Qué tan verdes y económicos son los vehículos eléctricos (EV)?

Recientemente vi la introducción del Tesla Model 3. Por supuesto que no faltaron las críticas en contra de tan genial vehículo lo que da pesar puesto que Musk está apuntando en la dirección correcta. Como quizás hayan personas que no comprenden muy bien la relevancia de los vehículos eléctricos y que tan verdes son, hace un par de años (o quizás el año pasado) decidí publicar en una revista un artículo relacionado a este tema. Damas y caballeros sin más retrasos los dejo con dicho artículo que es muy atinado a los eventos ocurridos en los últimos siete días (la introducción del modelo 3). Dicho sea de paso, el artículo lo escribí mientras viví en Japón asi que está un poco japonizado!

La verdad es que por más que quisiéramos, en lo que llevamos del siglo 21, no lo son. Una de las razones es por el registro de carbono que poseen desde que son comprados. Este registro (en inglés “carbon footprint”) lo tienen todos los productos fabricados en el planeta tierra y se refiere al total de dióxido de carbono emitido durante la fabricación del producto. Por lo tanto los carros eléctricos, de por si, ya han contribuido con algo de dióxido de carbono en nuestra atmósfera. Sin embargo, sí podemos considerarlos como vehículos de cero emisión si y solo si la energía que usan para ser cargados procede de una fuente limpia.

Es decir, Un carro eléctrico es tan verde como lo es la fuente de su energía.

Asumiendo que existan las mismas condiciones de carreteras y asumiendo que se recorran distancias similares, un Nissan Leaf en Tokyo podría contribuir con más emisiones que un Leaf en California. Dicho de otra manera, probablemente, un Leaf en Tokyo podría estar contribuyendo con más emisiones que un Mazda Axela (o Mazda 3 para algunos de nosotros familiarizados con el nombre en Latinoamérica). La respuesta a esta diferencia yace en que Tokyo obtiene solo un 2% de su energía de fuentes renovables y 1% de la energía nuclear, mientras que en California, la energía se obtiene de fuentes limpias. Mi definición de ¨limpia¨ también incluye la energía nuclear. La gráfica de abajo muestra de donde obtenemos nuestra energía en Japón.

electricity_generation_Japan

Cosas a considerar

El Exxon Valdez y la plataforma Horizon (golfo de México 2010) son algunos de los accidentes inherentes al trasiego y extracción de petróleo. Adicional a esto, países que no tienen reservas, si sólo usan petróleo y gas natural como principales fuentes de energía, carecen de dependencia energética. A raíz de esto, muchos países (e.g. Japón, Francia) han tratado de obtener independencia energética al adoptar energía nuclear (un tema sensible en nuestra sociedad) o hidro como fuentes primarias de energía. La existencia de vehículos eléctricos y los avances tecnológicos en las baterías que los mueven representan un golpe directo a la industria del petróleo, ya que, en lugares donde la energía eléctrica proviene de fuentes verdes, las personas pueden optar por usar estos vehículos. Los vehículos eléctricos disminuyen la formación de smog y la velocidad a la que contaminamos la atmósfera si y solo si son energizados por una red eléctrica limpia. De hecho si todas redes del planeta fueran limpias y usáramos vehículos eléctricos, tenemos el potencial de reducir la contaminación atmosférica en un 80% .

Las preguntas a considerar a la hora de comprar un vehículo eléctrico son:

  1. Cuánto cuesta cargar uno en comparación a uno que consume gasolina?
  2. Es un carro eléctrico mejor que uno de gasolina para combatir la contaminación de la atmósfera?
  3. A pesar de su costo inicial, es el vehículo eléctrico (a la larga) más económico que el de gasolina?

En este artículo intentamos responder las preguntas de arriba.

Recordemos que no todos los países poseen los estándares que tiene Japón. En otros sitios las plantas de generación eléctricas emiten otra clase de contaminantes a la atmosfera como óxidos nitrosos, dióxido de sulfuro y mercurio (e.g. plantas de energía que procesan carbón).

