Contaminación del automóvil eléctrico

1997/07/01 De la Taille, R. Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Elhuyar. En la revista Zientzia eta Teknika nos hemos encargado del coche eléctrico (véase en la página 68, en la página 60, “El coche eléctrico, listo para la carretera” y en la página 81, en la página 10, “Coches cada vez más pequeños”). En esta ocasión, sin embargo, nos centraremos en la contaminación que el coche eléctrico produce de forma indirecta.

Ventajas del motor eléctrico

Como es sabido, el coche eléctrico carga unas baterías en las que al girar el motor eléctrico con la energía eléctrica acumulada, el vehículo avanza. El motor eléctrico tiene un estator anular y en el centro el rotor cilíndrico gira sobre su eje.

Cuando el motor eléctrico está funcionando, no emite ruidos y el peatón no escucha que el coche eléctrico viene. En cuanto al silencio, es como la bicicleta, la máquina perfecta. Por eso podemos encontrarlo en cualquier parte de nuestra vida: taladros, lavadoras, frigoríficos, disco duro del ordenador, secador de pelo, cámara de fotos, máquina de afeitar, máquinas de talleres, etc. El motor eléctrico no se ha utilizado para mover máquinas que hasta ahora se desplazan de forma autónoma, como son los aviones, automóviles y motocicletas.

Otra de las ventajas del automóvil eléctrico es que no contamina el medio ambiente y este avance se ha puesto de manifiesto en muchas ocasiones. Hay que decir, sin embargo, que el coche con motor eléctrico necesita siempre una batería o un cable eléctrico que le provea energía. Los trenes eléctricos o los trolebuses que circulan por varias ciudades tienen un cable eléctrico por encima, pero para los automóviles no parece una solución adecuada.

Contaminación en central

El coche eléctrico necesita batería, pero la batería se tiene que cargar y para ello se necesita también un cable eléctrico. Por lo tanto, desde el punto de vista de la contaminación es preocupante lo que ocurre en el otro extremo del cable eléctrico.

La electricidad en sí no está presente en la naturaleza, salvo en las nubes en caso de tormenta (el aprovechamiento de esta electricidad genera grandes problemas). La electricidad es un tipo de energía que puede ser aplicada a cualquier tipo de energía, es decir, no se produce o pierde energía, se transforma. Por ello, para obtener energía eléctrica es necesario transformar otro tipo de energía.

En los países europeos de obtención de energía eléctrica existen diferentes tipos de centrales eléctricas: hidráulicas, nucleares y térmicas. La utilización de electricidad procedente de centrales hidráulicas para la carga de baterías no supone ningún tipo de contaminación. En la central se accionan las turbinas con el desnivel del agua y no se generan humos ni residuos.

Si el suministrador de energía eléctrica a la batería es una central nuclear (en Francia el 76% de la energía eléctrica es nuclear), la contaminación es diferente. En lugar de que los coches emitan gases en las ciudades, en la central se generan residuos radiactivos y el tema de los residuos radiactivos sigue sin resolverse en absoluto. Sin embargo, en algunas ciudades la contaminación provocada por los automóviles es enorme, por lo que la solución de las centrales nucleares estaría satisfecha. De hecho, el único reactor nuclear bastaría para mover tres millones de automóviles.

Si la energía eléctrica para las baterías es suministrada por una central térmica que quema carbón o petróleo, el problema persiste. El coche eléctrico no elimina la contaminación. Sólo realiza el traslado. Los gases contaminantes no se emiten por calles y carreteras sino por la chimenea de la central térmica. Sin embargo, es cierto que el control y neutralización de los gases nocivos que salen solos y dispersos por miles de tubos de escape es más difícil que tratar en una sola chimenea grande de la central térmica.

No hay que olvidar que en muchos países la mayor parte de la energía eléctrica procede de centrales térmicas: Dinamarca 90%, Gran Bretaña 71%, Alemania 66%, Estados Unidos 66%, Japón 66%, etc.

Cifras de rendimientos

Según algunos, en los países que obtienen la mayor parte de la energía eléctrica en las centrales térmicas, el automóvil eléctrico provocará una mayor contaminación. Para ello utilizan cifras de rendimientos. Y es que cuando se pasa de un tipo de energía a otro el rendimiento nunca es del 100%. Una parte se pierde siempre en la transformación.

Por ejemplo, cuando hacemos girar la dinamo eléctrica, si la energía que tomamos de la red es de 10 kWh, la energía mecánica que se da en el eje de la dinamo será de 8 kWh cuando el rendimiento es del 80%. Otros 2 kW.h se perderán principalmente en forma de calor por efecto Joule. En cada transformación se pierde parte y cuando las transformaciones son numerosas una tras otra, lo que realmente se aprovecha al final de la cadena puede ser un porcentaje muy pequeño.

La siguiente figura muestra esquemáticamente la trayectoria del combustible que consumen el coche eléctrico y el motor diesel. En los pasos hasta que la energía eléctrica llega al coche el rendimiento disminuye, pero la contaminación sólo se da en la central térmica. También se muestran los pasos y rendimientos del combustible del automóvil diesel. En este recorrido los contaminantes son la refinería y el propio automóvil.

En el automóvil convencional actual, el combustible fluye directamente desde el depósito hasta el motor de explosión y su rendimiento oscila entre el 25 y el 30%. En el coche eléctrico que carga la central térmica, la energía del combustible pasa de los depósitos de la central a la turbina de vapor y de la turbina al alternador. Del alternador al transformador, línea de alta tensión, de nuevo va al transformador, línea de baja tensión, batería y finalmente al motor del automóvil.

En la transformación de combustible a turbina el rendimiento es del 40% y en el alternador del 95%. Del 90% en el transformador y línea de alta tensión y del 70% en la carga de baterías. Por último, el rendimiento en la transformación del motor eléctrico del vehículo desde la batería es del 70%. Por tanto, el rendimiento total durante todo el proceso es de 0,4 x 0,95 x 0,90 x 0,7 x 0,7 = 0,167 ó 16,7%, es decir, inferior al de los motores de explosión convencionales.

Sin embargo, hay que aclarar que el transporte desde la refinería de petróleo a las gasolineras gasta más energía que cuando se realiza a las centrales térmicas. Por otro lado, habría que analizar la cantidad de energía que se gasta en la refinería para obtener el litro combustible que se lleva a las gasolineras y el litro que se lleva a las centrales térmicas.

Conclusión final

El coche eléctrico sigue teniendo algunos obstáculos que superar. Lo importante es que en las baterías ligeras se acumulen gran cantidad de energía eléctrica para que el vehículo alcance una gran autonomía y la velocidad requerida. Sin embargo, los materiales utilizados en las baterías hoy en día no son ecológicos: plomo, ácido sulfúrico, azufre, sodio, níquel, cadmio, etc. Una vez utilizados también deberán ser reciclados.

Hasta el momento hemos tenido en cuenta los peores casos del automóvil eléctrico (que se carga con la energía generada por la central térmica), pero en general, y en comparación con la contaminación generada por los automóviles actuales, sin duda el coche eléctrico es una buena solución. En teoría puede haber mejores caminos, por supuesto, y habrá que investigar, pero no se puede negar que la proliferación de coches eléctricos va a ser gracias al medio ambiente y a nuestra salud.