Automóvil eléctrico

Un automóvil eléctrico es un automóvil equipado con uno o más motores eléctricos, proporcionándole una aceleración rápida que continua desde que está parado.[1]

Nissan Leaf Tekna de 2018

A diciembre de 2019, circulaban en el mundo 7,200,000 vehículos eléctricos, contando los eléctricos puros con un 66.6%; y los híbridos enchufables con un 33.3%. China tiene la mayor flota de automóviles eléctricos en uso con 3,400,000, es decir, el 47% del ola, seguido de Europa con 1,700,000 para un 25%; y los Estados Unidos con 1,450,000 para un 20%.[2]

Contexto
Tesla Model 3 de 2019

Los primeros coches prácticos surgieron en la década de 1880.[3][4] De hecho, los coches eléctricos fueron populares a finales del siglo XIX y comienzos del siglo XX, hasta que los avances en los motores de combustión interna, sobre todo con la introducción del motor de arranque eléctrico, y la producción en masa de coches de gasolina más baratos y con un combustible a buen precio llevaron al declive el uso de coches eléctricos.

Tras varias décadas en el olvido, la crisis del petróleo de 1973 produjo un breve renacimiento en el interés por los vehículos eléctricos durante la década de 1970 y 1980, aunque tampoco llegaron a alcanzar la comercialización en masa, como los vehículos eléctricos debido a los avances en las baterías y en la gestión de la energía, la preocupación global acerca del aumento de precios del petróleo, y la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.[5][6] Varios gobiernos nacionales y locales han establecido incentivos para los vehículos eléctricos o híbridos enchufables, exenciones de impuestos y otras ayudas para promover la introducción y la adopción en el mercado de este tipo de vehículos. Los vehículos eléctricos son significativamente más silenciosos que los vehículos de combustión interna. No emiten contaminantes durante su circulación,[7] posibilitando una gran reducción de la contaminación local y dependiendo del método usado para la generación de la electricidad empleada, pueden comportar una significativa reducción de la emisión de gases de efecto invernadero[5][6]).

También proporcionan independencia energética respecto a las importaciones de petróleo, lo que en ciertos países es causa de preocupación debido a su vulnerabilidad por la volatilidad del precio del petróleo y su posible efecto en la disrupción del suministro.[5][8][9]

La recarga de un automóvil eléctrico puede requerir varias horas. Para recorridos de larga distancia, muchos coches permiten un modo de carga rápida que puede proporcionar un 80 % de la carga en media hora, usando cargadores públicos.[10][11][12] Aunque el coste de las baterías está descendiendo rápidamente, todavía es alto, y debido a ello la mayor parte de los modelos tienen todavía una autonomía reducida y un mayor coste que los vehículos convencionales. Con estos modelos los conductores también pueden experimentar ansiedad por falta de autonomía: el miedo a que las baterías se gasten antes de llegar a su destino.[5][6] También hay algunos modelos que ofrecen una gran autonomía como por ejemplo el Tesla Model S que tiene más de 500 km de autonomía.

En 2016, existen más de 10 000 [cita requerida] modelos de automóviles eléctricos y furgonetas para venta al público, principalmente en Estados Unidos, China, Japón y los países europeos.[13] Las ventas globales acumuladas de vehículos eléctricos sobrepasaron el millón de unidades en septiembre de 2016.[14] El modelo con mayor ventas es el Tesla Model 3, puesto en el mercado en julio de 2017, con cerca de 1.100 000 unidades vendidas en todo el mundo hasta octubre de 2021.[15] El Tesla Model S, puesto a la venta en junio de 2012, ocupa el segundo lugar en ventas globales con cerca de 150 000 unidades hasta noviembre de 2016.[16]

Historia
Automóvil eléctrico de Thomas Parker de 1895
La Jamais Contente, 1899
Thomas Edison junto a un automóvil eléctrico en 1913 (cortesía de National Museum of American History)
Henney Kilowatt de 1959
El General Motors EV1 estuvo en venta entre 1996 y 1999

El coche eléctrico fue el primero de los automóviles que se desarrollaron, hasta el punto de que existieron eléctricos anteriores al motor de cuatro tiempos sobre el que el motor diésel y Otto de gasolina, basaron el automóvil actual. Entre 1832 y 1839 (el año exacto es incierto), el hombre de negocios escocés Robert Anderson, inventó el primer vehículo eléctrico puro. El profesor Sibrandus Stratingh de Groningen, Países Bajos, diseñó y construyó con la ayuda de su asistente Christopher Becker vehículos eléctricos a escala reducida en 1835.

La mejora de la pila eléctrica, por parte de los franceses Gaston Planté en 1859 y Camille Faure en 1881, allanó el camino para los vehículos eléctricos. En la Exposición Mundial de 1867 en París, el inventor austríaco Franz Kravogl mostró un ciclo de dos ruedas con motor eléctrico. Francia y Gran Bretaña fueron las primeras naciones que apoyaron el desarrollo generalizado de vehículos eléctricos. En noviembre de 1881 el inventor francés Gustave Trouvé demostró un automóvil de tres ruedas en la Exposición Internacional de la Electricidad de París.

Justo antes de 1900, antes de la preeminencia de los motores de combustión interna, los automóviles eléctricos realizaron registros de velocidad y distancia notables, entre los que destacan la ruptura de la barrera de los 100 km/h, de Camille Jenatzy el 29 de abril de 1899, que alcanzó una velocidad máxima de 105,88 km/h.

