Este post tiene como objetivo divulgar los resultados del último artículo (“The limits of transport decarbonization under the current growth paradigm”) que nuestro grupo ha publicado con resultados obtenidos aplicando el modelo  MEDEAS-World, desarrollado por GEEDS-UVa bajo el proyecto europeo del mismo nombre en el que también se desarrolló un modelo similar de ámbito europeo: MEDEAS-EU. MEDEAS-World es un modelo de evaluación integrada energía-economía-medio ambiente de ámbito mundial cuyo objetivo es servir de apoyo en el diseño de las políticas energéticas. Los resultados descritos en este post han sido obtenidos de su versión 2 (ampliada y mejorada después del fin del proyecto) y publicados recientemente en la revista Energy Strategic Reviews.[A]

El artículo se centra en uno de los sectores clave de la transición energética que tiene el potencial de convertirse en un complicado cuello de botella a la hora de reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles: el transporte. El transporte es especialmente delicado porque es enormemente dependiente del petróleo, y éste es el primer combustible fósil que se espera entre en declive [1–9]. Más de un 90% del transporte actual se mueve con combustibles líquidos y estos son, mayoritariamente, derivados petrolíferos. Así como es relativamente sencillo obtener energía en forma de electricidad o calor de fuentes renovables, la obtención de combustibles líquidos es mucho más complicada (ver Figura 1). Las alternativas a las gasolinas y gasóleos encuentran importantes limitaciones técnicas que se han revisado detalladamente en el Anexo1 y son la base de los resultados que se proponen a continuación.

Figura 1: El cuello de botella más inmediato de la transición energética se encuentra en los combustibles líquidos. Así como es relativamente sencillo obtener energía en forma de electricidad o calor de fuentes renovables y de todos los combustibles fósiles, la obtención de combustibles líquidos es muy dependiente del petróleo. La figura muestra las principales fuentes primarias de energía y su correspondencia con los principales usos, el tanto por ciento es el porcentaje de energía primaria que se consume actualmente en el mundo. La dependencia del transporte los diferentes tipos de energía es la siguiente: 91,6% productos del petróleo, 4,0% gas natural, 3,1% biocombustibles, 1,2% electricidad (fuente https://www.iea.org/sankey/).
  1. Objetivos de descarbonización del transporte en MEDEAS-World

Para estudiar la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero en el transporte nos hemos propuesto un objetivo de reducción de un 80% de las emisiones del transporte en 2050 respecto al consumo actual, un objetivo un poco más modesto que el del Pacto Verde Europeo que propone una reducción del 90 % de las emisiones procedentes del transporte de aquí a 2050. Se puede ver en la figura 2 que esto requiere un abrupto cambio de tendencia respecto al constante aumento de las emisiones mundiales debidas al transporte que hemos visto en los últimos años.

Emisiones debidas al transporte y objetivo propuesto para 2050

Figura 2: Emisiones globales de gases de efecto invernadero del transporte y objetivo propuesto de reducción del 80% para 2050.

2. Escenarios explorados

Para conseguir este objetivo, se propone explorar varios escenarios con diversos grados de ambición en sus políticas que son utilizados en el modelo MEDEAS-World para obtener estimaciones de futuro entre 2020 y 2050. Todas estas medidas políticas se aplican al transporte, mientras el resto del modelo extrapola las tendencias pasadas. En este trabajo, los impactos del cambio climático sobre la economía se han ignorado con el objetivo de poder entender más claramente las dinámicas que ocurren en el sector transporte en cada escenario. Sin embargo, GEEDS-UVa sí considera que el cambio climático va a tener efectos sobre la economía mundial que deben ser tenidos en cuenta en estudios que se centren en la transición de toda la economía.

