Hace unas semanas difundimos la noticia de la publicación de nuestro último artículo (“The limits of transport decarbonization under the current growth paradigm”) “¿Qué es, en realidad, descarbonizar el transporte?” (English version here) en el cual mostrábamos algunos resultados obtenidos con nuestro modelo MEDEAS sobre los límites de soluciones tecnológicas como el vehículo eléctrico a la hora de conseguir las reducciones de emisiones de gases de efecto invernadero que son necesarias para evitar una catástrofe climática.
El artículo ha tenido una importante respuesta en redes sociales, especialmente en Twitter, con comentarios muy favorables y también con críticas muy duras. Una de las cosas que más ha sido criticada ha sido un detalle que nosotros no creemos excesivamente relevante dentro de cara a las dinámicas generales del modelo, pero que ha generado mucha polémica: el hecho de que nuestras políticas no consideren la opción de los camiones puramente eléctricos como algo viable a gran escala antes de 2050. Por ello, hemos decidido escribir este post con nuestra contestación a las críticas recibidas después de revisar cuidadosamente los datos técnicos en los que nos basamos (lo cual nos ha llevado un tiempo).
Consideraciones previas
Pero antes de empezar con datos técnicos nos gustaría aclarar un aspecto importante sobre nuestros resultados. En los modelos de dinámica de sistemas que hemos desarrollado hasta la fecha hemos optado por incluir solo aquellas tecnologías que actualmente están en fase de explotación comercial, sin incluir las que se están todavía en fase de experimentación y prototipo. En los más de diez años que llevamos estudiando la cuestión energética hemos visto pasar por las páginas de los periódicos muchas tecnologías “revolucionarias” que prometían salvarnos de la crisis energética. Y también hemos visto cómo, una vez en fase comercial y en condiciones reales de operación, casi todas ellas han resultado ser mucho más mediocres de lo anunciado a bombo y platillo en los media.
Desde 2005 hemos visto hablar del “renacer nuclear”, los biocombustibles, el proyecto DESERTEC, la captura y secuestro de CO2 , la fusión, las algas, el grafeno… y hemos visto cómo, años después, cuando estas tecnologías salen al mercado (si es que salen), los resultados son mucho más mediocres que lo anunciado en grandes titulares.
Por todo ello, creemos que la postura más responsable de cara a la evaluación de políticas energéticas es ser precavidos con los nuevos desarrollos tecnológicos como intentamos hacer en nuestros estudios. Comprendemos que esto choca a quienes se dedican a investigar exclusivamente lo técnico y ven datos de laboratorio varias veces más optimistas que los que usamos en nuestras simulaciones. Nosotros no negamos que tales datos sean reales en el contexto de la investigación, pero creemos que no son los datos que deben usarse cuando se hacen estudios a gran escala, porque hay muchas otras variables además de las técnicas que entran en juego a la hora de saber si una tecnología va a ser aplicada en todo tipo de usos, sectores económicos o regiones del mundo.
Además de los resultados técnicos, debemos estudiar los condicionantes económicos, ecológicos y sociales. Y, sobre, todo, no debemos olvidar que una de las cosas más importantes de la transición energética es la variable tiempo. Las tecnologías que empiezan a dar resultados interesantes a nivel de prototipo deben pasar por largos periodos hasta ser adoptadas por los consumidores a gran escala. Hemos visto que los vehículos eléctricos personales lanzaron sus primeros modelos en la década de 1990 y sólo ahora parece que empiezan a ser considerados una opción de compra por algunos consumidores. Sólo por ello, y dado que nuestras simulaciones abarcan tres décadas, estaría justificada la reticencia a considerar que los camiones de transporte pesado puramente eléctricos vayan a ser una opción importante de la transición energética antes de 2050.
A continuación mostramos los datos técnicos que hemos manejado para hacer esta estimación, contestando a ciertas críticas que hemos recibido en las redes sociales estos días.
Contestación a Auke Hoekstra
Uno de los hilos de Twitter que más sólidamente ha criticado nuestro estudio ha sido el de Auke Hoekstra (@AukeOekstra) un investigador de la Eindhoven University of Technology’s. En concreto, se ha centrado en el párrafo de nuestro artículo en el cual decimos:
“In addition, current electric trucks such as 27 the Man e‐truck (MAN Truck & Bus, 2020) have a maximum range of up to 200 km and weight 28 around 15 tones. If the range of e‐trucks were to be increased to 800km to compete with conventional trucks, they would need much heavier batteries than the allowed weight for trucks with loads in the EU today.”[1]
En base únicamente a este párrafo, Hoekstra descarta todo el estudio, sin comentar ningún otro aspecto, y concluye que los “defensores del Decrecimiento” nos basamos en datos anticuados para defender nuestras opciones, que son meramente ideológicas. No debería ser esta la forma de enfrentarse a estudios tan sistémicos como el que presentamos en ese artículo, porque un detalle no cambia las tendencias estructurales de un sistema.
