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El futuro eléctrico del transporte

El futuro eléctrico del transporte

El transporte actual se mueve, casi en su totalidad, por elementos que giran sobre un eje; ruedas, hélices, turbinas, etc. Son aportaciones realizadas por la especie humana que la naturaleza no alcanzó en los miles de millones de años de evolución. Los seres vivos se dejan arrastrar por el agua o el viento, o bien nadan, vuelan, se arrastran o caminan por su entorno con aletas, alas, vientres, o patas, sin rotar jamás: curioso y significativo de las restricciones evolutivas para el diseño.

Los satélites giran desde el principio de los tiempos sobre otro cuerpo espacial, planeta o sol, sin energía que los impulse. La Física asegura que el campo gravitatorio que los une es conservativo. Esto implica que cualquier trayectoria cerrada, volver al mismo sitio, podría realizarse sin necesidad de un trabajo externo, con energía cero. Nuestra relación con la Tierra es similar a la de la Luna, la gravedad nos une, aunque con pesos y a distancias diferentes.

Parece natural que la luna gire continuamente sin nada que la impulse, mientras es inconcebible la ida y vuelta de un tren o un coche entre Madrid y Sevilla sin un gramo de combustible. ¿Es posible conseguir el movimiento sin apenas energía disminuyendo el rozamiento del vehículo con el aire en un tubo de vacío o anular el de rodadura con levitación magnética? Elon Musk plantea estas tecnologías en su propuesta del Hyperloop como vía para incrementar la velocidad de desplazamiento terrestre por encima de los 1000km/h. La eficiencia energética, la tecnología disponible y la rentabilidad económica son importantes aspectos a dilucidar en este sistema.

Evolución de los recursos energéticos

El carbón y la máquina de vapor movieron el transporte en el siglo XIX, el petróleo y el motor de explosión en el siglo XX, devolviendo a la atmósfera el dióxido carbono acumulado durante eones como combustible fósil, generado por la fotosíntesis solar sobre las plantas.

Los recursos energéticos disponibles han variado mucho en tiempos recientes, según expone Tyler Miller en su libro “Living in the environment” y se muestra el gráfico adjunto. Quemar un combustible para impulsar un vehículo no es muy eficiente, es ruidoso, huele mal, emite gases contaminantes y sus reservas son limitadas.

Vehículo eléctrico en ciudad: solución inmediata, aunque parcial

Según publicaba la revista Ecoauto (nº3 año 2), en el concurso para selección de taxis en Paris al final del S.XIX, se presentaron 16 tipos de vehículos y solo uno tenía motor de explosión, el resto era eléctrico.

La prensa de la época comentaba al respecto: “el consumo, el ruido y el olor hacen que el taxi a motor de gasolina no sea un sistema de explotación válido para un vehículo público en la ciudad”.

Sin embargo, la capacidad limitada y el elevado peso de los acumuladores eléctricos disponibles han sido causas de la expansión del motor térmico en el transporte.

La polución en los núcleos urbanos, el cambio climático global, la inevitable disminución de las reservas de combustibles son hechos difíciles de rebatir, incluso por las posturas más reticentes. El impacto de las emisiones generadas por el transporte sobre la salud es muy superior a los accidentes de tráfico, cuya reducción ha sido principal objetivo en la seguridad de las vías, los vehículos y los conductores.   

El motor eléctrico es mucho más eficiente, silencioso y sin contaminación, por lo que puede ser la base de los vehículos del siglo XXI, como lo fue en los primeros automóviles a principios del S. XX. Ahora bien, la electricidad no es una fuente de energía, como el carbón, el petróleo o el gas, es solo un excelente medio en su transporte o su transformación; aunque con serios límites para su acumulación. Los factores clave para el necesario cambio de modelo de transporte son el origen de la energía que mueva los vehículos y el método utilizado para su acumulación.

El vehículo eléctrico en uso urbano es una solución inmediata, aunque parcial. Las baterías hoy son más ligeras, seguras, controlables y su carga más rápida pero su densidad de energía sigue siendo muy inferior al combustible, con coste elevado y limitado tiempo de uso.