Los cuatro escenarios simulados son:

  • Tendencias: Continúa las tendencias actuales.
  • VE Alto: Escenario hipotético de muy alta electrificación en el transporte. Para 2050, se supone que todos los coches personales, autobuses y motocicletas serán reemplazados por vehículos eléctricos de batería y que el 80% de los vehículos pesados serán híbridos. Este escenario no pretende ser realista, pero sirve como ejemplo de electrificación extrema sin cambios en los patrones culturales del transporte.
  • Bici-e: Este es otro escenario hipotético en el que los gobiernos toman medidas para promover una movilidad basada en vehículos eléctricos muy ligeros. Se supone que la mayoría de los automóviles personales son sustituidos por vehículos similares a las motos eléctricas (60%) o bicicletas eléctricas (20%) y por modos no motorizados (8%). Sólo el 12% de los vehículos privados serían similares a los actuales de cuatro ruedas. Los vehículos de carga siguen basándose en los combustibles líquidos debido a sus limitaciones. El paso a vehículos más ligeros tiene un efecto en los sectores económicos relacionados con la fabricación y el mantenimiento de vehículos, ya que vehículos más sencillos significan menores ingresos para esas industrias. La proporción de la actividad de transporte de mercancías cubierta por el ferrocarril eléctrico aumenta del 30% actual al 60% para 2050.
  • Decrecimiento: Se trata de un escenario diseñado específicamente para cumplir los objetivos de descarbonización. Para ello se han adoptado todas las medidas del escenario Bici-e y, a mayores, un decrecimiento económico planificado. La demanda de transporte público de los hogares se reduce un 60% para el terrestre y marino, y un 85% para la aviación y se cambia  la actual economía orientada al crecimiento por otra capaz de evolucionar hacia un estado estacionario de 5.000 dólares en promedio per cápita para 2050 (frente a los 6.500 dólares actuales[B]).

En los tres últimos escenarios se duplican las tasas de reciclado de minerales y se llega en 2050 a un 57% para el cobre, 64% para el cobalto 30% para el litio, 74% para el manganeso y de 70% para el níquel y la electricidad de origen renovable en 2050 alcanza el 90%. La tabla 1 detalla los parámetros de estos escenarios.

Tabla 1: Parámetros de los escenarios. Los valores corresponden a los objetivos a 2050.

Como describimos en anteriores posts de este blog, MEDEAS-World considera que existe una estrecha interacción entre la economía y la energía. Esto quiere decir que estos tres aspectos evolucionan conjuntamente como se puede ver en la figura 3. A mayor PIB, mayor será el consumo de los hogares y la producción industrial y, por tanto, mayor el número de vehículos. De acuerdo a los escenarios, estos vehículos serán de diferentes tecnologías (eléctricos, híbridos, bicis, etc.). Esto permite calcular la demanda de energía para transporte que se suma a la del resto de la economía y esta demanda se compara con la disponibilidad de energía. Si existe escasez energética y ésta no puede ser compensada con desarrollos técnicos, el crecimiento económico se ve afectado, de forma que el PIB puede no ser igual propuesto, a priori, en los escenarios. 

Para una descripción completa de la metodología y los datos utilizados se puede consultar el artículo original.

Figura 3: esquema del funcionamiento del módulo de transporte en MEDEAS.

3. Resultados.

La Figura 4 muestra la estimación de las emisiones de gases de efecto invernadero del transporte para los cuatro escenarios que hemos propuesto.

Se puede ver que en el escenario Tendencias, las emisiones globales del transporte no sólo no bajan, sino que crecen un 20% respecto a los niveles actuales. En los escenarios VE alto y Bici-e, las ambiciosas medidas propuestas permiten reducir las emisiones entre un 15% (VE alto) y un 30% (Bici-e) respecto a los niveles actuales. Sin embargo, estas reducciones distan mucho del objetivo de un 80% de reducción respecto a 2020. Las razones de esto son principalmente dos: la baja electrificación del transporte aéreo y de mercancías debido a limitaciones técnicas (ver Anexo1) y el aumento de la demanda debido al crecimiento económico. Como se vio en el esquema de la figura 3, cuando el PIB crece también lo hacen el número de vehículos y, aunque, por una parte, el consumo baja porque hay mayor proporción de coches eléctricos, por otra parte sube porque son más. Sólo el escenario Decrecimiento alcanza el objetivo de una reducción del 80% de los gases de efecto invernadero en el transporte para 2050.

