En el marco de un sector transporte caracterizado por un elevado consumo de combustibles fósiles y un fuerte impacto ambiental, la promoción del vehículo eléctrico se presenta como una de las vías, por el lado de la oferta, para avanzar hacia la sostenibilidad del sector. A lo largo de este artículo, se presenta un análisis del impacto ambiental del vehículo eléctrico, especialmente centrado en su contribución a la mejora de la eficiencia energética y reducción de emisiones de efecto invernadero, y un análisis económico prospectivo a 2035 y actual. El contenido se estructura en torno a ocho apartados: En el primero, se realiza un breve diagnóstico de sostenibilidad en el sector transporte en términos de su consumo energético y de emisiones de gases de efecto invernadero. Es especialmente relevante el transporte por carretera, responsable de la mayoría del consumo de energía y de las emisiones del sector.
En el segundo, se muestran las principales tendencias tecnológicas que observan en la industria automovilística, donde el vehículo eléctrico, en sus distintas versiones, ocupará un lugar muy significativo en un contexto en el que los vehículos tradicionales mejorarán significativamente su eficiencia energética. En el tercero, se describe la metodología para realizar una comparación coherente de la eficiencia energética en vehículos eléctricos y convencionales, para después pasar a presentar los resultados para cada tipo de vehículo así como un análisis prospectivo a 2035. En el cuarto, se realiza un análisis con los principales elementos que caracterizan el coste de producción y de operación del vehículo eléctrico así como unas cifras orientativas de su evolución futura.
En el quinto, se ilustra la racionalidad económica asociada a la adquisición de un vehículo eléctrico –tanto puro como híbrido enchufable – , y el tiempo necesario para compensar el mayor coste inicial con su menor coste por kilómetro. En el sexto, se muestra las ventajas en términos de emisiones de CO2 del vehículo eléctrico frente al convencional, y su contribución a la reducción de emisiones globales del sector transporte. En el séptimo, se describen brevemente algunos aspectos regulatorios, sociales y económicos asociados al vehículo eléctrico y que condicionarán el desarrollo futuro, y su análisis. Y, por último, se presentan brevemente las conclusiones del análisis.
1. El vehículo eléctrico en el marco de un sector transporte insostenible
La Unión Europea se enfrenta a un ambicioso triple objetivo: 1) la competitividad de su economía en un contexto de crisis económica, 2) la protección al medioambiente fuertemente enfocada en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y 3) la seguridad de suministro, cuyo principal objetivo es la reducción de la dependencia energética de combustibles fósiles del exterior.
El compromiso más visible a medio plazo en términos energéticos y medioambientales es el cumplimiento de los objetivos europeos “20/20/20” en 20201: 20% reducción de emisiones de GEI de forma vinculante, 20% de participación de energías renovables de forma vinculante y 20% de mejora de la eficiencia energética. En general, cuando se habla de actuaciones para alcanzar objetivos de reducción de emisiones o mejora de la eficiencia energética se suele centrar la atención en sectores industriales, o incluso se habla de medidas en el hogar. Sin embargo, si se quieren alcanzar los objetivos planteados, habrá que realizar también grandes esfuerzos en el sector transporte, el principal consumidor de energía de la economía, y dependiente en más de un 90% de los combustibles fósiles para cubrir sus necesidades energéticas.
Hasta tal punto llega la dependencia del sector transporte de este tipo de recursos que, sólo este sector, consume directa o indirectamente (refinerías y betunes) el 65% de la producción anual mundial de petróleo. El fuerte crecimiento del consumo energético del sector transporte ha consolidado su posición como principal consumidor energético en Europa, pasando de suponer el 26,3% del consumo final de energía en 1990 al 32,6% en 2007. El aumento del consumo energético del transporte ha evolucionado de forma paralela a la reducción de la participación de la industria europea en el consumo total, manteniendo los hogares y el sector servicios una participación conjunta cercana al 40%.
Es importante que este fuerte crecimiento de la demanda energética en el transporte, en viajeros y mercancías, se ha canalizado preferentemente hacia la carretera y el transporte aéreo, provocando situaciones de congestión en ambos modos. Entre 1990 y 2007 el consumo final de energía del sector transporte creció un 34,4%, liderando este crecimiento el sector aviación (83,3%) seguido del transporte (31,5%) por carretera, que supone un 82,1% del consumo de energía en transporte europeo, y donde, dado su elevado peso, debería centrarse cualquier política orientada a la sostenibilidad del sector transporte.
De forma paralela al análisis del consumo energético, el sector transporte supone un 24,4% de las emisiones totales de CO2, habiendo registrado un incremento del 23,6% entre 1990 y 2007. El principal origen de las emisiones en el sector transporte proviene también del modo carretera, que supone el 94% del total. Es destacable, que las características inherentes al sector transporte –atomización de sus agentes, grado de desarrollo tecnológico, fuerte correlación con el crecimiento de la renta, etc.- hacen muy difícil
la implementación de medidas sectoriales que reduzcan sus emisiones de GEI, aumenten su eficiencia energética o incrementen la participación de energías renovables.
Una muestra de ello es la fuerte tendencia de crecimiento de combustibles fósiles registrada por este sector en el contexto europeo y español. Teniendo en cuenta la evolución de los indicadores energéticos y ambientales mencionados se puede diagnosticar una tendencia insostenible en el sector que muestra la necesidad de medidas que lo orienten hacia una senda de comportamiento compatible con los objetivos 20/20/20.
Vías de solución a la insostenibilidad del sector transporte
La importancia del sector transporte como sector económico y su peso en el consumo energético y en las emisiones lo constituyen como uno de los ejes principales de las políticas públicas si se pretenden alcanzar los objetivos de política económica (competitividad), ambiental (emisiones de GEI) y energética (seguridad de suministro). En particular, el segmento sobre el que habrá que redoblar esfuerzos es el transporte por carretera, modo hacia el que se ha tendido a inclinar la balanza en el transporte europeo y español.