A pesar de todo, vamos a estudiar con detalle los datos técnicos en los que apoya su crítica. Hoekstra argumenta que hemos asumido un tamaño de batería 10 veces más grande que el necesario para los camiones eléctricos y afirma: “well designed modern, low emission heavy eTrucks with 800km of range are less than 2 tonnes (5%) heavier than diesel equivalents[2]” .
Para dar estos resultados se basa en dos supuestos:
- Densidad de las baterías de 400 Wh/kg
- Consumo del camión de 1,3 kWh/km.
Densidad de las baterías
Hoy en día, las densidades energéticas de las baterías más caras llegan a los 260 Wh/kg. Hoekstra argumenta que la densidad puede subir hasta los 400 Wh/kg y supone que los elementos auxiliares del sistema de almacenamiento le añaden aproximadamente un 30% de peso, con lo cual la densidad de todo el sistema de alimentación la estima en 300 Wh/kg.
No sabemos si la densidad de las baterías de litio va a ser capaz de alcanzar ese valor de 400 Wh/kg en un futuro, las evoluciones técnicas futuras son inciertas, a pesar de que pueda haber estudios que den esos valores. Lo que sí sabemos es que la realidad de los vehículos eléctricos pesados está lejos de esos valores. En parte porque los vehículos pesados suelen recurrir a baterías fiables, de larga vida útil y económicas para evitar que el coste de sus prototipos se dispare ya que usan relativamente muchas más baterías que los vehículos ligeros. El bus eléctrico de Mercedes Benz (referencias aquí y aquí), por ejemplo, emplea unas baterías de última generación de electrolito sólido sin cobalto ni niquel de 140 Wh/kg, más económicas en un futuro que las que tendrán estos minerales y le permitirían llegar a densidades mayores.
Esta densidad es casi tres veces más pequeña que la que supone Hoekstra, me imagino que a futuro porque los datos actuales no muestran esto, sino que más bien refuerzan nuestra tesis. ¿Cuándo podremos esperar que ese tipo de baterías tan eficientes esté disponible en el mercado a precios asequibles? Como comentamos en párrafos anteriores, nuestros estudios no se basan en datos de laboratorio sino en proyecciones realistas de mejora de los modelos actualmente en el mercado, porque es necesario tener en cuenta los retrasos, la evolución temporal de los mercados y los condicionantes socioeconómicos.
Consumo de los camiones
El consumo que estima Hoekstra es también optimista, aunque un poco más moderadamente. Supone que el consumo de un camión eléctrico es de 1,3 kWh/km, asumiendo que lleva ruedas de muy alta eficiencia y diseño aerodinámico.
Sólo existen unos pocos prototipos de camiones eléctricos en el mercado, pero, para saber el consumo actual, podemos tomar datos del DAF “CF Electric” https://movilidadelectrica.com/camion-electrico-daf/ , un camión eléctrico tipo cabeza tractora del entorno de 40 toneladas que reportó 1,7 kWh por kilómetro en pruebas realizadas en terreno llano por áreas urbanas de los Países bajos. Este consumo es un 30% mayor del que estima Hoekstra. Un dato similar se encuentra en el anuncio de la producción del camión eléctrico Nikola Tre para 2021 https://www.motorpasion.com/furgonetas-y-caravanas/nikola-tre-camion-electrico-400-km-autonomia-que-llegara-a-europa-2021-como-anticipo-modelo-hidrogeno que tiene 720 kWh en baterías para 400 km de autonomía, lo que resulta en 1,8 kWh por kilómetro. No sabemos qué consumo podría tener estos camiones en terrenos rurales de carreteras asturianas, pakistaníes o peruanas, pero, a todas luces, el consumo será sensiblemente mayor, por ello no estamos siendo excesivamente pesimistas si tomamos este valor teórico actual como valor realista para los próximos años.
Por otra parte, no es tan sencillo conseguir las mejoras de la eficiencia que propone. Las ruedas de baja resistencia a la rodadura presentan problemas de falta de adherencia, especialmente a temperaturas bajas. Tampoco el diseño aerodinámico es tan sencillo de conseguir. En la UE los camiones son de cabezal plano debido a las limitaciones de tamaño que impone la normativa. A pesar de su peor comportamiento aerodinámico y mayor consumo, el cabezal plano optimiza la relación carga transportada/consumo energético en las condiciones actuales. Las limitaciones de tamaño de los camiones de la UE suponemos que se basan en razones importantes, probablemente debidas al diseño de carreteras y ciudades. Por ello, para optar a cabezales aerodinámicos, los camiones deberían sacrificar parte de su relación carga/consumo, lo cual también empeoraría el consumo neto del vehículo, es decir, el consumo en relación a los kg de carga transportada.
