Transporte sostenible y movilidad - Manual para estudiantes
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Transporte sostenible y
movilidad
Manual para estudiantes
Edición ES 1.0 - Octubre 2010 Versiones actualizadas en la página web del proyecto IUSES www.iuses.eu Descargo de responsabilidad Este proyecto ha sido financiado con el apoyo de la Comisión Europea. Esta publicación refleja únicamente las opiniones del autor y la Comisión no se hace responsable del uso que pueda hacerse de la información contenida en él.
Autores
Sergio García Beltrán (CIRCE), Tadhg Coakley (Clean Technology Centre - Cork Institute of
Technology), Noel Duffy (Clean Technology Centre - Cork Institute of Technology), Dumitru
Finta (S.C. IPA S.A), Hannes Kern (Universiy of Leoben), Mihai Iancu (S.C. IPA S.A), Col-
man McCarthy (Clean Technology Centre - Cork Institute of Technology), Giuseppe Pugliese
(CIRCE), Harald Raupenstrauch (University of Leoben), Fabio Tomasi (AREA Science Park)
Developed with the cooperation of
Kiril Barzev (University of Ruse)
Traducción y adaptación:
Giuseppe Pugliese (CIRCE), Sergio García Beltrán (CIRCE)
Layout
Fabio Tomasi (AREA Science Park)
A cerca de este manual y IUSES
Este manual se ha desarrollado en el marco de IUSES (Uso Inteligente de la Energía en los
Centros Escolares de Educación Secundaria) y ha sido financiado por la Comisión Europea-
Programa de Energía Inteligente para Europa.
Los socios del programa son : AREA Science Park (Italia), CERTH (Grecia), CIRCE (España),
Clean Technology Centre - Cork Institute of Technology (Irlanda), Enviros s.r.o. (República
Checa), IVAM UvA (Holanda), Jelgava Adult Education Centre (Letonia), Prioriterre
(Francia), Science Centre Immaginario Scientifico (Italia), Slovenski E-forum (Eslovenia),
Stenum GmbH(Austria), University “Politehnica” of Bucharest (Rumanía), University of
Leoben (Austria), University of Ruse (Bulgaria)
Derechos de autor
Este libro puede ser copiado y distribuido libremente, a condición de incluir siempre las notas
de derechos de autor. Los profesores, formadores y cualquier otro usuario debe siempre citar a
los autores, al proyecto IUSES y al Programa de Energía Inteligente para Europa. El libro
también puede ser libremente traducido a otros idiomas. Los traductores deben incluir los
derechos de autor presentes y enviar una copia del texto traducido al coordinador del proyecto
(iuses@area.trieste.it), que la publicará en la página web del proyecto IUSES para su libre
distribución.
I
Símbolos clave Definición: explica lo que un término significa. Nota: muestra que algo es importante, un consejo o una pieza clave de información. ¡Cuidado con ellos! Objetivo de aprendizaje: aparece al principio de cada capítulo y explica lo que se aprenderá en dicho capítulo. Experimento, ejercicio o actividad: indica algo para hacer en base a lo que has aprendido. Enlace web: muestra una dirección de internet donde se puede obtener más información. Referencia: indica de donde proviene la información. Estudio del caso: cuando se muestra un ejemplo o una situación real. Puntos clave: se trata de un resumen de todo lo explicado, por lo general aparece al final de cada capítulo. Preguntas: son preguntas que se efectúan al alumno al final de cada capítulo para comprobar los conocimientos adquiridos. Nivel 2: indica el nivel de aprendizaje.
IUSES — transport handbook
Índice de contenidos
Capítulo1. Los impactos del transporte 3
1.1. Introducción 3
1.2. Consumo de energía 3
1.3. Contaminación, emisiones 4
1.4. Partículas 6
1.5. Lluvia ácida 7
1.6. Salud 9
1.7. Ocupación de espacio 10
1.8. Accidentes y seguridad 11
1.9. Impactos externos 13
Capítulo 2. Combustibles convencionales y alternativos 16
2.1. Conceptos importantes (combustibles nuevos y tradicionales) 16
2.2. Combustibles convencionales 17
2.3. Electricidad 20
2.4. Combustibles alternativos 20
2.4.1 Combustibles gaseosos 21
2.4.2 Biocombustibles 24
2.4.3. Otras fuentes de energía removable 27
2.4.4. Energía del cuerpo humano 29
2.5. La Unión Europea y las emisiones de gases de efecto invernadero 29
2.6. Casos de studio 31
2.7. Consejos y recomendaciones 33
2.8. Ejercicios y preguntas 33
Capítulo 3. Transporte alternative 37
3.1 Introducción 37
3.2 Medios de transporte que mantienen en forma 38
3.2.1 Caminar 39
3.2.2 Patines 41
3.2.3 Monopatín 42
3.2.4 Uso de la bicicleta 42
3.3 Transporte público vs. vehículo privado 43
3.4 Vehículos alternativos 45
3.4.1 Vehículos eléctricos 46
3.4.2 Vehículos híbridos 47
3.4.3 Vehículos de hidrógeno 48
3.4.4 Energía solar en el transporte por carretera 49
3.5 Un largo viaje para el transporte de los alimentos 49
3.5.1 Desde el productor ... hasta el consumidor 50
3.5.2 Compra local, compra en bici 51
IUSES — transport handbook
3.5.3 Ejercicio. ¿De dónde proviene mi compra? 52
3.6. Consejos y sugerencias 53
3.7 Ejercicios y preguntas 55
Capítulo 4. Medidas y herramientas para un Transporte Sostenible 57
4.1La movilidad urbana sostenibile 57
4.1.1 Plan de Movilidad Urbana Sostenible, ¿qué es? 59
4.1.2. Barreras que impiden el desarrollo de la bicicleta y de ir andando 67
4.1.3. Buenas prácticas.... aprender de la experiencia.... 69
4.2 Conducción sostenible 73
4.3 Movilidad escolar... “un plan de transporte” 78
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IUSES — transport handbook
Capítulo1. Los impactos del transporte
Objeto de aprendizaje. En este capítulo aprenderás:
Cuáles son los principales impactos del transporte
El consumo de energía en el sector del transporte
Cómo influye el transporte en nuestra salud y seguridad
1.1. Introducción
Ir a la escuela en autobús, conducir hasta un centro comercial, desplazarse para visitar parientes
o salir de vacaciones, tienen en común que cada una de estas acciones requiere desplazarse desde
un punto a otro a través de un medio de transporte. El transporte se asocia normalmente a los
grandes barcos y camiones que transportan mercancías, pero el transporte también incluye
nuestro desplazamiento diario en coche, autobús, tren o avión que, aunque no lo parezca, tiene
una gran influencia sobre el consumo de energía y el medioambiente. El transporte y el tráfico
diario que une a las personas y activa nuestra economía tiene también unos graves efectos
secundarios que influyen directamente en nuestra vida cotidiana. Tal y como se muestra en la
figura 1, no sólo la contaminación del aire y el ruido son consecuencias negativas del transporte,
sino que también el cambio climático debido a las emisiones de CO2 que origina. Además el
transporte presenta un gran peligro potencial debido a los numerosos accidentes y muertes que se
producen a diario.