De cara a avanzar hacia la sostenibilidad del transporte por carretera existen un amplio abanico de políticas, que se pueden agrupar en tres grandes bloques: políticas de demanda, medidas de “mandato y control”, y políticas de oferta. Dentro de las políticas de demanda pueden encontrarse medidas que apuestan por desarrollar diseños urbanísticos que minimicen las necesidades de movilidad de los ciudadanos o las que incentivan las modalidades de transporte más sostenible, como por ejemplo el transporte público o la bicicleta. La fiscalidad ambiental puede jugar en este campo un papel importante, encareciendo los modos de transporte más intensivos en energía y emisiones (Ej. impuestos a los carburantes o impuestos al CO2).
Sobre la demanda también incidirán medidas regulatorias “de mandato y control” como la imposición de límites de velocidad en determinado tipo de vías o como los límites de emisiones por kilómetro establecidos a los vehículos. Por último, se encuentran las medidas de oferta, entre las que destacan aquellas destinadas a fomentar nuevas tecnologías más eficientes en el transporte, entre las que se encuentran el desarrollo de vehículos cada vez menos dependientes, e incluso independientes, de los combustibles fósiles
para su funcionamiento. Dentro de este bloque juega un papel fundamental la promoción del vehículo eléctrico.
La opción del vehículo eléctrico
La idea de promover la implantación masiva del vehículo eléctrico ha resurgido con fuerza en las sucesivas crisis energéticas, difuminándose cuando la crisis pasaba. Sin embargo, diversos desarrollos tecnológicos que han mejorado las características de los vehículos eléctricos, como la mayor capacidad y menor coste de las baterías, ha hecho que se pase de una fase de diseño de prototipos a un potencial inicio de una fase comercial masiva. Más aún, la sociedad ha aumentado su percepción sobre la importancia de buscar una alternativa eléctrica al transporte, que se acentuó desde la primavera y el verano de 2008, cuando los precios del petróleo sobrepasaron holgadamente los 100 dólares por barril, comprometiendo no sólo la viabilidad del sector transporte en su conjunto, sino la propia competitividad del sistema económico europeo, y español. En esta línea, existe un consenso generalizado de que el precio del petróleo y sus derivados seguirá una tendencia al alza en el medio y largo plazo.
Los beneficios en términos de eficiencia energética del vehículo eléctrico, prácticamente el doble frente al vehículo con motor de combustión interna tradicional, y su menor intensidad de emisiones de GEI por kilómetro, justifican el posicionamiento de la promoción del vehículo eléctrico como una prioridad de las políticas energéticas y de I+D+i de los Estados miembros. El vehículo eléctrico no sólo permite reducir el consumo de combustibles fósiles y las emisiones en el sector transporte, debido a la mayor eficiencia energética de su tecnología. Además, los vehículos eléctricos enchufables a la red eléctrica –ya sean puros o híbridosfacilitarán la penetración de las energías renovables en un sector en el que es muy difícil su introducción.
Estas ventajas estratégicas unidas a los avances tecnológicos que hacen el vehículo eléctrico mucho más atractivo para el consumidor, han favorecido el inicio de un proceso de comercialización de vehículos híbridos y el anuncio de la salida al mercado de varios modelos de vehículos eléctricos puros en los próximos meses. A continuación se realiza un análisis de las distintas opciones tecnológicas para reducir la dependencia de combustibles fósiles en el transporte por carretera, del potencial del vehículo eléctrico y de las posibles ventajas frente a las opciones convencionales no sólo términos de eficiencia energética y de emisiones, sino
también desde el punto de vista de costes económicos.
2. Alternativas tecnológicas al vehículo convencional
Las mejoras tecnológicas en vehículos y en combustibles contribuirán de forma importante a reducir el consumo de petróleo y las emisiones de CO2 en el transporte por carretera en el futuro. La tecnología actual de propulsión de los vehículos se basa fundamentalmente en los motores de combustión interna (ICE, en sus siglas en inglés), que transforma la energía química contenida en los combustibles fósiles en energía mecánica a través de la combustión. Dentro de éstos, los motores de explosión de gasolina (Spark-ignition –SI-, en su denominación inglesa) dominan el mercado estadounidense de vehículos ligeros y los motores de compresión diésel (Compression-ignition –CI-, en su denominación inglesa) predominan en el mercado europeo.
Sendas de evolución tecnológica
Existen tres grandes sendas por las que la tecnología podría evolucionar y, aun cuando se verá que la electrificación del transporte a través de vehículos eléctricos híbridos y puros presenta grandes ventajas, también cuentan con potencial las opciones basadas en una mejora sostenida de los motores de combustión interna o en sistemas de propulsión basados de células de combustible, como podría ser el hidrógeno.
En relación a la primera alternativa, la basada en el sistema de combustión interna, la previsión es que mantenga su predominio durante los próximos 15 años, pasando posteriormente a ganar peso vehículos basados en otro tipo de tecnologías. Este es el tiempo que los análisis llevados a cabo por el MIT estiman que tarda en renovarse la flota de transporte en media, a lo que se une el reducido grado de penetración en la actualidad de las tecnologías alternativas en materia de motores.
En la segunda vía, juega un papel fundamental el vehículo híbrido eléctrico de gasolina (HEV, en sus cifras en inglés), que está siendo la tecnología puente entre las tecnologías de combustión interna actuales y otras opciones, con mucho potencial de desarrollo, pero en un horizonte temporal más amplio, como puede ser el vehículo eléctrico puro (BEV) y el vehículo híbrido enchufable (PHEV). La tercera vía, consiste en la tecnología basada en células de combustible, principalmente hidrógeno, cuyas limitaciones logísticas y sus elevados costes le confieren un menor potencial que a las dos anteriores.
