¿Qué es la E-movilidad?
La electromovilidad es el uso de automóviles eléctricos, así como de bicicletas eléctricas o scooters eléctricos, motocicletas eléctricas, autobuses eléctricos, carretillas, furgonetas y camiones eléctricos. La característica común de todos ellos es que son totalmente o parcialmente impulsados eléctricamente, tienen un medio para almacenar energía a bordo y obtienen su energía principalmente de la red eléctrica. Los automóviles eléctricos son silenciosos, eficientes y con bajas emisiones y hasta ahora se han utilizado principalmente en ciudades, donde son ideales para servicios de entrega, taxis y uso compartido de automóviles.
Los vehículos híbridos combinan dos tecnologías de tren motriz. Por lo general, pueden cubrir distancias más cortas con su motor eléctrico, pero su motor de combustión interna les permite también realizar viajes largos sin ningún problema. Los automóviles híbridos que no solo utilizan la electricidad recuperada al frenar o desacelerar, sino que también pueden recargarse desde el enchufe, se llaman híbridos enchufables. Los híbridos se consideran una tecnología de transición hasta que los automóviles puedan ser alimentados completamente por electricidad.
¿Por qué es tan importante la electromovilidad en la actualidad? Las emisiones están teniendo un impacto grave en el clima y el medio ambiente: Cada vez más CO2 entra en la atmósfera, con el resultado de que la Tierra se calienta cada vez más. Según una encuesta del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC), el tráfico es responsable del 24 por ciento de todas las emisiones de CO2 en todo el mundo. Los vehículos eléctricos contrarrestan eso: a diferencia de los automóviles de gasolina y diésel, no emiten CO2 al conducir. Sin embargo, los automóviles eléctricos son realmente neutros en CO2 en el sentido completo de la palabra solo si las baterías y la electricidad para alimentarlas se producen utilizando energías renovables.
Los automóviles de baja emisión también significan una mejor calidad del aire y, por lo tanto, tienen un efecto positivo en la salud de las personas, especialmente en las áreas urbanas. Y el número de personas que viven en ciudades aumentará: Según el informe Perspectivas de Urbanización Mundial 2014 de la ONU, casi el 70 por ciento de la población mundial vivirá en regiones urbanas para 2050.
Los motores de combustión interna están en camino de desaparecer porque los combustibles fósiles como el petróleo, del cual se produce la gasolina y el diésel, son recursos finitos. Cuánto tiempo durarán estas fuentes es un tema discutido. Según el estudio "Revisión Estadística de la Energía Mundial 2017", las reservas de petróleo conocidas actualmente en el mundo durarán casi 50 años dado el nivel actual de consumo.
Muchos países incentivan la compra de automóviles eléctricos.
¿Cómo funciona un automóvil eléctrico?
El diseño de un sistema de propulsión eléctrico.
La energía eléctrica se almacena en una batería recargable. Dispositivos denominados inversores convierten la corriente continua de la batería en corriente alterna para impulsar el motor eléctrico. Cuanto más eficiente sea la conversión, más tiempo puede viajar un automóvil cuando la batería está completamente cargada. Finalmente, un motor eléctrico convierte la energía eléctrica en energía mecánica: el motor eléctrico obtiene esta energía para generar campos magnéticos. Sus fuerzas atractivas y repulsivas producen un movimiento rotativo.
Otros componentes fundamentales de un automóvil eléctrico son el convertidor DC-DC. Convierte eficientemente el voltaje alto de la batería (100-400 voltios o más) en un voltaje mucho más bajo (12 o, si es aplicable, 48 voltios) para los componentes electrónicos.
¿Cómo se recarga un automóvil eléctrico y cuánto tiempo lleva?