Figura 1: Impactos del transporte (en términos de coste) en Europa 2004 (Fuente: EEA)
En las siguientes páginas trataremos más a fondo estos impactos para obtener una mejor
comprensión de los problemas básicos relacionados con el transporte y el tráfico. Estas cifras
están creciendo año tras año y, en general, aunque el transporte no se puede suprimir totalmente,
sí que se puede construir un modelo de transporte más eficiente y sostenible.
1.2. Consumo de energía
El transporte de personas y mercancías requiere de una gran cantidad de energía, siendo
responsable de aproximadamente un tercio del consumo de energía de la Unión Europea y de
España. Esta gran demanda de energía es cubierta principalmente por fuentes de energía no
renovables como el petróleo o el gas. Tal y como se aprecia en la figura 2, el transporte por
carretera es responsable de hasta del 85% del consumo de energía en este sector, mientras que el
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IUSES — transport handbook
tren, barco y avión únicamente se responsabilizan de una cuarta parte del total de la demanda
energética del sector.
Carretera
Avión
Tren
Navegación interior
Figura 2: Consumo energético por medio de transporte (Fuente:EEA)
El consumo de energía en el sector del transporte está fuertemente ligado a la economía. Una
economía en crecimiento significa también un aumento de la demanda de transporte para
satisfacer el mayor nivel de necesidades a través del intercambio de bienes y servicios.
Nota: En la Unión Europea se prevé que la actividad de transporte casi se duplicará,
tanto para el transporte de pasajeros como de mercancías, entre 1990 y 2020.
La demanda de transporte se expresa generalmente en términos de número de personas,
volumen, o toneladas de mercancías transportadas, por unidad de tiempo y/o espacio recurrido.
Por ejemplo, pasajeros/kilómetro y toneladas/kilómetro.
1.3. Contaminación, emisiones
Apenas nos damos cuenta de que estamos rodeados por múltiples tipos de gases que se esparcen
por la atmósfera terrestre y que se quedan retenidos por la acción de la gravedad. La atmósfera es
la responsable del clima en la Tierra y sin ella la vida tal cual la conocemos no sería posible. Los
elementos principales que constituyen la atmósfera terrestre son el nitrógeno con cerca del 78%
y el oxígeno que representa el 21%. También existe una considerable cantidad de vapor de agua
y otros gases como el dióxido de carbono que es el responsable del efecto invernadero. Cambiar
la composición de la atmósfera significa cambiar también el medioambiente y nuestras
condiciones de vida.
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IUSES — transport handbook
Definición: el efecto invernadero es el fenómeno por el cual determinados gases, que
son componentes de la atmósfera planetaria (vapor de agua, CO2, metano, óxido
nitroso, entre otros), retienen parte de la energía que el suelo emite tras haber sido
calentada por la radiación solar. Sin estos gases, el calor se escaparía hacia el espacio
exterior y la temperatura promedio de la Tierra sería alrededor de 30ºC más fría.
Debido a la forma de calendar el planeta, todos estos gases se llaman gases de efecto
invernadero.
Los gases de efecto invernadero, por lo general, tienen dos orígenes; una fuente de emisión de
estos gases es el ecosistema y se produce de forma natural y la otra fuente de emisión se debe a
la actividad humana y lo hace de una forma artificial. Los gases emitidos por la actividad
humana se denominan gases de efecto invernadero antropogénicos. Estos gases de origen
antropogénico se producen principalmente por la quema de combustibles fósiles, la ganadería y
la agricultura. La principal consecuencia de la emisión de estos gases sumada a la producción
natural de los mismos es el conocido efecto llamado “Calentamiento Global”. Desde que se
comenzó a tomar medidas de la temperatura global de la Tierra en 1860, se ha observado un
aumento significativo de la temperatura. Dicho incremento de temperatura está fuertemente
ligado al desarrollo industrial y a las emisiones de CO2 a la atmósfera.
El CO2 es responsable de cerca del 60% del efecto invernadero de origen antropogénico y es una
sustancia de referencia para todos los otros gases de efecto invernadero con origen
antropogénico.
La figura 31 muestra la tendencia de las emisiones de gases de efecto invernadero en todo el
continente europeo.
Figura 3: Emisión de gases de efecto invernadero en Europa (Fuente:EEA)
Tal y como muestra la figura 3, las emisiones de gases de efecto invernadero continúan
aumentando, especialmente en los países recién incorporados a la Unión Europea.
1 UE-15 se refiere a los 15 estados miembro antes de mayo de 2004), EFTA-4 comprende los 4 países de la
Asociación Europea de Libre Comercio AELC-4 (Islandia, Liechtenstein, Noruega y Suiza), la UE-12 se refiere a
los 12 nuevos estados miembro de la Unión Europea desde enero de 2007 (Bulgaria, Chipre, República Checa,
Estonia, Hungría, Letonia, Lituania, Malta, Polonia, Rumania, Eslovaquia y Eslovenia) y CC-1 es Turquía.
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IUSES — transport handbook
Organizaciones como las Naciones Unidas tratan de reducir o incluso estabilizar las emisiones a
través de tratados y convenios entre los países industrializados que son responsables de la
mayoría de las emisiones de gases de efecto invernadero, pero muchas veces, debido a
problemas económicos y políticos no se llegan a cumplir los objetivos marcados en estos
acuerdos. Un ejemplo claro es el objetivo impartido a España en el Protocolo de Kioto, donde se
le permitió aumentar sus emisiones en un 15% con respecto a las emisiones que produjo en 1990,
pues bien, la situación actual es que España ha sobrepasado esas emisiones en un 52% por lo que
no está cumpliendo con los objetivos fijados en el Protocolo de Kioto.