Figura 4: Emisiones de gases de efecto invernadero debidas al transporte mundial en los cuatro escenarios.

La figura 5 muestra los resultados del PIB per cápita mundial para los cuatro escenarios. Como se puede ver, los escenarios Tendencias, VE alto y Bici-e no consiguen alcanzar el crecimiento económico propuesto a priori (marcado en gris). Esto se debe a que la escasez energética limita el crecimiento económico. En este caso, la restricción se debe al pico del petróleo que limita a todos los sectores económicos a partir de 2025-30. 

Figura 5: Estimaciones del PIB per cápita mundial para los escenarios propuestos.

Es por ello que, en el escenario Tendencias, el PIB crece menos que en VE alto y Bici-e, porque en los escenarios ahorradores las restricciones del pico del petróleo penalizan menos la economía. También se puede ver que el PIB se estanca a partir de 2045 en el escenario VE alto debido a la escasez de energía eléctrica, mientras en el escenario Bici-e sigue creciendo.

Esto muestra que, desde una perspectiva puramente economicista y suponiendo que el cambio climático no va a afectar a la economía, reducir drásticamente el consumo de combustibles líquidos en el transporte es mejor para el crecimiento económico que no hacerlo. También los resultados sugieren que, a medio plazo, es mejor hacerlo a base de cambios en los patrones de movilidad que con vehículos eléctricos, ya que estos no aumentan tanto la demanda de energía eléctrica (y a pesar de que hemos tenido en cuenta el impacto negativo que el escenario Bici-e tiene sobre el sector del automóvil).

Sin embargo, estos resultados pueden cambiar completamente si el cambio climático comienza a tener repercusiones significativas en la economía mundial, ya que, si las emisiones no se consiguen bajar significativamente, el cambio climático se podría convertir en un factor que penalizaría fuertemente la economía, eclipsando los efectos de la escasez energética. Hasta el momento no hemos realizado simulaciones en las cuales analicemos con detalle los efectos del cambio climático debido a las enormes incertidumbres y la falta de datos para calibrar estos efectos. Esperamos poder hacerlo en futuros trabajos, porque cada vez existen más evidencias de que estos efectos no pueden ser ignorados.

En las tablas 2 y 3 se pueden ver el porcentaje de reservas y de recursos de litio, cobre, cobalto, níquel y manganeso que deberían extraerse para cada uno de los escenarios (estos resultados no han sido publicados en el artículo de Energy Strategic Reviews sino en este estudio.  Es preciso tener en cuenta que lasreservas corresponden a la cantidad de un elemento cuya extracción es en estos momentos factible desde el punto de vista económico, tecnológico y legal. Los recursos son mayores que las reservas e incluyen la cantidad total de elemento que se estima que hay en la corteza terrestre en todo tipo de depósitos.

Se han tenido en cuenta los minerales para las baterías, cargadores y redes adicionales de transmisión para la movilidad eléctrica y los demandados por el resto de la economía.  Se consideran  los cuatro tipos de baterías más comunes en los actuales vehículos eléctricos (NMC 622, NMC 811, NCA, LFP) y las baterías de LiMn2O, que pueden ser interesantes si la disponibilidad de cobalto se vuelve crítica. Asumimos, en cada simulación, que todos los vehículos eléctricos evolucionan hacia un tipo único de batería. Esto es una simplificación, ya que todas estas tecnologías están en el mercado, pero se trata de una simulación de máximos para identificar posibles vulnerabilidades futuras. 

Hay que tener en cuenta que, por simplicidad, esta demanda de minerales no se realimenta en MEDEAS como lo hace la escasez energética. Por ello, cuando existe escasez de minerales, la economía no se resiente y puede seguir creciendo y demandando más de lo que físicamente existe. Esto explica que en la tabla 3 algunos valores sean mayores de 100%. Actualmente estamos trabajando en el modelado de las implicaciones de estas escaseces materiales.

