jueves, 30 de enero de 2020

Coche eléctrico a batería VS coche eléctrico a hidrógeno. (Parte 2)

En esta segunda parte completamos la comparativa haciendo referencia a costes, compatibilidad entre conectores de recarga, densidad energética y una pequeña conclusión.

Recarga y costes

En el apartado de la recarga, el vehículo a pila de combustible cuenta con ventajas e inconvenientes en comparación al vehículo a batería. A continuación resumo los puntos más determinantes:

• Velocidad de recarga

- El vehículo a pila de combustible tarda poco, aproximadamente 5 minutos en recargar los tanques de hidrógeno comprimido partiendo desde vacío hasta completar la recarga.

- El vehículo a batería dependerá de la potencia eléctrica que ofrezca del punto de carga. Véase a continuación algunos tiempos aproximativos para recargar la batería de 75kWh del Model 3 desde 5% hasta el 90%:

· Carga lenta: 20 horas.
· Carga semi-rápida: 7 horas.
· Carga rápida: 1,5 horas.
· Carga super-rápida: 35 minutos.

•Puntos de recarga

- En este apartado el vehículo a hidrógeno lo tiene muy complicado porque a día de hoy hay sólo 8 puntos de repostaje de hidrógeno en toda España. Por comunidades autónomas, la mayor concentración de hidrogeneras en España se localizan en Aragón, con 3 estaciones de servicio en las localidades de Huesca, Barbastro y Zaragoza. Después está Andalucía, con una en Sanlúcar La Mayor y otra en Sevilla. Y en Castilla-La Mancha hay dos: ubicadas en Puertollano y Albacete. Cerrando el listado, hay una única estación de hidrógeno en Cataluña que se localiza en la ciudad de Barcelona.


>Estación de suministro de hidrógeno, hidrogenera

- En el caso del vehículo a batería hay mucha más oferta de puntos de carga. La mayor parte de ellos son de carga semi-rápida (ciertamente no son útiles a la hora de viajar), aunque empiezan ya a haber más puntos de carga rápida. La carga super rápida sólo está disponible en las estaciones de IÓNITY, donde pueden recargar un conjunto amplio de fabricantes europeos, aunque a día de hoy IÓNITY sólo tiene una estación de carga  operativa en toda España localizada en Pallejá (Barcelona), que ofrece una potencia media de 150kW (30 minutos de carga para completar una batería de 75kWh). Por otro lado, está la extensa red de carga super-rápida de TESLA. En España TESLA tiene una red de carga presente en la mayoría de las comunidades autónomas. Esta red facilita poder viajar por todo el territorio nacional a un ritmo similar al de un vehículo de combustión, a condición de planificar bien el viaje de modo que coincidan las paradas por necesidades fisiológicas con las necesidades de recarga de energía del automóvil. Los “Superchargers” de TESLA  ofrecen potencias de carga de entre 120 y 135kW (entre 35 y 40 minutos para realizar una carga completa).

>Estación de carga super-rápida para vehículos eléctricos

Nota: todos estos datos son susceptibles de variación porque tanto la red de carga como las potencias de carga están en continuo proceso de desarrollo y mejora.


• Coste de la recarga

- Hidrógeno: teniendo el cuenta que el precio del kilogramo de hidrógeno en Europa es de 9.5€ y tomando como referencia que el Toyota Mirai tiene una capacidad de 122,4L con un peso de 5kg. Esto indica 47.5€ por recarga para realizar 450km. Lo que supone un coste de 10,55€ por cada 100km recorridos.


-Electricidad: en este caso se cobra más caro cuanto mayor es la potencia suministrada. Lo que supone que en una estación de carga rápida o super-rápida el coste del kWh es de 0,29€, poniendo como ejemplo el coste del KWh en un super-cargador de TESLA. Teniendo en cuenta que un Model 3 circulando a 120km/h consume aproximadamente 18kWh cada 100km, esto significa un coste de 5,22€ cada 100km recorridos. Sin embargo, el coste de la electricidad cuando la carga es lenta usando un terminal doméstico o Wallbox con una tarifa super-valle, el coste del kWh podría llegar a reducirse hasta 0.073€ suponiendo un coste de 1,3€ cada 100km. Además, con un terminal de carga doméstico (en el parking o en el garaje) la recarga solo supone abastecer de energía al vehículo hasta haber recuperado los km realizados el día anterior, y no necesariamente recargar toda la capacidad de la batería cada noche. Es como tener la “electrolinera” en casa.

A continuación dejo una tabla orientativa con los costes de la carga rápida a fecha actual según los diferentes proveedores:


• Compatibilidad de los conectores de recarga

En España, el Boletín Oficial del Estado (BOE) especifica en el Real Decreto 639/2016, de 9 de  diciembre, un marco de medidas para la implantación de una infraestructura para los combustibles alternativos.