Pregunta:
¿Cuáles son las consecuencias del calentamiento global? y, ¿cómo influyen en
nuestra vida cotidiana?
¿Cuáles son las principales dificultades en la consecución de los objetivos
marcados sobre la protección del clima a nivel internacional? ¿Cuáles son los
problemas relativos a las emisiones de gases de efecto invernadero y la
protección del medioambiente que se dan en los países que están todavía en
proceso de industrialización?
1.4. Partículas
El transporte no sólo produce gases contaminantes, sino también pequeñas partículas que pueden
causar diversas enfermedades. Estas partículas se producen sobretodo en el transporte asociado
al sector residencial y especialmente en los motores diesel.
Definición: las partículas con un tamaño inferior a 10 micras se consideran como
partículas finas (PM10). Dichas partículas son respirables y las que tienen tamaños
inferiores a 2,5 micras pueden penetrar en las regiones de intercambio gaseoso de las
vías respiratorias y también afectar a otros órganos además del pulmón.
La OMS (Organización Internacional de la Salud) y de la Unión Europea han fijado diferentes
límites de emisión para reducir la cantidad de PM10. La figura 4 muestra la concentración de
PM10 en los diferentes países europeos ponderada por la población de los diferentes países. TSP
en el diagrama significa “Partículas Totales en Suspensión” y se refiere a todas las partículas
suspendidas en el aire.
Los datos de la figura 4 se comparan con las concentraciones de PM10 modeladas por GMAPS.
GMAPS o Modelo Global de Partículas en el Ambiente, es un modelo que ayuda a predecir los
picos de las emisiones de partículas y establecer medidas antes de llegar a las concentraciones
que podrían ser peligrosas para la salud de la población, como por ejemplo para los niños y las
personas mayores. Para cumplir las diferentes normas y directrices, algunos países establecen
medidas como limitaciones de velocidad o ayudas gubernamentales para equipar a los
automóviles antiguos con filtros de partículas, especialmente durante el periodo de invierno en
que las emisiones alcanzan los valores más altos.
6IUSES — transport handbook
Figura 4: Concentración de PM10 en distintos países europeos (Fuente:EEA)
1.5. Lluvia ácida
Teóricamente los hidrocarburos tales como los combustibles usados como fuente de energía para
el transporte se queman totalmente produciendo dióxido de carbono y agua, con la excepción de
que esto es cierto para mezclas puras de hidrocarburos (con combustión completa). Los
combustibles que se utilizan para hacer funcionar nuestros vehículos contienen más o menos
impurezas dependiendo de las normas de calidad aplicadas. El petróleo crudo, por ejemplo,
contiene una gran cantidad de azufre si no se lleva a cabo un proceso de purificación, formando
dióxido de azufre (SO2) tras su combustión. Estas emisiones de SO2 junto con las emisiones de
compuestos de nitrógeno y a través de unas reacciones en la atmósfera son las responsables del
fenómeno que se conoce como “lluvia ácida”. El agua pura tiene un valor de pH igual a 7,
mientras que la lluvia ácida presenta unos valores de pH inferiores a 5,5.
Definición: el valor de pH proporciona información sobre si una solución acuosa
reacciona como una base (pH superior a 7) o como un ácido (pH inferior a 7). Un pH
igual 7, se llama “pH neutro”. Por ejemplo, el agua destilada presenta un pH neutro.
La lluvia ácida produce graves impactos sobre el medioambiente en general, pero especialmente
sobre la masa forestal. Los bosques situados en altitudes elevadas están a menudo expuestos a las
nubes de gases tóxicos que son mucho más ácidas y semejantes a la propia lluvia ácida. La figura
5 muestra una imagen de las nefastas consecuencias de la lluvia ácida en los Alpes Bávaros.
7IUSES — transport handbook
Figura 5: Bosque devastado debido a los efectos de la
lluvia ácida
En las últimas décadas, las emisiones de SO2
se han reducido debido a las medidas tomadas
por el sector industrial y por el transporte. La
industria, especialmente en las plantas de
combustión de carbón, ha instalado
dispositivos de desulfuración de gases de
combustión y en relación al sector transporte,
la cantidad de azufre en los combustibles como
el diesel, gasolina o queroseno cada vez es
menor. Además los coches y camiones están
equipados con catalizadores que reducen las
emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx).
La emisión de contaminantes acidificantes
también depende del modo de transporte,
aunque debido a las medidas anteriormente
mencionadas la contribución del transporte por
carretera se ha reducido significativamente, ya
que a principio de la década de los 90 era
responsable de un tercio de las emisiones de
acidificantes, mientras que en el 2004 su
aportación tan sólo era del 10 % del total de las
emisiones. Figura 6: Emisiones de SOX por diferentes modos de
transporte en los países miembro de la EEA entre 1990 y
2004 (Fuente:EEA)
Pregunta:
Mirando alrededor de tu ciudad o comunidad autónoma, ¿se puede encontrar
algún daño producido al medioambiente relacionado con las emisiones
contaminantes?
¿Cómo tratan las plantas industriales de tu ciudad el problema de la
contaminación del aire?
8IUSES — transport handbook
1.6. Salud
Varios estudios médicos realizados muestran que el tráfico tiene graves efectos negativos sobre
la salud de las personas ya que los contaminantes y emisiones mencionadas en los párrafos
anteriores, pueden causar varios tipos de enfermedades crónicas.
Los estudios sobre los impactos de la emisión de partículas pequeñas (>0,1μm) muestran que
pueden provocar cáncer de pulmón, bronquitis y otras enfermedades respiratoria graves, además,
estas pequeñas partículas también son capaces de pasar a través del sistema respiratorio hasta la
sangre provocando enfermedades cardiovasculares.
Pero no sólo los contaminantes sólidos o gaseosos influyen en nuestra salud de forma negativa,
también el ruido del tráfico, trenes o aviones tiene un impacto grave sobre la salud humana. Las
personas expuestas constantemente a ruido, sufren de insomnio o trastornos del sueño. Estos
efectos se pueden evitar si el nivel de ruido continuo se mantiene por debajo de 30 decibelios
(dB) en interiores.