Los datos muestran que el escenario VE Alto requiere cantidades de cobre, litio, níquel y manganeso que agotarían las reservas actuales y, para algunas tecnologías, también las de cobalto. El agotamiento del cobre y el manganeso se debe, principalmente a los usos del resto de la economía, pero la mayor parte del consumo de litio se debe a las baterías del coche eléctrico. En el escenario VE Alto, por ejemplo, la demanda de litio para las baterías EV por sí sola agota las reservas mundiales estimadas incluso en las tecnologías más eficaces[2]. Incluso el escenario Decrecimiento se acerca a niveles muy altos de extracción de las reservas de todos los minerales mostrados, aunque sólo agota las de níquel y las de cobalto para algunas tecnologías. Esto pone en evidencia que la disponibilidad de minerales críticos es un talón de Aquiles de la transición energética y explica  la genuina preocupación que la UE muestra desde hace años en sus informes sobre el suministro de materias primas críticas.

Las restricciones son menores cuando miramos la relación con los recursos (Tabla 3), donde sólo el níquel y el litio para algunas tecnologías superan el 100%. Sin embargo, hay que tener en cuenta que extraer esas cantidades que se contabilizan como recursos no siempre es posible desde el punto de vista técnico o económico y conlleva un aumento muy notable de la minería, lo que tiene consecuencias gravísimas sobre la salud de las personas y los ecosistemas [10,11].

Agotar  las reservas y empezar a explotar los recursos requiere abrir nuevos proyectos mineros como los que se están proponiendo en los últimos años en nuestro país y tienen repercusiones muy importantes sobre áreas  extensas y espacios protegidos (las prospecciones de litio en Portugal, por ejemplo, cubren el 10% de su territorio).

Estos resultados muestran que la disponibilidad de  minerales puede ser un límite para la movilidad eléctrica y, para evitarlo, deberíamos aumentar el reciclado rápidamente hasta tasas elevadas. Si el uso masivo de minerales para la transición energética comienza antes de que se establezcan sistemas adecuados de  reciclado, los minerales serían dispersados antes de 2050 y se volverían irrecuperables para futuras generaciones. Sin embargo, reciclar hasta tasas elevadas supone un reto muy importante para la ingeniería, porque el reciclado conlleva pérdidas materiales y de calidad y hay materiales con compuestos difíciles o imposibles de reciclar. A las cuestiones técnicas se suman, además, inercias, cambios legislativos y patrones culturales [11,12].

Por último, la figura 6 ilustra los patrones de movilidad que serían necesarios en el escenario Decrecimiento, que es el que único que nos acerca a una transición compatible con los objetivos de descarbonización. En ella se puede ver la evolución del número de vehículos y de la energía usada por los mismos. Se puede ver que todo ello representa unos enormes cambios culturales en nuestra forma de desplazarnos.

a)

b)

Figura 6: Número de vehículos y cantidad de energía consumida por los mismos en el escenario Decrecimiento.
  1. Conclusiones.

El estudio que se describe en este artículo simula diversos escenarios en el modelo MEDEAS-World con el objetivo de conseguir reducciones de las emisiones de gases de efecto invernadero del transporte mundial similares a las que se barajan en el Pacto Verde Europeo (una reducción de un 80% de las emisiones del transporte en respecto a las actuales para 2050).

Se han simulado cuatro escenarios: la continuación de las tendencias actuales, una apuesta masiva por la movilidad eléctrica (VE alto), un escenario de transporte basado en bicicletas y vehículos muy ligeros (Bici-e) y, por último, un escenario creado a priori para satisfacer los objetivos propuestos y que contempla una reducción de la demanda de transporte y un descenso del PIB (Decrecimiento). 