Los automóviles eléctricos, producidos en los Estados Unidos por Anthony Electric, Baker, Detroit, Edison, Studebaker, y otros durante los principios del siglo XX tuvieron relativo éxito comercial. Debido a las limitaciones tecnológicas, la velocidad máxima de estos primeros vehículos eléctricos se limitaba a unos 32 km/h, por eso fueron vendidos como coche para la clase alta y con frecuencia se comercializaban como vehículos adecuados para las mujeres debido a conducción limpia, tranquila y de fácil manejo, especialmente al no requerir el arranque manual con manivela que si necesitaban los automóviles de gasolina de la época.

En España los primeros intentos se remontan a la figura de Emilio de la Cuadra. Tras una visita a la Exposición Internacional de la Electricidad por motivos profesionales se interesó por dichos motores tras haber quedado sorprendido por las carreras celebradas en el circuito París-Burdeos-París en 1895. A través de la compañía Cia. General de coches-automóviles Emilio de la Cuadra S. en C. construirá diversos prototipos de vehículos eléctricos. Sin embargo, la falta de tecnología y recursos materiales y económicos provocó que desechara todos los proyectos y dedicara una docena de automóviles con motor de explosión, bajo el nombre de La Cuadra. La empresa cerró en 1901 debido a la falta de dinero y una huelga.

La introducción del sistema de arranque eléctrico del Cadillac en 1913 simplificó la tarea de arrancar el motor de combustión interna, que antes de esta mejora resultaba difícil y a veces peligroso. Esta innovación, junto con el sistema de producción en cadenas de montaje de forma masiva y relativamente barata implantado por Ford desde 1908 contribuyó a la caída del vehículo eléctrico. Además, las mejoras se sucedieron a mayor velocidad en los vehículos de combustión interna que en los vehículos eléctricos.

A finales de 1930, la industria del automóvil eléctrico desapareció por completo, quedando relegada a algunas aplicaciones industriales muy concretas, como montacargas (introducidos en 1923 por Yale), toros elevadores de batería eléctrica, o más recientemente carros de golf eléctricos, con los primeros modelos de Lektra en 1954.

En el siglo 21, y ante la amenaza del calentamiento global y de agotamiento de recursos fósiles, se "decidió dar una oportunidad" para los autos eléctricos. Estos tienen una ventaja, ya que pueden utilizar variedades de fuentes renovables para producir electricidad, su combustible.

En abril del 2019, la compañía china BYD Auto lanzó al mercado el primer Autobús biarticulado del mundo, el BYD K12A,[17] el cual operó como prueba en el sistema BRT de Bogotá TransMilenio en agosto de 2019.[18]

En la segunda mitad de 2020, la compañía manufacturera de autobuses china Yutong empezó a poner en circulación de manera paulatina hasta completar 10 autobuses eléctricos en el sistema Metrobús de la Ciudad de México, particularmente en el recorrido que comprende la Ruta 3, que corre de Tenayuca (límite entre la Ciudad de México y el vecino Estado de México) hasta Santa Cruz Atoyac (Alcaldía Benito Juárez) de la mano de la empresa concesionaria MIVSA (Subsidiaria de Mobility ADO), en colaboración con ENGIE.[19] Previamente Yutong había suministrado Trolebuses simples y articulados al Sistema de Transportes Eléctricos de la Ciudad de México con sistemas de autonomía totalmente eléctricos con hasta 80 kilómetros de alcance con batería al desconectarse de la línea aérea de contacto[20] y con esa previa experiencia pudieron poner en marcha este plan que, si es de resultados positivos, es posible replicarlo en más rutas.

Ventajas e inconvenientes (2013)
El Tesla Model S fue declarado automóvil verde del año 2013

Inconvenientes
  1. Carga de las baterías y precio. Las baterías de más de 400 km de autonomía son muy costosas y se recargan en unas 9 horas sin mermar su capacidad. Para evitar este problema sería necesario cambiar las baterías descargadas por otras con carga de manera inmediata, de forma tal que al repostar en una estación de servicio el vehículo ingresara casi sin energía eléctrica y saliera de allí total o parcialmente cargado pocos minutos más tarde. Para ello las baterías deberían adaptarse perfectamente de manera de poder cambiarse rápidamente y que esto pudiese hacerse tanto de forma total como fraccionada.
  2. En ciertos casos, la electricidad utilizada para recargar las baterías se produce mediante materias primas contaminantes como el carbón. En España, por ejemplo, la electricidad utilizada para las baterías supone unas emisiones de dióxido de carbono de 0,276 kg/kWh generado.
  3. Menor autonomía que un coche convencional, dado que necesita recargas frecuentes.
  4. El fuerte costo de compra inicial. En algunos casos el precio de un coche eléctrico triplica al de uno coche convencional. Ejemplo: Un Toyota Corolla, gama alta de Toyota, puede costar en torno a 17 000 euros con lo básico, un vehículo eléctrico como el THINK City alcanza en el mercado los 30 114 euros. Esto podría solucionarse si los fabricantes lo decidieran pues ya se ha comprobado con los vehículos híbridos que estos tienden a bajar de precio y ganar mercado rápidamente.
  5. La poca accesibilidad que existe en cuanto a las recargas. Problema que se irá solucionando poco a poco, al suministrar los puntos de recarga «electrolineras» por parte del país. Pero para ello quizás sea imprescindible que las estaciones de servicio puedan cambiar las baterías descargadas (total o parcialmente) por otras con carga de manera inmediata. De esta forma la empresa se interesaría por el nuevo negocio y el usuario se vería compensado al pagar por un servicio que le ahorraría mucho tiempo de espera.