Nota: un coche medio produce un nivel de ruido de unos 60-80 dB, mientras que un
avión alcanza valores de hasta 150 dB. Niveles de ruido continuo de más de 80 dB
pueden causar importantes daños al sistema auditivo.
El ruido no sólo influye en las personas de una manera fisiológica, sino también en las
actividades mentales y en la vida social. Los niños expuestos al ruido de los aviones muestran
problemas relacionados con la lectura, la atención y la capacidad de resolución de problemas.
Además, el ruido también aumenta el estrés y el nivel de agresividad, lo que influye directamente
en la vida social de las personas.
El ruido del tráfico rodado se puede reducir a través de diferentes medidas constructivas como
las paredes a prueba de ruido (figura 7), setos o estableciendo límites de velocidad según la hora
del día.
Figura7: Pared a prueba de ruido en una autopista en Austria
Pero el transporte también puede influir en la salud de una manera positiva. Caminar a la escuela
o usar la bicicleta puede reducir el riesgo de contraer enfermedades coronarias, diabetes de
9IUSES — transport handbook
adulto o la obesidad. Incluso únicamente caminar o usar la bicicleta 30 minutos al día puede
tener unos efectos muy positivos para la salud.
Preguntas:
¿Has tenido alguna experiencia relacionada con el ruido del tráfico?
¿Has visto alguna medida de protección contra el ruido cerca de tu casa o
instituto?
Ejercicio:
Calcula cuánto tiempo gastas usando los distintos medios de transporte durante
una semana normal, y piensa sobre los viajes que podrías hacer en bicicleta o
simplemente caminando invirtiendo el mismo tiempo.
Asímismo, averigua si ir al instituto en coche o autobús es simpre la manera
más rápida, especialmente en las grandes ciudades.
1.7. Ocupación de espacio
Los problemas asociados al transporte y especialmente al transporte individual no son sólo una
cuestión de consumo de energía o emisiones, sino también una cuestión de espacio. Mirando
alrededor de una ciudad, fácilmente se ven coches aparcados a ambos lados de la calle, grandes
aparcamientos en frente de los centros comerciales o aparcamientos subterráneos completos.
Nota: un coche medio necesita una zona de aparcamiento de 2,5 x 5 metros, lo que
hacen 12,5 m², en cambio una bicicleta únicamente necesita un espacio de 1,5 m² de
media.
La figura 8 presenta un experimento realizado en la ciudad de Münster en Alemania, donde se
muestra el espacio ocupado para transportar a 70 personas mediante diferentes medios de
transporte. Es obvio que viajar en coche no solo produce contaminación, sino que también ocupa
mucho espacio que es el origen de los atascos de tráfico.
Figura 8: Espacio ocupado por diferentes medios de transporte (Presseamt Münster, Alemania))
Si nos fijamos en las ciudades que tienen un centro urbano antiguo, veremos que está formado
10IUSES — transport handbook
por calles estrechas donde los coches sólo circulan en una dirección, mientras que los barrios
nuevos cuentan con calles más amplias. Esto se debe a que antiguamente al haber poco tráfico no
era necesario una amplitud mayor, pero a medida que el tráfico ha ido aumentando, las calles se
han construido más anchas para dar cabida a los coches, así que podemos constatar que un
aumento del tráfico también requiere un aumento de la demanda de espacio.
Ejercicio:
Supongamos que el aparcamiento de un centro comercial medio tiene una capacidad
para 2.000 coches. Averigua cuánto espacio se necesita para aparcar 2.000 coches y el
espacio que se necesitaría si todos sustituyeran su coche por una bicicleta.
1.8. Accidentes y seguridad
Casi todos los días aparecen noticias en los periódicos o en los informativos de televisión sobre
accidentes graves relacionados con el transporte. Cuando aparecen noticias dramáticas sobre
accidentes de avión o tren por la televisión, parece que la gran mayoría de muertes en el
transporte se deba a estos accidentes ya que en un único accidente mueren un gran número de
personas. Pero si nos fijamos en las estadísticas, el panorama es completamente diferente. Entre
2000 y 2005, en promedio, murieron 90 personas por año en accidente de tren en la UE-15. Un
número muy pequeño en comparación con las 37.000 personas por año que murieron en
accidentes de tráfico en el mismo periodo. Sabiendo que en la Unión Europea mueren unas 70
personas por año en accidentes de avión, se puede asumir que el camino hasta el aeropuerto es
mucho más peligroso que el propio viaje en avión.
Figura 9: Accidente de coche
Nota: Todos los años mueren 37.000 personas en accidentes de tráfico en la Unión
Europea, lo que convierte al transporte por carretera en el medio más peligroso de viajar.
11IUSES — transport handbook
250
200
Fatalities per million inhabitants
150
100
50
0
IT
AT
PT
CZ
LU
RO
BG
LT
T
NL
EL
PL
FI
FR
HU
LV
IE
SI
27
UK
SE
DE
DK
ES
BE
CY
SK
EE
M
EU
Figura 10: Víctimas mortales en la carretera por millón de habitantes en EU-27
La figura 10 muestra las diferencias en materia de seguridad vial que existen en toda la UE-27 y
se puede apreciar la enorme diferencia que existe entre Malta y Lituania que es el país más
peligroso para viajar por carretera. España está situada en la media de la UE-27.
Además de pérdidas humanas, los accidentes de transporte también pueden causar graves daños
ecológicos ya que cada año, miles de toneladas de mercancías peligrosas son transportadas por
nuestras carreteras, vías fluviales o sobre nuestras cabezas
en avión.
Si se tiene en cuenta que una sola gota de aceite contamina
1 millón de litros de agua potable, se puede imaginar el
impacto ambiental de un accidente en el que está
involucrado un barco petrolero donde miles de toneladas de
petróleo se derraman al océano.
Figura 11: Símbolo utilizado en el
transporte de mercancías peligrosas
Pregunta:
¿Por qué la mayoría de la gente piensa que viajar en coche es más seguro que
viajar en avión?
¿Qué piensas sobre este tópico y qué ha influido en tú opinión?
Ejercicio:
El transporte de mercancías peligrosas está marcado por símbolos como el de la
figura 11. Averigua cuántos símbolos como éste puedes encontrar si observas una
carretera transitada o una autopista (hazlo siempre desde un lugar seguro o mientras
viajas en coche o autobús).