Los resultados muestran que el escenario VE alto, que apuesta por una fuerte electrificación pero no cambia los patrones de movilidad, sólo consigue reducir un 15% las emisiones de gases de efecto invernadero del transporte. Esto está lejos del objetivo que nos hemos propuesto en este estudio, pero es mejor de lo que consigue el escenario tendencial, en el cual las emisiones mundiales del transporte aumentan un 20%.

El escenario Bici-e propone un cambio radical en la movilidad donde que los coches son sustituidos por motos eléctricas (60%), bicicletas eléctricas (20%) y por modos no motorizados (8%). Sólo el 12% de los vehículos privados serían en 2050 vehículos de cuatro ruedas eléctricos. A pesar de estos ambiciosos cambios en la movilidad, la reducción de emisiones en 2050 es únicamente un 30% respecto a los valores actuales. Esto se debe, en parte, a las dificultades que tienen el transporte de mercancías, la aviación y los barcos para encontrar alternativas eléctricas, pero, sobre todo, al efecto rebote que causa la dinámica del crecimiento económico. 

Para conseguir reducir un 80% las emisiones, hemos tenido que diseñar el escenario Decrecimiento donde, además de las medidas de Bici-e, añadimos una drástica reducción de la demanda de transporte, especialmente el aéreo, combinada con una estabilización del crecimiento económico mundial en un nivel un 23% menor del actual. Este último escenario es el único que consigue el objetivo de reducción del 80% de las emisiones del transporte mundial.

Los resultados muestran que las restricciones energéticas debidas al pico del petróleo tienen el potencial de afectar a la economía mundial a partir de esta década, de forma que los aquellos escenarios que más energía ahorran en el transporte ven su crecimiento económico menos penalizado por la escasez energética. Esto hace que se produzca un efecto rebote que hace que no puedan reducirse las emisiones de gases de efecto invernadero en la medida deseada. Puesto que, cuanto más ambiciosas son las medidas de cambio de movilidad, más petróleo se ahorra y más es capaz de crecer la economía, lo que aumenta la demanda de otros sectores de energía para  transporte  y anula el efecto del ahorro y la electrificación.

Las simulaciones de MEDEAS-World también muestran que, si los ritmos de reciclado no crecen de forma muy notable, antes de 2050 se agotarían las reservas de cobre, litio, níquel y manganeso y buena parte del agotamiento sería debido a las baterías de los vehículos eléctricos. En algunos escenarios, también llegan a superarse los recursos totales de litio. Esto pone de manifiesto que la electrificación de los vehículos necesita políticas de reciclaje muy ambiciosas y estrictas si queremos que las tecnologías de baterías sean viables en el futuro. El reciclado casi completo de los minerales estratégicos para las baterías debería fijarse como objetivo prioritario antes de incentivar la producción en masa de los vehículos eléctricos.

Los escenarios simulados en estudio muestran que estas metas requieren medidas mucho más drásticas que las que se suelen contemplar en los discursos políticos e incluso las que exigen algunos movimientos sociales. Las soluciones puramente tecnológicas quedan muy lejos de ser capaces de conseguir descarbonizar la economía en 2050. Es preciso comenzar una transición hacia una economía biofísica no crecentista capaz de gestionar la realidad de un planeta limitado. Esta transición económica debe avanzar de forma paralela a la transición energética si queremos tener éxito a la hora de hacer frente a la emergencia climática. El historial de fracasos que en las últimas décadas han tenido todos los intentos de reducir las emisiones de GEI sin realizar esta transición económica, apoya nuestros resultados.

El modelo MEDEAS-World se ha centrado en describir detalladamente las alternativas tecnológicas, pero no ha contemplado, hasta el momento, modificaciones de la estructura económica. Esto hace que no se hayan tenido en cuenta políticas de cambios de modos de vida o de gestión de la demanda. El nuevo modelo en el que GEEDS-UVa está trabajando dentro del proyecto Locomotion (@LocomotionH2020) tiene como objetivo empezar a estudiar estos cambios de estructura económica que puedan contribuir a crear la base de una futura economía biofísica compatible con los límites del planeta.

