A tendencia do vehículo eléctrico: cara a 2030

2021/04/20 Iker Aretxabaleta Astoreka - APERT ikerketa-taldea. Bilboko Ingeniaritza Eskola (EHU) | Endika Robles Perez - APERT ikerketa-taldea. Bilboko Ingeniaritza Eskola (EHU) | Markel Fernandez Zubizarreta - APERT ikerketa-taldea. Bilboko Ingeniaritza Eskola (EHU) | Iñigo Martínez de Alegría Mancisidor - APERT ikerketa-taldea. Bilboko Ingeniaritza Eskola (EHU) | Jon Andreu Larrañaga - APERT ikerketa-taldea. Bilboko Ingeniaritza Eskola (EHU) Iturria: Elhuyar aldizkaria

Figura . Estación de carga sustentable de vehículos eléctricos que utilizan enerxía fotovoltaica. Ed. •

Cada vez vemos máis vehículos eléctricos nas rúas e anuncios de televisión. Pero, canto temos que esperar paira comprar un vehículo eléctrico? Son rendibles? Merecen a pena? Son moitas as preguntas e desconfianzas que xorden en torno ao vehículo eléctrico. Neste artigo resólvense algunhas das dúbidas deste mercado cambiante no que se inclúen os vehículos eléctricos, cunha mirada centrada no 2030.

Contexto do vehículo eléctrico

A protección do medio ambiente converteuse nunha das principais preocupacións dos axentes sociais, políticos e científicos, preocupados polas emisións de gases de efecto invernadoiro. A visión estratéxica a longo prazo da Comisión Europea indica a tendencia que deben ter as emisións de gases de efecto invernadoiro a unha economía moderna, competitiva e climáticamente neutral, xa que se pretende evitar que paira 2050 a temperatura do planeta aumente máis de 1,5 ºC. A Axencia Internacional da Enerxía (IEA) prevé que, en caso de non actuar, as emisións de efecto invernadoiro duplicaranse en 2050. Na actualidade, o sector do transporte xera cerca do 28% do total de emisións. Neste contexto, a implantación do vehículo eléctrico pode reportar grandes beneficios. Tendo en conta o anterior, existen diversas situacións posibles de evolución do stock de vehículos eléctricos. Segundo a Axencia Internacional da Enerxía (IEA), paira o ano 2030 pode haber 140 millóns de vehículos eléctricos no escenario das políticas mundiais declaradas (STEPS) ou 245 millóns no escenario do desenvolvemento sustentable (SDS). En calquera deles, si compárase coa situación actual, espérase que o número de vehículos eléctricos aumente considerablemente.

Figura . Disposición do stock mundial de vehículos eléctricos 2019-2030. STEPS: o lugar de aparición das políticas declaradas vén determinado polas políticas actualmente implantadas. SDS: escenario de desenvolvemento sustentable, escenario que se daría si as políticas actuais cambiasen por políticas aínda máis sustentables. Sexa cal for o caso que se dea en 2030, o número de vehículos eléctricos aumentará considerablemente. Ed. •

Segundo os estudos realizados, a falta de autonomía dos vehículos e o tempo de carga do vehículo eléctrico son o que máis preocupa aos compradores de vehículos eléctricos. A nivel mundial, investigadores e industria están a realizar un gran esforzo paira aumentar a autonomía dos vehículos eléctricos e reducir os tempos de carga. A curto prazo espérase un notable incremento da infraestrutura de recarga rápida de vehículos eléctricos1. A esta tendencia hai que engadir os fabricantes de vehículos, que non serve para nada si a presenza de cargadores rápidos non permite estas velocidades de carga.

Na actualidade, a maioría dos que optan pola compra do vehículo eléctrico dispoñen dunha parcela de garaxe con posibilidade de carga nas horas de estacionamento do vehículo. Con todo, espérase que nun futuro próximo a flota de cargadores públicos e privados sexa relativamente grande, polo que os consumidores sen garaxe poderán cargar máis facilmente o vehículo eléctrico. Ver que pode chegar a ser un vehículo eléctrico pode axudar ao consumidor final en futuras decisións de compra. Neste contexto, o obxectivo deste artigo é dar a coñecer a tendencia dos dous aspectos que máis preocupan aos consumidores de vehículos eléctricos (autonomía e tempo de recarga) na próxima década.