Ventajas
  1. Su mantenimiento y costo del "combustible" es mucho menor al de uno convencional. El Tesla Model S, por ejemplo, gasta 700 USD de electricidad al año; el Porsche Panamera Turbo gasta 3400 USD de combustible al año.[cita requerida]
  2. Mayor eficiencia y máximo par motor a partir de 0 revoluciones y la total ausencia de marchas (en caso de tener transmisión la misma puede aprovechar la potencia de manera más eficiente sin retardo alguno), lo que se traduce en mejor respuesta en aceleración.[cita requerida]
  3. En los deportivos, el uso de potencia distribuida en las ruedas y control del par motor de cada uno proporciona una mayor estabilidad en las curvas, y, por tanto, en seguridad.
  4. Según Francisco Laverón, Miguel Ángel Muñoz y Gonzalo Sáenz de Miera, dos economistas y un ingeniero de la compañía Iberdrola, un coche consigue una eficacia de un 77 % si la electricidad procede de fuentes renovables, mientras que 42 % si procede de energía eléctrica basada en gas natural. Además, estos autores aseguran que un coche eléctrico podría recorrer casi el doble de kilómetros que uno de gasolina.[21]
  5. Pueden recargar su batería mediante el frenado regenerativo, prolongando así la vida útil de las balatas del sistema de frenado (lo cual aumenta su autonomía de cierta forma aunque la misma solo presente un aumento insignificante pero aun así es una ventaja ya que con el pasar del tiempo y las mejoras tecnológicas el frenado regenerativo podría ayudar a extender la autonomía)
  6. Con el pasar de los años la tecnología de las baterías ha mejorado para ofrecer una autonomía casi similar a algunos vehículos de combustión interna de reducida cilindrada, en modelos más grandes incluso pueden tener las mismas comodidades pero también se acostumbran los dueños de los mismos a nuevos hábitos de conducción.

Recarga

Aparte de planes a pequeña escala de forma global la red de carga de la estadounidense Tesla es la más extensa con más de 2.500 estaciones de carga rápida y cerca de 15.000 estaciones de velocidad normal esta red abarca ya la totalidad de Estados Unidos, la zona más poblada de Canadá, parte de México, pequeñas áreas de Centroamérica, también abarca toda Europa occidental, el Este de China, Corea, todo Japón, y pequeñas áreas de Australia, Nueva Zelanda y Emiratos Árabes Unidos. Toda la red esta en constante consolidación y expansión. Actualmente la infraestructura de recarga para coches eléctricos se encuentra muy avanzada en todos los países de Europa gracias a los avances realizados en los últimos años. España en particular se encuentra a la cabeza en la red de recarga rápida, ya que dispone de 1.244 puntos de recarga rápida,[22] contando con 33,211 coches eléctricos.[23] Se trata del país europeo con mejor proporción de cargadores rápidos por coches eléctricos. Este despliegue sigue creciendo gracias a los planes de expansión de las compañías de instalación y recarga. La empresa española Iberdrola presentó su Plan Smart Mobility que contempla instalar 150.000 puntos de recarga en hogares, empresas, vía urbana, ciudades y principales autovías hasta 2025. La apuesta por el despliegue de estaciones de alta eficiencia se concretará en la instalación de estaciones ultra rápidas (350 kW), súper rápidas (150 kW) y rápidas (50 kW). El plan, que incluye la puesta en marcha de al menos una estación de recarga rápida cada 50 km, permitirá viajar por todo el país con autonomía.

País Coches eléctricos Puntos de recarga rápida
Alemania 216,264 5,074
Reino Unido 212,651 4,008
Noruega 274,207 3,426
Francia 180,277 1,975
España 33,211 1,242
Países Bajos 152,510 1,069
Suecia 87,031 1,023
Suiza 37,596 846
Italia 25,363 833
Austria 30,273 575

Energía

A diferencia de un vehículo con un motor de combustión interna (abreviadamente denominado vehículo de combustión) que está diseñado específicamente para funcionar quemando combustible, un vehículo eléctrico obtiene la tracción de los motores eléctricos, pero la energía puede ser suministrada de los modos siguientes:

  • Alimentación externa del vehículo durante todo su recorrido, con un aporte constante de energía, como es común en el tren eléctrico y el trolebús.
  • Energía proporcionada al vehículo en forma de un producto químico almacenado en el vehículo que, mediante una reacción química producida a bordo, produce la electricidad para los motores eléctricos. Ejemplo de esto es el coche híbrido no enchufable, o cualquier vehículo con pila de combustible.
  • Energía generada a bordo usando energía solar generada con placas fotovoltaicas, que es un método no contaminante durante la producción eléctrica, mientras que los otros métodos descritos dependen de si la energía que consumen proviene de fuentes renovables para poder decir si son o no contaminantes.
  • Energía eléctrica suministrada al vehículo cuando está parado, que es almacenada a bordo con sistemas recargables, y que luego consumen durante su desplazamiento. Las principales formas de almacenamiento son:
  • También es posible disponer de vehículos eléctricos híbridos, cuya energía proviene de múltiples fuentes, tales como:
    • Almacenamiento de energía recargable y un sistema de conexión directa permanente.
    • Almacenamiento de energía recargable y un sistema basado en la quema de combustibles, incluye la generación eléctrica con un motor de explosión y la propulsión mixta con motor eléctrico y de combustión.

Fuentes de energía

Es importante distinguir entre fuente de energía y vector energético. Las fuentes de energía son convertibles en formas de energía aprovechable y se encuentran de manera natural en el planeta, mientras que los vectores energéticos también son convertibles en energía aprovechable, en los que es menester invertir energía proveniente de una fuente energética para fabricarlos, para posteriormente recuperarla a voluntad.

