Diapositiva 1

Políticas de Movilidad Urbana Sostenible y Accesible
TECNOLOGÍAS Y COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS PARA UNA MOVILIDAD
ENERGÉTICAMENTE SOSTENIBLE
Juan Luis Plá de la Rosa
Jefe del Departamento de Transporte
IDAE
Madrid, 18 Septiembre 2013 / TECNOLOGÍAS Y COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS / Juan Luis Plá de la Rosa
Alternativas para el transporte
Primary Energy
Fossil
Crude Oil
Natural Gas
Uranium
Fuels
Use
Use
Thermal Engine
Diesel/
Gasoline/
Cerosine
Gas
Vehicle
ICE
Jet
Ship
ICE
Electric Motor
Synthetic
Fuels
Transport
Coal
Energy Carrier
Fuel Cell
Renewable
Wind
Hydrogen
Battery
Water
Power Plants
Geothermal
Electric Power
Biomass
Electric Power
Heating
Plastic / Chemistry
Production
non Transport
Solar
Fuente: Future Fuels for Transport 2050. UE 2011
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Alternativas para el transporte
Periodo
Ligeros:
Transporte por carretera
Pesados (ciudad)
Pesados (larga distancia):
Mezclas de bioetanol o biodiesel
Mezcla de biodiesel
Mezcla de biodiesel
Electricidad
HVO, metano
HVO / metano (vehículos duales)
Hidrógeno
Electricidad (híbridos)
GLP, HVO, metano
(Mezcla de) Bioetanol o biodiesel (2ª
generación)
Hidrógeno (autobuses)
Biodiesel (1ª y 2ª generación)
Biodiesel (1ª y 2ª generación)
Combustibles sintéticos (GtL)
Combustibles sintéticos (GtL)
Biometano, HVO
Biometano /
Hidrógeno
GNC, HVO
Electricidad (híbridos)
Biocombustibles (2ª y 3ª generación)
Hidrógeno
Biocombustibles (2ª y 3ª generación)
Electricidad e hidrógeno a partir de
fuentes de energía renovables
Electricidad e hidrógeno a partir de fuentes de
energía renovables
Corto plazo
(2020)
Medio plazo
Electricidad & hidrógeno
(2030)
Biometano, HVO
Sintéticos: BtL/GtL
Electricidad e hidrógeno a partir de fuentes
de energía renovables
Largo plazo
(2050)
Biometano (principalmente para vehículos
en larga distancia)
Biometano
(2nd3rd
Biocombustibles
generación, sólo
para el transporte de larga distancia).
Fuente: Future Fuels for Transport 2050. UE 2011
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Emisiones de CO2 y consumo energético
3,2
1,2
3,15
kg CO2 / kg combustible
3
1,1
3,02
1
2,75
0,92
2,5
0,9
0,84
0,82
0,8
2
1,91
0,74
0,7
1,5
1,38 0,6
0,55
kg CO2
44

kg combustible 12  16·O / C  H / C
0,5
1
0,5
0,8
kg CO2 / kW · h
3,5
Otto
Diesel
0,4
0,3
0
0,2
Gasóleo
Fuente: IDAE
Gasolina
GLP
Gas Natural
Etanol
Consumo energía
(kwh/km)
Emisión CO2
(kg/km)
0%
0%
- 15 %
- 13 %
GLP
0%
- 10 %
Gas natural
-5%
- 24 %
Híbrido
(gasolina)
- 27 %
- 27 %
Metanol
Gasolina
Diesel
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BIOCARBURANTES 1ª GENERACIÓN –
CARACTERÍSTICAS
 BIODIESEL
 Obtenido a partir de semillas oleaginosas (colza, girasol, palma y soja) y de aceites
vegetales usados y grasas animales mediante transesterificación.
 Puede emplearse hasta el 100% en cualquier motor diesel moderno.
 BIOETANOL
 Obtenido a partir de semillas ricas en azúcar, almidón o celulosa (cereales, remolacha,
maíz, alcohol, desechos agrícolas y forestales) mediante fermentación y destilación.
 Puede emplearse en mezclas de hasta un 15% en cualquier motor Otto moderno.
También al 100% en motores preparados. En Suecia, Ford comercializa su modelo Focus
FFV de combustibles flexible y SAAB el 9-5 Biopower. El bioetanol se emplea también en
la fabricación de ETBE.