Baterías nun futuro próximo

Na actualidade, as baterías supoñen ao redor do 35% do prezo dos vehículos eléctricos, polo que o vehículo eléctrico aínda non ten opcións económicas. Paira o ano 2030 espérase que o prezo das baterías redúzase a 50 €/kWh, moi lonxe dos 130 €/kWh actuais, o que suporá una mellora no prezo do vehículo eléctrico. Segundo a Asociación Europea de Fabricantes de Baterías de Automoción e Industrial (EUROBAT), prevese que as baterías teñan una densidade de enerxía catro veces superior á actual paira 2030, o que significa que un mesmo vehículo terá una autonomía catro veces maior que a actual paira o mesmo volume de baterías. Doutra banda, os expertos prevén que a vida útil das baterías prolónguese até os 25 anos (actualmente é de 10 anos) e ademais espérase que a reciclabilidad das baterías alcance o 85%. Esta última sería una boa noticia paira o planeta. Si todo isto non fose suficiente, espérase que a eficiencia das baterías aumente lixeiramente e mellórese do 90% ao 95%. Con todas estas características pódese concluír que as baterías mellorarán notablemente, o que suporá un forte impulso á tecnoloxía do vehículo eléctrico, tanto no que respecta á autonomía dos vehículos eléctricos como ao prezo final.

Táboa . Evolución das baterías de ion litio paira 2030. Ed. •

Tempos de recarga: enchufar, cargar e continuar

Cando se fala dos tempos de carga dun vehículo eléctrico, basicamente hai que considerar dous aspectos no con-: as formas de carga e as potencias das estacións de carga. Na actualidade existen catro formas de recarga de vehículos eléctricos definidas por normas e estándares:

  • Modo 1: nesta modalidade de recarga básica, a conexión entre o vehículo eléctrico e a rede realízase mediante unha toma de corrente convencional tipo Schuko. Por tanto, non existe comunicación entre a rede eléctrica e o vehículo eléctrico. A corrente máxima recomendada paira cargas longas é de 10 A (2,3 kW). Neste tipo de carga, a instalación adoita ter protección diferencial e magnetotérmica. Utilízase paira a carga de vehículos de pequena potencia e tamaño, como bicicletas e motores eléctricos de baixa potencia e baixa capacidade de batería. Con todo, tamén se pode utilizar paira cargar vehículos eléctricos con baterías de alta capacidade e potencia, aínda que non é a mellor maneira.
  • Modo 2: neste caso, a diferenza do modo 1, a conexión entre o coche eléctrico e a rede non é correcta. A conexión á rede pódese realizar con conectores de tipo 16 A ou 32 A de baixa tensión tipo Schuko ou EVE/CETAC. Durante a carga pódese obter una potencia máxima de 70 A (17,5 kW) na tensión monofásica e de 63 A (30,2 kW) na trifásica 2. Neste modo de recarga é necesario dispor de protección diferencial e magnetotérmica, pero ademais no cable existe un sistema de seguridade implementado paira controlar a fiabilidade da conexión do vehículo eléctrico e establecer uns parámetros de carga.
  • Modo 3: A principal diferenza entre este modo e o modo 2 atópase na comunicación: No modo de recarga 3 utilízase un cargador deseñado especificamente paira cargar vehículos eléctricos (1. Tipo 2 ó 3), e como en modo 2, pódese obter una potencia máxima por fase entre 70 A (17,5 kW) e 63 A (30,2 kW) en tensión monofásica. As proteccións introduciranse na propia infraestrutura de carga paira permitir funcións adicionais como a verificación continua da toma de terra, a verificación da conexión directa, a activación e a desactivación da carga, e a posibilidade de elixir una potencia de recarga (en función das preferencias do usuario ou das necesidades específicas do vehículo).
  • Modo 4: este modo de recarga non se realiza con corrente alterna, 1. Como ocorre cos modos 2 e 3, neste caso a carga realízase en corrente continua. Esta forma de carga corresponde a estacións de carga rápida en corrente continua, realizada con conectores CHAdeMO ou CSS Combo-2, soportando xeralmente potencias de carga entre 50 kW e 250 kW, aínda que actualmente a norma IEC 62196-3:2014 admite potencias de recarga de até 350 kW. Este modo, do mesmo xeito que o modo de carga 3, inclúe na infraestrutura as proteccións necesarias e as funcións de comunicación adicionais: comprobación continua da toma de terra, comprobación da conexión directa, activación e desactivación da carga, e posibilidade de elixir una potencia de carga (en función das preferencias do usuario ou das necesidades específicas do vehículo).
Figura . Cada modo de carga ten as súas propias opcións de conector. Na actualidade, o conector máis visible dos vehículos eléctricos europeos é o tipo de conector 2 correspondente ao modo de carga 3. Os conectores Schuko e EEE/CETAC utilizados paira baixos niveis de potencia utilizan tamén un conector tipo 2 no outro extremo do cable de carga, xeralmente. Ed. •

De face ao 2030 espérase que estes estándares permitan niveis de potencia superiores. Tendo en conta a preocupación actual dos usuarios polo tempo de recarga, sería normal que os estándares inclúan sistemas de maior potencia nos próximos anos.

