La electromovilidad para el transporte de mercancías es una realidad, aunque queda mucho camino por recorrer y mucho que aprender, como nos dice José María López Martínez, director del INSIA y experto en motores eléctricos, baterías y electromovilidad.
Este artículo es la transcripción del podcast «La electromovilidad en el transporte de mercancías» que hemos podido realizar gracias a la colaboración de Renault Trucks y su gama eléctrica Z.E. Si prefieres escuchar el podcast a la vez que lo lees, pincha aquí.
Bienvenidos a una nueva temporada de Fenadismer en Carretera en el que tratamos los temas de actualidad del transporte de mercancías por carretera con expertos o protagonistas en cada materia.
Soy Marisa del Monte, directora de la web y revista Fenadismer en Carretera. Como siempre, dispones de la transcripción de la entrevista y de las notas que acompañan a cada podcast para aclarar o ampliar aquellos puntos que consideramos necesarios.
En el episodio de hoy, gracias a la colaboración de Renault Trucks y a su gama de vehículos de transporte 100% eléctrica, entrevistamos a José María López Martínez, director del INSIA y experto en motores eléctricos.
Renault Trucks, comprometido desde hace años con la movilidad sostenible, comercializa una gama completa de vehículos de distribución 100% eléctrica: desde furgonetas de 3,1 Tn a camiones de 27 Tn. Una amplia gama de actividades de distribución urbana puede cubrirse hoy en día con esta tecnología cero emisiones en las ciudades: reparto urbano, servicios municipales, distribución regional. Sea lo que sea en Renault Trucks están preparados.
Es responsabilidad de todos evitar la contaminación acústica y las emisiones, cuidar de las personas y del planeta. En Renault Trucks han hecho una apuesta por una ciudad sostenible gracias a sus soluciones de electromovilidad, reales y ya disponibles
Bienvenidos al podcast de Fenadismer en Carretera, soy Pedro García, periodista especializado en transporte y colaborador habitual de Fenadismer en Carretera. En este episodio hablamos de electromovilidad. Hemos escogido este tema porque se están dando los primeros pasos en el proceso de cambio de un sistema de transporte basado en combustibles fósiles a un sistema cero emisiones. Todo apunta a que los vehículos eléctricos serán protagonistas en este proceso. Y para hablar sobre este tema hemos quedado con José María López Martínez, Doctor Ingeniero Industrial, Director del INSIA (Instituto Universitario de Investigación del Automóvil), director de la Unidad de Impacto Ambiental del propio INSIA; presidente de las comisiones técnicas de vehículos híbridos y eléctricos de ASEPA (asociación española profesional de la automoción) y de la Federación Iberoamericana de Ingeniería Mecánica FEIBIN, además es catedrático de la Universidad Politécnica de Madrid. Con este “curriculum” es evidente que contamos con una persona de amplia experiencia en la investigación en el ámbito de sistemas alternativos de propulsión de vehículos híbridos, eléctricos y de pila de combustible y de las emisiones contaminantes del tráfico por carretera, como así lo avalan sus publicaciones, libros y ponencias en Congresos relacionados con estos temas.
Su actividad investigadora más reciente se centra en el desarrollo de modelos de sistemas de propulsión de vehículos híbridos y eléctricos. Y su integración y validación en vehículos, así como en el campo de las emisiones contaminantes y los biocombustibles en motores diésel y de gas natural.
Además de todo lo dicho anteriormente, es Director del Master en Ingeniería de Automoción y del Master Ingeniería de Vehículos hHbridos y Eléctricos, ambos del INSIA, títulos propios de la Universidad Politécnica de Madrid. Miembro de numerosos comités técnicos de automóvil tanto nacionales como internacionales.
Bienvenido Doctor José María López Martínez, un placer saludarle y muchas gracias por aceptar compartir sus conocimientos con nosotros.
Para empezar, querría proponerle que nos aclarara un poco qué diferencias podemos encontrar entre las prestaciones de un motor de combustión y de un motor eléctrico.
Ambas tecnologías entregan en el eje potencia, entregan, por tanto, par y régimen de giro. Convierten una energía, que es energía térmica por parte del motor de combustión, en energía mecánica y el motor eléctrico convierte la energía eléctrica de las baterías en energía mecánica también. Con lo cual los dos diríamos que aportan energía mecánica a lo que es la transmisión del vehículo. Podríamos decir que las diferencias fundamentales pueden ser dos: una es el rendimiento del motor. El motor de combustión está sometido a Carnot* y por tanto sus rendimientos son rendimientos bajos y eso implica consumos elevados.
El motor eléctrico no está sometido a Carnot, la transformación de la energía eléctrica en energía mecánica es de muy alto rendimiento. Estamos hablando de rendimientos del 90 al 95%, mientras que en el motor térmico estamos hablando de rendimientos del 20 al 22%, lo cual marca una diferencia notable.
