martes, 14 de abril de 2020

Gasoil, hidrógeno, baterías

Las evidencias científicas nos van marcando el camino a seguir si no queremos terminar como Marte. Europa es una convencida de la necesidad de ir cambiando el modelo económico y energético, bien sea por nuestra salud, bien sea por la independencia estratégica en el ámbito energético.

La normativa EURO 6 que restringía las emisiones de sustancias nocivas para el medioambiente de los vehículos, se alargó en el tiempo con sucesivas reformas, llegando a la EURO 6 D. Hoy ya estamos cerca de la "temida" Norma EURO 7 ya que, reduce mucho más las sustancias emitidas por los tubos de escape. Además, en Europa se obligará a tener una media de emisión de CO2 de los coches matriculados de cada marca, así, un fabricante podrá matricular vehículos de 190 mg/km si matricula otro de 0 mg/km, ya que la media seguirá dando 95 mg/km. Sin embargo, las marcas pagarán de multa 95 € por cada gramo de más de media por vehículo matriculado, o sea, si hubiera matriculado 1.000.000 de vehículos y se hubiera pasado 1 gramo en la media, pagaría 95 € x 1g x 1.000.000 = 95 millones de euros. El Covid-19 y la realidad conservadora de las grandes corporaciones van a hacer que este año esté bastante relajado en la aplicación de las normativas, cosa que se alargará algún año más.

Pero la norma está empujando a las marcas a usar la tecnología de motorización eléctrica en muchos de sus vehículos a la venta en Europa. La tecnología eléctrica es mucho más eficiente, fácil de implementar y limpia que la quema de hidrocarburos, de hecho, los vehículos eléctricos se empezaron a utilizar a finales del siglo XIX, pero la tecnología de sus baterías pronto fue sobrepasada por la capacidad del motor Otto y del Diésel.

Entonces, actualmente, convivimos con un conflicto donde, por un lado, necesitamos la transformación a lo eléctrico para frenar el cambio climático y, por otro lado, el poco desarrollo que la electrificación tiene, debido, entre otros, al gran lobby formado durante la hegemonía de los hidrocarburos.

Las marcas de vehículos, empujadas por la política europea, están forzando la máquina para implementar las distintas normativas anticontaminación y anti cambio climático, electrificando parte de su oferta. En la transición al vehículo eléctrico, los fabricantes intentan dar soluciones para suplir la tecnología térmica. Las tecnologías híbridas son un claro ejemplo, aunque, ¿por qué no se pasan directamente a lo eléctrico? La tecnología eléctrica es fácil de implantar, pero el gasto dedicado al desarrollo de tecnología térmica hecho por las marcas hasta hace poco deben amortizarlo, con lo que todavía quedan algunos años para ello. Por otro lado, están las compañías de hidrocarburos y países que han invertido mucho dinero en desarrollar y dominar, respectivamente, el mundo de la energía fósil, con lo que no va a ser fácil el camino.

Sin embargo, una vez empujada políticamente toda la maquinaria al traspaso a lo eléctrico, nadie debe dudar de sus bondades y nadie debe dudar de las zancadillas que le irán poniendo.

Para que cualquier objeto pueda adquirir una cierta energía cinética (energía asociada al movimiento), necesita un aparato que transforme otro tipo de energía en cinética para que se mueva el objeto. En el caso que nos trae, tenemos, por un lado, los vehículos térmicos, que transforman la energía química del combustible en mecánica y posteriormente en cinética, llegando a tener eficiencias en torno al 30%; y, por otro, los vehículos eléctricos que transforman la energía eléctrica en cinética con una eficiencia aproximadamente del 80%. Visto así, está claro hacia dónde nos deberíamos decantar, pero hay un pequeño problema, los vehículos se mueven, con lo que no pueden estar conectados a una fuente energética fija, es decir, que la fuente energética la tiene que llevar encima.

1 l de gasóleo tiene aproximadamente 39 megajulios de energía. En la actualidad, el depósito de un coche mediano suele estar debajo del asiento trasero y su capacidad ronda los 70 l, con lo que en un térmico utilizaremos 70 l x 39 Mj x 30% = 819 Mj de la energía disponible debajo del asiento. Las baterías que podrían caber bajo del asiento trasero en un coche eléctrico (70 l) nos darían aproximadamente, como mucho 32,2 Kwh y 1 Kwh = 3,6Mj, por lo que  32,2 Kwh x 3,6 x 80% = 92,736 Mj, (esto podría cambiar fácilmente ya que la industria está enfrascada en la investigación para la mejora), o sea, que en el mismo volumen que hay debajo del asiento hay 8,83 veces, aproximadamente, más energía disponible en un térmico que en un eléctrico, con lo que aquí tenemos el por qué de la transición larga en el tiempo y no corta como podría parecer, sin contar el precio de las baterías (precio que baja con rapidez).

Sin embargo, sin salir de la motorización eléctrica, hay una tecnología intermedia que nos proporcionará una densidad energética intermedia entre la fósil y las baterías, se trata de la pila de combustible o pila de hidrógeno, la cual une el hidrógeno con el oxígeno que hay en el aire para producir, por un lado, agua y, por otro, electricidad, siendo su eficiencia de aproximadamente un 60%. 1 l de gasóleo tiene 850 g de masa aproximadamente, 850 g de hidrógeno tienen 102 Mj, si en 70 l de hidrógeno caben 4,32 Kg de masa a unos 700 bares de presión, (4,32 kg / 0,85 kg) x 102 Mj x 60% = 311 Mj o sea, 3.35 veces, aproximadamente, más energía disponible que con baterías actuales, lo que significa que si con 32,2 Kwh un vehículo eléctrico alimentado con baterías, puede hacer 200 km, con 4,32 kg de hidrógeno podría hacer unos 670km.

Las consecuencias de esto será objetivo de la siguiente entrada.

No hay comentarios:

Publicar un comentario