Las fuentes de energía las hay de cuatro clases:

  • Las fuentes gratuitas de energía (energía renovable) son aquellas en las cuales la fuerza de conversión de energía proviene del entorno. Esta fuente incluye la energía solar, eólica, hidráulica, geotérmica, mareomotriz, gradiente térmico y energía azul, generalmente no contaminan.
  • Las fuentes de energía renovable contaminante son aquellas que liberan agentes tóxicos durante el proceso de obtención de energía, pero son agentes que habían sido absorbidos del entorno por las plantas y animales de los que se obtiene la energía, por lo que al final no se han añadido sustancias tóxicas al entorno. Ejemplos de esta fuente son el aceite vegetal, el metano de la composta, las heces de los animales, la leña o el carbón de madera.
  • Las fuentes de energía atómica se basan en el principio de convertir materia en energía, proveniente de la transformación del núcleo atómico; mediante la fisión o la fusión atómicas. Pueden producirse residuos peligrosos, y enormes cantidades de energía, por lo que se requiere un mayor conocimiento científico para su manejo apropiado.
  • Las fuentes de energía fósil de combustión, extraídas de yacimientos naturales finitos acumulados durante largo tiempo, es una forma de energía química, producto de millones de años de la vida terrestre, como son el petróleo, el gas natural y el carbón mineral, hasta ahora la energía se ha obtenido por pirólisis.

Como productos de la descomposición de los compuestos orgánicos al quemarlos, se obtiene dióxido de carbono en combustión completa; o monóxido de carbono si es incompleta, además de óxidos de nitrógeno y azufre, entre otros. Los cuales pueden alcanzar dosis letales en la atmósfera.

Actualmente, compañías como Iberdrola poseen el certificado de origen 100% renovable de la energía con la que se recarga el coche eléctrico en sus puntos de recarga.[24]

En el caso de vehículos que utilizan un vector energético, como es por ejemplo el hidrógeno, su grado de contaminación dependerá de cómo se haya obtenido ese hidrógeno, porque en estado natural solo se encuentra combinado con otros elementos, y para aislarlo hay que invertir mucha energía. Los métodos actuales de producción son la hidrólisis del agua, mediante electricidad, el refinado del gas natural para aislar el hidrógeno, proceso que libera el CO2 del gas. Además, algunas compañías investigan otros métodos para obtener el hidrógeno, como la fotosíntesis de algas especiales que lo liberan del agua o a través de placas solares, como investiga el fabricante de automóviles japonés Honda, la única firma que ha obtenido la homologación para empezar a comercializar su vehículo eléctrico de pila de combustible de hidrógeno, el FCX Clarity, en Japón y Estados Unidos en 2008.

Las electrolineras[25] (o QuickDrop) son estaciones de servicio donde los coches u otros vehículos eléctricos pueden cambiar las baterías y el conductor no tiene ni siquiera que bajarse del vehículo, todo este proceso en menos de dos minutos. Pretenden completar las necesidades de autonomía de los coches eléctricos para distancias largas, principalmente interurbanas.

Contaminación y electricidad

En el año 2009, el sector del transporte fue responsabilizado del 39 por ciento del consumo de energía final en España, con una intensidad energética que supera en más de un 40 por ciento la media europea (EU-27). El sector del transporte sigue siendo enormemente dependiente de los productos petrolíferos (en un 98 por ciento). En el caso del transporte por carretera, este representa más de la cuarta parte de las emisiones totales de CO2 en España —el 25,4 por ciento—, correspondiéndole del orden del 80 por ciento del consumo energético del sector transporte y el 90 por ciento de sus emisiones de CO2.

Desde la perspectiva medioambiental, no cabe duda de la eficacia del vehículo eléctrico, tanto para reducir la emisión de los gases de efecto invernadero como para la reducción de la contaminación local tanto atmosférica como sonora.[26]

La contaminación de todo vehículo (eléctrico o no) debe contabilizarse sumando las emisiones directas, que son las emisiones que produce el propio motor del vehículo, y las emisiones indirectas, que son las emisiones producidas en sistemas externos al vehículo pero fundamentales para este por proporcionarle la energía necesaria para funcionar. Aunque un vehículo eléctrico no produce emisiones contaminantes durante su funcionamiento, la generación de energía eléctrica necesaria para mover el vehículo eléctrico da lugar a emisiones contaminantes y al consumo de recursos no renovables en mayor o menor medida, dependiendo de cómo se haya generado esa energía eléctrica, como queda visto arriba. Un caso particular es el de los vehículos que utilizan electricidad renovable como fuente de energía primaria (este es el caso de los vehículos recargados por electricidad solar, también conocidos como solar-charged vehicle). Asimismo, durante la generación, el transporte y la transformación de energía eléctrica se pierde parte de la energía, por lo que la energía útil es inferior a la energía primaria, como se ha visto antes. Lo mismo sucede con el petróleo, que además de los gastos de transporte debidos a la diferencia geográfica de los lugares de producción y de consumo, es necesario transformar en refinerías en los diferentes productos derivados del petróleo, incluyendo los carburantes.

En la siguiente tabla se muestra la cantidad de energía que produce cada tipo de central de la Red Eléctrica Española, su relevancia, los kg de CO2 que se emiten por cada kWh producido en cada tipo de central y los kg de CO2 que es necesario emitir en la central para que un vehículo eléctrico recorra 100 km, de acuerdo con que (como figura en tablas anteriores) para que un vehículo eléctrico recorra 100 km es necesario producir 15,35 kWh en la central eléctrica.