La otra diferencia entre los dos propulsores es el modo en el que entregan el par, para que nos entiendan (no puedo dibujar las curvas de par de ambos motores), la curva de par del motor térmico tiene un valor muy bajo, a bajas vueltas y eso le dificulta para traccionar un vehículo, de hecho, si solo pusiéramos el motor térmico al eje del camión, no podría moverlo. Lo hemos solucionado durante los últimos 100 años a través de la caja de cambios, que posibilita meter la primera y subir ese par que el motor térmico no tiene y por tanto incrementar ese par y luego las distintas marchas hacen que ese par vaya bajando según las revoluciones van subiendo o según la velocidad vaya subiendo.
El motor eléctrico, por el contrario, diríamos que es el dispositivo óptimo para traccionar un vehículo. ¿Por qué? Porque su curva de par es máxima a bajas vueltas y luego va disminuyendo según alcanza la velocidad como se requiere para traccionar un vehículo.
Con lo cual estamos hablando de que todos los sistemas de tracción eléctrica tienen su punto de aceleración máxima a más bajas vueltas y eso hace que sea muy agradable conducir un vehículo eléctrico.
Y, como hemos hablado de las cajas de transmisión, evidentemente, un motor eléctrico según vaya avanzando la tecnología podría incluso no necesitar caja de transmisión. Ahora, en la actualidad, en función del par máximo que de el motor eléctrico o en función del régimen máximo que dé el motor eléctrico, uno puede decidir poner una sola relación de transmisión o bien para arrancar el camión o bien para alcanzar más vueltas, más velocidad del vehículo.
Incluso ahora se está hablando de cajas de transmisión de dos marchas, una para arrancar y otra para alcanzar altas vueltas.
No necesita más el motor eléctrico porque, diríamos, que sus capacidades mecánicas de tracción son inmensas.
Una de las diferencias que puede haber es que cuando se habla de las prestaciones que ofrecen los motores, cuando hablamos de motores de combustión, aunque se utilizan también los kilowatios como referencia, la medida más popular son los caballos. Sin embargo, en un motor eléctrico lógicamente solo se da la referencia de los kilowatios. A la hora de plantearse un transportista la adquisición de un vehículo y tener que ajustarse a unas prestaciones, ¿cuándo nos dan las prestaciones de un motor eléctrico en kilowatios, son asimilables a las que obtendríamos con un motor de combustión con esos mismos kilowatios o caballos
La unidad de potencia en el sistema internacional es el vatio. Los “caballos” son una unidad de potencia, pero no son del sistema internacional, por tanto hay una transformación, que podemos encontrar en internet, es que un CV es 0,745 kilowatios. Pero es potencia, y lo que te da el fabricante es potencia y me da igual que la de en potencia para un motor eléctrico que la de en potencia para un motor térmico. Es decir, es potencia. Es la potencia que voy a tener en el eje. Es lo mismo que si hablamos de gramos o libras, hay una transformación entre uno y otro. Es igual que si hablamos de centímetros o hablamos de pulgadas. Es lo mismo. Sencillamente son unidades inglesas o unidades internacionales.
Pero digamos que, la potencia, si un motor térmico aporta 80 cv y un motor eléctrico aporta tantos kilowatios, pues haces la transformación a CV y tienes la potencia en caballos y kilowatios. Es multiplicar por ese patrón.
La pregunta iba dirigida a que a la hora de lo que comentaba de que un motor eléctrico tiene el par motor total disponible desde el principio, eso puede significar que, por ejemplo, un transportista que ahora esté utilizando un vehículo de 360 CV, con el equivalente en kilowatios ¿Podría hacer el mismo trabajo con un vehículo eléctrico de menor potencia al tener el par disponible desde el principio?
Lo más importante siempre es el par. Digamos que el par es la fuerza que vamos a tener en rueda, que multiplicado por el régimen de giro tienes la potencia. Con lo cual, siempre es mejor hablar de par que no de potencia. Quiere decir que un conductor de camión con un motor de altísimo par en baja (potencia) va a mover el camión con menos problemas que con un motor térmico, bueno, en realidad ni con más ni con menos problemas, ya que va a necesitar una caja de cambio que le multiplique el par para que tenga ese arranque.
Al final la potencia, como digo, es la consecuencia de multiplicar los dos. Si quieres más potencia tendrás que coger un motor eléctrico que tenga unas curvas de par que se adecúen a esa potencia máxima. Y nada más, simplemente seleccionar. Igual que si quieres una potencia mayor en un camión pues tendrás que seleccionar un motor térmico que sea capaz de darte esa potencia.
Lo que no te va a incrementar, y esto también que lo tengan claro: la caja de cambios no incrementa la potencia, la caja de cambios transforma el par. Pasa de un par bajo a un par alto, pero no transforma la potencia. Es decir, a la salida de la caja de cambios tengo la misma potencia que a la entrada. Si no, iríamos contra el segundo principio de la termodinámica y es que la caja de cambios crea potencia y no, la caja de cambios transforma par.