- En el caso de reabastecimiento de hidrógeno. En el anexo II de las especificaciones técnicas define que los conectores de los vehículos de motor para el repostaje de hidrógeno gaseoso deberán ser conformes con la norma ISO 17268, relativa a los dispositivos de conexión para el suministro de hidrógeno gaseoso en dichos vehículos.

- En el caso de la recarga de energía eléctrica. En Europa las especificaciones del conector de carga tiene que cumplir con el estándar internacional IEC 62196 para el conjunto de conectores eléctricos y los modos de recarga (en especial, la rápida). Las especificaciones técnicas están definidas por la Comisión de Electrotécnica Internacional (IEC). Este conector se denomina Mennekes CCS (Combined Charging System) y admite potencias de carga a corriente continua superiores a los 150kW.


Densidad energética

En los sistemas de almacenamiento de energía, la densidad energética hace referencia a la cantidad de energía acumulada en relación a la  masa o volumen del soporte donde está almacenada. Mientras mayor sea la densidad de energía, más energía se podrá acumular o transportar por un volumen o por una masa determinada. Esto tiene incidencia particularmente en el área del transporte y la movilidad (bici, moto, automóvil, camión, avión, cohete...), tanto en la elección del combustible, como en los aspectos económicos, teniendo en cuenta el consumo específico y la eficiencia (rendimiento) del grupo motopropulsor.

La densidad energética del H2 es una de las grandes ventajas de usar este material como combustible, ya que la cantidad de kWh por kilogramo es 195 veces superior al de la batería de iones de litio utilizada actualmente en automoción. 39 kWh por kilogramo en el caso del H2 contra 0,2kWh por kilogramo en el caso de la batería. Esta característica incide fuertemente en los responsables de la industria energética y en su economía para intentar darle una aplicación convincente de cara a un modelo de movilidad más sostenible que el actual. Por ejemplo, de cara a medios de transporte donde se necesite una gran autonomía y a la vez una buena relación entre el peso de la energía embarcada y el peso de la carga máxima transportable, como ocurre en los barcos, los aviones y los camiones, el hidrógeno resulta más razonable que las baterías. Esto lo podemos enseñar en el siguiente ejemplo:

Camión eléctrico a hidrógeno.
- Peso de la energía embarcada (hidrógeno comprimido) 50Kg.
- Peso de la carga transportada: 8500Kg.
- Peso del total del vehículo: 16000Kg.
- Autonomía: 700 km.

Camión eléctrico a baterías:
- Peso de la energía embarcada (baterías): 2000kg
- Peso de la carga transportada: 6500Kg.
- Peso del total del vehículo: 16000Kg.
- Autonomía: 400km.

Conclusión

El hidrógeno es el combustible más limpio y abundante que existe: es versátil y extremadamente eficaz, un combustible revolucionario y no solo en el sentido técnico. Podría transformar las relaciones sociales a lo largo y ancho del planeta. De sobra es sabido que los que tienen el poder económico son los mismos que tienen mayor control sobre la energía y su economía.




El futuro del hidrógeno depende de cómo poder obtener este elemento. Y para ello se necesita aplicar energía. Lo ideal sería que la energía necesaria para obtener el H2 fuese generada a su vez mediante fuentes 100% renovables. Por ejemplo, obteniendo el hidrógeno necesario a partir de la energía solar o de la energía eólica.

Uno de los grandes problemas del hidrógeno es que actualmente el 96% del mismo se genera a partir de hidrocarburos fósiles, sobre todo mediante el reformado de gas natural. Y esto es así porque el coste de producción es entre 4 y 10 veces más barato que obtenerlo mediante la electrólisis del agua. Además, producir un kilogramo neto de hidrógeno por reformado de gas natural produce 12 veces más CO2 que producirlo por electrólisis aplicando electricidad de origen eólico. El resultado es que el modelo actual de producción de hidrógeno perpetuaría el efecto invernadero y el calentamiento global si se generase a partir de combustibles fósiles y su distribución dependiese de empresas petroleras. Todo esto sin contar que la producción de hidrógeno es tres veces menos eficiente energéticamente comparado con el uso de electricidad almacenada directamente en baterías (como ya se ha visto).

No obstante, es posible que a largo plazo la eficiencia y coste de la electrólisis mejore y el H2 pueda tener sentido desde un punto de vista económico y energético, incluso como medio para almacenar energía excedente de fuentes renovables. Pero, no es menos cierto que la densidad y el coste de las baterías (con las nuevas tecnologías) sigue también mejorando rápido, de modo que el hidrógeno, en el ámbito del automóvil, nunca podría llegar a compensarlo para resultar eficientemente interesante.

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