Interesante iniciativa la lanzada por IDAE. El gobierno ha publicado una interesante iniciativa a través del IDAE, donde te hace una comparativa (suponemos que la irán actualizando mensualmente o trimestralmente) que te indica cuanto consumo tu coche en 100km, permitiendo incluso elegir los modelos en el mercado en el buscador (he de decir que algunos modelos están pero no disponen de información)
Los que estamos en el sector, sabemos que el coche eléctrico es más eficiente y más barato que el de gasolina o gas, pero tras los último vaivenes del sector, con la subida de precio disparada de los combustibles y la electricidad se había perdido esa referencia, de que la carga en casa costaba en el coches eléctrico 1€ cada 100km.
Una buena iniciativa que da transparencia al sector y permite mayor información a los usuarios.
El coche eléctrico poco a poco va aumentando las ventas en España, si bien los ´ cálculos nunca se han cumplido el aumento es significativo y lo que esta por llegar.
La FormulaE, como su nombre indica es el homologo de la Formula 1 pero con coches eléctricos. Este formato no ha funcionado adecuadamente en España, principalmente por la falta de una prueba en el campeonato y que no exista ningún piloto español.
Si bien tenemos la suerte, de que vengan a Valencia a entrenar normalmente todos los años al circuito Ricardo Tormo. Allí hemos estado viendo las novedades de la Gen 3 de estos coches.
Actualmente hay 11 equipos, lo que forman una parrilla de 22 coches. Destacan la apuesta de los fabricantes por esta categoría como desarrollo de tecnología para coches eléctrico, Cupra, Nissan, Porsche (novedad este año), tienen equipo en la categoría.
Mucho hablar de sostenibilidad pero poco trabajar por ella
Lo primero que sorprende son los generadores eléctricos con los que se genera la electricidad para cargar los coches (incluimos el safety Car), para ello instalan en el parking del paddock generadore diesel, pensamos que de al menos 500kW cada uno. Cada uno suministra aproximadamente a 2 equipos.
Por otro lado, pudimos ver la nueva batería desarrollada por Williams Technology en acción. 250kW de potencia de salida, para esta temporada, pudiendo llegar a 350kW, desconocemos la capacidad ya que no se ha filtrado esta información. Esta batería estaría preparada para hacer cargas de 30 segundos, con el fin de darle algo más de espectáculo y realizar paradas en boxes.
Cargadores rápido de 160kW dos tomas o una toma 80kW. Protocolo PCL Combo tipo 2 DC.
Durante la pasada semana se dio a conocer el H2MED, un consorcio entre Francia, España y Portugal, financiado a través de un Proyecto de Interés Común (PCI) de la Unión Europea para crear dos canalizaciones de hidrógeno entre España-Portugal, España-Francia.
Aunque este será un proyecto para terminar en 2030, y tendrá que pasar sus correspondientes estudios de viabilidad, lo primero que me viene a la cabeza como ingeniero es si estamos “locos”. ¿Una inversión de 2,8B€ exactamente para qué? Además por no hablar de la dificultad técnica de transportar la molécula más pequeña que existe, a 200 bares por un tubo por debajo del mar.
Estoy de acuerdo que el hidrógeno tiene un futuro prometedor en la descarbonización de nuestra economía donde las baterías no van a ser viables (o por ahora no lo son). Barcos, aviones, algunos procesos industriales (fertilizantes…), camiones (con algunas dudas). Si bien en este momento tenemos que recordar como se crea el llamado hidrógeno verde. El hidrógeno verde se produce a través del proceso de electrolisis aportando energía al agua para disociar la molécula y generar oxigeno e hidrógeno. Para que sea verde, necesitamos que esa energía sea verde, para ello ese proceso deberemos alimentarlo con fuentes de energías renovables.