12IUSES — transport handbook
1.9. Impactos externos
Tal y como se mencionó anteriormente, el transporte tiene un grave impacto sobre la salud y el
medioambiente, pero los impactos debidos a la contaminación no son los únicos existentes ya
que también existen otros tipos de impacto como el producido en nuestro paisaje y fauna.
Especialmente el transporte por carretera en las regiones montañosas y el turismo tienen una
gran influencia en el paisaje debido a la construcción de autopistas con necesidad de grandes
puentes sobre valles o enormes túneles.
El siguiente caso de estudio, la autopista “Tauern Autobahn” que atraviesa los Alpes austríacos,
es un claro ejemplo del enorme esfuerzo constructivo y de los impactos ecológicos del
transporte.
Tauern Autobahn
Miles de coches y camiones cruzan los Alpes todos los días entre las ciudades
austríacas de Salzburgo y Villach a través de los 192 kilómetros de la autopista
A10 “Tauern Autobahn” en la ruta europea E55 desde Suecia hasta Grecia,
figura 12. Esta autopista atraviesa el corazón de los Alpes austríacos pasando
por “Hohe Tauern” donde nos encontramos con el pico más alto de Austria, el
“Großglockner” con 3798 metros. Los trabajos de construcción en las regiones
de los Alpes son un gran reto ya que requiere un gran esfuerzo técnico.
Mientras se recorren los 192
kilómetros, se atraviesan 20
puentes y 12 túneles, sumando
estos últimos una longitud total de
24 kilómetros. Simplemente,
caminar a través de estos túneles,
llevaría unas 4 o 5 horas sin ver la
luz del sol. El túnel más largo es el
llamado “Tauerntunnel” con una
longitud de más de 6 kilómetros.
Pero no sólo la construcción de los
túneles es enorme, el puente más
largo de toda la autopista es el
“Liesertal” con una longitud de 2,6
kilómetros, y fue el puente
colgante más largo de Europa con
torres de más de 80 metros de
altura cuando fue construido en
1980, figura 13.
Los Alpes son una de las grandes Figura 12: Recorrido de la autopista A10
reservas de agua de Europa. Este “Tauern Autobahn” desde Villach hasta
agua proviene de un sin número de Salzburgo
torrentes que a menudo tienen su
origen en el centro de los grandes macizos montañosos como el Hohe Tauern,
por ejemplo. A menudo, la construcción de túneles afecta directamente a los
orígenes de estos torrentes e influye en el balance hídrico natural de estas
regiones.
13IUSES — transport handbook
Figura 13: Puente de Liesertal en la autopista A10
Las autopistas, debido a la gran cantidad de tráfico que soportan, provocan un
impacto negativo en la calidad de vida de las personas que viven cerca de ella.
En el caso de la autopista “Tauern Autobahn”, los propietarios de casas
colindantes están protestando desde hace años por el ruido procedente de la
autopista. Las protestas y manifestaciones se dirigen hacia el no cumplimiento
del límite de velocidad de 110 km/h establecido entre las 22:00 y las 5:00
horas.
Los pronósticos auguran que en 2020, más de 29.000 coches y 14.000
camiones circularán por la autopista “Tauern Autobahn” cada día, lo que
significa una emisión de más de 18 toneladas de CO2 cada hora.
Streets, motorways, railway tracks or large Airports often divide whole landscapes influencing
especially the fauna of the region negatively. Animals are following their instincts and have their
own paths trough nature. Toads for example only spawn in traditional areas and often travel
great distances to get to these places. But also the paths of deer or other animals living in the
woods are disturbed by such buildings. Influences on their natural paths can cause a withdrawal
or extinction of whole species in these regions.
Due to the pressure organisations for environmental protection ecological the impacts of large
scale constructions are considered more and more. Constructive alternatives have to be consid-
ered or constructive measures are established to reduce the ecological influence of the structure.
Such measures could be bridges over railway tracks or motorways for example that allow ani-
mals to pass over these barriers on their instinctual ways.
Questions:
¿Por qué es tan importante la protección de las especies y del medioambiente?
¿Hay algún gran proyecto referido al transporte que se vaya a ejecutar en tu
ciudad o en los alrededores?
¿Qué influencia podría tener sobre el medioambiente dicho proyecto?
¿Cuáles son las principales preocupaciones?
14IUSES — transport handbook
Puntos clave:
El transporte es necesario para todos nosotros, pero lleva asociado unos
efectos secundarios.
El medioambiente y nuestra salud se ve afectada por el transporte. La
contaminación, el ruido y otros efectos secundarios del transporte pueden
influir sobre la calidad de vida de las personas de una manera negativa.
El transporte siempre va acompañado del riesgo de accidentes. El medio más
seguro de transporte no siempre es el que uno cree que es.
Enlace web
International Energy Agency (IEA): http://www.iea.org
European Environment Agency: http://www.eea.europa.eu/themes/energy
World Health Organisation : http://www.who.int
Referencias
European Commission: EU Energy and Transport in Figures Statistical Pocketbook, 2009
European Environment Agency: Transport at a crossroads, No 3/2009
World Health Organisation: Transport, Environment and Health, No 89, 2000
15IUSES — transport handbook
Capítulo 2. Combustibles convencionales y alternativos
Objeto de aprendizaje. En este capítulo aprenderás:
Información básica (definiciones, características) sobre los combustibles
convencionales y alternativos, incluidas las fuentes renovables.
Aspectos relacionados con el consumo y la forma de reducir la contaminación,
así como consejos para ahorrar energía (combustible) en el transporte diario.
Cómo mantener las cosas simples, saludables y ecológicas.
2.1. Conceptos importantes (combustibles nuevos y tradicionales)
Definición: Tradicionalmente, la palabra “combustible” denota cualquier sustancia o
mezcla de sustancias que después de una reacción química se quema produciendo
una gran cantidad de calor.
El término “combustible” se limitaba generalmente a las sustancias que rápidamente se
quemaban con oxígeno o aire desprendiendo grandes cantidades de calor. Los combustibles se
utilizan para calefacción, para producir energía en motores de combustión interna y como fuente
directa de energía en el caso de propulsión de cohetes. Sin embargo, este manual describe los
combustibles en otros términos…
Definición: Los combustibles alternativos son las sustancias o fuentes de energía
distintas a los combustibles convencionales (gasolina, diesel) que pueden ser
utilizados para el transporte. También se denominan combustibles no
convencionales.
