gas Natural Vehicular (GNV)
Construcci Operació
Mantenimient
Distribución ón Financiació n,
o instalación Suministr Comercializaci
. Conexión Emplazamient instalación n asistenci
repostado o de ón a terceros
a la red de o repostado instalación a al
(disponibilida energía vehículos
gn (tecnología repostado repostad
d)
) 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
Construcción Mantenimiento
Distribución. Financiación Suministro de
instalación instalación
Conexión a la Emplazamiento instalación energía
repostado repostado
red eléctrica repostado (electricidad)
(tecnología) (disponibilidad)
Recarga de baterías (modelo Better Place)
Renting de las Suministro de Recarga de Reposición de las
Emplazamiento
baterías energía (electricidad) baterías baterías descargadas30
Desarrollo del mercado
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
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
recarga32
Desarrollo del mercado
Apoyo de las Administraciones
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 2.000 / vehículo nuevo
•Ayuda máxima a vehic. pesados12.000 / vehículos > 3,5Tons
•Estaciones individuales 30.000
•Estaciones colectivas 60.000
Algunas Administraciones Autonómicas disponen de ayudas adicionales y a las
anteriores.
VEHICULO ELECTRICO:
3233
Desarrollo del mercado
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.
3334 4 Conclusiones
35
Conclusiones
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).Muchas gracias Jaume Miró Rábago jamiro@gasnatural.com Responsable Desarrollo Soluciones Energéticas Gas Natural Servicios
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.Esta presentación es propiedad del Grupo Gas Natural. Tanto su contenido temático como diseño gráfico es para uso exclusivo de su personal. ©Copyright Gas Natural SDG, S.A.
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