Por concluir, para generar hidrógeno necesitamos agua y electricidad. Si consideramos que tanto España como Francia todos tenemos agua, suponemos que nuestros gobiernos prevén que España y Portugal, por nuestra localización y climatología, tendremos excedente energía eléctrica en 2030. Y si eso así, ¿no sería más fácil aumentar nuestra conexiones eléctricas transfronterizas y generar el hidrógeno en lugar de consumo?. La electricidad es mucho más fácil y barata de transportar que el hidrogeno además podemos evitarnos en gran parte la necesidad de comprimirlo siendo su uso más eficiente. ¿Qué pensáis?
Son ya muchos los titulares que indican, “una nueva batería que se carga en 10 minutos”, esta batería “te permitirá cargar tu coches en 5 minutos”. Recientemente se ha publicado en diversos periódicos de tirada nacional un artículo según el cuál la Universidad de Pensilvania, habían publicado en la revista Nature los resultados de esta investigación. Normalmente no hago caso a estas publicaciones pero me sorprendió que se publicará en la revista Nature por su prestigio.
Si nos acercamos al artículo, lo que podemos ver es que han desarrollado un nuevo sistema de refrigeración que permitiría acelerar la velocidad de recarga.
Reflexionemos un poco:
Actualmente una batería de coche eléctrico que te permita dar una buena autonomía, comercial de un coche moderno, consideramos que son unos 70kWh. Para poder cargar un coche en 10 minutos, necesitaríamos un cargador hipotético de 420kW con una potencia constante, con una carga de batería que permitiera una carga en 6C. Aunque no es algo imposible, conseguir un 6C en las tecnologías actuales es imposible, provocaríamos un sobrecalentamiento de la pila con su posible explosión. A nivel de infraestructura requería mangueras que lleven 1000 amperios, aún llevando refrigeración o aumentar nuestras tensiones a 1000 Voltios para reducir a 500 amperios.
¿Seremos capaces de conseguir un 6C en baterías comerciales? Tal y como esta avanzando la tecnología, estoy seguro de ello. Habrá que saber cuando.
En el vídeo probamos un punto de recarga con impedancia infinita. Se trata del punto de recarga Trydan. Es el primer equipo que dispone de esta funcionalidad, tan útil en el mercado español.
La correcta aplicación del Esquema 2 impone una serie de retos técnicos dado que la función de control de la potencia contratada por el cliente la realizará el propio contador principal, sin necesidad de instalar un ICP independiente, y lo que es más importante, en el caso de actuación de la función de control de potencia, su rearme se deberá realizar desde la vivienda.
Los usuarios de vehículo eléctrico que tienen un garaje comunitario disponen del punto de recarga instalado directamente sobre bornas de contador, eso quiere decir que en caso de disparo por sobreconsumo (superando la potencia contratada), nos tocaría bajar abajo para desactivar las protecciones del punto de recarga para desactivarlas, y subir a la vivienda para desactivarlas, esperando unos segundos podríamos activarla directamente y el contador electrónico de nuestra compañía se rearma automáticamente. Es importante tener en cuenta que, en las viviendas de reciente construcción, el interruptor de control de potencia (ICP) se encuentra ubicado en el propio contador digital de la vivienda.
Con este punto de recarga y tal y como hemos podido probar en el vídeo, se rearma automáticamente, sin necesidad de bajar abajo. Se trata de un mecanismo por el cuál el punto de recarga pasa desapercibido al contador y no es capaz de verlo.
Según la normativa ITC BT 52, el esquema 2 para la instalación de puntos de recarga indica que deberá de disponer de algún mecanismo para rearmar desde la vivienda sin necesidad de bajar al garaje. Esto se puede conseguir comprando un reconectador automático compatible, o directamente con este punto de recarga.
Aunque parezca mentira si vamos a comprar un coche Tesla, el fabricante no nos dice cuál es nuestra capacidad de batería, nos indica los kilómetros que puede hacer, pero al diferencia del resto de fabricantes, es un dato que tienen oculto ya que optan por indicarte los kilómetros al ser más eficientes que coches de la competencia.
Aquí os dejamos una foto que muestra que batería monta.