Los automóviles eléctricos deben cargarse desde un enchufe para mantenerse con carga y poder moverse. Según un estudio de la Asociación Federal Alemana de eMovilidad, el 80 por ciento de los propietarios los recargan desde el enchufe en casa. Esto lleva al menos ocho horas, dependiendo del vehículo y la batería. Sin embargo, no todos los enchufes están diseñados para manejar grandes cantidades de electricidad durante un período prolongado. Este problema se resuelve con cargadores de vehículos en el hogar, que hacen que la recarga sea casi cuatro veces más rápida. Cargar una batería en estaciones públicas de corriente alterna (CA) lleva el mismo tiempo, mientras que solo se necesita una hora en estaciones de carga rápida de corriente continua (CC). La razón: la batería de un automóvil eléctrico debe cargarse con corriente continua, pero la electricidad de la red pública es corriente alterna. El inversor del automóvil primero tiene que convertir dicha electricidad. Por eso, la carga en estaciones de CA lleva más tiempo que en las de CC. Estas últimas convierten la electricidad en corriente continua antes de cargar y la transmiten directamente a la batería del automóvil. Estas estaciones de carga rápida de CC permiten un alto rendimiento de carga, pero son más raras en la actualidad porque son más caras. Se requiere un cable especial para usar ambos tipos de estaciones de carga. El tiempo necesario para cargar un automóvil pronto se reducirá a 20 minutos o menos gracias a tecnologías eficientes como cargadores de ultraalta potencia y baterías mejoradas.
¿Cuánta electricidad consume un automóvil eléctrico?
El consumo de un automóvil eléctrico se mide en kilovatios-hora (kWh) por cada 100 kilómetros. Los automóviles eléctricos muy pequeños y livianos pueden tener un consumo bajo de menos de 7 kWh por cada 100 kilómetros. Otros automóviles subcompactos y compactos generalmente consumen entre 11 y 13 kWh por cada 100 kilómetros. Los automóviles eléctricos de marcas premium a veces pueden "consumir" hasta 28 kWh. Sin embargo, algunos de ellos pueden recorrer hasta 600 kilómetros gracias a sus baterías de alta capacidad.
El desarrollo de la electromovilidad hasta la actualidad
La electromovilidad se considera una tendencia moderna, pero para ser precisos, no es una invención de nuestros tiempos. En 1867, y por lo tanto antes de la llegada del motor de combustión interna, Werner von Siemens presentó su generador eléctrico basado en el principio dinamoeléctrico en la Feria Mundial de París. La invención permitió la generación de electricidad de bajo costo y flexible donde se necesitaba, y así la electrificación en la vida cotidiana, la industria y los vehículos.
Los primeros automóviles con un motor eléctrico fueron presentados a fines del siglo XIX. El belga Camille Jenatzy incluso estableció un récord en 1899: fue el primer vehículo de carretera de cualquier tipo en alcanzar una velocidad de 100 km/h. Desde finales del siglo XIX, los trenes y tranvías fueron suministrados con energía mediante líneas aéreas o rieles eléctricos. Según las cifras del año 1900, los automóviles eléctricos aún eran comunes a principios del siglo XX: el 22 por ciento de los vehículos en las carreteras de Estados Unidos tenían un motor de combustión interna, el 40 por ciento funcionaba con vapor y el 38 por ciento era impulsado eléctricamente. El motor de combustión interna tenía una desventaja en ese entonces: los vehículos tenían que ser arrancados con considerable esfuerzo para ponerse en marcha. Los motores a gasolina no comenzaron a desplazar otros tipos de tren motriz hasta 1911, cuando se inventó el arrancador eléctrico.
A partir de entonces, los vehículos eléctricos fueron relegados a una existencia de nicho, aunque nunca desaparecieron por completo. A mediados de la década de 1990, se introdujo en el mercado un modelo híbrido en forma del Toyota Prius. En 2008, un Roadster californiano se convirtió en el primer automóvil eléctrico en la carretera que era adecuado para autopistas y distancias más largas.
Ventas de Vehículos Eléctricos (BEV) en los principales 5 mercados europeos (Francia, Alemania, Italia, España y el Reino Unido)
Aumentaron un 49% en el tercer trimestre de 2023 en comparación con el mismo período en 2022.
El crecimiento más fuerte se registró en Alemania, con un aumento del 59% en comparación con el tercer trimestre de 2022. Los mercados de BEV en el Reino Unido y Francia también crecieron significativamente, un 42% y un 40%, respectivamente, desde el tercer trimestre de 2022. Las ventas de BEV en España crecieron un 57%, pero partiendo de una base baja. La cuota de mercado de BEV en España es del 6%, en comparación con el 18% en Alemania y el 16% en el Reino Unido y Francia.