Igual en un motor eléctrico, si le pones una relación de transmisión, lo que va a hacer es transformar el par, entonces lo que hace es transformar el par y el régimen de giro. Para que nos entiendan, si tú tienes una caja de cambios y entras con un par y un régimen de giro, a la salida, si te incrementa el par te baja el régimen de giro, pero la potencia es la misma.
En relación con los motores eléctricos, porque la verdad es que cuando se habla de vehículos eléctricos el discurso se está centrando en las baterías, pero ¿qué diferencias encontramos dentro de los motores eléctricos que se pueden aplicar en la automoción tanto en vehículos ligeros como pesados?
Diríamos que la tecnología del motor eléctrico puede aplicarse efectivamente dentro de la gama de turismo, comercial ligero y del pesado, camiones rígidos o cabezas tractoras. Estas tecnologías están trabajando dos líneas. Fundamentalmente, los motores de alterna son los que están dominando el mercado. Dentro de los de alterna, están los motores asíncronos, los motores de inducción, que son los motores de jaula de ardilla, que son motores muy robustos, de bajo coste y buenas prestaciones. Pero diríamos que ahora mismo, un porcentaje, no sabría decirte el número, pero posiblemente podíamos estar hablando del 90% de los motores que se embarcan en los vehículos eléctricos, o de tracción eléctrica, porque pueden ser híbridos también con tracción eléctrica, son los motores de alterna, los síncronos de imanes permanentes. Entonces, los motores síncronos de imanes permanentes que tienen una densidad de potencia mucho mayor, lo que quiere decir que con menos volumen generan la misma potencia que los asíncronos y tienen el inconveniente de que tienen un coste mayor fundamentalmente por los imanes permanentes.
En relación con los imanes permanentes, en la actualidad se están utilizando dos tipos de materiales que están relacionados en la Tabla de Mendeleiev* como “tierras raras”. Y estos son el samario y el neodimio. Estos elementos tienen unas características magnéticas muy potentes, pero, por otra parte, tienen el inconveniente de que las minas de estos elementos están en África y estas minas están gestionadas por China, con lo cual diríamos que China tiene el mercado casi exclusivo de estos materiales y por eso no deja de ser un pequeño problema que, junto con el litio son dos problemas añadidos al vehículo eléctrico y que ponemos encima de la mesa.
Pero hoy por hoy, la tecnología que se está planteando como mejor para la tracción eléctrica son los motores síncronos de imanes permanentes. Pero hay otras tecnologías como hemos comentado, la de los motores asíncronos y luego otra tecnología que está saliendo al mercado y que no sé cuando llegará a ser producto que son los motores de reluctancia conmutada. Son también de alterna y tienen la ventaja de que el rotor* no lleva imanes permanentes, el rotor es un mecanizado de láminas de acero de alta permeabilidad magnética y que pueden ser una alternativa a los imanes permanentes y por tanto sería un motor con buenas prestaciones y de muy menor coste.
¿Se está planteando hacer motores eléctricos de corriente continua?
Los motores de corriente continua siempre han sido los más aptos para cambiar de régimen de giro. Nosotros, los que tenemos una cierta edad, hemos manejado el Scalextric que van todos con motor de continua, con sus escobillas. Los motores de continua se regulan con la intensidad, todos teníamos el mando, el reóstato* en la mano, y aquello zumbaba que daba gusto.
Pero los motores de continua tienen problemas de compatibilidad electromagnética por la commutación de las delgas*, el desgaste de las escobillas y que luego para altas potencias su tamaño sube mucho. Tienen un rendimiento peor que los de alterna. Los de alterna en estas situaciones le ganan sobradamente,
Pero ahora también están saliendo al mercado motores de continua sin escobillas, que los denominan brushless*. Son motores que trabajan en continua, por tanto, tienen muy buena regulación, pero digamos que tienen el inconveniente de que son también motores de imanes permanentes. Con lo cual, veremos cómo se centran o qué campo juegan en el transporte.
Los motores de alterna regulan en frecuencia, con la frecuencia de la señal de alterna. En ese sentido tienen peor control, pero ahora diríamos que todos los inversores, la tecnología electrónica ha ganado esa batalla y los inversores son todos de bajo coste y de una muy buena regulación para los motores eléctricos.
A mi se me ocurre una cuestión que, a lo mejor hablando de motores eléctricos no tiene mucho sentido, pero, como comentaba al principio es un tema del que empieza a haber ahora algo de información. Hay un detalle, cuando se habla de motores de combustión, y es que se asocia a velocidad la gasolina y a fuerza el diésel. ¿En los motores eléctricos puede haber esa disociación o las prestaciones que ofrecen son iguales en todos los casos?