La razón de que los combustibles alternativos se dirigieran a combustibles para el transporte es
que el 70% del petróleo lo consume el sector del transporte. Los vehículos pueden funcionar con
muchos tipos de combustibles que no son derivados del petróleo. Nosotros podemos reconocer
como combustibles alternativos los alcoholes, el gas natural comprimido (GNC), la energía
eléctrica (almacenada en baterías o pilas de combustible), el hidrógeno, el gas natural licuado
(GNL) y los gases licuados del petróleo (GLP). Otros combustibles alternativos son el biodiesel,
la madera, el aceite vegetal, la biomasa y el aceite de cacahuete.
Nota: Un hecho importante a tener en cuenta es: una tonelada de CO2 ocupa el mismo
espacio que una piscina de 10 metros de ancho, 25 metros de largo y 2 metros de
profundidad.
Pregunta: ¿Cuántas piscinas de CO2 produce tu familia al año? (Véase la calculadora
de emisiones de gases de efecto invernadero al final del capítulo). Según vayas
pasando a lo largo de este capítulo ten en mente la siguiente pregunta: ¿Cómo puede
mi familia reducir la cantidad de piscinas?
A lo largo de este capítulo utilizaremos la siguiente connotación: un punto rojo (o la luz roja del
semáforo) para los combustibles muy perjudiciales para el medioambiente, un punto amarillo (o
luz amarilla del semáforo) para los combustibles menos dañinos y por supuesto, un punto verde
(o la luz verde del semáforo) para los combustibles más limpios y respetuosos con el
medioambiente.
Empezaremos nuestro recorrido por el mundo de los combustibles con una vista a los
combustibles más utilizados hoy en la actualidad...
16IUSES — transport handbook
Definición: La eficiencia del combustible es la eficiencia de la conversión de la
energía química contenida en dicho combustible en energía cinética. En el caso del
transporte, el término comúnmente se refiere a la eficiencia energética de cada
modelo de vehículo.
Nota: En Europa, la eficiencia energética del combustible o el consumo se mide en
términos de cantidad de combustible necesario para viajar 100 kilómetros, es decir, en
litros a los 100 kilómetros (l/100 km).
El rendimiento térmico (trabajo mecánico obtenido/contenido de calor en el
combustible) de los motores ha mejorado constantemente en las últimas décadas, pero
este aumento del rendimiento no se traduce automáticamente en ahorro de combustible
porque la gente tiende a comprar coches más grandes y pesados que requieren un
consumo mayor de combustible.
2.2. Combustibles convencionales
La figura 1 presenta el proceso de refinado del petróleo. Los gases se ven empujados a la
columna de destilación y pasan a través de las distintas cámaras, cada una de ellas con una
temperatura diferente para provocar una destilación fraccionada, ya que cualquier compuesto en
estado gaseoso enfriado por debajo de su punto de ebullición, se condensa en un líquido. La
figura también muestra los rangos de temperatura a la cual se obtiene los distintos hidrocarburos
líquidos. Entre paréntesis se encuentra el número de átomos de carbono de cada uno de los
hidrocarburos obtenidos (a la cadena con mayor número de átomos de carbono, le corresponde el
punto de ebullición más alto).
Columna Gas licuado del
destilación Menos de 40º
petróleo (C1 - C3)
Gasolina (C4-C12)
40÷200º
Vehículos y
NOTA: el diesel se Keroseno (C12-
obtiene entre 200 y 350 º 200÷250º
C16) Avión de
Aceites ligeros (C15-C18)
250÷300º
C o m b u s t i b l e s
Petróleo
Gases Aceites pesados (C19-C24)
Caldera 300÷360º
Grasas y lubricantes
Alquitranes y asfaltos (más de C25 )
Figura 1: Proceso de refino del petróleo
Nota Probablemente te has fijado en la luz roja del semáforo a la izquierda. Se añadió
para mostrar el gran peligro que estos combustibles representan para el medioambiente.
17IUSES — transport handbook
a) Gasolina
Definición: La gasolina es una mezcla de hidrocarburos líquidos volátiles e
inflamables derivada del petróleo y utilizada como combustible, especialmente en
motores de combustión interna con encendido de chispa.
La gasolina normalmente se produce por destilación fraccionada del petróleo crudo de acuerdo a
los diferentes puntos de ebullición de los hidrocarburos que la componen (más de 500
hidrocarburos desde 5 hasta 12 átomos de carbono por molécula). El resultado del proceso de
destilación primaria se llama primera destilación de gasolina. La cantidad de gasolina de primera
destilación obtenida es alrededor del 25% de la cantidad de petróleo crudo tratado. Este
rendimiento de la gasolina se podría duplicar mediante la conversión de las fracciones con un
punto de ebullición mayor o menor en hidrocarburos de la gasolina.
La tabla 1 presenta los componentes químicos típicos de la gasolina:
Nombre general Ejemplos Porcentaje
Alifáticos de cadena lineal Heptanos
30-50
Alifáticos ramificados Isoctano
Alifáticos cíclicos Ciclopentano 20-30
Aromáticos Etil benceno 20-30
Tabla 1: Composición típica de la gasolina
¿Qué pasa con un litro de gasolina?
Aproximadamente la gasolina se compone como sigue:
1 kg de gasolina
contiene Esto significa 3,7 * 0,85 = 3,145 kg
0.85 kg de carbono CO2 por cada kg de gasolina
consumido.
Así que el factor de relleno de la
1 kg de carbono piscina es muy elevado. De ahí que el
quemado gran punto rojo de la gasolina sea
bien merecido.
Porcentaje en peso de la
gasolina ~3,7 kg de CO2
Toma nota de que 1 kg de gasolina no es equivalente a 1 litro de gasolina ya que la gasolina tiene
una densidad distinta de 1 kg/l. Por tanto, la densidad específica de la gasolina natural es de
711,22 kg/ m3, mientras que la densidad específica de la gasolina de los vehículos es de 737,22
kg/m3. Entonces, se considera que 0,73722 kg de gasolina corresponden a 1 litro de gasolina, y
se obtiene que la combustión de un litro de gasolina emite 3,145 * 0,73722 = 2,318 kg de CO2
(de acuerdo con los datos presentados anteriormente).
La calidad de la gasolina se puede mejorar mediante el uso de bencenos para aumentar el índice
de octano, pero ¿qué es el índice de octano?