Tabla 2: Proporción de reservas que sería necesario extraer en 2050. Se han señalado en rojo los casos en los que el consumo total supera el 100% de los recursos.

Fuente: Trabajo fin de Grado  de Daniel Pulido Sánchez “Análisis de los requerimientos materiales de la transición hacia una movilidad eléctrica”, EII-UVa, julio 2020, que se puede consultar aquí.

Tabla 3: Proporción de recursos totales que sería necesario extraer en 2050. Se han señalado en rojo los casos en los que el consumo total supera el 100% de las reservas.

Fuente: Trabajo fin de Grado  de Daniel Pulido Sánchez “Análisis de los requerimientos materiales de la transición hacia una movilidad eléctrica”, EII-UVa, julio 2020, que se puede consultar aquí.

Margarita Mediavilla

Iñigo Capellán Pérez

Ignacio de Blas

Daniel Pulido Sánchez

Carmen Duce

ANEXO 1. Análisis de las principales alternativas técnicas para la descarbonización del transporte

Las alternativas más inmediatas al actual modelo de transporte son aquellas basadas en combustibles líquidos alternativos, ya que no requieren un cambio de vehículos. Un poco más complejas son las que se basan en otros vectores energéticos y más las que requieren cambios en los patrones de movilidad.

Combustibles líquidos alternativos. Conseguir combustibles líquidos que no se extraigan del petróleo tiene importantes dificultades. Sintetizar combustibles líquidos a partir del carbón o el gas natural (cuyos declives se esperan más tarde) tiene eficiencias muy bajas, entre el 27% y el 50% [13–15].  Además, sus emisiones de carbono son similares o superiores a las de los combustibles derivados del petróleo [16]. Por lo tanto, aunque podrían aliviar la restricción del pico del petróleo por unos años, no son una alternativa válida para la descarbonización. La conversión de electricidad renovable en combustibles sintéticos es posible, pero su eficiencia es tan baja que sólo se considera la síntesis de metano (gas natural), ya que la licuefacción añade otra etapa más y otra pérdida de energía.

Es posible obtener combustibles líquidos a partir de aceites, alcoholes y otros productos de la biomasa por medio de los llamados biocombustibles. Pero existen ya muchas evidencias de que éstos no pueden ser una alternativa global y sostenible al petróleo.  Su tasa de retorno energético es muy baja y sus necesidades de tierra son elevadísimas, de forma que su uso generalizado afectaría de manera crítica a la biodiversidad y la producción de alimentos y su potencial máximo está lejos de poder sustituir el consumo actual de combustibles líquidos [17–20]. También hay pruebas de que los biocombustibles actuales tienen emisiones similares a las de los combustibles fósiles debido a los cambios de uso de la tierra, ya que necesitan nuevas tierras de cultivo que desplazan a bosques y humedales [21–24].

Los llamados biocombustibles de segunda generación se basan en material celulósico, que podría obtenerse sin competir con los cultivos. Sin embargo, a gran escala competiría también con otros usos de la tierra debido a su baja eficiencia. El uso de la biomasa para energía hace que los suelos pierdan fertilidad y nutrientes y dejen de acumular materia orgánica [25–30]. La pérdida de suelos fértiles en todo el mundo hace que algunos autores defiendan que los residuos forestales y humanos deben usarse para compostaje, no para energía [28].

Tampoco es sencillo aumentar la eficiencia de los motores de explosión porque gran parte del mercado mundial de vehículos ya está cubierto por motores altamente optimizados [31]. Los últimos escándalos del Dieselgate [32] pusieron de manifiesto que ni siquiera las normas oficiales actuales se cumplen en el funcionamiento real de los vehículos. El análisis de los rendimientos reales realizado por algunos autores [31], por ejemplo, llega a la conclusión de que la eficiencia real de los motores se ha mantenido prácticamente inalterada desde 2010, a pesar de la presión política y normativa para reducir las emisiones y el consumo.