 BIOGAS
 Obtenido a partir de la fermentación anaeróbica de biomasa mediante la acción de
bacterias metanogénicas. Se genera industrialmente en EDARs y vertederos de RSU.
 En España no está reconocido como biocarburante. En Suecia existen 4500 turismos y
800 autobuses a biogás.
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BIOCARBURANTES DE 2ª GENERACIÓN Y
COMBUSTIBLES SINTÉTICOS
Biocarburantes conv.
Fermentación; Destilación;
Transesterificación; otros
Combustibles sintéticos
Síntesis de Fischer Tropsch + Captura de CO2
nCO + 2nH2  CnH2n + nH2O
nCO + (2n + 1)H2  CnH2n+2 + nH2O
Esteres metílicos de
ácidos grasos
(FAME)
Bio-Etanol
ETBE
Bio-Metanol
Bio-butanol
Biocarburantes de 1ª
generación
BTL
GTL
CTL
(Biomass to Liquid)
(Gas to Liquid)
(Coal to Liquid)
SunFuel
SynFuel
SynFuel
SunDiesel
Biocarburantes de 2ª
generación
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GAS NATURAL (GN) - VENTAJAS Y BARRERAS
PRINCIPALES VENTAJAS …
 Tecnología desarrollada y disponible.
 Reducción emisiones contaminantes de NOx y CO.
 No emite partículas sólidas ni SO2.
 Emisiones de CO2 inferiores un 25% a Gasolina y
10% a Gasóleo.
 Diversificación energética.
 Reducción ruido autobuses.
… Y BARRERAS
 Coste del desarrollo de infraestructura de suministro para vehículos
privados (inexistente actualmente en España).
 Espacio y peso necesarios para el almacenamiento en los vehículos.
 No garantiza la seguridad abastecimiento energético.
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GASES LICUADOS DE PETRÓLEO – TECNOLOGÍA,
VENTAJAS Y BARRERAS
TECNOLOGÍA
 GLP: mezcla variable de propano (C3H8) y butano (C4H10) obtenido por refino de
crudo (45%) y de yacimientos de gas natural (55%).
 Vehículos ESPECIALIZADOS (monocombustible) y BI-COMBUSTIBLE con
rendimientos parecidos a los de gasolina.
 Almacenamiento a 15 b en depósitos cilíndricos y toroidales de 50 l, 80 l y mas.
PRINCIPALES VENTAJAS …
 Tecnología desarrollada y disponible
 Reducción emisiones contaminantes y ruido
… Y BARRERAS
 Es un derivado del petróleo.
 Necesita adaptación de los coches, aunque el combustible es más barato.
 Espacio y peso necesarios para el almacenamiento en los vehículos
 Pocas estaciones de suministro para vehículos privados.
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¿EL HIDRÓGENO COMO FUENTE DE ENERGÍA?
¡El hidrógeno NO ES UNA FUENTE DE ENERGÍA!
Fuentes de energía
CO2
Carbón
Petróleo
Gas natural
Biomasa
Nuclear
Electricidad
Eólica
Solar
Hidráulica
Geotérmica
Reformado
Reformado,
Oxidación
Oxidaci
parcial
parcial
H2O
H2
Electrolisis
del agua
H2O
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FLUJO DE ENERGÍA QUÍMICA  MECÁNICA
•
La energía química va asociada al combustible. Tipo de combustible
•
La energía mecánica se utiliza en la propulsión del vehículo.
•
Tipo de vehículo. (Dos caminos):
Pila de combustible (PEM: ¿  0,60?)
H2
Energía química
Combustión
Energía
eléctrica
Motor
eléctrico
Energía térmica
Motor térmico (  0,4)
Energía
mecánica
Máquina
térmica de
expansión
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PILAS DE COMBUSTIBLE - VENTAJAS Y BARRERAS
PRINCIPALES VENTAJAS …
 Alternativa limpia, eficiente y silenciosa in-situ
 único “producto de combustión”: vapor de agua
 Rendimiento de hasta el 65%.
 Posibilidad de combinar con renovables.