En todos los casos son iguales. Diríamos que las curvas características de los motores eléctricos son todas muy parecidas: todas arrancan con altísimo par y luego va bajando el par. Efectivamente los motores térmicos en esa situación tienen curvas de par distintas el motor diésel del motor de gasolina y, por tanto, pudieran dar prestaciones distintas, aunque luego, con la caja de cambios pues siempre se puede ir uno adaptando más o menos. Pero en este caso, los motores eléctricos no tienen esas características como los térmicos.
Y qué necesidades tienen los motores eléctricos en cuanto a su mantenimiento. Estamos acostumbrados a la refrigeración en los motores de combustión, a la lubricación… ¿qué cuidados va a necesitar el motor eléctrico de un vehículo?
Bueno, los motores eléctricos también van a necesitar cuando vayan subiendo de potencia, y si estamos hablando de vehículos pesados tienen que ir refrigerados y el inversor tiene que ir refrigerado también. Diríamos que esa refrigeración es para que todo el efecto Joule* de calentamiento se vaya manteniendo a un cierto nivel. Si el sistema de refrigeración está bien diseñado no debiera dar problemas de mantenimiento. El motor eléctrico, en principio diríamos que debería de durar miles y miles y miles de kilómetros sin dar problemas.
Son motores muy agradecidos en ese sentido. No hay que lubricarlos, solo hay que despiezar un motor eléctrico y hay que despiezar un motor térmico. En el térmico ya puedes ir sacando pistones, segmento, bielas, cojinetes, toda la parte de la culata, árbol de levas… Digamos que el motor térmico tiene dos mantenimientos que son obvios: la lubricación y el cambio de aceite. También el cambio del filtro del aire, bujías, inyectores… en fin todo lo que afecta al desgaste de las piezas en rozamiento. Como en el motor eléctrico no hay contacto entre el rotor y el extractor, no hay desgaste. El desgaste, por efecto Joule, evidentemente, los imanes, y el imanado de cobre todo se va desgastando, pero su durabilidad es muy alta. Posiblemente cambien de camión y el motor eléctrico siga funcionando. Y a nivel de mantenimiento pues comprobar los niveles del sistema de refrigeración, si lleva algún tipo de filtro… pero poco más.
¿Y el sistema de refrigeración se está haciendo igual que actualmente con sistemas basados en agua?
Si, sistemas basados en agua. Diríamos que sistemas más avanzados de refrigeración en aceite, que eso son ya tecnologías para mayores prestaciones. Sistemas de refrigeración basados en agua, bomba de refrigeración y el radiador correspondiente. Así es como se están instalando en todos los vehículos.
Entonces, hacer una estimación de la vida útil de un motor eléctrico… Porque a veces de los motores de combustión para pesados se dice “tiene que durar un millón de kilómetros”. Para un eléctrico ¿esto sería un problema?
¿Un millón de kilómetros? Es posible. La estimación para camión son 800.000 kilómetros. Así que no hay ningún problema. Un motor eléctrico duraría para la vida útil de un camión y para dos o tres vidas más. Son motores muy robustos.
¿Prácticamente sin tener que hacer cambio de piezas?
Sin tener que hacer cambio de piezas.
Como marca pionera en el desarrollo de la electromovilidad, después de más de 10 años de investigación y desarrollo de esta tecnología, en Renault Trucks cuentan con:
1.-Una gama completa de vehículos eléctricos de distribución, real y disponible, desde enero de 2020
2.-Experiencia en electromovilidad: el primer camión eléctrico de serie puesto en circulación en España fue un Renault Trucks en verano de 2020.
3.-Una red de concesionarios y talleres preparada, certificada y formada en la comercialización y servicio de la tecnología eléctrica.
Queda claro que Renault Trucks sabe cómo poner en marcha esta tecnología, porque se ha puesto las pilas, y lo que se pregunta es ¿estás dispuesto a ponerte las pilas tu también? ¿te quieres sumar a la corriente sostenible de Renault Trucks?
¿Entonces por eso se habla tan poco de los motores eléctricos y se habla tanto de las baterías?
Claro, claro, claro. El problema no está en el motor eléctrico, salvo el coste, claro. Son motores de altas prestaciones, como los imanes. Ahora mismo hay vehículos, como los primeros Mitsubishi, y hablo de turismos porque los camiones empiezan ahora, que lo mismo tienen quince años y no me consta que hayan tenido problemas con los motores eléctricos. Nosotros, que tenemos muy buenas relaciones con FCC y llevan haciendo también camiones eléctricos ya con cierto tiempo y en explotaciones, que como dicen ellos son muy exigentes de diez años, y ellos no lo hacen por kilometraje, lo hacen por años y afirman que no han tenido que cambiar nunca un motor eléctrico. Puede ocurrir, pero puede ser un posible fallo de tolerancias de fabricación y que ese motor eléctrico se fatigue antes de la cuenta. Pero hoy por hoy, la visión del motor eléctrico no es tan crítica como las baterías.