Mientras tanto, las ventas de Vehículos Eléctricos Híbridos Enchufables (PHEV) en los cinco principales mercados no mostraron cambios respecto al mismo trimestre del año anterior. Aunque los mercados PHEV en el Reino Unido y Francia crecieron un 62% y un 49%, respectivamente, la cifra general se vio afectada por una caída del 42% en Alemania.
Otros mercados europeos
El mayor crecimiento en ventas de BEV en otros mercados europeos se observó en los Países Bajos y Suecia, con aumentos del 68% y 56%, respectivamente, en comparación con el mismo trimestre del año pasado. Las ventas de BEV en Noruega, que tiene la mayor cuota de mercado de BEV en el mundo con un 83%, disminuyeron un 5% interanual a medida que se alcanza el punto de saturación.
Las ventajas de la E-movilidad
Los vehículos eléctricos están cambiando la forma en que nos desplazamos, no solo porque son más respetuosos con el medio ambiente. Un automóvil eléctrico cuesta más que un vehículo de gasolina o diésel comparable, principalmente debido a los altos costos de producción de la batería, aunque sus precios han disminuido en los últimos años. Sin embargo, la electricidad es más barata que los combustibles fósiles. Además, los vehículos eléctricos requieren menos mantenimiento y menos reparaciones. No es necesario cambiar el aceite y los filtros, y no hay sistemas de escape, correas de distribución o correas en V. Un motor de combustión interna tiene alrededor de 2,500 componentes que deben fabricarse y ensamblarse, en comparación con solo 250 en un motor eléctrico. Los automóviles eléctricos pueden recibir servicio rápidamente mediante actualizaciones de software a través del aire (SOTA). Sin embargo, esto también es cierto para todos los autos conectados, es decir, autos con acceso a Internet.
Las baterías de iones de litio utilizadas en los automóviles eléctricos tienen una larga vida útil, cuentan con una alta densidad de energía y pueden recargarse muchas veces. Pierden parte de su capacidad de carga después de ocho a diez años, pero no están defectuosas: simplemente almacenan menos energía. La mayoría de las baterías en los automóviles eléctricos de hoy tienen una capacidad de 20 a 60 kilovatios-hora.
En el futuro, se espera que las baterías de los automóviles eléctricos se utilicen para estabilizar las redes eléctricas inteligentes. Si el viento y el sol proporcionan la mayor parte de nuestro suministro de energía, surge un problema: la oferta y la demanda de electricidad pueden divergir, según el clima. La tecnología inteligente de carga de automóviles debería utilizarse entonces para absorber el exceso de energía, por ejemplo, cuando hay mucho sol. De manera inversa, puede devolver el exceso de electricidad a la red cuando ya no se necesita en el automóvil. Al instalar un sistema fotovoltaico en el techo de su hogar, los propietarios de automóviles eléctricos pueden reducir la dependencia de fuentes externas de energía y, con un punto de carga en la pared, eliminar la necesidad de conducir hasta una estación de servicio. Un medio adicional de almacenamiento en el hogar también puede acumular energía para momentos en que el sol brille menos.
Los automóviles eléctricos ofrecen un alto rendimiento y tienen una eficiencia mucho mayor que los vehículos con motor de combustión: la proporción entre la energía que se suministra y se puede utilizar es de alrededor del 90 por ciento para los trenes motrices eléctricos. Esa cifra es solo del 35 por ciento para los motores de gasolina y del 45 por ciento para los motores diésel. El resto se pierde como calor, por ejemplo. Otras ventajas: Debido a que los motores eléctricos entregan un alto par motor de inmediato, los automóviles eléctricos pueden acelerar más rápido desde 0. También pueden obtener energía con la ayuda del inversor, como cuando frenan, y devolverla a la batería. Este efecto se llama recuperación.
Los automóviles eléctricos tienen derechos especiales o privilegios, como puede ser estacionar gratis o acceder al centro de grandes ciudades.