Teniendo en cuenta las características tecnológicas de estas opciones, sus perspectivas de desarrollo futuro y la prioridad en la política energética de cada una de ellas, parece adecuado centrar el análisis en las dos primeras alternativas, realizando una comparación técnica y económica de los sistemas convencionales (ICE) frente a los vehículos eléctricos, ya sean híbridos, híbridos enchufables o puros. Los vehículos eléctricos frente a los convencionales En relación a la primera vía de evolución tecnológica, la basada en los vehículos con motores de combustión interna, se espera una mejora muy sustancial de su eficiencia energética en el medio plazo, fundamentalmente impulsada por la presión competitiva originada por el vehículo eléctrico.
En cuanto al desarrollo de los vehículos eléctricos, se percibe al vehículo eléctrico híbrido como una opción de transición ya que, por un lado dispone de un motor de combustión interna y, por otro, tiene un motor eléctrico, aunque éste no tiene capacidad para conectarse a la red eléctrica. El motor eléctrico tiene muy poca potencia y las baterías sólo permiten una autonomía de muy pocos kilómetros. La ventaja es que no consume energía cuando está parado y que recupera energía en las frenadas o en fuertes pendientes descendientes. Además, es necesario poner de manifiesto que el hecho de que no sea enchufable, limita su contribución a la sostenibilidad ambiental del sector transporte, ya que no permite favorecer la introducción de energías renovables de origen eléctrico a través de la carga de electricidad, procedente de un mix de producción con un determinado peso de renovables.
Algunos de los modelos más populares en el mercado son el Toyota Prius, Honda Insight, Honda Civic y el las versiones híbridas del Toyota Camry, Toyota Highlander y el Ford Escape. Según el análisis de la Agencia Internacional de la Energía, el coste en el mercado de un vehículo híbrido supera en 5.000 dólares el precio de la versión convencional comparable. El PHEV es esencialmente un vehículo híbrido con un dispositivo para enchufarlo a la red eléctrica, lo que le permite cargar electricidad en su batería a partir de una
fuente externa. Sin embargo, el concepto de funcionamiento es muy diferente al de un HEV, ya que el motor de tracción es el eléctrico, dispone de baterías más grandes, y el motor de combustión es más pequeño y sirve para producir electricidad.
Desde el punto de vista de la sostenibilidad global, la gran ventaja del PHEV es que se puede cargar con electricidad proveniente de fuentes renovables, facilitando la penetración de estas en el sector transporte y contribuyendo a incrementar la eficiencia energética y reducir emisiones. Además, se podría cargar por la noche, manteniéndolo conectado a la red eléctrica, siendo este el periodo en el que los precios de la electricidad son más bajos y en el que el sistema eléctrico goza de mayor capacidad excedentaria. El análisis de la AIE pone de manifiesto que esto último podría servir para ayudar a la gestión del sistema eléctrico, ya que los coches se cargarían por la noche cuando al sistema eléctrico le sobra energía y podrían verter electricidad en el sistema durante el día cuando se producen picos de demanda y la electricidad es cara.
El vehículo eléctrico puro (BEV) obtiene básicamente toda su energía para su funcionamiento de la electricidad suministrada por la red. Con la electricidad se carga la batería, que es de un tamaño muy superior a la del PHEV, cuya energía alimenta el funcionamiento del motor eléctrico. La autonomía de un BEV es, en principio, limitada respecto a los estándares de los vehículos convencionales o PHEV. No obstante, depende de la tipología de la batería y del número de baterías instaladas en vehículo, situándose el rango de autonomía actual entre los 50 y los 200 kilómetros. Este tipo de limitaciones puede resolverse de dos formas: desarrollando infraestructuras de recarga rápida, que permitan recargar completamente en pocos minutos, y avanzando en el desarrollo tecnológico de las baterías, algo que ha venido ocurriendo durante la última década. En este sentido, las nuevas baterías de litio ofrecen perspectivas de mejoras tecnológicas y de reducción de costes muy prometedoras.
Es previsible que los retos logísticos y tecnológicos a que se enfrenta el BEV lo posicionen como una opción de largo plazo frente al PHEV, que muestra grandes ventajas también en términos de eficiencia energética y cuya implantación comercial no requiere grandes cambios en las infraestructuras eléctricas.
La eficiencia energética del vehículo eléctrico
Uno de los objetivos de sostenibilidad energética que puede verse favorecido por la introducción masiva del vehículo eléctrico es el de eficiencia energética. Como ya se ha comentado, una de las principales ventajas de los automóviles con motor eléctrico es su alta eficiencia, que se traduce, además, en una contribución a la reducción de la dependencia del transporte rodado de los combustibles fósiles, con el consiguiente impacto ambiental positivo en términos de reducción de emisiones.
Metodología de análisis
Para realizar un análisis de eficiencia de los distintos tipos de vehículos, se debe estudiar la eficiencia de cada opción teniendo muy clara la fase del ciclo de vida que se está utilizando. En este sentido, la comparación de alternativas de combustión interna con otras de tracción eléctrica es compleja puesto que sus fuentes energéticas, y por tanto sus ciclos de vida, son diferentes. En el caso de los vehículos con motor de combustión, se suele utilizar la eficiencia del “tramo tanque-ruedas”, que consiste en calcularla para la fase que va desde el tanque en el que está almacenado el combustible en la gasolinera hasta la energía mecánica final obtenida, que permite mover las ruedas. Esto es así porque se utilizan combustibles cuya transformación energética se produce en el propio vehículo ya sea de forma directa, como en el ICE, o de forma indirecta, como la transformación de energía cinética en electricidad en el caso del híbrido.
Para vehículos eléctricos se suele calcular la eficiencia energética para el “tramo plantaruedas”, que mide la eficiencia desde que el combustible se introduce en la planta de producción eléctrica hasta que esa electricidad se utiliza para mover las ruedas (incluye el proceso de generación, transporte y distribución de electricidad, carga de la batería y producción de energía mecánica mediante el motor eléctrico). En este caso, influye de manera importante el supuesto que se haga del parque generador, ya que una central térmica puede tener una eficiencia algo superior al 50% y otra con fuentes renovables del 100%. Así, en el caso del BEV es más adecuado realizar un análisis de este tramo, ya que su suministro proviene –en parte o en su totalidad- de electricidad con origen en un proceso de transformación de energía primaria (Ej. Renovables, gas o carbón) en energía final (electricidad) en una planta de generación eléctrica.