Pues entonces hablemos un poco de las baterías. Ahora todos los vehículos se basan en baterías de iones de litio. ¿Qué peculiaridades tienen estas baterías? Sobre todo, a la hora de qué cuidados, o cómo sería la mejor forma de aprovecharlas al máximo, mantener su capacidad de carga durante más tiempo.
Bien, en baterías la tecnología que impera ahora es la de litio ión. Existen otras tecnologías y de hecho todos los vehículos eléctricos siguen llevando una batería de plomo ácido. Una batería de plomo ácido que es la auxiliar y es la batería que arranca el camión o el vehículo. Cuando tú le das al botón para pulsar el arranque, es la batería la que arranca todas las “ecus”, las centralitas, y pone todo en comunicación hasta que pisas el pedal del acelerador y ya entra la batería de potencia.
Luego están las baterías de niquel-metalhidruro, que se han venido utilizando mucho en los híbridos. Es una buena batería para híbridos.
Luego están las baterías de sodio-metalcloruro, que son de la familia del sodio, que reciben el nombre de “cebra”. Tienen buenas prestaciones, respecto de la densidad de energía y son más baratas que el litio, pero duran menos y puede plantearse ahí un cierto problema con las baterías “cebra”.
Y están las baterías litio-ión. El litio, igual, si nos fijamos en la tabla de Mendeleiev, pues resulta que es el metal más ligero y con un potencial electroquímico alto, tiene una tensión por celda de 3,5 voltios, por el momento le vale y nadie le supera. Lo único es que la tecnología del litio, el ánodo es litio con grafito y el cátodo tiene muchas tecnologías, muchas químicas. Es en el cátodo donde se está viendo una cierta revolución para ir mejorando esa densidad de energía. Esos kw/hora por kilogramo que es lo que nos da una autonomía con menor peso, para entendernos. Y esos cátodos, ahora mismo la tecnología que se está extendiendo es la NMC, que es niquel-manganeso-cobalto. Ahora mismo es la que está dando más prestaciones. Luego hay otras celdas que son más baratas, que son las de fosfato de hierro, porque el fosfato es muy abundante y el hierro también, y muy barato. Es decir, como comento, hay siete u ocho tecnologías en el cátodo. De estas tecnologías, en el 70% de las baterías de litio, la tecnología de las celdas está en manos chinas, el resto en manos coreanas y japonesas. Si uno quiere ser fabricante de baterías tiene que comprar las celdas a los chinos. Hay algún fabricante europeo que está fabricando celdas, pero están en fase de desarrollo de producto. Los chinos nos llevan ya diez años de ventaja en la tecnología, con lo cual hay que ponerse las pilas, nunca mejor dicho, para que Europa tenga una buena tecnología.
El litio también es muy puñetero. Tiene todas esas ventajas, pero tiene el inconveniente de que con la temperatura se excita mucho y puede llegar a explotar. Por tanto, para evitar que el litio explote tiene que llevar un sistema de gestión de las celdas muy complejo, que se llama BMS (“battery management system”), que es el gestor y se encarga de quela celdas, cuando se descarguen, se descarguen por igual y cuando se carguen que se carguen por igual. Es lo que llaman el “balance”, el equilibrado de las baterías.
Bien, esto es muy importante, porque de la vida de la batería va a depender mucho de cómo se carguen y como se descarguen. Va a depender mucho también de la temperatura y por tanto las baterías llevan un sistema especial de refrigeración. Y ya es una refrigeración que incluye un compresor, como si fuera un aire acondicionado, porque hay que mantener la temperatura del pack en 20-25 gados y no debe moverse mucho de ahí si queremos que las baterías tengan una vida razonable. Y también depende mucho la vida de la batería de cómo las descarguemos. Descargas profundas de las baterías las van debilitando y las van envejeciendo, lo que llaman los ingleses el “capacity fade”, el agotamiento de la capacidad, porque van perdiendo esa capacidad.
¿Con descarga profunda quieres decir agotar la carga?
Agotar la carga efectivamente. Que el camión salga con el 100% de la carga y agote la batería hasta el 30%, que suele estar su límite. Depende del fabricante el límite suele estar en el 30% o 25% de la carga. Más allá no te dejan ir, el camión te lo para. O hay que llamar a la grúa para que vaya a por el camión. Es decir, el fabricante no te permite bajar porque ya entras en una reacción electroquímica peligrosa.
La vida de las baterías depende de cómo las utilices. Si yo salgo de casa con mi vehículo, no lo descargo mucho, llego a casa y lo vuelvo a cargar, y estoy manteniendo un nivel de carga constante, podría servir. Pero ahora mismo estamos en un nivel de ciclos de vida en las baterías en torno a los 2000/3000 ciclos y esto es el rango en el que nos movemos.