Si, nos damos cuenta, en el gráfico de arriba vemos USA y EU, hay que tener en cuenta que los coches que pone EU, son los que se importan, inicialmente venían de USA, pero cambiaron (si os acordáis hubo una bajada de precio y un aumento de autonomía en los model 3), han optado por baterías CATL de litio ferro fosfato (sin cobalto y más ecológica y parece que más segura), pero también menos probada y con más problemas de balanceo.
Carlos Sainz esta corriendo el Dakar con un coche 100% eléctrico de Audi Sport. Pero en vez de recargar su coche eléctrico en punto de recarga, cada unos cuantos kilómetros, en este caso se ha puesto un generador de combustible dentro del coche que recarga la batería. Sería lo más parecido a un Opel Ampera o Chervolet Volt. A continuación os dejamos las características.
En la parte de arriba podemos ir siguiendo los componentes aunque se trate de una infografía.
Los motores eléctricos, según nos indica el fabricante, tenemos uno en cada eje de motor. Se ve perfectamente e las imágenes. Nos indican que han usado el mismo que la Formula E. El motor es capaz de dar 250kW de potencia, con lo cuál llevaría unos 500kW (limitada a 288kW por normativa unos 391 Cv)
Sistema de batería de alto voltaje (HVBS), aprox. 370 kg, celdas de iones de litio, capacidad útil de la batería aprox. 52 kWh, cargando con máx. 220 kW mientras se acciona a través del convertidor de energía
Creemos que han usado la misma bateria que tiene el Formula E. Equipan en su interior baterías de 800 V y 52 kWh de capacidad, diseñadas y fabricadas por McLaren Technologies. El paquete de baterías pesa 385 kilos. El contrato pasa a Williams para la temporada que viene.
Generador de gasolina, han indicado que han utilizado el que usan en la DTM. Un motor de 4 cilindros y 610 caballos de potencia, gasolina.
Con este bicho correrá Sainz y Peterhansen el Dakar, si lo hacen bien y no se pierden, lo normal es que el coche no llegue a la meta. Son lideres y quieren darle el máximo gas al coche, es un prototipo y siempre se necesita un Dakar de aclimatación y ver posibles defectos. No obstante estoy seguro de que el coche puede ser ganador ya que la tecnología eléctrica le permite un plus añadido en la arena. No obstante el coche sigue contaminando, igual que otros, pero es un avance.
Cuando el coche eléctrico va posicionándose como el coche del futuro, salen algunos expertos o no tan expertos indicando que este será de hidrógeno. Si bien tienen razón que el hidrógeno se parece mucho a la forma que actualmente repostamos. En este artículo analizamos técnicamente si el hidrógeno tiene posibilidades de sustituir la gasolina. Veamos si sus opiniones son correctas.
1. Eficiencia en el “llenado de nuestro depósito”
Como hablamos en el anterior artículo, la mejor forma de generar hidrógeno es a través del proceso de electrolisis, una corriente de energía eléctrica que genera hidrógeno. Consideramos que este proceso de electrolisis lo hacemos con energía verde (si no esto no tendría ningún sentido).
¿Cuánto de eficiente es un coche de hidrógeno respecto a un coche eléctrico?
El hidrógeno tiene que ser creado por electrolisis en plantas de generación, no sabemos si las propias “hidrogeneras” lo crearán insitu o directamente será transportado por tuberías o camiones.
Se calcula que la eficiencia máxima está en el 90%, si bien eso sería en laboratorios y con máquinas de poca producción. Máquinas comerciales hoy en día están con una eficiencia del 80%, además tenemos que comprimirlo a la hora de meterlo en un depósito, cosa que también tiene sus pérdidas. Necesitamos comprimir el hidrógeno ya generado y transportarlo. La propia compresión ya supone pérdidas del 20%.
Respecto al coche eléctrico, la red eléctrica, nuestros cableados por las calles, transformadores de Alta tensión… también tiene pérdidas que se consideran de un 5%.
En el siguiente gráfico tenemos un estudio realizado por una consultoría independiente, la cuál indica que en lo que es “llenar nuestro coche”, la eficiencia del eléctrico es de un 95% (pérdidas solamente en el transporte de la electricidad hasta nuestra casa). En cambio, el coche de hidrógeno es del 61% (pérdidas en la generación de hidrógeno por electrolisis y almacenamiento).