Todo esto muestra que va a ser complicado mantener el presente modo de transporte basado en vehículos de gasolina y gasóleo, tanto por las restricciones que impone el pico del petróleo como por la necesidad de reducir emisiones de CO2.

Vehículos eléctricos, de gas y de hidrógeno. Las alternativas de transporte que requieren un cambio del vehículo (pero todavía sin cambio de patrones de movilidad) cifran sus esperanzas en los vehículos eléctricos o híbridos, los vehículos de gas y los de pilas de combustible.

Los vehículos de pila de combustible utilizan el hidrógeno como fuente de energía. Este hidrógeno podría obtenerse de la electricidad (obtenida, a su vez, de fuentes renovables), pero la eficiencia global de este proceso es muy inferior a la de otras opciones: un 26%, si vemos la pérdida de energía de la electricidad a la rueda, mientras que la de los vehículos eléctricos de batería es un 69% [33]. La ventaja de estos vehículos respecto a los eléctricos de batería se basa en que tienen potencias y autonomías mayores y pueden ser una alternativa más ventajosa para los vehículos pesados.

Los vehículos de gas natural constituyen hoy en día el 3% de los vehículos ligeros, pero dependen de un combustible fósil no renovable cuyo pico de extracción sólo se espera unos años más tarde que el del petróleo [4,9,34,35]. Además, a pesar de que producen menos contaminación atmosférica, sus emisiones totales de gases de efecto invernadero (incluidas las fugas de metano) son similares a las de la gasolina y el diésel y su uso de energía por kilómetro es similar [27,36–43]. El agotamiento del gas natural podría sortearse mediante combustibles sintéticos generados a partir de electricidad de origen renovable, pero la eficiencia de este proceso y de los vehículos que utilizan estos combustibles es muy baja: 13% de la electricidad a la rueda [33].

Existen tres tipos de vehículos alimentados por electricidad: los vehículos eléctricos de batería, y los híbridos enchufables y no enchufables. Los híbridos no enchufables (como el popular Toyota Prius) son básicamente vehículos impulsados por gasolina que consiguen una mayor eficiencia ayudándose de un motor eléctrico. El ahorro medio que logran estos vehículos si los comparamos con su equivalente de gasolina es de un 33% [44].

Los híbridos enchufables son, en esencia, vehículos movidos por la electricidad acumulada en una batería que poseen un motor de combustión de apoyo. Por ello se parecen mucho a los vehículos eléctricos puros en cuanto al tamaño de la batería y el consumo de electricidad.

Los vehículos eléctricos de batería son la mejor opción para el transporte eléctrico privado en lo que respecta al ahorro de energía en su uso [26]. Su consumo energético es tres veces menor que el del vehículo equivalente de gasolina o gasoil [45], siendo este valor muy similar en los híbridos enchufables, aunque estos tienden a ser vehículos más pesados por el doble motor que llevan.

Sin embargo, a pesar de esta mayor eficiencia en el uso, la construcción del vehículo eléctrico requiere más consumo de energía y procesos más contaminantes. Por ello, si comparamos los vehículos eléctricos con los de motor de explosión en todo su ciclo de vida, las diferencias son mucho menores. En términos de emisiones en todo el ciclo de vida, se estima que el impacto normalizado en el cambio climático de los vehículos eléctricos es aproximadamente un 20% menor que el de los vehículos de gasolina, mientras que su impacto en el agua y la toxicidad del suelo es dos veces mayor [46,47].