 Millas por galón equivalente y eficiencia en función del tipo de energía

Para estimar cuál energía es la más limpia debemos considerar las emisiones relacionadas a la producción de energía proveniente de una fuente (e.g. petróleo, carbón, hidro). En el caso del carbón, las emisiones totales abarcan desde su extracción en las minas de carbón, su trasiego y finalmente su quema en las plantas eléctricas. A lo anterior también hay que considerar la eficiencia del proceso para producir energía a base de carbón. No toda la energía que sale de la quema del carbón se convierte en energía eléctrica y cabe mencionar que alrededor de un 7% de la energía que sale de la planta eléctrica a los consumidores se pierde. De hecho la quema de carbón para producir energía eléctrica es la manera más tóxica de producir energía y domina las tablas mundiales como el mayor contaminante y aportador de gases de efecto de invernadero. En la figura de abajo se muestra el orden que ocupa cada fuente de energía como contaminante en el planeta, siendo el carbón la más contaminante de todas y geotérmica la de menor contaminación. No olvidemos que la gráfica es el resultado de estudios que contemplan todos los procesos relacionados a la producción de energía eléctrica a partir de una fuente de energía (como se explicó al inicio de este párrafo).

Global warming emissions

Emisiones que contribuyen al calentamiento global dependiendo del sector energético. Los estimados están basados en la energía eléctrica que se administra a los consumidores. Esto implica que las emisiones producidas por la creación y mantenimiento de una planta eléctrica también son incluídos. Fuente: State of Charge: Electric Vehicles’ Global Warming Emissions and Fuel Cost Savings Across the United States.

El siguiente paso para poder determinar la ventaja de un vehículo eléctrico sobre uno de gasolina es evaluarlos en los mismos términos (rendimiento). Para ello hay que estandarizar unidades. Asi como los carros convencionales tienen KPL (kilómetros por litro) o MPG (millas por galón), los eléctricos también poseen una unidad de rendimiento y ésta  indica cuantas millas  por galón un vehículo de gasolina tendría que alcanzar para equiparar las emisiones de un EV. Recordemos que las emisiones de un EV son las producidas por la fuente de energía. Veamos un ejemplo, si alguien decide recargar un vehículo eléctrico mediano usando energía obtenida de la quema de carbón, el vehículo tendría una eficiencia de 30MPGeq (millas por galón equivalentes), lo que implica que la contaminación de dicho vehículo equivale a la producida por un vehículo de gasolina con un rendimiento de 30MPG o menos. Bajo estas circunstancias, el mismo vehículo eléctrico tendría un mayor MPGeq si la energía eléctrica procediera, por ejemplo, de plantas geotérmicas. Cuando consideramos energía limpias, bajo esta equivalencia, un vehículo eléctrico podría tener un rendimiento de cientos o miles de MPGeq. La tabla de abajo muestra los MPGeq dependiendo de la fuente de energía.

MPGeq-en-funcion-de-la-fuente-de-energa
Fuente: State of Charge: Electriclectric Vehicles’ Global Warming Emissions and Fuel Cost Savings Across the United States.

La eficiencia en función del tipo de vehículo

La sección anterior muestra la eficiencia de un vehículo basado únicamente en las cantidades de emisiones dependiendo de la fuente de energía. Sin embargo no es precisa esta equivalencia, aunque es importante porque evalúa lo “amigable” que es un auto con el medio ambiente. Así como los vehículos de gasolina pueden viajar una cantidad “x” de millas con un galón de gasolina, así mismo los vehículos eléctricos recorren “x”  por cada kilovatio-hora de electricidad. Por ejemplo, el Nissan Leaf consume aproximadamente 0.34kWh de energía por cada milla mientras que el Chevy Volt consume 0.36kWh por cada milla. Aquellos vehículos que consumen más kWh por milla son menos amigables con el ambiente. A raíz de esto se crea un estándar donde se evalúa el rendimiento del vehículo basado en millas por galón de energía eficiente (o MPGe), esta unidad refleja el consumo de un EV como si fuera uno de gasolina (el MPGe  esta basado en kWh por milla) y este rendimiento se obtiene de un análisis hecho al vehículo en donde se evalúa, por ejemplo, el consumo por luces, movimiento, A/C, etc. Para el Leaf, el Volt y el Mitsubishi “i”, el MPGe está en los 99, 94, y 112 respectivamente.