Para los PHEV es una combinación de ambas. La eficiencia se mediría “del tanque a ruedas” cuando la batería se carga mediante el motor de combustión y “de planta a ruedas” cuando lo hace mediante su conexión a la red eléctrica.
Eficiencia energética por tipo de vehículo
El vehículo convencional de gasolina (ICE), con motor de combustión interna, tiene una eficiencia global del 25%. Es decir de la energía del combustible introducido en el vehículo sólo se obtiene en forma de energía mecánica para el movimiento de las ruedas el 25%, desaprovechándose el 75% restante de la energía: por rozamientos dentro del motor o en la tracción, o los propios factores termodinámicos limitadores del rendimiento en los motores de explosión. Por su parte, en el vehículo híbrido (HEV), la introducción de un motor eléctrico, además del convencional contribuye a la mejora de la eficiencia hasta alcanzar una eficiencia energética del 30%. Esto es debido a que el motor eléctrico permite recuperar, en frenadas o pendientes descendientes suficientemente escarpadas, parte de la energía cinética, almacenarla en la batería y posteriormente utilizarla para mover el coche a través del motor eléctrico.
En el caso del BEV, las estimaciones muestran una eficiencia que alcanza el 77% si la electricidad que carga las baterías del BEV tiene un origen plenamente renovable y un 42% si el mix de generación eléctrica está basado en gas natural. Finalmente, como ya se ha comentado, la eficiencia del PHEV es una combinación de la del motor convencional, con una eficiencia del 25% y de la del motor eléctrico, que se sitúa entre el 42% y el 77%, considerando todos los elementos anteriormente citados. Así, se obtiene una eficiencia para el PHEV entre el 31-49%, según la utilización de los mismos, muy superior a la del vehículo convencional o el híbrido tradicional. Según estas cifras se puede llegar a aprovechar el doble una unidad de energía en un PHEV respecto a un vehículo convencional.
Análisis prospectivo
El análisis realizado hasta ahora está basado en los datos de las tecnologías actuales. Sin embargo, para ver cómo puede contribuir en un futuro cada opción a reducir el consumo global de combustibles fósiles del sector transporte es conveniente realizar un análisis prospectivo del ahorro de combustible proporcionado por cada una de las opciones tecnológicas consideradas frente al vehículo convencional. Este análisis cuantitativo lo ha llevado a cabo el MIT en su informe On the road in 2035, cuyos principales resultados se presentan a continuación:
En la actualidad, con los vehículos disponibles en el mercado, los mayores ahorros de energía se pueden alcanzar con el HEV, que puede llegar a consumir hasta un 30% menos de energía que el vehículo de gasolina convencional. En la simulación para 2035, el HEV supone una ahorro energético del 65% frente al vehículo de gasolina convencional actual. Para esa fecha, estos ahorros se van incrementando con el PHEV, que consume un 25% del petróleo que consumiría un vehículo actual de gasolina y el BEV, con un consumo del 19% frente al vehículo de referencia. Por tanto, las previsiones apuntan a que las mayores eficiencias relativas de los diferentes tipos de vehículos con tracción eléctrica se mantendrán o aumentarán en el medio plazo respecto a los de combustión interna.
Dentro de éstos, el PHEV se presenta como la opción con mayor potencial a medio plazo, porque permite la conexión a la red eléctrica, sin necesidades de grandes adaptaciones en las infraestructuras del sistema eléctrico y permitiéndole al usuario mantener su independencia, al disponer de un motor convencional.
4. La economía del vehículo eléctrico desde un punto de vista prospectivo
A lo largo del artículo se han analizado los dinamizadores del vehículo eléctrico, como su mayor eficiencia energética y su potencial contribución a la sostenibilidad ambiental y económica del sector transporte y de la economía. Sin embargo, conviene destacar que junto a estas ventajas globales, el análisis desde el punto de vista del consumidor -a nivel microeconómico- muestra al vehículo eléctrico como una opción a considerar por su ventaja relativa de costes frente a la opción convencional, siempre teniendo en cuenta su propio perfil como conductor (distancias recorridas, utilización, tipología de los recorridos, etc.).
Una aproximación general al coste que un consumidor tendría que asumir por la adquisición de un vehículo eléctrico o híbrido en lugar de un vehículo base convencional es la ofrecida por el informe del MIT, On the road, publicado en julio de 2008. El análisis del MIT establece dos referencias temporales: la actualidad, donde no se incluyen vehículos eléctricos puros ni vehículos híbridos enchufables por no encontrarse en fase de comercialización masiva; y el año 2035, donde se analiza toda la tipología de vehículos potencialmente disponibles.
El coste de producción
En el análisis actual, se aprecia que en los vehículos que disponen de mejoras en eficiencia energética existe un sobrecoste frente a un vehículo base, que va de los 3.300 dólares, en el caso de un vehículo de gasolina, a los 6.800 dólares, para un vehículo híbrido. Para los vehículos diésel y gasolina, el mayor coste de producción tiene su origen básicamente en las modificaciones que hay que introducir en los motores para conseguir esa mayor eficiencia. En el caso del vehículo híbrido, aunque las modificaciones del motor suponen la mayor partida de sobrecoste, con un 57%, la necesidad de contar con baterías introduce un coste adicional considerable, alrededor del 30% del sobrecoste.
El escenario a 2035 muestra cómo las opciones convencionales de gasóleo y gasolina han ido introduciendo mejoras progresivas en su eficiencia energética, impulsadas para competir con los vehículos eléctricos. Dichas mejoras implican asumir un sobrecoste de producción, principalmente, en cuanto a mejoras en el motor, pero también en la modificación de materiales y diseños para reducir el
peso. En los vehículos eléctricos hay diferencias muy importantes entre el sobrecoste del BEV y el PHEV. La primera opción es la que cuenta con un sobrecoste mayor, de 15.000 dólares, derivado fundamentalmente del coste de las baterías, que representa un 80% de dicho sobrecoste.
