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Madrid, 18 Septiembre 2013 / TECNOLOGÍAS Y COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS / Juan Luis Plá de la Rosa

Políticas de Movilidad Urbana Sostenible y Accesible

Juan Luis Plá de la Rosa

Jefe del Departamento de Transporte

IDAE

TECNOLOGÍAS Y COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS PARA UNA MOVILIDAD

ENERGÉTICAMENTE SOSTENIBLE


UsePrimary Energy Energy Carrier Use

Renewable

Biomass

Geothermal

Solar

Water

Wind

Fuels Thermal Engine

Electric Motor

Fuel Cell

Battery

Fossil

Crude Oil

Natural Gas

Uranium

Diesel/

Gasoline/

Cerosine

Gas

Coal

Power Plants

Synthetic

Fuels

Hydrogen

Vehicle

ICE

Jet

Electric Power

Heating

Ship

ICE

Electric Power

Plastic / Chemistry

Production

Transportnon Transport

UsePrimary Energy Energy Carrier Use

Renewable

Biomass

Geothermal

Solar

Water

Wind

Fuels Thermal Engine

Electric Motor

Fuel Cell

Battery

Fossil

Crude Oil

Natural Gas

Uranium

Diesel/

Gasoline/

Cerosine

Gas

Coal

Power Plants

Synthetic

Fuels

Hydrogen

Vehicle

ICE

Jet

Electric Power

Heating

Ship

ICE

Electric Power

Plastic / Chemistry

Production

Transportnon Transport

Alternativas para el transporte

Fuente: Future Fuels for Transport 2050. UE 2011


Periodo Transporte por carretera

Corto plazo

(2020)

Ligeros:

Mezclas de bioetanol o biodiesel

Electricidad

Hidrógeno

GLP, HVO, metano

Pesados (ciudad)

Mezcla de biodiesel

HVO, metano

Electricidad (híbridos)

Hidrógeno (autobuses)

Pesados (larga distancia):

Mezcla de biodiesel

HVO / metano (vehículos duales)

Medio plazo

(2030)

(Mezcla de) Bioetanol o biodiesel (2ª

generación)

Electricidad & hidrógeno

Biometano, HVO

Sintéticos: BtL/GtL

Biodiesel (1ª y 2ª generación)

Combustibles sintéticos (GtL)

Biometano, HVO

Hidrógeno

Electricidad (híbridos)

Biodiesel (1ª y 2ª generación)

Combustibles sintéticos (GtL)

Biometano /

GNC, HVO

Hidrógeno

Largo plazo

(2050)

Electricidad e hidrógeno a partir de fuentes

de energía renovables

Biometano (principalmente para vehículos

en larga distancia)

Biocombustibles (2nd3rd generación, sólo

para el transporte de larga distancia).

Biocombustibles (2ª y 3ª generación)

Electricidad e hidrógeno a partir de

fuentes de energía renovables

Biometano

Biocombustibles (2ª y 3ª generación)

Electricidad e hidrógeno a partir de fuentes de

energía renovables

Fuente: Future Fuels for Transport 2050. UE 2011

Alternativas para el transporte


Emisiones de CO2 y consumo energético

C/HC/O·1612

44

ecombustibl kg

CO kg 2

2,75

1,91

1,38

3,023,153,2

0,82

0,55

0,8

0,84

0,74

0,92

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

Gasóleo Gasolina GLP Gas Natural Etanol Metanol

kg

CO

2 / k

g c

om

bustib

le

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

kg

CO

2 / k

W · h

Diesel Otto

2,75

1,91

1,38

3,023,153,2

0,82

0,55

0,8

0,84

0,74

0,92

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

Gasóleo Gasolina GLP Gas Natural Etanol Metanol

kg

CO

2 / k

g c

om

bustib

le

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

kg

CO

2 / k

W · h

Diesel Otto

Consumo energía

(kwh/km)

Emisión CO2

(kg/km)

Gasolina 0 % 0 %

Diesel - 15 % - 13 %

GLP 0 % - 10 %

Gas natural - 5 % - 24 %

Híbrido

(gasolina)

- 27 % - 27 %

Fuente: IDAE


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.