Balance eléctrico y emisiones de España 2010 (hasta el 20 de abril)[27]
Centrales REEEnergía (MWh)Energía (%)kgCO2/kWhkgCO2/100km
Hidráulica 17.360.75519,930,000 0,000
Nuclear 18.055.81220,720,000 0,000
Carbón 4.551.7765,220,950 0,762
Fuel + Gas 414.8440,480,700 0,051
Ciclo Combinado 17.158.53819,690,370 1,118
Eólica 15.316.83317,580,000 0,000
Resto Régimen Especial 14.271.03616,380,270 0,679
TOTAL 87.129.594 100,00 0,170 2,610

En el caso de España, el aprovechamiento de las fuentes de energías renovables, libres de emisiones de CO2), representan en 2011 el 20 por ciento de la generación eléctrica y se pretende llegar en 2020 a solo el 40 por ciento.[26]

Siendo las emisiones de la red eléctrica de España en 2010 (del 1 de enero al 20 de abril) de 0,17 kgCO2/kWh, un vehículo eléctrico tendrá unas emisiones indirectas (y totales) de 2,61 kgCO2/100km. Por otro lado, en Europa se estima que la media de emisiones de la red eléctrica es actualmente (2009) de unos 0,43 kgCO2/kWh[28] lo que conlleva unas emisiones del vehículo eléctrico en Europa de unos 6,6 kgCO2/100km. No obstante, se calcula que desde ahora estas cifras desciendan gradualmente, de forma que en 2030 las emisiones medias de la red eléctrica en Europa sean de 0,13 kgCO2/kWh[29] (frente a los 0,43 actuales), lo que, unido al mayor rendimiento de los motores en esa época (unos 11 kWhC/100km en 2030[30]), conseguirá que en 2030 las emisiones medias europeas del vehículo eléctrico sean de unos 1,43 kgCO2/100km (frente a los 6,6 actuales).

Cabe apuntar que las emisiones de CO2/kWh de la Red Eléctrica Española están teniendo un rápido y repentino descenso desde 2007, año en el que se emitieron 0,368 kgCO2/kWh, que comparado con los 0,170 kgCO2/kWh de 2010, supone una reducción del 53,8% de las emisiones por kWh en solo 3 años. En 2007 un vehículo eléctrico en España habría emitido 5,64 kgCO2/100km, frente a los 2,61 de 2010. Este rápido descenso en las emisiones de CO2/kWh en España se debe principalmente al desuso de las centrales de carbón (las más contaminantes), que de 1995 al 2007 han pasado de suponer el 41,6% a suponer solo el 25,6% de la producción total de energía eléctrica, para luego reducir drásticamente este porcentaje desde entonces hasta el 2010, quedando en su relevancia actualmente (2010) en el 5,2%. Las centrales nucleares mantienen una relevancia constante en torno al 20%, las eólicas mantienen un ascenso casi lineal y las de ciclo combinado modifican su producción según abunde o escasee la energía procedente de las centrales hidráulicas (cuya producción depende de factores climáticos no controlables).

Conviene comparar las cifras anteriores de contaminación del vehículo eléctrico con las del vehículo de motor de gasolina para hacernos una idea de la relación entre unos y otros en términos de emisiones. Tal y como se ha calculado con el vehículo eléctrico (solo que este no tiene emisiones directas, solo indirectas), las emisiones que se exponen a continuación son las emisiones totales del vehículo de motor de combustión, es decir, las directas (las que proporciona el fabricante) más las indirectas (que son aproximadamente una adición de un 15 %, debido a emisiones en el refinamiento del petróleo, transporte, etc.[29]). Así, las emisiones totales de un utilitario pequeño de motor diésel (Renault Clio dci) son de 13,8 kgCO2/100km (12 de emisiones directas),[31] las de las nuevas matriculaciones en España en 2009 son de unos 16,0 kgCO2/100km (13,9[32] de emisiones directas) y las emisiones del parque automovilístico medio actual (2009) de Europa son de unos 18,4 kgCO2/100km (16,0 de emisiones directas).[29]
Existe controversia respecto al uso de vehículos eléctricos y la fuente de generación de la electricidad. Para Jeff Guyton, “un motor de combustión combinado con un motor eléctrico es más sostenible que un vehículo eléctrico puro”. Así, un coche eléctrico recargado con energía procedente del carbón emite 200 g de contaminantes por km recorrido, 165 g si esta procede del petróleo y 100 si procede de gas licuado de petróleo (GNL); mientras que un coche híbrido emite la misma cantidad de CO2 que un coche que utilice energía generada por GNL. Por lo tanto, habría que hacer una verdadera reconversión hacia las energías renovables antes que sustituir todo el parque móvil.[33]

Energía limpia, electricidad renovable
Véase también: Electricidad renovable

En todo caso, los particulares y empresas están instalando placas solares y microturbinas eólicas[34] y contratando con comercializadores de electricidad renovable para recargar con este tipo de energía sus vehículos eléctricos (en especial los todo-eléctricos) por lo que la contaminación que producen es nula.[35][36][37]

Consumo

Los vehículos eléctricos destacan por su alto rendimiento en la transformación de la energía eléctrica de la batería en la energía mecánica con la que se moverá el vehículo (60-85%), frente al rendimiento de la transformación de la energía del depósito de gasolina en la energía mecánica que mueve un vehículo de gasolina (15-20%).[38] El presente y futuro de las baterías del vehículo eléctrico parece pasar por la batería de ion de litio, que cada vez se fabrica con mayor densidad de carga y longevidad permitiendo mover motores más potentes, aunque por ahora la autonomía media de un utilitario eléctrico se encuentra en torno a los 150 km. No obstante, deportivos eléctricos más caros han conseguido aumentar esa autonomía hasta los 483 km, como el modelo de 70 kWh (252 MJ) del Tesla Roadster. , Con el objetivo de saber el consumo que supone el vehículo eléctrico, existen distintas herramientas, como el programa CEVNE[39] o el usar tablas de consumo cada 100 km (62,1 millas) de los principales vehículos eléctricos salidos y por salir en un corto plazo de tiempo y el consumo de kWh de la batería por cada 100 km de cada uno de ellos y de la media.