Así, la evolución de los costes de las baterías tendrá una incidencia decisiva en la competitividad relativa de esta opción. En este sentido, las proyecciones en relación a los costes de las baterías muestran una tendencia marcadamente decreciente, pasando de un escenario medio de 1.448 dólares por kWh de capacidad de almacenamiento en 2006 a 281 dólares en 2035. Para los PHEV, el mayor coste derivado de sus mejoras en eficiencia tiene origen en el motor, con un 47% del sobrecoste, aunque los costes de las baterías tienen también una relevancia importante, con un 30%.
El coste de operación
En segundo lugar, después de tener una noción en cuanto al sobrecoste en la producción de un vehículo eléctrico, un consumidor debería ser capaz de comparar el coste por kilometro de un vehículo convencional frente a un eléctrico. Una vez conocido, se podrá determinar el periodo de recuperación de la mayor inversión del coche eléctrico y, de esta manera, comparar la economía de un modelo frente a otro. Dada la ausencia de modelos de vehículos eléctricos en fase de comercialización masiva, una primera aproximación al coste variable puede realizarse utilizando, además de información comercial más o menos rigurosa aparecida en medios de comunicación especializados, algunos de los supuestos que incluyen el MIT y McKindsey en los respectivos informes a los que se ha hecho referencia a lo largo de este artículo. Al igual que en el informe del MIT, se realiza una comparativa entre un vehículo convencional base y un vehículo puro en el año 2035.
Comparativa a 2035
En principio, las estimaciones del MIT situarían un coste para un vehículo eléctrico puro en 2035 en 25.800 dólares, alrededor de 15.000 dólares más caro que un vehículo base con la tecnología convencional. Este mayor coste tiene un impacto sobre la amortización, que es el doble en el BEV frente al vehículo convencional, con 0,05 dólares por kilómetro y 0,12, respectivamente. De hecho, la amortización constituye la principal partida entre los costes totales por kilómetro del vehículo eléctrico, prácticamente las tres cuartas partes del mismo.
Como se ha comentado, el mayor coste inicial del vehículo eléctrico frente al convencional proviene de las baterías. En el informe del MIT, del que partimos para elaborar esta estimación, se asume un coste de la batería de 320 dólares por kWh para el PHEV y de 250 dólares por kWh para el BEV. De esta forma, una reducción de coste de las baterías por debajo de esta estimación contribuiría de forma importante a reforzar la competitividad del eléctrico frente al convencional.
En cuanto al consumo de energía, el vehículo convencional registra un coste muy superior al vehículo eléctrico. Considerando un consumo del vehículo convencional de 7 litros por cada 100 kilómetro y un precio de la gasolina de 1,69 dólares por litro, se obtiene un coste de 0,17 dólares por kilómetro, cifra muy superior a los 0,01 dólares por kilómetro del BEV. Para éste último, se ha considerado un consumo de 0,15 kWh por kilómetro y un precio de la electricidad de 80 dólares por cada MWh.
Considerando los valores de costes de mantenimiento en el entorno de los incluidos en el informe de McKindsey, se obtendría un coste total de operación por kilómetro de 0,21 dólares para el vehículo convencional, muy superior a los 0,16 dólares del vehículo eléctrico puro. De este análisis ya se desprende una primera conclusión importante y es que, considerando todos los costes, de producción y de operación, y con las hipótesis utilizadas, el vehículo eléctrico será más económico en el futuro. De este modo, aunque el vehículo eléctrico seguirá teniendo un coste inicial superior, a medida que se vayan recorriendo kilómetros se irá compensando dicho sobrecoste inicial.
5. ¿Sale a cuenta para un usuario actual la adquisición de un vehículo eléctrico?
Antes de realizar cualquier análisis cuantitativo sobre las potenciales características económicas de un vehículo eléctrico en la actualidad, conviene aclarar que no existen en estos momentos vehículos eléctricos puros (BEV) o híbridos enchufables (PHEV) en venta a escala comercial masiva, por lo que no se dispone de precios oficiales con los que realizar el análisis. No obstante, utilizando referencias públicas de la Agencia Internacional de la Energía e información disponible sobre los modelos que serán comercializados masivamente en el plazo de meses o pocos años, se presentan unos cálculos ilustrativos cuya correspondencia con la realidad en el futuro podrá ser más o menos ajustada.
Vehículo convencional vs. eléctrico puro (BEV)
A la hora de adquirir un vehículo, el consumidor se enfrenta inicialmente al coste de adquisición. Según la información disponible, un vehículo eléctrico puro –descontando la ayuda pública a la que aspiraría el consumidor en la actualidad–podría tener un coste de adquisición para el usuario de 25.000 euros. Un modelo equivalente, con la tecnología de combustión interna convencional, le podría suponer un desembolso inicial de 14.000 euros. Como se aprecia, el sobrecoste inicial es considerable.
Un consumidor racional, continuará analizando cuantitativamente ambas opciones considerando su perfil como conductor. En este caso, se utiliza un ejemplo de un conductor medio que realiza en torno a los 20.000 kilómetros anuales. Recorrer esa distancia anual lleva asociado un importante consumo energético, por lo que esta variable juega un papel muy relevante para determinar la viabilidad económica de la adquisición de un vehículo eléctrico. Así, considerando un consumo del vehículo convencional de 7 litros por cada 100 kilómetros y un precio de la gasolina de 1 euro por litro, se obtiene un coste de 0,07 euros por kilómetro, cifra muy superior a los 0,01 euros por kilómetro del vehículo eléctrico. Para éste último, se ha considerado un consumo de 0,15 kWh por kilómetro y un precio de la electricidad de 60 euros MWh, al suponer que se recargaría básicamente por la noche en un periodo de demanda eléctrica valle.