18IUSES — transport handbook
Definición: El índice de octano es una escala que mide la resistencia que presenta
un combustible a detonar prematuramente cuando es comprimido dentro del cilindro
de un motor y es el principal criterio para determinar la calidad antidetonante de la
gasolina. Se determina mediante la comparación de la gasolina con compuestos
estándar con un índice de octano conocido
Dicho índice de octano se obtiene por comparación del poder detonante de la gasolina con el de
una mezcla de heptano e isoctano. Al isoctano se le asigna un poder antidetonante de 100 y al
heptano de 0, de esta manera una gasolina de 95 octanos correspondería en su capacidad
antidetonante a una mezcla con el 95% de isoctano y el 5% de heptano. Cuanto mayor sea el
valor del índice de octano, mayor es la resistencia a la detonación. La gasolina de la primera
destilación, por lo general tiene un índice de octano cerca de 70, debiendo pasar varios procesos
de refino (incluyendo craqueo e isomerización) para lograr un índice de octano superior a 90. Por
otra parte, se puede añadir agentes antidetonantes (por ejemplo tolueno o ferroceno) para reducir
aún más el golpeteo del motor y aumentar el octanaje de la gasolina.
b) Gasóleo
Definición: El gasóleo, también denominado gasoil o diésel es un líquido producido
a partir del petróleo y consiste en una mezcla de hidrocarburos obtenidos por
destilación fraccionada de crudo entre 200ºC y 350ºC a presión atmosférica.
Generalmente contiene hidrocarburos de 12 a 18 átomos de carbono por molécula y presenta una
densidad entre 850-890 kg/m3. Al contrario que la gasolina formada por hidrocarburos (HC) más
ligeros (menor número de carbono) tiene que ser fácilmente oxidable y formar peróxidos y otros
productos de una oxidación incompleta, para que la autoinflamación se produzca fácilmente.
Los vehículos diésel emiten importantes cantidades de NOx (óxidos de nitrógeno) y partículas. El
contenido de azufre es la característica que debe tenerse en cuenta a fin de reducir el PM
(partículas que pueden dañar el medioambiente) y las emisiones de NOx de los motores diésel.
¿Cuáles son las soluciones? Desde 2007, casi todos los gasóleos utilizados como carburante en
Europa y América del Norte son debajo contenido en azufre (S). Por otra parte, los vehículos
diésel están equipados con filtros de partículas diseñados para cumplir con los límites de emisión
permitidos (véase las normas EURO en la sección 2.5)
Nota: Aunque las emisiones de CO2 por litro son más altas que las de la
gasolina, estas emisiones se compensan debido a la mejor eficiencia del
combustible. A pesar de esto, nosotros debemos adjudicar al gasóleo el mismo
punto rojo que le otorgamos a la gasolina.
¿De dónde procede la palabra “diésel”?
Procede del inventor alemán Rudolf Christian Karl Diesel (1858 – 1913)
quien inventó el motor diésel.
Rudolf Diesel diseñó originalmente el motor diésel para el uso de polvo de
carbón como combustible. También experimentó con diversos aceites,
entre ellos algunos aceites vegetales como el aceite de maní que se
utilizaba para alimentar los motores que exhibió en la Exposición de París
de 1900 y la Exposición Mundial en 1911 también en París.
19IUSES — transport handbook
2.3. Electricidad
Baterías
Las baterías recargables son usadas en todos los vehículos eléctricos o en el encendido de los
vehículos eléctricos híbridos. La cantidad de energía eléctrica almacenada en una batería se
mide en amperio-hora (Ah), mientras que la energía generada se mide en vatios-hora (Wh).
Nota: Continuamente se están realizando mejoras para intentar incrementar la densidad
energética de las baterías y disminuir el coste por kWh. La evolución de esta tendencia
es comparable a la ley de Moore para el hardware de un ordenador. Otros aspectos a
mejorar de las baterías son el tiempo de carga, la duración de las mismas y la
eficiencia, el número de veces que se pueden recargar (número de ciclos) y la velocidad
de descarga..
Las baterías de los coches eléctricos deben recargar periódicamente. La manera más común de
cargar estas baterías consiste en conectarlas a la red eléctrica (en casa o en estaciones de
servicio) que entrega electricidad generada a partir de una gran variedad de fuentes de energía
(incluyendo carbón, nuclear, eólica, etc.). El tiempo de carga está limitado principalmente por la
capacidad de conexión a la red.
En los Países Bajos, 10 de los 11 operadores de la red
eléctrica se unieron para instalar de forma gratuita
puntos de recarga de vehículos eléctricos en todo el
país (instalaron un número determinado de terminales
en las calles, en las cercanías de la estación de tren y
de los aparcamientos públicos. Estos puntos de
recarga se instalaron de forma gratuita.
Nota: Pero, ¡esta fuente de energía contamina! De hecho, lo único que
hacemos es transferir la contaminación de nuestro coche a las plantas de
generación eléctrica. La única solución sería que la electricidad procediera de
fuentes de energía renovables, pero por el momento la participación de estas
fuentes en la generación eléctrica es limitada, así que no tenemos otro
remedio que asignarle a esta fuente de energía otro punto rojo al igual que a los
combustibles convencionales.
En un futuro se podría utilizar para cargar las baterías, generadores de energía
renovable tales como huerta o techo fotovoltaico, estaciones de servicio que
cuenten con microturbinas hidráulicas o con pequeños aerogeneradores
eólicos. En este caso sí que le asignaríamos un punto verde a este tipo de
fuente de energía. .
2.4. Combustibles alternativos
Definición: Los combustibles alternativos son generalmente aquellos que no
proceden sustancialmente del petróleo y aportan tanto beneficios energéticos
(alimentan vehículos a motor) como medioambientales (reducción de la emisión de
contaminantes)
20IUSES — transport handbook
Nota: Desde el año 2000, la Unión Europea ha empezado a abordar la cuestión de la
sustitución de los combustibles convencionales para el transporte (gasolina y gasóleo)
por combustibles alternativos, a fin de cumplir con sus compromisos relacionados con
el cambio climático (reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero), con la
seguridad de abastecimiento energético y con la promoción de las fuentes de energía
renovable.
Por lo tanto, la Unión Europea se comprometió a sustituir más del 20% de los
combustibles convencionales de automoción por combustibles alternativos para el año
2020 a través de su Libreo Verde: “Hacia una estrategia de seguridad del
abastecimiento energético”, publicado en el año 2000. Las alternativas que se perciben
como más prometedoras por la Comisión son: biocombustibles (8%), gas natural (10%)
e hidrógeno (5%).