La normativa para la limpieza ambiental de las ciudades, que fomenta el coche eléctrico, supone un impulso para renovación del envejecido parque móvil español. Pero simultáneamente incrementa el coste del vehículo, el peso por pasajero, el tiempo de recarga, reduce su autonomía y traslada la contaminación a la central de generación.

 ¿De dónde procede la energía para el transporte en España?

La generación renovable de energía en España es creciente pero aún reducida: no alcanzó el 10% en 2018. Así, la electricidad generada para automoción procedería en su mayor parte de fuentes fósiles o nucleares. La limitada disponibilidad del litio de las baterías y la complejidad añadida a la transformación y transporte energético, suponen nuevas limitaciones y dependencias al sistema eléctrico necesario.

El hidrógeno como pila de combustible se ofrece ya en vehículos eléctricos de diversas empresas (Toyota, Honda, Hyundai…). La producción de este gas a partir de sol, viento y agua o residuos orgánicos genera un combustible de gran densidad másica de energía, elevada eficiencia y sin emisiones. Sin embargo, el alto coste de los coches con esta tecnología, la elevada presión del gas y la limitada oferta de estaciones de recarga son sus desventajas hoy.

Actualmente, el movimiento de pasajeros y mercancías supone cerca del 40% de la energía que consume España. Casi en su totalidad procede del petróleo, que es preciso importar, procesar, distribuir y cargar, incrementando la masa a desplazar en una cantidad proporcional a la autonomía.

El futuro eléctrico del transporte

Los vehículos, a diferencia de los edificios o las fábricas, consumen en su desplazamiento, es decir, requieren una aportación de energía distribuida sobre la red viaria. En nuestro país la red de carreteras y ferrocarriles supone aproximadamente 1,2km por km2 de superficie, esto es unos 600.000km lineales de vías de comunicación. La radiación solar promedio en la península ibérica es de 1.600 kWh/m2 año. Considerando que el ancho de las vías es, al menos de 10m y que el consumo anual de energía en el transporte es de unos 40MTEP, la comparación entre la energía incidente sobre la red de comunicaciones y el consumo actual es muy positiva, la disponibilidad es unas veinte veces superior a la demanda. Ello a pesar de la escasa eficiencia de los sistemas actuales, donde es preciso desplazar en promedio más de mil kilogramos por pasajero.

Coinciden ahora la necesidad y la oportunidad para nuevos sistemas de transporte de menor consumo, sin contaminación, competitivo, sostenible. La abundante radiación sobre las regiones cálidas y templadas del planeta colabora con la creciente eficiencia y drástica reducción de costes de la captura solar. Los vehículos casi pasivos y ultraligeros, la automatización del desplazamiento, los caminos sin colisión con la circulación existente, la captura, acumulación y uso local y estacionario de la energía, la gestión desde las redes de datos y, sobre todo, una radical reducción de costes frente a la carretera o el ferrocarril son ya posibilidades reales en estudio y desarrollo por instituciones y empresas. Diversos diseños y prototipos se desarrollan en las últimas décadas, como el skyTran  por la NASA, el Vectus anglo-sueco, ya operativo en un parque de Corea del Sur, el SMT de Oregón, el TranSol español con financiación CDTI, entre otros.

https://youtu.be/OseSx8iuB4k

Sería posible convertir la línea de transporte en un generador fotovoltaico lineal capaz de producir y distribuir energía eléctrica, al tiempo que pasajeros y mercancías; así como soportar una red de datos de banda ancha. Una red de carga, pasajeros, energía e información son las demandas básicas de la sociedad actual y podría autofinanciarse con el ahorro, dotando de sangre, nervios y vida a esa España vacía.

Autor

Domingo Guinea Díaz es Doctor en Física, investigador ad honorem en el Centro de Automatización y Robótica (CAR) del CSIC y preside la Comisión Académica de Ciencia y Tecnología de la Universidad Internacional Menéndez Pelayo. Ha dirigido numerosos proyectos sobre arquitecturas inteligentes de control y gestión de la energía en el transporte y la vivienda. Responsable del Laboratorio de Energías renovables e Hidrógeno del CAR y miembro fundador de Fuel Cell Network CSIC-Universities, de la Asociación Española del Hidrógeno, la Plataforma Tecnológica Española del Hidrógeno y de las Pilas de Combustible y vicepresidente de la Fundación Europea TSW para la construcción solar.