Todo el transporte por carretera va a depender mucho de los puntos de carga de alta potencia, porque con 200 o 300 km una cabeza tractora no tiene autonomía, llega a Cuenca y con ciertos problemas. Por tanto, necesita puntos de alta potencia, y tiene que ser altísima potencia. Porque si estamos hablando de 300 o 400 kw/h, si pones un poste de 300 kw/h pues ya sabes que necesitas una hora para cargarlo, si has agotado la batería. El de la electrolinera, si no tiene una buena charleta, va a ser muy aburrido. Por tanto, a más potencia, menos tiempo. Pero a más potencia de carga, y los puntos de alta potencia solo cargan al 80%, tiene que haber un sistema de refrigeración especial durante la carga porque, en tan poco tiempo, puedes tener problemas también con la salud de las celdas.
Digamos que, aunque todo se conoce, todo está por explorar, el chupinazo de alta potencia es necesario porque si no, no llegas a destino, pero si todos los días le das un chupinazo de alta potencia a tus baterías, pues posiblemente se agotarán antes.
Entonces, con este planteamiento, con la tecnología actual para largo recorrido, ¿en un transporte pesado sería más viable utilizar las pilas de combustible de hidrógeno?
La tecnología de pila de combustible tiene también sus problemas intrínsecos. Nos acordaremos del gasóleo y del diésel toda nuestra vida. Porque meter gasóleo en un depósito que ocupa muy poco volumen y que te da tantos kilómetros de autonomía, pues es una maravilla ¿no? Y el motor diésel tiene una fiabilidad también extraordinaria. Pero, todos sabemos que la descarbonización está ahí y que hay que ir yendo a alternativas. Quizá en el transporte sea más benévolo. No lo sé. Se hablaba de la fecha de 2035, pero para turismos y comerciales ligeros. Yo creo que el transporte pesado necesita una reflexión, ¿no? Y la reflexión es que, efectivamente existe la tecnología convencional, el gasóleo, que produce CO2, no vamos a engañarnos. Y las otras tecnologías son las híbridas, que pudiera ser una tecnología alternativa con menos emisiones de CO2 y las baterías y la pila de combustible.
Hemos hablado un poco de los inconvenientes de las baterías, que irán mejorando en sus tecnologías y tendremos baterías con mayor densidad de energía y por tanto me permitirán mayores desplazamientos. Y la pila de combustible, que también plantean retos interesantes. Los retos interesantes están en el hidrógeno, no solamente en la pila. La pila en este caso es un conversor de energía, convierte el hidrógeno, la energía química del hidrógeno, en energía eléctrica. Y de ahí podríamos ir al motor eléctrico, y el motor eléctrico ya sabemos que es lo que hace. Pero la pila de combustible con hidrogeno, que hay que almacenar a 700 bar que es una tecnología que está testada, los depósitos van con su fibra de vidrio, de carbono, bajo Reglamento 134 y quiere decir que todo está ya mas o menos legalizado y con sus seguridades.
Ahora mismo diríamos que para un turismo, como el Mirai o el Nexo, como los que ya hay comercializados, embarcan en torno a cinco o seis kg de hidrógeno y con eso tienen 600 km de autonomía. Eso es una gran ventaja y el tiempo de carga son cuatro minutos. Esto va a ser difícil que lo supere un eléctrico, ya que habría que poner un poste de altísimas potencias.
Los camiones ¿qué pueden embarcar? Posiblemente podrán embarcar 30 kg y podrán tener autonomías de 800 km, lo que es otra pequeña maravilla. El tiempo de carga por supuesto es algo mayor, pero estaríamos hablando también de minutos.
El tema está en que no hay hidrogeneras. Tampoco hay electrolineras en ruta. Hay planteamientos por parte de Iberdrola y de Endesa de ir poniendo cierto nivel de postes en nuestras carreteras. Luego está la otra parte, las hidrogeneras y hay también empresas como Repsol, Naturgy o Enagas que están interesadas en esa distribución de hidrógeno.
Y luego está la pila de combustible. La tecnología que está ahora con una tecnología en cabeza ahora es Ballard, que es canadiense. Hay empresas en Europa también de pila de combustible; en España Ajusa, en Albacete también esta haciendo algo de pila de combustible. Es una tecnología que, si quisiera el estado español poner aquí una cabecera española en esta tecnología pues podríamos hacerla y no solo en la pila de combustible si no en los telepolizadores para hacer el hidrógeno. Yo creo que España podría tener una voz importante, sobre todo, en una tecnología que no es que sea nueva, pero que está arrancando ahora.
La pila de combustible ahora tiene un precio muy alto y las horas de funcionamiento de las pilas yo creo que todavía están a un nivel más o menos escaso. Estamos hablando de entre 8.000 y 10.000 horas de funcionamiento para una pila de combustible para transporte. SI es para régimen estacionario suelen durar bastante mas porque no están sometidas a los transitorios y suelen durar entre 30.000 40.000 horas para generación eléctrica estacionaria, pero lo que es para transporte estamos hablando de esa durabilidad y los costes por el momento son altos, aunque hay algunos fabricantes que dicen que van a bajar el coste,
Ahora mismo pueden estar los costes en torno a los 800 euros el kw y según dicen algunos gurús de la pila de combustible pues es posible que para 2030 baje a 30 euros el kw. Si esto fuera así, podríamos decir que sería un producto muy alternativo.