En el coche eléctrico, tenemos las siguientes pérdidas: las pérdidas de nuestro cargador, del cargador del coche y de nuestro motor eléctrico para transformarlo a energía mecánica.
En el coche de hidrógeno, tenemos que transformar esa energía con una pila de hidrógeno a electricidad, convertirla según nuestras necesidades para hacer funcionar el motor, y las propias pérdidas del motor eléctrico. El problema está en la pila de hidrógeno, son caras y bastantes ineficientes, hablamos de eficiencias del 50%. Según el estudio de transportenvironment.org, nos cuadra bastante sus datos.
Las pérdidas de un cargador eléctrico y las pérdidas producidas por auto descarga (si las baterías se van descargando solas) se consideran del 10%. Las pérdidas en la conversión para nuestro motor es de un 5%, por último el motor eléctrico se puede aproximar con una eficiencia del 95%.
Respecto al hidrógeno, considera este estudio (y se aproxima mucho) que la pila de hidrógeno tiene unas pérdidas del 46%. Se consideran las mismas pérdidas que el vehículo eléctrico en el motor y en la electrónica de potencia.
El coche eléctrico tiene una eficiencia del 77% y el coche de hidrógeno un 30%. Eso quiere decir que el coche eléctrico es más del doble de eficiente que el coche de hidrógeno. Si pensamos en modo energía. Imaginemos que generamos 100kWh de energía en un aerogenerador. Pues bien, en un coche eléctrico usaremos para desplazarnos 77kWh, en un coche de hidrógeno usaremos 30kWh. Con un coche eléctrico haremos más del doble de kilómetros.
¿Cuánto tendría que ser la eficiencia de la pila de combustible para situarnos a la altura del coche eléctrico?
La eficiencia del coche de hidrógeno se calcula de esta forma: Eficiencia= Eficiencia de electrolisis * Eficiencia de compresión *Eficiencia de la Pila de hidrógeno * Otras perdidas eficiencia = 0,8*0,8*0,5*0,95 = 0,30 –> 30%
Si quisiéramos tener 77% de rendimiento nos sale que la pila de combustible debería tener un rendimiento superior al 100%, cosa imposible o mejorar el proceso de electrolisis o almacenamiento. No obstante, los rendimientos deberían ir cercanos al 95%. Se considera inviable que el hidrógeno, pese a la revolución tecnología, pueda alcanzar eficiencias del 77%.
Espacio de almacenamiento de baterías vs hidrógeno
Ya hemos concluido que la eficiencia es a día de hoy imposible (y en mi opinión, difícil en el futuro) compararla con un vehículo eléctrico de baterías. Puede ser una ventaja que puede tener el hidrógeno. ¿Cuánto espacio necesitaremos para poder hacer 1.000 km?
Un coche eléctrico para hacer 1.000 km, suponiendo un consumo 14,5 kWh/100km (consumo medio de mi coche actual), va a necesitar una batería de 145 kWh.
En un coche de hidrógeno, la energía específica del H2 es de unos 33,3 kWh/kg, si la pila de combustible nos da una eficiencia del 46% (dato cogido del estudio de arriba), cada kg de hidrógeno nos proporcionará 18 kWh. Para recorrer 1000 km, necesitaremos 8 kg de hidrógeno. ¿Cuánto volumen ocupa 8 kg de hidrógeno a 700 bares (presión típica que parece que se va a almacenar en los vehículos)? El hidrógeno se comporta aproximadamente como un gas ideal, típica formula que estudiamos en física de la ESO.
Aplicando cálculos o buscando por internet nos sale que 20 litros sería 1kg de hidrógeno (a 700 bares). 8 kg de hidrógeno serían 160 litros. Si lo pensamos es relativamente pequeño un depósito de 160 litros, si bien el peso no será 8kg, tendremos que tener en cuenta las botellas, (se calcula por internet que el peso del hidrógeno es 2,5% del total de las botellas), unos 320 kg.
320 kg, de peso y unos 0,20m3 está bastante bien.