Dado que las baterías de automóviles potentes siguen siendo muy caras, el precio de los automóviles eléctricos es, en promedio, más alto que el de modelos comparables con motor de combustión. Pero, ¿para quién vale la pena comprar un automóvil eléctrico? El Öko-Institut de Alemania (Instituto de Ecología Aplicada) ha realizado un cálculo de muestra: suponiendo una distancia recorrida de 9,000 kilómetros al año y una vida útil de ocho años, el costo total de propiedad de un automóvil eléctrico puede ser inferior al de un vehículo con un motor convencional. Puedes calcularlo por ti mismo en el sitio web del instituto.
Beneficios Ambientales: Los vehículos eléctricos contribuyen a reducir la contaminación del aire y las emisiones de gases de efecto invernadero, fomentando un entorno más limpio y sostenible. Ayudan a combatir el cambio climático y disminuyen la dependencia de los combustibles fósiles, promoviendo un sistema de transporte más verde.
Ahorros en Combustible: Aunque los automóviles eléctricos pueden tener un costo inicial más alto, a menudo resultan en gastos operativos más bajos. La electricidad suele ser más económica que la gasolina o el diésel, lo que conlleva a posibles ahorros a largo plazo para los propietarios de vehículos eléctricos (EV).
Costos de Mantenimiento Reducidos: Los vehículos eléctricos tienen menos piezas móviles en comparación con los vehículos tradicionales con motores de combustión interna. Esto se traduce en menores costos de mantenimiento, ya que no es necesario realizar servicios como cambios de aceite, reemplazo de filtros o reparaciones en el sistema de escape. La simplicidad de los motores eléctricos contribuye a una menor depreciación.
Larga Vida Útil de las Baterías: Las baterías de iones de litio utilizadas en los automóviles eléctricos tienen una larga vida útil, ofrecen una alta densidad de energía y pueden someterse a numerosos ciclos de recarga. Aunque estas baterías pueden experimentar una disminución gradual de capacidad con el tiempo (generalmente después de ocho a diez años), siguen siendo funcionales y pueden reutilizarse para aplicaciones secundarias.
Actualizaciones de Software Rápidas y a Distancia: Los vehículos eléctricos pueden recibir actualizaciones de software a través del aire (SOTA), lo que permite a los fabricantes mejorar el rendimiento, abordar problemas e introducir nuevas funciones sin necesidad de una visita física a un centro de servicio. Esta capacidad mejora la eficiencia y funcionalidad general de los automóviles eléctricos.
Potencial para la Estabilización de la Red: Las baterías de los automóviles eléctricos pueden utilizarse para estabilizar las redes inteligentes, especialmente a medida que las fuentes de energía renovable como el viento y el sol se vuelven más prevalentes. Los vehículos eléctricos pueden absorber el exceso de energía durante períodos de alta generación y devolverla a la red cuando la demanda es alta, contribuyendo a la estabilidad de la red eléctrica.
Independencia Energética en el Hogar: Los propietarios de vehículos eléctricos pueden mejorar su independencia energética instalando sistemas fotovoltaicos en sus hogares. Esto les permite generar su electricidad a partir de energía solar, reduciendo la dependencia de fuentes externas de energía. Combinado con soluciones de carga en el hogar, como un punto de carga en la pared, esta configuración elimina la necesidad de visitar estaciones de combustible tradicionales.
Almacenamiento de Energía Renovable: Los automóviles eléctricos pueden servir como un medio adicional de almacenamiento de energía en el hogar. El exceso de energía generada por fuentes renovables puede almacenarse en la batería del vehículo para su uso posterior, proporcionando una solución conveniente y respetuosa con el medio ambiente para el almacenamiento de energía.
La electromovilidad ofrece una variedad de ventajas, incluyendo beneficios ambientales, ahorros económicos, menores costos de mantenimiento y el potencial para la integración en la red eléctrica. A medida que avanza la tecnología y se desarrolla la infraestructura, la adopción de vehículos eléctricos probablemente desempeñará un papel significativo en la configuración del futuro del transporte.