… Y BARRERAS
 Altos costes de tecnología de las pilas
 Avances tecnológicos necesarios respecto al almacenamiento de
combustible
 Necesidad costosas inversiones en instalaciones de producción y distribución
 No existen actualmente fuentes limpias y baratas para generar H2
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ELECTRIFICACIÓN DEL TRANSPORTE
¿PORQUÉ?
OBJETIVOS CO2 VEHÍCULOS UE (g/km)
Reglamento 443/2009
220
210
200
190
185
180
161
170
2008
1)
152
160
150
140
2015
130
130 (2)
120
2020
110
95
100
90
80
70
70
1995
1998
2001
2004
2007
2010
2013
2016
2019
2022
2025
1) UE15
2) 120 g/km vehículos; 10 g/km adicionales mediante mejoras en neumáticos, AC
Fuente: ACEA; Parlamento Europeo; Roland Berger Strategy Consultants
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ELECTRIFICACIÓN DEL TRANSPORTE
¿PORQUÉ?
POTENCIAL DE PRESENCIA DE VE - PHEV
Objetivos Emisiones CO2
2020 2015
Segmento/Tamaño
7
95 g/km
6
Compactos SUV
125 g/km
PHEV/
EV
Grandes SUV
5
Reducción de peso
Coches de
lujo 4
Coches
granes 3
Coches medios 2
Compactos 1
0
30
40
50
60
70
80
90
100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270
Emisiones CO2 (g/km)
El tamaño del círculo señala las ventas actuales por segmentos.
Fuente: Roland Berger Strategy Consultants
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EVOLUCIÓN TÉCNICA HACIA LA ELECTRIFICACIÓN
DEL VEHÍCULO
ICE
Tecnología
convencional
MICRO HEV
Start-stop
Frenado regenerativo
Mild HEV
Start/stop
Frenado regenerativo
Apoyo eléctrico a la tracción
Full HEV (Paralelo)
PHEV
Conducción en modo eléctrico
exclusivo (pocos km)
Frenado regenerativo
Start/stop
Conducción en modo
eléctrico (mayor
autonomía)
Carga externa o interna
VEHÍCULO ELÉCTRICO (BEVs)
Conducción en modo eléctrico con
batería
E-REV ¿FCEV?
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EVOLUCIÓN TÉCNICA HACIA LA ELECTRIFICACIÓN
DEL VEHÍCULO
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EFICIENCIA DEL VEHÍCULO ELÉCTRICO
• Los vehículos eléctricos son mucho más
eficientes que los vehículos
convencionales (tank to wheel).
• Incluso en el ciclo completo (well to
wheel) la tracción eléctrica es más
eficiente.
Análisis comparativo de la eficiencia energética entre
un vehículo convencional y un vehículo eléctrico
WTW1 – Eficiencia Energética (%)
29% =
Vehículo Eléctrico
(electricidad procedente
de ciclo combinado GN)
42%
X
92%
Rend. Central
24% =
Vehículo Eléctrico
(electricidad procedente
de central de Carbón)
35%
Distribución
X
17% =
83%
X
Distribución
X
75%
Motor eléctrico
92%
Rend. Central
Vehículo convencional
X
75%
Motor eléctrico
20%
Refinería
Motor Térmico
1) Well-to-Wheel (del Pozo a la Rueda)
FUENTE: Roland Berger Strategy Consultants y Plugged In. The end of the Oil Age.
Gary Kendall. WWF. Adena.
• Los análisis de eficiencia energética y
reducción de emisiones deben llevarse a
cabo en el ciclo completo.
COMPARATIVA DE EMISIONES EN
FUNCIÓN DE TECNOLOGÍAS
0
Eólica
Well to Tank
Tank to Wheel
2
Nuclear
9
Biomasa
Gas Natural
57
Mix Europeo
58
VEHÍCULOS
ELÉCTRICOS
Carbón (IGCC)
• La reducción de emisiones va a depender
del mix energético eléctrico.
108
Carbón (sin CSC)
121
Toyota Prius Híbrido
20
Megane 85 CV Diesel
102
32
Megane 115 CV GNC
122
107
40
Megane 115 CV Gasolina
139
123
35
0
20
143
157
40
60
80
100
120
140
160
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180
192
200
FUENTE: JRC/Eucar(Concawe y RENAULT
GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD
Evolución Factor de emisiones
• La reducción de emisiones de GEI gracias al
VE va a depender el nivel de emisiones de la
generación eléctrica.