Respecto a las baterías de litio, aunque la cosa va mejorando, ahora estamos más o menos por 300-600Wh/litro. Quiere decir que para acumular 145kWh necesitaremos unos 300 litros. La tendencia en la reducción del tamaño es considerable, pero estamos lejos de llegar a valores de 700-800Wh/litro que nos permitiría usar un volumen parecido al hidrógeno. No obstante, indica en el último Battery Day, Tesla indico que en 5 años (ya ha pasado 1) llegarán a 750Wh/l.
Respecto al peso, el Model 3, según indican, está en 250Wh/kg, eso quiere decir que el peso de 145kWh serían 580kG. Estamos lejos del peso del hidrógeno junto a su depósito. No obstante, el mismo Tesla dijo que en 3-4 años, estaremos en 400Wh/kg, que sería perfectamente asimilable al peso del hidrógeno.
Velocidad de “carga-repostaje”
Otro de los puntos fuertes del hidrógeno es su velocidad de recarga. Sin ser muy “listos” ya sabemos que el hidrógeno se repostará más rápido que un coche eléctrico. Pero podrán llegar las baterías a una velocidad parecida al hidrógeno. Una buena pregunta.
Suponemos que “los 160 litros de hidrógeno” a presión somos capaces de repostarlos en 10 minutos (creemos que es un tiempo razonable). ¿Podremos recargar una batería de coche en 10 minutos de la misma capacidad?
La batería de nuestro coche es de 145kWh, si la quisiéramos llenar en 10 minutos, necesitaríamos darle una potencia de 1000kW de cargador. Con ese cargador podríamos llenar la batería en 10 minutos. ¿Una batería de litio permite cargas de 7C? Las baterías de Tesla permiten cargas a 300kW, durante el principio que serían 4C. Como sabéis esto no es lineal, cuando la batería al principio nos permite una mayor velocidad de recarga. ¿Podremos alcanzar cargas de 12C? Estoy convencido de que sí. Hay muchos desafíos tecnológicos. El primero, aumentar voltaje de baterías: necesitaríamos baterías de 3000-5000 voltios. Pensar que 1MW de cargador lleva una intensidad en 400 Voltios (nuestros coches actuales) son 2500 amperios de corriente más o menos 1 m2 de sección de cable cobre. Imposible a ese voltaje.
¿Necesitamos recargar tan rápido? Posiblemente no haga falta, sabiendo que el coche eléctrico es para cargar despacio y en tu casita por la noche.
El precio
Desconocemos si las pilas de hidrógeno están descendiendo en precio, no tenemos datos, pero el precio de las baterías continua bajando.
Conclusiones
Estoy convencido que el hidrógeno será incapaz de sustituir al coche eléctrico con baterías. Solo lo podrá sustituir en aquellos modelos de negocio donde el peso, tamaño y velocidades de repostaje sean elevadas. Creo que el único sector que podría tener viabilidad sería la aeronáutica. Ni el transporte de mercancía en carreteras, ni el marítimo, a 10 años vista, no creo que sea ni interesante poner sistemas de hidrógeno. Será más económico y viable poner baterías.
No solo eso, si la tecnología sigue avanzando y pasamos a otra tecnología de baterías como las que prometen (carbono y otras que se están enchuchando), con pesos muchos menores y mayor velocidad de recarga, el hidrógeno pasará a la historia como lo que pudo ser y no fue.
La nueva ley de Cambio Climático y Transición energética ha sido aprobada, en ella establece cuales son las dotaciones mínimas para el punto de recarga.
Ventas de gasolina y gasóleo A en 2019 sea superior o igual
10.000.000 litros —> Cargador 150kW
5 millones de litros y menor a 10 millones de litros –> Cargador 50 kW.
El gobierno enviará un listado de la empresas obligadas
El Código Técnico de la Edificación establecerá obligaciones relativas a la instalación de puntos de recarga de vehículo eléctrico en edificios de nueva construcción y en intervenciones en edificios existentes. Sin perjuicio de lo anterior, antes del 1 de enero de 2023.