Vehículos pesados. Por otra parte, es necesario considerar que una gran parte del transporte requiere vehículos como camiones, maquinaria pesada, aviones y barcos, y la sustitución de los combustibles líquidos por electricidad se hace más compleja cuando los vehículos son pesados y necesitan recorrer largas distancias. Esto se debe principalmente a los límites termodinámicos de la densidad de energía que las baterías eléctricas pueden almacenar [48,49], ya que aumentar la cantidad de energía almacenada requiere, también, aumentar el peso de la batería. Los prototipos de camiones eléctricos actuales, como el Man e-truck, tienen una autonomía máxima de hasta 200 km y pesan alrededor de 15 toneladas. Si aumentasen su autonomía hasta los 800 km de los camiones actuales, necesitarían baterías de más de 25 toneladas, que es el peso máximo permitido para los camiones en la UE (con carga incluida). Esto significa que, a pesar de las mejoras tecnológicas que se esperan en el futuro [50], las futuras baterías eléctricas no tendrían una densidad suficiente y el transporte en camiones eléctricos necesitaría largas y frecuentes paradas que lo harían mucho más lento y caro que el actual.

Por todo ello, en este estudio hemos considerado que la electrificación de la aviación, el transporte marítimo y los vehículos pesados no es una opción plausible antes de 2050 [51–56]. Sólo hemos considerado los camiones híbridos [54] y los autobuses eléctricos, que ya están en algunas ciudades y tienen una eficiencia respecto los de gasoil de 0,5, significativamente inferior a la de los automóviles ligeros [57]. Consideramos que la eficiencia de los barcos puede aumentar debido a la mejora de los motores o al uso de velas [53] y que la eficiencia del transporte aéreo todavía sigue una tendencia descendente, pero no se produce un cambio de vector energético en estos tipos de transportes. El estudio tiene en cuenta el ferrocarril y la electrificación de las líneas férreas que actualmente se mueven con gasoil (50%).

Todo esto debe hacernos reflexionar sobre un aspecto técnico muy relevante que ha modelado la sociedad, la tecnología y la cultura del siglo XX: la elevadísima densidad energética del petróleo. El petróleo es un combustible extraordinario: enormemente versátil, fácil de extraer, almacenar y transportar, que nos aporta una gran cantidad de energía por unidad de volumen y de peso. Es probable que la tecnología humana no sea capaz de desarrollar nunca una tecnología de almacenamiento de energía tan densa y versátil. Desde mediado del siglo XX, nuestros modos de vida se han desarrollado en base a esta extraordinaria fuente de energía dando por sentado que siempre iba a estar presente o íbamos a encontrar alternativas técnicas mejores. Pero la transición energética que nos espera (al menos en el corto plazo y salvo que se puedan desarrollar tecnologías que de momento no atisbamos a imaginar) es una transición hacia vectores energéticos técnicamente peores.

Debido a las limitaciones de todas estas opciones técnicas, un creciente número de investigaciones apunta al hecho de que, sin fuertes cambios de comportamiento, no es posible reducir significativamente ni las emisiones ni el consumo de energía en el transporte.  Por ello se proponen cambios en estilos de vida que tienen un gran potencial de reducción del consumo de energía como vivir sin coche, pasar masivamente a vehículos muy ligeros como las bicicletas o motos eléctricas o reducir drásticamente la demanda de viajes en avión y el transporte de mercancías a larga distancia [18,58–60]. Todas estas políticas serán tenidas en cuenta en nuestros escenarios.

Referencias

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Notas al pie

A. Algunos de los resultados de este post no se encuentran en dicho artículo porque se deben a trabajos posteriores, publicados en el Trabajo fin de Grado de Daniel Pulido Sánchez “Análisis de los requerimientos materiales de la transición hacia una movilidad eléctrica” EII-UVa, julio 2020, que se puede consultar en: https://uvadoc.uva.es/handle/10324/41646

B. Los dólares son referidos a 1995 para descontar la inflación.

C. Nuestro estudio no ha tenido en cuenta posibles tecnologías futuras que no están probadas en el ámbito industrial en estos momentos, dado que el desarrollo tecnológico está sujeto a múltiples incertidumbres y gran parte de las tecnologías experimentadas a nivel de laboratorio no llegan a ser viables a nivel industrial. En todo el modelo MEDEAS estudiamos únicamente aquellas tecnologías que se encuentran en la actualidad en la industria.

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