Agregando a los costes energéticos unos costes de mantenimiento ligeramente superiores en el vehículo convencional (0,03 euros por kilómetro) frente al eléctrico (0,02 euros por kilómetro), se obtiene un coste variable para el vehículo eléctrico de 0,03 euros por kilómetro, cifra muy inferior a los 0,10 euros del vehículo convencional.
De esta forma, bajo los supuestos utilizados de precios energéticos y perfil del conductor, se tardaría algo menos de 7 años y medio en compensar el sobrecoste inicial en la adquisición del vehículo eléctrico frente a la opción convencional con los ahorros derivados, principalmente, del menor consumo energético del primero frente al segundo. Este dato es muy importante, ya que el parque automovilístico se renueva, aproximadamente, cada quince años15, cifra muy superior a la que el vehículo eléctrico comienza a ser más económico que el convencional y porque coincide con la vida útil considerada en la actualidad para las baterías de litio.
El sobrecoste inicial del vehículo eléctrico se puede compensar antes o después según los supuestos utilizados. Por ejemplo, a menor utilización, más lejos estará el punto de corte de los costes. Por el contrario, el punto se encontrará antes si se produce un incremento de los precios de los combustibles fósiles, un escenario muy probable en el medio largo plazo. Así, por ejemplo, en un contexto de precios de la gasolina de 1,5 euros por litro, permitiría reducir el periodo necesario para compensar el mayor coste inicial a los 5 años, situándose el punto de corte a los 101 mil kilómetros . Otra modificación en los supuestos iniciales que alteraría el resultado podría consistir en suponer un consumo del vehículo eléctrico de 0,2 kWh por kilómetro que retrasaría la compensación del sobrecoste inicial hasta los 7,7 años.
Vehículo convencional vs. vehículo híbrido eléctrico enchufable (PHEV)
Al igual que en el caso del vehículo eléctrico puro, en este caso tampoco hay disponibles en el mercado precios oficiales del vehículo híbrido eléctrico enchufable. Así, atendiendo a la información disponible se supone un coste inicial del PHEV de 20.000, descontando la ayuda pública inicial, y un coste del vehículo convencional con prestaciones equivalentes de 12.800 euros. El sobrecoste inicial es considerable, por lo que habrá que ver si los ahorros en los costes energéticos y de mantenimiento ayudan a compensarlo y en cuanto tiempo. Como se comentó en el apartado dos, el PHEV dispone dos motores: uno eléctrico y otro convencional. Tanto para el motor eléctrico como para el motor convencional se asumen todos los supuestos del apartado anterior en cuanto a consumo por kilómetro16, precios de la electricidad y de los combustibles, y coste de mantenimiento por kilómetro.
De esta forma, suponiendo una utilización del motor eléctrico del 60% frente al 40% del funcionamiento en base al motor convencional, se obtiene un coste por kilómetro del PHEV de 0,057 euros por kilómetro. Esta cifra es casi la mitad que el coste por kilómetro del vehículo convencional, que asciende a 0,10 euros por kilómetro. En base a esta información, si calculamos el coste total, se aprecia cómo, a los a partir de los 177 mil kilómetros (casi 9 años), se compensa el sobrecoste inicial asumido por la adquisición del PHEV frente al convencional. Esta cifra, no obstante, es muy sensible a cambios en las hipótesis utilizadas, por ejemplo, incrementos en los precios de los combustibles fósiles: un precio de la gasolina de 1,5 euros reduce el periodo de recuperación de la inversión inicial hasta los 117 mil kilómetros algo menos de 6 años. Por el contrario, si se considera un consumo del vehículo eléctrico de 0,2 kWh por kilómetro el periodo de recuperación de la inversión se retrasa hasta los 185 mil kilómetros.
Impacto sobre las emisiones de CO2
El cambio climático es uno de los principales retos a los que tiene que hacer frente la humanidad en el medio y largo plazo y el sector transporte, especialmente en el modo de carretera, se constituye como el principal emisor de la economía europea y española. En este contexto, el vehículo eléctrico puede jugar un papel fundamental en la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero por dos motivos fundamentalmente. Por un lado, el vehículo eléctrico disfruta de una eficiencia energética muy superior a la de los vehículos convencionales, lo que implica un menor consumo energético por kilómetro y, por tanto, una menor intensidad en emisiones. Por otro, la electricidad es mucho menos intensiva en emisiones que los derivados del petróleo, ya que para su producción en España existe un mix diversificado con un peso muy importante y creciente de energías renovables y de gas natural, el combustible fósil con emisiones más reducidas.
Utilizando los supuestos considerados en los apartados anteriores, se puede ilustrar la importante diferencia entre las emisiones de un vehículo convencional y un vehículo eléctrico. Así, considerando un vehículo convencional relativamente eficiente, con un consumo de 7 litros de gasolina cada 100 kilómetros, se obtendrían unas emisiones de algo más de 16 kg de CO2 por cada 100 kilómetros. A la hora de calcular las emisiones del vehículo eléctrico habrá que tener en cuenta el parque generador que produce la electricidad de la que se suministra y sus emisiones asociadas. En el caso español, las emisiones medias se sitúan en la actualidad en torno a las que emite un ciclo combinado de gas. Sin embargo, hay que tener en cuenta que el objetivo de producción con fuentes renovables, marcado por la Unión Europea para 2020 implicará un peso de las energías renovables superior al 40% en la producción eléctrica, por lo que se puede considerar que la cobertura de la demanda marginal que producirán los coches eléctricos se realizará con un 40% de energías renovables y un 60% con ciclos combinados.
Teniendo en cuenta estos elementos, las emisiones de un vehículo eléctrico se situarían en algo más de 3 kg de CO2 por cada 100 kilómetros, menos de una quinta parte de las emisiones de un vehículo convencional.