Segundo diversos estudos, o enchido do depósito de gasolina dun vehículo de combustión cunha autonomía de 600 km tarda una media de 5 minutos. No fume dos vehículos eléctricos, tomando como exemplo un sistema de recarga de 350 kW (máxima potencia estandarizada), conseguiriamos cargar un coche Toyota Prius (cunha batería de 8,8 kWh e una autonomía de 40 km) nun minuto, mentres que un Tesla Model S (batería de 100 kWh e una autonomía de 610 km) cargaríase en 17 minutos. Así, na actualidade, comparando o tempo de enchido da gasolina, os usuarios dos vehículos eléctricos “perderían” 12 minutos por carga.

E entón que? Merece a pena comprar un vehículo eléctrico na actualidade? Ou nos convén esperar?

A resposta parece complexa, pero cada vez é máis fácil contestar a esta pregunta. Si é paira combater o cambio climático, a resposta é total, si, claro! De face á economía persoal, si é paira realizar desprazamentos curtos no día a día e temos un lugar de carga (por exemplo, en casa ou na empresa) si merece a pena. Con todo, se visitamos con asiduidade uns poucos obxectivos afastados, habería que fixarnos ben na localización dos sistemas de recarga neste percorrido, polo que deberiamos organizar o percorrido. Neste contexto, o plan Smart Mobility do grupo Iberdrola constitúe un paso decisivo no desenvolvemento e despregamento do vehículo eléctrico en España. Paira o ano 2023 prevé a instalación de 2.500 estacións de recarga nas principais autoestradas e corredores de España e nos espazos de acceso público das principais cidades. Este plan prevé a posta en marcha de polo menos una estación de recarga rápida cada 50 km, garantindo así a posibilidade de viaxar con autonomía en todo o país.

Táboa 2. Características dos cargadores rápidos de mercado que funcionan en modo 4. Ed. •

Paira profundar nesta análise, hai que ter en conta que o vehículo eléctrico ten dous aspectos fundamentais economicamente rendibles. A primeira é a eficiencia do vehículo eléctrico. O pico dun vehículo de combustión require 5 litros de media paira percorrer os 100 km, cunha enerxía equivalente de 45 kWh. Con todo, un vehículo eléctrico só necesita uns 15 kWh. Tendo en conta os custos actuais da enerxía e da gasolina, un rápido cálculo permite apreciar que os vehículos de combustión gastan 6,5 € paira 100 km e 1,3 € paira os eléctricos, ao longo de toda a súa vida útil (250.000 km) 16.250 € e 3.250 € respectivamente. O segundo aspecto é o relativo ao mantemento, segundo un estudo realizado polo fabricante Volkswagen, o aforro durante toda a vida útil pode roldar os 2.500 € grazas ás reducidas necesidades de mantemento dos vehículos eléctricos. Se miramos ao 2030, a resposta á pregunta é aínda máis sinxela. Para entón, as baterías serán mellores e máis baratas no mercado, o que suporá que os vehículos eléctricos sexan directamente máis baratos que os de combustión. Ademais, as infraestruturas de recarga rápida xa serán máis estendidas e garantirase o confort dos usuarios desde o punto de vista de recárgaa. En consecuencia, pódese afirmar que no ano 2030 a opción preferente dos usuarios será a de adquirir o vehículo eléctrico, se non é así.

 

OBSERVACIÓNS:

1Neste ámbito traballan varias empresas vascas. A empresa Ingeteam incrementou a súa instalación porcina de puntos de recarga nun 36% no último mes de febreiro de 2021.

2A monofásica é a conexión á rede eléctrica que temos nos fogares, e a rede trifásica adoita estar en empresas nas que hai maquinaria.

 

BIBLIOGRAFÍA

[1] “Global EV Outlook” (2020), International Energy Agency (IEA).

[2] “Battery innovation roadmap 2030” (2019), Association of European Automotive and Industrial Battery Manufacturers (EUROBAT).

[3] http://wallbox.eu/é/info/modos-de-recarga-de-vehiculos- electricos.html

[4] LÓPEZ, I. ET Ao (2019). Next generation electric drives for HEV/EV propulsion systems: Tecnoloxía, trends e challenges. Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 114, pp. 1-23.

[5] “Smart mobility” (2020), Iberdrola.