Desafíos de la E-movilidad
A pesar de sus muchas ventajas, existen otros desafíos relacionados con la electromovilidad además del hecho de que el precio de un automóvil eléctrico sigue siendo alto en la actualidad. Los automóviles eléctricos son muy silenciosos. Esto significa mucho menos ruido, especialmente en ciudades y a lo largo de carreteras principales. Los peatones y ciclistas tendrán que acostumbrarse a esto primero. Sin embargo, si los automóviles eléctricos se mueven a baja velocidad, son tan silenciosos que podrían ni siquiera ser escuchados. Es por eso que los modelos recién desarrollados en la UE deben estar equipados con un Sistema de Alerta Acústica para Vehículos (AVAS) desde julio de 2019: hasta una velocidad de 20 km/h, deben generar ruidos electrónicos similares a los de los automóviles de gasolina o diésel. Si el automóvil eléctrico se desplaza más rápido, de todos modos se puede escuchar el ruido producido por sus neumáticos. Un AVAS es obligatorio para todos los automóviles eléctricos e híbridos nuevos en la UE a partir de julio de 2021.
Para asegurarse de que los automóviles eléctricos sean cero emisiones en el pleno sentido de la palabra, su electricidad debe provenir de fuentes renovables y no, por ejemplo, de centrales eléctricas de carbón, mientras que la producción de la batería también debe ser neutra en CO2. El uso de energías renovables también es el objetivo del gobierno alemán: solo de esta manera, afirma en un dossier sobre la transición energética, "la electromovilidad puede desplegar completamente sus ventajas para el medio ambiente y el clima". Según el Consejo Internacional para el Transporte Limpio (ICCT, por sus siglas en inglés), los automóviles eléctricos superarán a los de diésel o gasolina en términos de huella climática en un plazo máximo de tres años. Si el costoso y exigente proceso de producción de baterías se vuelve aún más respetuoso con el medio ambiente, esa ventaja será aún mayor, según el instituto de investigación.
La atracción de la electromovilidad depende en gran medida de las baterías: ¿Qué distancia pueden cubrir los autos con ellas, cuánto cuestan, cuánto pesan? Hay espacio para mejoras aquí. Se requieren nuevas tecnologías, así como elementos del material semiconductor carburo de silicio (SiC), para lograr mayores eficiencias y un rendimiento óptimo. La corta autonomía de los automóviles eléctricos en la actualidad disuade a muchos de comprar uno, según una encuesta de la firma de consultoría empresarial Deloitte. Sin embargo, la mayoría de nosotros ya podríamos usar un vehículo eléctrico para muchos de los viajes que hacemos sin ningún problema. Los alemanes conducen menos de 40 kilómetros en promedio en más del 80 por ciento de los días que utilizan un automóvil, según el Ministerio Federal de Medio Ambiente. El estadounidense promedio viaja 31.5 millas al día en otoño y 26.2 millas en invierno. La cifra para los noruegos es de alrededor de 47.2 kilómetros al día en promedio.
Otros encuestados criticaron el hecho de que la red de estaciones de carga en Europa aún necesita mejoras. Aunque actualmente existen 322,783 estaciones de carga públicas, están distribuidas de manera desigual. Los cinco países con más estaciones de carga son los Países Bajos (82,263), Alemania (47,076), Francia (45,990), el Reino Unido (33,832) y Noruega (19,119). Representan más del 70 por ciento de las estaciones de carga en Europa. Además, China opera actualmente alrededor de 800,000 estaciones de carga públicas.
En Estados Unidos, la mayoría de los puntos de carga están en California: Los Ángeles, San Francisco y San José. Sin embargo, la infraestructura de carga ha diferido hasta ahora de un país a otro y no hay un estándar consistente.
Wayne Griffiths, presidente de ANFAC, informa que hasta la fecha, en 2023, hay aproximadamente 17,000 estaciones de carga públicas en toda España, y el 80% de ellas son estaciones de carga lenta. Aunque España se comprometió con la Unión Europea a alcanzar entre 80,000 y 110,000 estaciones de carga públicas para fines de 2023, y 310,000 estaciones de carga para el cierre de ese mismo año, aún queda mucho trabajo por hacer.
El futuro de la E-movilidad
La transición a la electromovilidad está ganando velocidad. A medida que los países de todo el mundo centran su atención en reducir las emisiones de carbono, hay más vehículos eléctricos (VE) en la carretera que nunca.
Existen varios factores que harán que la electromovilidad se imponga más rápido o más lento, pero es inevitable que se imponga, junto probablemente a los coches de hidrógeno.