Para ilustrar el impacto global sobre las emisiones de la economía española de la implantación del vehículo eléctrico, se podría suponer una sustitución de 3 millones de turismos de gasolina por turismos eléctricos puros. Considerando los datos de la Dirección General de Tráfico, se han estimado las emisiones anuales del parque actual de turismos utilizando los ratios de consumo energético por vehículo y de emisiones por tipología de vehículo de los apartados anteriores. Así, se obtiene que dicha sustitución reduciría las emisiones anuales del parque de turismos español en un 12,3% respecto a las del parque actual. Ello podría constituirse, sin duda, como una contribución muy importante a la reducción de emisiones del sector transporte, uno de los que más dificultades tiene para ello.
7. Otras consideraciones
El estudio de los aspectos ambientales y económicos asociados al vehículo eléctrico no puede acometerse sin, al menos, ser consciente de la existencia de elementos que condicionan decisivamente su desarrollo y su viabilidad económica. Entre las cuestiones y limitaciones que deben tenerse en cuenta en cualquier análisis sobre el vehículo eléctrico y que pueden variar decisivamente en el futuro destacan:
• En la actualidad las empresas automovilísticas están anunciando la comercialización masiva de vehículos eléctricos de diferentes tipos en los próximos meses o años. No obstante, al no estar disponibles actualmente en el mercado en la actualidad, es muy difícil establecer supuestos de costes que sirvan para hacer un análisis cuantitativo completo.
• . La viabilidad económica del vehículo eléctrico dependerá también del segmento de mercado donde se plantee su introducción. El análisis desde el punto de vista del consumidor deberá tener en cuenta los distintos perfiles de conductores existentes.
− Altas utilizaciones. A la vista de las cifras del análisis –caracterizado por un elevado coste inicial y un reducido coste variable por kilómetro- parece que podría ser más interesante para usos más intensivos (más kilómetros), como taxis, flotas de empresas de distribución, vehículos de alquiler, etc.
− Imagen corporativa. Independientemente de un estricto análisis comercial, los vehículos eléctricos pueden ser interesantes para empresas que quieran ofrecer una imagen más compatible con el medio ambiente.
− Conciencia ecológica. Del mismo modo, dado que el coche eléctrico presenta a lo largo de su vida útil, una diferencia de costes relativamente pequeña respecto al convencional, la posible diferencia económica (a favor o en contra) puede pasar a un segundo plano para usuarios con una conciencia ecológica determinada, básicamente por ahorro energético o reducción de emisiones de CO2.
Utilización urbana. La utilización del coche eléctrico puro puede tener una mayor introducción para utilización urbana, ya que la limitación en la autonomía afecta menos y la ganancia en eficiencia energética es mayor (y por lo tanto, también es mejor la consideración económica) frente a una utilización mixta o predominantemente de carretera.
• . Los análisis del MIT citados a lo largo del artículo han puesto de manifiesto las diferencias existentes entre el mercado estadounidense y el europeo. En este sentido, el mercado estadounidense, caracterizado por un mayor número de kilómetros recorridos por conductor y una mayor disponibilidad de garajes (el 80% de los hogares estadounidenses tienen garaje propio frente al 20% en Europa), se presenta como un contexto propicio para la introducción del vehículo eléctrico enchufable, ya sea puro o híbrido, por la mayor facilidad de recarga doméstica nocturna.
• La configuración del parque de generación de electricidad de la que se suministra el vehículo eléctrico es de vital importancia para el análisis de la eficiencia “de planta a rueda”, para determinar el coste energético del vehículo y su competitividad frente al convencional y para el análisis de su impacto ambiental, básicamente de emisiones de CO2. Así, el análisis podrá ser muy diferente si en el parque de generación predomina el carbón, los ciclos combinados, la nuclear o las energías renovables.
• No se prevé que la introducción masiva de vehículos eléctricos afecte de forma negativa a las redes eléctricas. Por el contrario, es de esperar que la recarga de estos vehículos se realice por la noche, que es cuando más barata es la energía y menor es la utilización de las instalaciones. Sí se requerirá instalar postes de recarga rápida en gasolineras, aparcamientos públicos, o calles de ciudades, lo que puede implicar algunos refuerzos en la red, pero no se espera que sean significativos. Una consecuencia que puede ser muy positiva para las redes eléctricas, especialmente de distribución, es que la introducción de vehículos eléctricos podrá acelerar la introducción de modificaciones en las mismas, avanzando en el desarrollo de las redes inteligentes. Éstas pueden llevar a un mejor conocimiento y operación de las redes, redundando en una mejor calidad de suministro, reducción de pérdidas eléctricas, introducción de mecanismos de gestión de la demanda, etc.
• El análisis económico prospectivo del vehículo eléctrico está condicionado decisivamente por el desarrollo de la tecnología, especialmente en el ámbito de las baterías, que suponen gran parte del sobrecoste de éste frente al convencional. También hay que tener en cuenta que la ventaja competitiva del vehículo eléctrico frente al convencional se puede ver alterada en función del desarrollo tecnológico que acometan los vehículos convencionales, básicamente, mejoras de su eficiencia energética. Visto desde otro punto de vista, el desarrollo del vehículo eléctrico puede introducir cierta presión referencial y acelerar las ganancias de eficiencia en los motores convencionales.
• La fiscalidad es una parte muy importante del coste de funcionamiento, tanto de los vehículos convencionales, como de los eléctricos. En el análisis realizado se ha supuesto que las iscalidades de los productos energéticos o varían respecto a los actuales. En ste sentido, no parece muy probable que se reduzca en el corto o medio plazo la fiscalidad de los productos derivados del petróleo, ni que aumente la fiscalidad de la electricidad. En este sentido, hay que tener en cuenta que el coste del suministro eléctrico para el consumidor final no solo incluye el IVA y el impuesto de la electricidad, sino otros elementos de naturaleza similar, como la subvención a las energías renovables, la subvención a la producción eléctrica de los sistemas extra peninsulares, la financiación de los planes de eficiencia del Gobierno, etc.