kWhB/100km que consumen los principales vehículos eléctricos
Modelo(kWh)Autonomía (km)kWhBatería/100km
Mega e-City[40] 91009
Reva L-ion[41] 111209,17
Think City[42] 2520012,50
Mitsubishi i-Miev[43] 1613012,31
Citroën C-Zero[44][45] 1613012,31
Renault Fluence ZE[46] 2417513,71
Nissan Leaf[47] 2416015,00
Tesla Roadster 42 4225716,34
Tesla Roadster 70[48] 7048314,49
MEDIA 26,11 193 12,76

Entendemos con esto (sin tomar en cuenta el Mega e-City que fue añadido a la tabla después), que el consumo medio cada 100 km de un vehículo eléctrico actualmente es de 13,78 kWh. Sin embargo, solo es el consumo de los kWh que contiene la batería. Como el proceso de carga de la batería o el transporte y distribución de la electricidad tienen pérdidas causadas por no tener un rendimiento perfecto, la cantidad de kWh que necesitan extraerse de una toma de corriente o que se fabrican en la central eléctrica son algo superiores. Para obtenerlos debemos atender a la siguiente tabla de rendimiento del paso de la electricidad por cada elemento del sistema que va desde la energía del medio hasta la energía mecánica que mueve el vehículo.

Rendimiento/Eficiencia del Vehículo Eléctrico en España[49]
SistemaNotaciónRend. (%)
Central (Ponderación) ηg48,47
Transporte y Distrib. ηt93,70
Convertidor Eléctrico ηc97,00
Batería ηb98,80
Rend. Enchufe-Batería ηc·ηb95,84
Rend. Central-Batería ηt·ηc·ηb89,80
Sist. Mec. Vehículo ηmec80,00
Motor y Sist. Eléc. ηm88,30
Rend. Batería-EMec ηmec·ηm70,64
Rend. Central-EMec ηt·ηc·ηb·ηmec·ηm63,43
TOTAL (Medio-EMec) η = ηg·ηt·ηc·ηb·ηmec·ηm30,75

Cabe apuntar que ηg hace referencia al rendimiento medio de la Red Eléctrica Española,[50] que ha sido corregida siguiendo datos extraídos la propia web, ya que recientemente se ha situado sobre la media europea, que está entorno al 38 %.[38] Con esto podemos calcular la energía real que debe pasar por cada elemento del sistema para que lleguen esos 13,78 kWh a la batería de un coche eléctrico cada 100km.

Consumo Coche eléctrico por cada 100 km en cada parte del Sistema
kWhEMec/100 kmkWhB/100 kmkWhE/100 kmkWhC/100 kmkWhM/100 km
Son los kWh que cada 100 km se transforman en energía mecánica aprovechable, a partir de los 13,78 kWh de la bateríaSon los kWh que cada 100 km se consumen de la bateríaSon los kWh que cada 100 km es necesario extraer del enchufe de carga para proporcionar los 13,78 kWh a la batería. Son los kWh que pagamos cada 100 kmSon los kWh que cada 100 km se han producido en la central para proporcionar los 13,78 kWh a la batería. Son los kWh empleados para los cálculos de contaminación de kgCO2/kWh de las centralesSon los kWh que cada 100 km es necesario extraer del medio para proporcionar los 13,78 kWh a la batería
9,73 13,7814,3815,3531,66

Así, de esos 13,78 kWh consumidos de la batería de un coche eléctrico cada 100 km: se transforman en energía mecánica para desplazar el vehículo 9,73 kWh, será necesario extraer de una toma de corriente 14,38 kWh, será necesario producir en una central eléctrica 15,35 kWh y será necesario extraer del medio 31,66 kWh. Por los motivos antes apuntados (diferente ηg respecto de Europa) el dato de los 31,66 kWh es solo válido para España, mientras que como media Europea sería algo superior, en torno a 40 kWh.

Debido a que se necesita extraer de la toma de corriente 14,38 kWh para recorrer 100 km en un vehículo eléctrico, este será el número de kWh que aparecerá en la factura por cada 100 km recorridos. Y, estando en España el costo por kWh para pequeños consumidores en aproximadamente 0,115 €.[51] El costo que supone proporcionar la energía necesaria a un vehículo eléctrico en España es de unos 1,65€/100km.

Este dato es uno de los puntos fuertes de los vehículos eléctricos a baterías. Comparándolo con el consumo de un vehículo equipado con un motor de combustión interna, es verdaderamente ventajoso. Por ejemplo: un pequeño utilitario con un motor diésel (Renault Clío dci), combinando recorrido urbano y extra-urbano consume 4,7 l/100 km.[31] Lo cual, con el coste actual del gasóleo (unos 1,35 €/l[52]), supone 6,35 €/100 km.

Incluso es un gasto por kilómetro muy pequeño comparándolo con un vehículo híbrido. El Toyota Prius tiene un consumo medio homologado en circuito combinado de 3,9 l/100 km,[53] un poco inferior al del utilitario convencional. En euros supondría un coste de 5,27 €/100km.