Las razones son:
Precio, fiabilidad, eficiencia y capacidad de las baterías: Cada vez vemos más fabricantes de baterías, más vehículos eléctricos que vienen tanto de empresas chinas, coreanas y japonesas como BYD, Nio, MG, Kia, Hyundai, Toyota... como de las tradicionales europeas y americanas como Mercedes, BMW, Audi, Tesla... Todas ellas están impulsando la tecnología del VE, así que cada vez dispondremos de más opciones a la hora de comprar un vehículo y cada vez con mayores capacidades.
BYD y sus baterías Blade
Estas baterías fueron las elegidas para instalar en los Tesla Y, así como en todos los vehículos BYD de alta gama.
La configuración en forma de cuchilla de estas baterías no solo permite una estructura optimizada que mejora la eficiencia del espacio, incrementando la densidad volumétrica en un 30 % y maximizando la utilización del espacio hasta en un 50 % en comparación con las baterías LFP en formato cilíndrico convencionales, sino que también exhibe una densidad energética de 140 Wh/kg, minimizando así la desventaja de las celdas LFP y situándolas al mismo nivel que las NCM y NCA.
La seguridad, una debilidad tradicional de las baterías de iones de litio, también se ve reforzada gracias a que cada celda en forma de cuchilla brinda integridad estructural al paquete, generando un sistema más robusto y seguro, al tiempo que ofrece una relación peso/potencia mejorada.
Además, estas baterías presentan una mayor seguridad ante situaciones imprevistas, como accidentes, gracias al uso de litio-ferrofosfato (LFP) en el material del cátodo. Este material proporciona una mayor seguridad frente a posibles fugas térmicas debido a su química más estable, incluso a temperaturas tan elevadas como 500 grados.
Las baterías BYD Blade también superaron con éxito la prueba más rigurosa de la industria, que implica la perforación con un clavo para demostrar que la batería no se incendiaría en caso de un cortocircuito.
Mientras que las temperaturas de la superficie de otras baterías aumentaron lo suficiente como para provocar explosiones, la batería BYD Blade se mantuvo a una temperatura constante entre 30 y 60 ºC en todo momento, sin sufrir daños externos ni desencadenar un incendio.
Adicionalmente, la batería Blade demostró su resistencia sometiéndose a la prueba extrema de ser pasada por encima por un camión de 46 toneladas, permaneciendo intacta sin emitir humo, fuego, fugas o deformaciones.
Toyota y sus baterías de Estado Sólido
Toyota, la primera generación de su batería de estado sólido ofrecerá una autonomía de más de 1.000 kilómetros con una sola recarga, así como un tiempo de diez minutos para pasar del 10 al 80% de carga mediante un cargador rápido de corriente continua.
Incremento de puntos de carga:
Es prioritario para la UE la instalación de nuevos puntos de carga de vehículos eléctricos, tanto en CC como en CA, por lo que cada vez será más sencillo cargarlos.
Coste de carga despreciable:
Es importante tener en cuenta el gran volumen de instalaciones fotovoltaicas que se están realizando por todo el mundo y en especial en Europa desde la guerra de Rusia con Ucrania. La necesidad europea, por ejemplo, de tener más independencia energética está haciendo que se incentive la instalación de sistemas fotovoltaicos en casas, oficinas, tiendas y centros comerciales.
Todos los dueños de estas instalaciones se pueden beneficiar de cargar sus vehículos eléctricos por un precio despreciable o incluso gratis. También hay empresas que utilizan sus excedentes de sus instalaciones para la carga de los vehículos eléctricos de sus trabajadores o de la empresa.
Podemos conseguir que una vez se hayan amortizado las instalaciones fotovoltaicas, entre 2 y 3 años, todos los desplazamientos que hagamos con VE sean gratis.
Existen muchos centros comerciales, supermercados, clubs de golf... que regalan a sus clientes la carga de los coches eléctricos de sus clientes mientras están comprando o usando las instalaciones.
Baterías bidireccionales:
En breve las baterías de los coches podrán entregar la electricidad que contienen a las viviendas, podríamos cargar los coches mientras trabajamos de día a un coste mínimo o cero y entregar esta electricidad de la batería del VE durante la noche a la casa.