• Es necesario incorporar rendimientos de
transporte, distribución y transformación, y
de la propia recarga en el vehículo.
FUENTE: REE
• El efecto “horario” de las emisiones no es
tan decisivo como el mix medio.
• En España el mix actual y el previsto
(PANER) en 2020 remarcan las ventajas del
VE en la reducción de emisiones del
transporte.
FUENTE: IDAE
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OTRAS VENTAJAS DEL VEHÍCULO ELÉCTRICO
• Reducción de la dependencia energética
exterior, especialmente de productos
derivados del petróleo.
• Incremento de la eficiencia energética del
sistema eléctrico (reducción diferencias
punta/valle).
Cortesia: REE
• Reducción de las emisiones asociadas al
transporte en su uso (especialmente en
entornos urbanos).
• Incorporación del transporte al mercado de
emisiones de GEI a través de la generación de
electricidad.
1.200
• Incorporación de energías renovables al
sistema preferentemente en horas valle.
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PREVISIONES DE MERCADO
50
Battery
capacity
(kWh)
40
30
20
10
Expected
launch year
2009
2010
2011
2012
2013
Fuente: AIE 2009
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IMPACTO VE EN ESPAÑA
BALANCE
DATOS DE MOVILIDAD COMUNES:
Número de vehículos:
Kilómetros anuales:
VEHÍCULO DE COMBUSTÓN INTERNA
Consumo medio:
5,60
Gasolina:
6,00
Gasóleo:
5,20
Consumo total E.F.:
1.036.000.000
Consumo total E.P.:
883.366
Emisiones medias:
158
Emisiones totales:
2.915.835
Ingresos Fiscales:
614.762.400
litros/100 km.
litros/100 km.
litros/100 km.
litros/año
tep/año
gCO2/km.
tCO2/año
Euros/año
% Flota:
50%
50%
9.740.294 Mwh/año
7.623.396 Barriles/año
0,593
Euros/litro.
1.000.000
18.500
VEHÍCULO ELÉCTRICO
Consumo medio:
Consumo en bornas de central:
Consumo energía primaria:
Consumo anual total E.P.:
Consumo Energía Primaria:
Emisiones medias en bornas:
Emisiones totales:
Ingresos Fiscales:
17,50
20,68
41,35
7.650.353
657.930
277
1.059.574
44.795.572
kwh/100 km.
kwh/100 km.
kwh/100 km.
Mwh/año
tep/año
gCO2/kwh
tCO2/año
Euros/año
Rendimientos: Cargador:
Pérdidas Tpte/transformación:
Generación:
57
gCO2/km.
92%
9%
50%
63,7%
Ahorro emisiones
Coste electricidad:
211
EUR/Mwh
Impuesto electricidad:
6,03
%
RESULTADO:
Ahorro energía primaria:
Emisiones evitadas:
225.435 tep/año
1.856.261 tCO2/año
%Ahorro energía primaria=
% Reducción emisiones CO2=
25,5%
63,7%
Reducción déficit exterior:
697.740.353 Euros/año
Cotización:
122,7
US$/Barril BRENT a Fecha: 29.2.2012
Reducción coste emisiones CO2:
Reducción ingresos fiscales:
7.425.044 Euros/año
569.966.828 Euros/año
Precio CO2:
Cambio:
4,0
1,3406
Euros/t.
US$/Euro
Bloomberg 16.2.2012
a Fecha: 29.2.2012
En 2011 las emisiones medias de los turismos vendidos en España fueron 135 gCO2/km. En energía primaria suponen 158 gCO2/km.
Emisiones medias generación electricidad 2011:
277
gCO2/kwh
Fuente: Departamento Gestión de la Demanda. REE.
Noviembre 2011: Fuente CORES. Impuestos en los carburantes: Gasolina:
Gasóleo:
Coste doméstico electricidad:
21,10
cEuro/kwh
Impuesto electricidad: 100 / (100-4,864) x 0,18 de IVA
0,4426
0,3459
IVA:
IVA:
0,1989
0,1994
Total:
Total:
0,6415
0,5453
Fuente: Informe precios de la energía. IDAE, Enero 2012.
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MUCHAS GRACIAS POR
SU ATENCIÓN
Juan Luis Plá de la Rosa
Contacto e-mail: jlpla@idae.es
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