De esta manera, ¡¡¡el vaciado de nuestras piscinas virtual está también reforzado por la
Unión Europea!!!
Figura 2:Combustibles alternativos
2.4.1 Combustibles gaseosos
Definición: El gas natural en una fuente de energía no renovable formada por una
mezcla de gases que se encuentra frecuentemente en yacimientos de petróleo o en
depósitos de carbón.
Aunque su composición varía en función del yacimiento del que se extrae, está compuesto
principalmente por metano en cantidades que comúnmente pueden superar el 90 ó 95%, y suele
tener otros gases como nitrógeno, H2S, helio y mercaptanos.
Gas natural (comprimido y licuado)
El gas natural comprimido (GNC) es inodoro, incoloro, no corrosivo y además sus emisiones de
gases de efecto invernadero son considerablemente menores en comparación con las emisiones
21IUSES — transport handbook
de la gasolina de vehículos a motor. El GNC se puede obtener a un coste mucho menor que los
combustibles convencionales y se almacena en recipientes de alta presión, normalmente
cilíndricos.
El gas natural licuado (GNL) es otra forma de almacenamiento de gas natural para su posterior
uso en vehículos de transporte. La licuefacción se consigue enfriando el gas natural a -162ºC a
presión atmosférica. El almacenamiento y el transporte requieren de depósitos criogénicos que
son bastante caros.
Nota: Según NGVAmerica, un típico vehículo de gas natural puede reducir las
emisiones de gases de escape con respecto a un vehículo de combustible convencional
de la siguiente manera:
Monóxido de carbono (CO) en un 70 %
Gas orgánico que no sea metano en un 87%
Óxidos nitrosos (NOx) en un 87%
Dióxido de carbono (CO2) en un 20%
¡¡¡Wow!! Esto suena interesante en nuestra búsqueda constante para descubrir la mejor
manera de lograr nuestro objetivo: disminuir el impacto sobre el medioambiente
provocado por nuestro propio transporte. Por lo tanto asignaremos al gas natural un
punto amarillo en nuestra clasificación de combustibles.
Una ventaja que presentan los vehículos de gas
natural es que al ser el gas natural más ligero que
el aire, en el caso de un accidente, se disiparía hacia
la parte superior de la atmósfera. Además, tiene una
temperatura de ignición superior a la de la gasolina
por lo que el peligro de incendio o explosión es
menor.
Por otro lado, estos vehículos presentan la
desventaja de que el tiempo de repostaje es bastante
superior y las bombas utilizadas en el repostaje de
gas natural son todavía muy poco frecuentes y
caras. Por lo tanto la promoción de este tipo de Depósito de GNL
vehículos en todo el mundo implica un elevado (http://www.managenergy.net )
coste de infraestructura y además no deja de ser un
combustible fósil.
Gases licuados del petróleo (GLP)
Definición: Los gases licuados del petróleo (GLP) son una mezcla de hidrocarburos
gaseosos incoloros que principalmente contiene propano (60%) y butano (40%) ó
incluso el 100% de propano ó 100% de butano.
Los GLP se obtienen del refinado del petróleo por destilación fraccionada y se almacenan a baja
presión para mantenerlos en estado líquido. El punto de ebullición del GLP varía en un rango de
-44ºC a 0ºC. La licuefacción se produce a una presión moderada en torno a 5-10 bares y se
necesitan unos cilindros especiales de acero pesado para su almacenamiento.
22IUSES — transport handbook
Nota: Los GLP se utilizan en motores de combustion interna, produciendo poca
contaminación del aire y pocos residuos sólidos.
Además, tiene un buen índice de octano: 108-110 y no se necesita la dilución de lubricantes. Por
el contrario, los GLP tienen una densidad energética menor que la de la gasolina y el gasóleo,
por lo que el consumo de combustible equivalente es superior. La ventaja que ofrece el GLP
sobre el gas natural es que se puede llevar fácilmente a bordo del vehículo. La mayoría de los
vehículos que funcionan con gasolina sin plomo se pueden transformar fácilmente
para funcionar con GLP y en la mayoría de los casos incluso se puede utilizar ambos
combustibles. Pero la limitación del suministro impide la realización de dicho cambio
a gran escala.
¡¡¡Este combustible se merece un punto Amarillo!!!
Hidrógeno
Definición: El hidrógeno es uno de los combustibles más interesantes y tal vez, en
cierto modo, el combustible renovable con el mejor futuro prometedor en el sector
del transporte. El hidrógeno se puede producir fácilmente mediante electrolisis del
agua, a través de la simple separación del oxígeno e hidrógeno, haciendo uso de la
electricidad procedente de fuentes renovables. Es muy importante que esta
electricidad tenga un origen renovable ya que en otro caso no se podría decir que el
hidrógeno es un combustible renovable.
Sin embargo, actualmente casi todo el hidrógeno producido se obtiene a partir de gas natural a
través de un proceso llamado “Reformado”. Este proceso emite CO2 aunque la cantidad es menor
en comparación con la simple combustión de gas natural.
Nota: La utilización de hidrógeno, especialmente cuando se produce con
energía eólica, solar, geotérmica, hidroeléctrica o con sistemas de
generación renovable, genera un ciclo de emisión de gases de efecto
invernadero igual a cero. El hidrógeno es un combustible limpio que puede
reemplazar a la gasolina, gasóleo o gas en el sector del transporte. Tiene
un índice de octano de alrededor de 130, y por tanto, una mayor eficiencia. ¿Cuántos
puntos pensáis que debemos otorgarle al hidrógeno? Un punto amarillo es apropiado,
aunque tal vez debería ser verde.
El hidrógeno se puede utilizar en pilas de combustible
para producir electricidad por lo que en este caso, el
coche de hidrógeno estaría formado por un motor
eléctrico, sin engranajes. Además de esto, también se
utiliza en motores especialmente diseñados de
combustión interna, mezclándose con gas natural de
forma exitosa con el objetivo de aumentar la eficiencia
y disminuir las emisiones.
Al comienzo de la década de los 90, los fabricantes de
automóviles hicieron hincapié en el desarrollo de los
Hydrogen scooter (U.S. EERE Dept.) sistemas impulsados por hidrógeno. Los autobuses de
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