Es un precio, para que os hagáis una idea, que el precio de un motor térmico es de 75 euros el kw, más o menos. Esto, diríamos, que posibilitaría abaratar mucho el producto.
¿Un inconveniente? La pila de combustible tiene que funcionar junto con batería. Tiene que ser un híbrido pila de combustible/batería. Porque la pila de combustible trabaja muy bien a bajas cargas. Trabaja muy bien en ciudad o trabajaría bien en carretera, pero en un ciclo sostenido de bajas cargas. Cuando aprietas el acelerador, la pila de combustible tiene muy mal rendimiento y consume mucho hidrógeno. Entonces diríamos que es un híbrido con batería y cuando pisas el acelerador es la batería la que aporta ese pico de potencia que necesita. Es la tecnología actual en los vehículos de pila de combustible.
Ahora, parece que Mercedes tenía en cartera sacar un “range extender” en turismo, es decir, con una filosofía al revés: la batería fuera la que diera esos 40 km en puramente eléctrico en ámbito urbano y cuando saliera del ámbito urbano pues que la pila de combustible fuera aportando esa autonomía con el hidrógeno, que tendría mucha más autonomía.
¿Cuál será la tecnología que aplique en un futuro? Pues no es fácil decirlo. Desde luego en pesado, yo creo que tiene más papeletas la pila de combustible y el hidrógeno y en ámbito urbano tiene más papeletas la batería, porque es que es muy simple. Un vehículo de batería es muy sencillo, es la batería y el motor eléctrico. Como haces pocos kilómetros, lo recargas tranquilamente, mantienes la vida de la batería mas o menos bien… Yo intuyo que pueden ir por ahí los tiros. Pero, bueno, estamos asistiendo a una transición energética, en este caso, tecnológica y energética, muy interesante y en el camión pesado están todas las cartas encima de la mesa y habrá que ir probando.
Todos los planes de investigación europeos ya están evidentemente hacia la descarbonización y por tanto realizando prototipos que ya veremos si luego cuajan en productos de fabricación en serie.
Aquí el que tiene que dar la ultima palabra es el consumidor. Es al consumidor al que le tienen que endulzar la boca, en todo: ¿cuál es el coste del vehículo? ¿Cual es la vida del vehículo? y ¿cual va a ser su coste de explotación? Y como va a estar la infraestructura. Esto el de largo recorrido lo tiene que tener muy claro. Mientras tanto se seguirá vendiendo tracción diésel, hasta que no haya una prohibición clara porque ahora mismo no tiene competencia en cuanto a poder desplazarse con cierta fiabilidad.
Hay una tecnología de la que no se habla demasiado, pero hay algunas empresas que están investigando, el motor de combustión de hidrógeno.
Bueno, evidentemente, esto ya salió. Esto ya BMW en los años 70 y 80 sacaron su Serie 7 con motor de hidrógeno, que embarcaba hidrógeno líquido, que, ahora, por el momento está descartado. Puede regresar otra vez, pero embarcar hidrógeno para quemarlo en un motor de combustión, diríamos que el motor de combustión sigue estando sometido a la tiranía de Carnot, con lo cual el rendimiento seguiría siendo menor que el de la pila de combustible. El rendimiento de la pila de combustible no esta sometido a Carnot y tiene un rendimiento alto. No todo lo alto que nos gustaría, tienen mucho mejor rendimiento las baterías. La pila tiene que superar unas cuantas barreras en cuanto a su curva de rendimiento. Así que diríamos que en este sentido el motor de hidrógeno puede que tenga cabida en el ámbito naval y de largo recorrido en (carretera), no obstante, seguirá necesitando embarcar hidrógeno a bordo, eso es obvio, y necesitará embarcar un catalizador de óxidos de nitrógeno a la salida, porque obviamente va a generar muchos NOX y esto puede ser un problema porque los ojos están puestos en las emisiones contaminantes.
Lo único es que el motor de hidrogeno tiene que tener segmentos especiales, tiene que ser bastante hermético porque el hidrógeno tiene tendencia a fugar y entonces se fuga por todos los sitios. Hay que tener mucho cuidado con el hidrógeno. Luego la temperatura de llama del hidrógeno es muy alta y por tanto la culata también hay que protegerla.
Es decir, desarrollos hay, y posiblemente haya fabricantes que decidan ir por esta tecnología y ofrecer a las marcas la tecnología de un motor de combustión con hidrógeno. Pero yo me decanto más en que, si hay que utilizar hidrógeno se utilice la pila de combustible. Pero aquí entra en juego todo.