• En numerosos países se ofrecen ayudas públicas para la adquisición de vehículos eléctricos, entre ellos, España. Cualquier incremento o reducción de las mismas, como es obvio, influirán decisivamente en su rentabilidad frente a los vehículos convencionales. En este sentido, parece que en el medio plazo va a existir un compromiso general de introducción de este tipo de vehículos, no solo por sus ventajas de eficiencia energética y de reducción de emisiones de CO2, sino por sus otras ventajas medioambientales o industriales. De hecho, las ayudas públicas no solo se centran en un apoyo financiero para su adquisición, sino en, por ejemplo, no pagar estacionamientos regulados o peajes para entrar en grandes ciudades.
• Coste de las energías. El coste de las energías es fundamental para analizar los aspectos económicos de los distintos tipos de vehículos. Un mayor coste de los hidrocarburos (gasolina y gas oil) afectará negativamente a la eficiencia económica de los vehículos de combustión interna, y un mayor precio de la electricidad, lo hará en la de los vehículos eléctricos enchufables. En este sentido, existe un consenso generalizado de que el precio del petróleo seguirá una tendencia ascendente en los próximos años, afectando directamente al precio de sus derivados.
En el caso de la electricidad, un aumento del coste del petróleo afectará negativamente por su efecto indirecto, básicamente, en el precio del gas natural y del carbón; sin embargo, sistemas eléctricos con elevada introducción de energías renovables o energía nuclear verán amortiguado este efecto y, por lo tanto, en un escenario de elevados precios del petróleo, puede verse mejorada la competitividad del coche eléctrico enchufable frente a los de combustión interna.
• Aspectos sociológicos. Los conductores actuales están acostumbrados a disfrutar de unos vehículos caracterizados por un elevado nivel de confort y autonomía. La introducción del vehículo eléctrico podrá verse obstaculizada si los nuevos vehículos tienen dificultades para ofrecer a los conductores unos niveles de prestaciones similares a las que tienen con sus vehículos convencionales. Por ejemplo, si los tiempos de recarga rápida se mantienen en torno a los 30 minutos, el coste en términos de tiempo para el conductor es mucho mayor que con un vehículo convencional, lo que desincentivará el uso del vehículo eléctrico. Por el contrario, la menor contaminación local, tanto sonora como de emisión de gases, es un elemento que juega muy a favor del coche eléctrico y ayudará a su introducción.
• Conciencia ecológica. La creciente sensibilización respecto las cuestiones ambientales de la sociedad se constituirá como un factor positivo para el desarrollo y la implantación del vehículo eléctrico. El hecho de que, de un análisis económico, se derive que el coche eléctrico no suponga un sobrecoste muy elevado respecto a los de combustión interna, puede hacer que la conciencia ecológica sea un factor decisivo a la hora de decantarse por un tipo de vehículo u otro.
Conclusiones
El análisis llevado a cabo a lo largo del artículo muestra una contribución positiva del vehículo eléctrico a la sostenibilidad ambiental del sector transporte. Por un lado, disfruta de una eficiencia energética muy superior al vehículo convencional. Por cada unidad energética destinada a suministrar un vehículo eléctrico se puede aprovechar hasta el 77%, en el caso de suministrarse con plantas renovables, frente a un vehículo convencional, que desaprovecha tres cuartas partes de la energía suministrada desde el tanque de combustible.
Por otro, al suministrarse con electricidad, y teniendo en cuenta la elevada penetración de las energías renovables en el sector eléctrico, el vehículo eléctrico permite la penetración de las energías renovables en el transporte por carretera, un ámbito con enormes dificultades para su introducción.
De esta forma, el menor consumo energético por kilómetro recorrido y la posibilidad de incrementar el peso de las renovables en el sector contribuirán de forma importante a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y de la contaminación local procedente del sector transporte, el principal emisor de la economía española. Es destacable que, con los datos utilizados, las emisiones de un vehículo eléctrico por cada 100 kilómetros pueden ser cinco veces más bajas que las de un vehículo convencional. Desde el punto de vista económico, el análisis prospectivo y el actual muestran un sobrecoste en la adquisición frente al vehículo tradicional, que sin embargo se ve compensado a lo largo de los años por sus menores costes variables – tanto por el consumo energético como el mantenimiento-, de forma que los posibles incrementos futuros de los precios de los combustibles fósiles podrán jugar a favor de la viabilidad económica del vehículo eléctrico.
En el análisis prospectivo a 2035, se sigue percibiendo un mayor coste inicial del vehículo eléctrico frente al convencional, con origen fundamentalmente en el elevado coste de las baterías. El vehículo convencional realiza importantes mejoras en términos de eficiencia energética pero su consumo energético seguirá siendo significativamente superior al del vehículo eléctrico.
El análisis para un potencial comprador actual de vehículo eléctrico también muestra un sobrecoste inicial del vehículo eléctrico frente al convencional, que se compensa en poco más de 7 años por los menores costes de utilización, lo que se sitúa en un ámbito inferior a la vida media del parque automovilístico. Adicionalmente, esta cifra se enmarca en un contexto de precios moderados de los combustibles, de forma que si estos se incrementaran hasta los 1,5 euros/litro se reduce considerablemente el periodo de recuperación del sobrecoste hasta los 5 años.
Para un potencial comprador de un vehículo eléctrico híbrido enchufable, el coste inicial se compensa en menos de 9 años, siendo también muy sensible a la baja ante las subidas en los precios de los combustibles fósiles. Así, con precios de la gasolina de 1,5 euros litros, el sobrecoste sería absorbido por los ahorros energéticos por kilómetro en algo menos de 6 años. Por último, es necesario destacar que el análisis de la viabilidad económica del vehículo eléctrico lleva aparejado una complejidad muy elevada, derivada de la evolución de las políticas públicas, del perfil de utilización del vehículo, de la evolución de los mercados energéticos y de la tecnología, etc.
www.enerclub.es/es/frontNotebookAction.do