Integración en la red eléctrica
Dos Smart ED cargando baterías en Ámsterdam.
Auto eléctrico cargando en una estación de carga pública en la Colonia Condesa de la Ciudad de México
Véase también: Estación de carga

La recarga masiva de vehículos eléctricos generará una demanda importante sobre el sistema eléctrico. Para que el balance ambiental de la introducción del vehículo eléctrico sea beneficioso, se requiere un cierto grado de flexibilidad en los modos de recarga, así como una gestión inteligente de las cargas en función de la disponibilidad de generación renovable. Un paso más allá sería la utilización de las baterías de los vehículos eléctricos como medio de almacenamiento remoto que pueda inyectar energía a la red cuando fuese necesario y el grado de carga y plan de utilización del vehículo lo permitieran.[54]

Los híbridos

Se han llamado “híbridos” a los automóviles que utilizan un motor eléctrico, y un motor de combustión interna para realizar su trabajo. A diferencia de los automóviles solo eléctricos, hay vehículos híbridos que no es necesario conectar a una toma de corriente para recargar las baterías, el generador y el sistema de "frenos regenerativos" se encargan de mantener la carga de las mismas.

Al utilizar el motor térmico para recargar las baterías, se necesitan menor número de estas por lo que el peso total del vehículo es menor ya que el motor térmico suele ser pequeño. Tradicionalmente, los motores que han propulsado a los automóviles convencionales han sido sobredimensionados con respecto a lo estrictamente necesario para un uso habitual. La nota dominante ha sido, y es aún, equipar con motores capaces de dar una potencia bastante grande, pero que solo es requerida durante un mínimo tiempo en la vida útil de un vehículo.

Los híbridos se equipan con motores de combustión interna, diseñados para funcionar con su máxima eficiencia. Si se genera más energía de la necesaria, el motor eléctrico se usa como generador y carga la baterías del sistema. En otras situaciones, funciona solo el motor eléctrico, alimentándose de la energía guardada en la batería. En algunos híbridos es posible recuperar la energía cinética al frenar, que suele disiparse en forma de calor en los frenos, convirtiéndola en energía eléctrica. Este tipo de frenos se suele llamar "regenerativo". Ejemplo de vehículo con motor híbrido (BMW X5 'Efficient Dynamics')

Promoción

Diversas entidades públicas conceden subvenciones, exenciones de impuestos y rebajas fiscales a los vehículos eléctricos.

Reconociendo la necesidad de reinventar el automóvil, el presidente de Estados Unidos, Bill Clinton, anunció en 1993 un proyecto conjunto del gobierno y la industria automovilística estadounidenses para diseñar el auto del futuro. Dijo: “Trataremos de poner en marcha el programa tecnológico más ambicioso que jamás haya tenido nuestra nación”. Queda por ver si se logra “crear el vehículo ecológico de eficiencia perfecta para el siglo XXI”. Aunque a un costo enorme, se esperaba fabricar un prototipo en el lapso de una década. Algunos fabricantes están trabajando en modelos que combinan el uso de gasolina y electricidad. En Alemania en los años 90 ya existían costosos automóviles deportivos eléctricos capaces de alcanzar la velocidad de 100 km por hora en nueve segundos, y se espera llegar a 180 km por hora; sin embargo, cuando han recorrido 200 km hay que recargar las baterías al menos durante tres horas. Se espera que la investigación progrese mucho más en este campo.

OCDE

La práctica totalidad de los países desarrollados y de la OCDE están implementando políticas de apoyo al vehículo eléctrico, con el objetivo de contribuir a la mejora de la eficiencia energética y la reducción de las emisiones de CO2 y de contaminantes en las ciudades, al tiempo que se reduce la dependencia del petróleo y se favorece la utilización de fuentes de energía renovables.[26]

Unión Europea

En el Papel Blanco sobre Transporte 2050, la Unión Europea establece que:[55]

  • No habrá coches de combustión en el centro de las ciudades para 2050, con el objetivo intermedio de que en 2030 la mitad de los vehículos sean eléctricos
  • Un 40% de corte de emisiones de barcos y un uso del 40% de combustibles de bajo carbono en aviación
  • Y un cambio de un 50% de viajes de media distancia, tanto de pasajeros como de mercancías, desde la carretera al tren y otros modos de transporte

Se prevé la creación de un Área Única de Transporte Europeo.

España
Turismos y furgonetas eléctricas e híbridos enchufables matriculados en España entre 2010 y 2014

Los vehículos todo-eléctricos están exentos del impuesto de matriculación. En la Región de Murcia se conceden ayudas dentro de la Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España[56] (E4), Plan de movilidad sostenible, a las corporaciones locales y otras administraciones públicas, y las empresas, pero no a los particulares,[57] como sucede en otros lugares.

El Ministerio de Ciencia e Innovación quiere asumir el objetivo fijado por el Gobierno de España de transformar el modelo productivo de la nación en una economía sostenible, basada en el conocimiento, en línea con la política de innovación prevista en el Acuerdo Social y Económico para el crecimiento, el empleo y la garantía de las pensiones (ASE). Por ello, el MICINN y Servicio Público de Empleo Estatal (SPEE) han firmado un convenio de colaboración, con el fin de facilitar e impulsar el cumplimiento de los fines y objetivos que tienen ambas administraciones, en materia de empleo y de formación profesional para el empleo y en materia de investigación, desarrollo experimental e innovación y en particular, para desarrollar las actividades de formación del Programa INNCORPORA, y generar empleo de calidad.