Al momento hemos visto dos clases de medida para determinar la eficiencia de un EV, una de ellas está dada por el número de emisiones y la otra está dada por cuanto puede recorrer el vehículo por cada kilovatio hora de carga. Bajo ambos parámetros los EV parecen ser superiores a sus contrapartes de gasolina.

Que tan verde es un EV comparado a uno de gasolina?

Con todo lo que hemos visto ya somos capaces de responder esta pregunta. Como indicamos al incio un EV es tan limpio como la fuente de energía con la que se carga. Sin embargo no es una decisión personal el cargar un auto con electricidad proveniente de una hidroeléctrica o de una planta de carbón, realmente la decisión ya está hecha,  es una condición dada. Aquellos que tienen un EV en Francia saben que su carga proviene de una energía limpia (nuclear) mientras que otros en el estado de Michigan USA, donde 70% de la energía proviene de la quema del carbón, saben que su carga viene del carbón. Adicional a esto, en una misma región pueden haber diferentes suplidores y la energía puede proceder de diferentes fuentes. Otro dato curioso es que los suplidores varían dependiendo de la hora. En la noche una compañía puede suplir la energía pero de día son otras. Estas son cosas a considerar a la hora de recargar un EV.

Cuánto dinero ahorro en combustible?

Un EV depende completamente de la energía salida del tomacorriente, lo que implica que el consumo eléctrico aumentaría considerablemente. Por ejemplo, un EV de tamaño medio que recorra aproximadamente unos 50Km diarios requeriría unos 10kWh diarios o unos 300kWh al mes. En Japón se cobra de 10 Yen a 15 Yen el kWh, lo que implica que la factura mensual sería de unos 3000 a 4500 yenes por mes. Ahora bien, comparemos esto al consumo de un vehículo de tamaño promedio (27MPG ó 11.48 km por litro) y considerando que el galón de gasolina en Japón está a un promedio de 600 Yenes, recorrer esas mismas 300 millas, nos costaría 6600Yenes ( de 3600 a 2100 Yenes más caro!). Si adicional a esto, se considera una vida útil de 15 años para el carro, finalizados los 15 años habremos ahorrado de  3000000 a 3300000Yenes.

Desafortunadamente en países donde la gasolina no es cara, no existe el incentivo económico para comprar un EV. El costo inicial de un EV (e.g. Nissan Leaf) es de 25000USD, si esto lo comparamos a un carro de gasolina de mediano tamaño (e.g. Hyundai accent) que cuesta aprox. 12500USD , jamás se recuperaría la inversión hecha en un EV (asumiendo que el periodo de vida es de unos 15 años). Sumado a esto, el costo de reparaciones haría que los EV en países en “vias de desarrollo” fueran vehículos de lujo con precios de manteniendo tan cariñosos como el de una Toyota Prado. Sin embargo, el grano de arena puesto a favor del medio ambiente es sustancial si se compran EVs ya que un EV tienen casi 0 emisiones si sus fuentes son renovables. Esta es la verdadera motivación.

Conclusión

Si deseamos hacerle frente a los problemas de calentamiento global, obtener independencia energética y alcanzar un futuro sostenible, debemos independizarnos del uso de combustibles fósiles. Por supuesto en aquellos países y familias donde el precio de los EV es prohibitivo, comprar uno no es una opción, sin embargo hay otra parte del planeta que si puede adoptar estas medidas para contribuir al medio ambiente y hacerle el asunto más llevadero a las futuras generaciones.

 

Autor entrada: molino01

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