BIOCARBURANTES DE 2ª GENERACIÓN Y COMBUSTIBLES SINTÉTICOS

Biocarburantes conv.

Esteres metílicos de

ácidos grasos

(FAME)

Bio-Etanol

ETBE

Bio-Metanol

Bio-butanol

Combustibles sintéticos

GTL(Gas to Liquid)

SynFuel

CTL(Coal to Liquid)

SynFuel

BTL(Biomass to Liquid)

Biocarburantes de 2ª

generación

SunFuel

SunDiesel

Biocarburantes de 1ª

generación

Síntesis de Fischer Tropsch + Captura de CO2

nCO + 2nH2 CnH2n + nH2O

nCO + (2n + 1)H2 CnH2n+2 + nH2O

Fermentación; Destilación;

Transesterificación; otros


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.


GASES LICUADOS DE PETRÓLEO – TECNOLOGÍA, VENTAJAS Y BARRERAS


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.

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.


¿EL HIDRÓGENO COMO FUENTE DE ENERGÍA?

¡El hidrógeno NO ES UNA FUENTE DE ENERGÍA!

Reformado

Oxidaci

parcial

H2

Fuentes de energía

Electrolisis

del agua

Electrolisis

del agua

Electrolisis

del agua

CO2

Reformado

Oxidaci

parcial

Reformado,

Oxidación parcial

H2H2OH2O

H2OH2O

Carbón

Petróleo

Gas natural

Biomasa

Nuclear Ele

ctr

icid

ad

Eólica

Solar

Hidráulica

Geotérmica


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):

H2Energía química

Energía

mecánica

Energía

eléctrica

Combustión Energía térmica

Motor

eléctrico

Máquina

térmica de

expansiónMotor térmico ( 0,4)

Pila de combustible (PEM: ¿ 0,60?)


PILAS DE COMBUSTIBLE - VENTAJAS Y BARRERAS


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


Fuente: ACEA; Parlamento Europeo; Roland Berger Strategy Consultants

OBJETIVOS CO2 VEHÍCULOS UE (g/km)

Reglamento 443/2009

1) UE15

2) 120 g/km vehículos; 10 g/km adicionales mediante mejoras en neumáticos, AC

1)

95

2008

2015

2020

161

152

185

130 (2)

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

1995 1998 2001 2004 2007 2010 2013 2016 2019 2022 2025

70

ELECTRIFICACIÓN DEL TRANSPORTE ¿PORQUÉ?


POTENCIAL DE PRESENCIA DE VE - PHEV

0

1

2

3

4

5

6

7

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)

Segmento/Tamaño

PHEV/

EV

Reducción de peso

125 g/km95 g/km

Objetivos Emisiones CO2

2020 2015

Compactos

Coches medios

Coches

granes

Coches de

lujo

Compactos SUV

Grandes SUV

El tamaño del círculo señala las ventas actuales por segmentos.

Fuente: Roland Berger Strategy Consultants

ELECTRIFICACIÓN DEL TRANSPORTE ¿PORQUÉ?


EVOLUCIÓN TÉCNICA HACIA LA ELECTRIFICACIÓN DEL VEHÍCULO

MICRO HEVStart-stop

Frenado regenerativo

Mild HEVStart/stop


Apoyo eléctrico a la tracción

Full HEV (Paralelo)Conducción en modo eléctrico

exclusivo (pocos km)


Start/stop

PHEVConducción en modo

eléctrico (mayor

autonomía)

Carga externa o interna

E-REV ¿FCEV?

VEHÍCULO ELÉCTRICO (BEVs)Conducción en modo eléctrico con

batería

ICETecnología

convencional


EVOLUCIÓN TÉCNICA HACIA LA ELECTRIFICACIÓN DEL VEHÍCULO


Vehículo Eléctrico(electricidad procedente

de ciclo combinado GN)

Vehículo Eléctrico

(electricidad procedente

de central de Carbón)

Vehículo convencional

29% =Rend. Central Distribución Motor eléctrico

42% 92% 75%X X

24% =Rend. Central Distribución Motor eléctrico

35% 92% 75%X X

17% =Refinería Motor Térmico

83% 20%X

WTW1 – Eficiencia Energética (%)

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.