El Plan Integral de Automoción, compuesto por el Plan de Competitividad, dotado con 800 millones de euros, el Plan VIVE II y la apuesta por el vehículo híbrido eléctrico, con el objetivo de que en 2014 circulen por las carretas españolas un millón de coches eléctricos. Para ello, se proponía poner en marcha un programa piloto denominado Proyecto Movele,[58] consistente en la introducción en 2009 y 2010, y dentro de entornos urbanos, de 2000 vehículos eléctricos que sustituyan a coches de gasolina y gasóleo.[59]

Dentro del Proyecto Movele, en España se han instalado 500 puntos de recarga o electrineras hasta 2011[26] y en Barcelona se instalaron durante el año 2009 dieciocho puntos, que se ubicaron en diversos aparcamientos municipales.[60][61] Asimismo, en la ciudad condal se celebra la Fórmula E.[62][63]

Tras la aprobación por parte del Consejo de Ministros del Plan PIVE, el cual permite acumular dos ayudas para la adquisición de vehículos eléctricos. Pudiendo tener subvenciones hasta de 8000 euros. En la acumulación del Plan Integral de Impulso del Vehículo Eléctrico en España 2010-2014 (Plan MOVELE) y el Plan PIVE.[64]

Por otro lado, la Ley 19/2009, de 23 de noviembre, de medidas de la eficiencia energética de los edificios, establece que para instalar en el estacionamiento de un edificio algún punto de recarga para vehículos eléctricos de uso privado, siempre que este se ubicara en un cajón individual, solo se requerirá la comunicación previa a la comunidad de que se procederá a su instalación. El costo de dicha instalación será asumido íntegramente por el interesado directo en la misma.

Dentro del Plan Avanza, Subprograma Avanza Competitividad (I+D+I), para la realización de proyectos y actuaciones de investigación, desarrollo e innovación, se recoge la finalidad de contribuir a la consecución, dentro de las TIC verdes, de aplicaciones y sistemas para el vehículo eléctrico.[65]

El Real Decreto-ley 6/2010, de 9 de abril, de medidas para el impulso de la recuperación económica y el empleo[66] contempla en el capítulo V, en el ámbito del sector energético, medidas que tienen como objetivo crear las condiciones para impulsar nuevas actividades, muy relevantes para la modernización del sector, como son las empresas de servicios energéticos y el vehículo eléctrico, que por su papel dinamizador de la demanda interna y, en definitiva, de la recuperación económica. A través del artículo 23, se incluye en el marco normativo del sector eléctrico un nuevo agente del sector, los gestores de cargas del sistema, que prestarán servicios de recarga de electricidad, necesarios para un rápido desarrollo del vehículo eléctrico como elemento que una de nuevo, las características de nuevo sector en crecimiento y de instrumento de ahorro y eficiencia energética y medioambiental. Por otra parte, en el artículo 24, y con el objetivo de promover el ahorro y la eficiencia energética, se establece que la Administración podrá adoptar programas específicos de ahorro y eficiencia energética en relación con el desarrollo del vehículo eléctrico.

El Gobierno ha presentado la Estrategia Integral para el Impulso del Vehículo Eléctrico, con el horizonte 2014, y el Plan de Acción 2010-2012.[67] En dicho plan de acción y el Plan integral del impulso del vehículo eléctrico, se ha incorporado la novedad de los autobuses eléctricos (pero no se han incluido los barcos no deportivos o la maquinaria agrícola, como los tractores).[26]

En Canarias, la entidad E-MOVE (http://e-move.es Archivado el 15 de abril de 2018 en Wayback Machine.), se ha consolidado como la pionera el desarrollo de los vehículos eléctricos, siendo la promotora de instalaciones de Puntos de Recarga, y fomento del uso de la Movilidad Sostenible.

Enseñanzas

Se indica en el Real Decreto 1796/2008, de 3 de noviembre, por el que se establece el título de Técnico Superior en Automoción y se fijan sus enseñanzas mínimas que el sector productivo en el área de electromecánica señala una evolución en la actividad hacia la aplicación de nuevas tecnologías en detección, diagnosis y reparación de averías, la aparición de nuevos motores tanto eléctricos como los denominados híbridos, donde los dispositivos de cambio de velocidad serán sustituidos por variadores de velocidad y la utilización de nuevos combustibles no derivados del petróleo.[68]

Modelos
Tabla comparativa de autonomía según ciclo EPA de modelos disponibles en el mercado estadounidense en 2020. Las distancias están en millas (1 milla=1.609 km)

Vehículos enchufables incluidos en el Plan MOVELE:[69]

Ventas
Venta de automóviles eléctricos en los principales mercados mundiales entre 2011 y 2022

El Nissan Leaf fue el modelo eléctrico más vendido en el mundo a diciembre de 2019 con 450.000 unidades.[72][73]

El Tesla Model 3 ha sido hasta ahora el coche eléctrico más vendido en la historia, con 1.100.000 unidades a octubre de 2021.[74] Los turismos eléctricos más vendidos en Europa en 2021 fueron:[75]

ModeloEuropa 2021
Tesla Model 3142.905
Renault ZOE72.562
Volkswagen ID.369.567
Volkswagen ID.455.006
Kia e-Niro46.705
Fiat 50044.492
Skoda Enyaq44.402
Hyundai Kona Eléctrico43.415
Peugeot e-20842.605
Volkswagen e-up!40.835
Nissan Leaf35.790
Audi e-tron31.705
Mini eléctrico29.744

Gestores de cargas

Un gestor de cargas del sistema para la realización de servicios de recarga energética era aquella sociedad mercantil que desarrolla la actividad destinada al suministro de energía eléctrica para la recarga de los vehículos eléctricos.[76]

Deben informar a sus clientes acerca del origen de la energía suministrada, así como de los impactos ambientales de las distintas fuentes de energía.

Organizaciones

Entre las organizaciones que fomentan el vehículo eléctrico, se encuentran:

Véase también

Referencias
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Bibliografía
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