Muy bien. Muchísimas gracias por colaborar con nosotros y facilitarnos toda esta información. Si que le quería pedir, aunque ya en parte lo ha hecho en las últimas intervenciones, si nos puede hacer una especie de conclusión o resumen de cómo ve el futuro de la movilidad en el transporte pesado, pensando ya en el final de la década que es cuando parece que va a haber una mayor oferta de vehículos de propulsión eléctrica.
Efectivamente, yo veo el transporte pesado con una fase tecnológica con pasos intermedios. Veo que todavía seguirá utilizándose de forma mayoritaria, por lo menos hasta el 2025, incluso podría llegar hasta el 2030, las tecnologías convencionales, tecnologías diésel. Utilizando gasóleo o utilizando otros combustibles que vengan del “bio”, que sean ecológicamente recomendados porque hayan filtrado el CO2 en su fabricación. En este sentido, incluso Repsol esta sacando gasóleo “bio” y esto podría darle un cierto balón de oxigeno para esta tecnología diésel.
Veo que la hibridación irá avanzando. Creo que los híbridos van a tener un planteamiento muy importante en cuando a la tracción de los pesados, sobre todo también un híbrido con una capacidad de baterías alta que le permita entrar en los núcleos urbanos o periurbanos en modo puramente eléctrico al camión. Incluso en las zonas de puerto para recoger la carga en modo puramente eléctrico. Las otras tecnologías, todas con tracción eléctrica van a ser la de puramente de batería y la de pila de combustible que será hibrida con batería.
El hidrógeno tiene unas características en cuanto a la autonomía, que no tienen las baterías, y, en cualquier caso, ambas tecnologías van a necesitar de una infraestructura clara en carretera para que se puedan desarrollar. Mientras no se desarrollen esas infraestructuras, estas tecnologías no avanzarán. ¿Por qué? Porque aquí intervienen otros actores, que no son meramente los fabricantes de vehículos, están otros actores que son las eléctricas o las eléctricas que hagan hidrógeno y que dependan de ellas los puntos de carga. En cuanto evolucione una u otra, imperará la tecnología y, en cualquier caso, diríamos que todo estará en función de la aplicación del vehículo y en analizar qué tecnología conviene, si tiene que ser de batería, de hidrógeno o de pila de combustible. En cualquier caso, las dos son cero emisiones, que es hacia donde queremos llegar.
Pues muy bien, muchas gracias de nuevo José María, doctor ingeniero industrial y catedrático de la UPM de Madrid por colaborar con nosotros en la grabación de este podcast. Muchas gracias.
Muchas gracias a Vosotros.
Como habéis podido escuchar en el podcast, el paso hacia la transición eléctrica supone un reto muy importante del que todos estamos aprendiendo. En Renault Trucks llevan ya décadas investigando y probando sus soluciones de electromovilidad en condiciones reales de transporte y así poder ofrecer ahora todo el asesoramiento necesario para los transportistas que estéis dispuestos a dar el paso hacia un transporte sostenible.
Pero, para dar este paso lo primero es conocer las características exactas de cada transporte. Los expertos de Renault Trucks estudian tu actividad, tus rutas, las mercancías que transportas… para conocer cuál es la mejor solución para tu empresa.
Renault Trucks acompaña a sus clientes en este proceso y ajusta, como un traje a medida, la solución a cada necesidad.
Para que el cambio de tecnología pase de desafío a éxito, hay que confiar en los expertos, y Renault Trucks no solo lo es, si no que su compromiso es estar a tu lado en este proceso.
Para mis información sobre la gama eléctrica de Renault Trucks visita la sección «Energías alternativas» en la web www.renault-trucks.es.
NOTAS
Carnot: hace referencia al Ciclo Carnot y a la segunda ley de termodinámica desarrollada a partir de los estudios del ingeniero francés Sadi Carnot en el siglo XIX sobre la máquina de vapor y la energía necesaria para ponerla en movimiento. Esta ley de termodinámica resultó fundamental para la mayor eficiencia de los motores de combustión.
Tabla de Mendeleiev: Dmitri Mendeléiev (1834-1907) es el inventor de la tabla periódica de la que parte la actual.
Rotor: es el elemento móvil del motor, es decir, es el elemento que en una turbina o en otro tipo de máquina, gira, frente al resto de componentes estáticos.
Reostato: es una resistencia variable que se utiliza para controlar la corriente dentro de un circuito eléctrico.
Delgas: es cada una de las láminas de cobre o segmentos metálicos que forman el colector de una máquina de corriente continua
Motores de continua sin escobillas o “brushless”: los motores sin escobillas o “brushless” no incorporan colector ni escobillas para cambiar la polaridad en el rotor; la conmutación de las bobinas se realiza electrónicamente a través de un controlador de motor.
Efecto Joule: El efecto Joule es un fenómeno por el que los electrones en movimiento de una corriente eléctrica impactan contra el material a través del cual están siendo conducidos. La energía cinética que tienen los electrones se convierte entonces en energía térmica, calentando el material por el que circulan.