Análisis comparativo de la eficiencia energética entre

un vehículo convencional y un vehículo eléctrico

COMPARATIVA DE EMISIONES EN

FUNCIÓN DE TECNOLOGÍAS

FUENTE: JRC/Eucar(Concawe y RENAULT

VEHÍCULOS

ELÉCTRICOS

122

139

143192

35 157

40 123

32 107

20 102

121

108

58

57

9

2

0

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Megane 115 CV Gasolina

Megane 115 CV GNC

Megane 85 CV Diesel

Toyota Prius Híbrido

Carbón (sin CSC)

Carbón (IGCC)

Mix Europeo

Gas Natural

Biomasa

Nuclear

EólicaWell to TankTank to Wheel

• 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.

• Los análisis de eficiencia energética y

reducción de emisiones deben llevarse a

cabo en el ciclo completo.

• La reducción de emisiones va a depender

del mix energético eléctrico.

EFICIENCIA DEL VEHÍCULO ELÉCTRICO


GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD

Evolución Factor de emisiones

FUENTE: REE

• 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.

• 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


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).

• 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.

• Incorporación de energías renovables al

sistema preferentemente en horas valle.

1.200

Cortesia: REE


2009 2010 2011 2012 2013

10

20

30

40

50Battery capacity (kWh)

Expected launch year

Fuente: AIE 2009

PREVISIONES DE MERCADO


BALANCE

DATOS DE MOVILIDAD COMUNES:

Número de vehículos: 1.000.000

Kilómetros anuales: 18.500

VEHÍCULO DE COMBUSTÓN INTERNA VEHÍCULO ELÉCTRICO

Consumo medio: 5,60 litros/100 km. Consumo medio: 17,50 kwh/100 km. Rendimientos: Cargador: 92%

Gasolina: 6,00 litros/100 km. % Flota: 50% Consumo en bornas de central: 20,68 kwh/100 km. Pérdidas Tpte/transformación: 9%

Gasóleo: 5,20 litros/100 km. 50% Consumo energía primaria: 41,35 kwh/100 km. Generación: 50%

Consumo total E.F.: 1.036.000.000 litros/año 9.740.294 Mwh/año Consumo anual total E.P.: 7.650.353 Mwh/año

Consumo total E.P.: 883.366 tep/año 7.623.396 Barriles/año Consumo Energía Primaria: 657.930 tep/año

Emisiones medias: 158 gCO2/km. Emisiones medias en bornas: 277 gCO2/kwh 57 gCO2/km. Ahorro emisiones 63,7%

Emisiones totales: 2.915.835 tCO2/año Emisiones totales: 1.059.574 tCO2/año

Ingresos Fiscales: 614.762.400 Euros/año 0,593 Euros/litro. Ingresos Fiscales: 44.795.572 Euros/año Coste electricidad: 211 EUR/Mwh

Impuesto electricidad: 6,03 %

RESULTADO:

Ahorro energía primaria: 225.435 tep/año %Ahorro energía primaria= 25,5%

Emisiones evitadas: 1.856.261 tCO2/año % Reducción emisiones CO2= 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: 7.425.044 Euros/año Precio CO2: 4,0 Euros/t. Bloomberg 16.2.2012

Reducción ingresos fiscales: 569.966.828 Euros/año Cambio: 1,3406 US$/Euro 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: 0,4426 IVA: 0,1989 Total: 0,6415

Gasóleo: 0,3459 IVA: 0,1994 Total: 0,5453

Coste doméstico electricidad: 21,10 cEuro/kwh Fuente: Informe precios de la energía. IDAE, Enero 2012.

Impuesto electricidad: 100 / (100-4,864) x 0,18 de IVA

IMPACTO VE EN ESPAÑA


MUCHAS GRACIAS POR

SU ATENCIÓN

Juan Luis Plá de la Rosa

Contacto e-mail: [email protected]

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