Alternativas de larga distancia
Hemos visto que los datos que ha utilizado Hoekstra son bastante optimistas en relación con las capacidades actuales, por ello no es extraño que obtenga una eficiencia 10 veces mayor que la nuestra. Pero vayamos ahora a debatir la cuestión concreta que critica de nuestro estudio y que es especialmente relevante: el que los camiones eléctricos puedan sustituir a los actuales para las largas distancias y cargas elevadas. Esto requiere que nos enfrentemos con un problema de gran interés de cara al futuro del transporte: la relación entre el peso del camión (con sus baterías) y la carga que éste es capaz de transportar.
Vamos a hacer algunos números para hallar la capacidad y peso de la batería que necesitaríamos para que un camión eléctrico tuviera la misma autonomía que su equivalente diésel. Un camión diésel de 40 toneladas de MMA (Masa Máxima Autorizada) tiene una autonomía entre 1.300 y 2.500 km (con tanques de combustible simples o dobles con capacidades de 400 a 750 litros de gasoil y consumos medios de 30 litros/100 km). Dado que la recarga de sus baterías requiere infraestructuras muy especiales, la autonomía de un camión eléctrico es mucho más crítica que la de un cambión de gasoil. Estos camiones correrían riesgos muy importantes de quedar varados en mitad de las carreteras si hicieran recorridos diarios cercanos a la capacidad máxima de sus baterías. La legislación permite jornadas de conducción de 9 horas diarias en dos periodos de 4,5 horas, que se corresponden a viajes cercanos a los 800 km en un solo día. Una autonomía de 800 km como la que promete la empresa Tesla estaría muy ajustada y no dejaría capacidad de reacción ante cualquier imprevisto. Por ello, parece razonable pensar que la autonomía mínima que debería tener un camión eléctrico para ser conducido con iguales jornadas laborales y tiempos de transporte que los actuales de gasoil deberían ser unos 1.300 km.
Podemos dar por bueno el consumo de 1,7 kWh por kilómetro del camión DAF “CF Electric” que hemos mencionado anteriormente (aunque sea en llano). Para la densidad energética podemos fijarnos en el autobús eCitaroG de Mercedes-Benz con 140 Wh/kg.
Por tanto, para igualar la autonomía de 1.300 km-2.500 km de un camión de larga distancia diésel con uno eléctrico que consumiera 1,7 kWh/km necesitaríamos baterías de 2.210 kWh-4.250 kWh, con un peso entre 16 y 30 toneladas que sumadas al peso de la cabina (unas 7,5 Ton) impediría que todas las baterías se pudieran llevar en la cabeza tractora y hubiera que repartirlas con el semi-remolque. El peso normal de la cabina más el semi-remolque son 15 Ton para el típico camión de 5 ejes de gasoil de 40 toneladas de MMA por lo que la carga útil que puede llevar está alrededor de las 25 Ton, si a esto le restas entre 16 y 30 Ton de baterías o no te queda nada que transportar o muy poco.
Estos números son aproximados porque el peso del resto de sistemas del camión también habría que tenerlo en cuenta, pero no creemos, de momento, que a la vista de estos números las empresas de transporte se vayan a entusiasmar pues las prestaciones son muy escasas. Esto no quiere decir que la densidad de las baterías no pueda mejorar en el futuro, pero, con estos números de partida, no auguramos que vaya a crecer de forma exponencial la entrada en el mercado de estos vehículos
El volumen de las baterías tampoco sería despreciable: entre 19 m³ -36 m³ de baterías que podemos comparar con el volumen máximo de 80 m³ que puede llevar un camión de 40 toneladas de MMA. El precio, además, por otra parte, no sería muy atractivo ya que, mientras el camión equivalente diésel costaría entre 70.000 y 100.000 €, solamente una batería de 2.210 kWh ya cuesta más de 200.000 € (si usamos el precio de 100 € por kWh que pronostican para un futuro cercano).
Por último, la carga de la batería también representaría un problema. Por ejemplo, un conductor propietario de un camión que dispusiera de un cargador doméstico rápido de 100 kW necesitaría unas 22 horas para cargar totalmente una batería de 2.210 kWh de electrolito líquido porque en el caso de que fuera la batería de electrolito sólido que hemos elegido antes necesitaría 5 veces más tiempo (110 horas). Por supuesto que se podría acelerar el proceso de carga usando más potencia pero a costa de disminuir la vida útil de las baterías. Además, para contar con cargadores de mayor potencia que rebajasen esos tiempos de carga necesitaría puntos de recarga empresariales que podrían llegar fácilmente a requerir varios MW de potencia para unos pocos camiones, una potencia similar a las de los centros de transformación. Si se tratase de una empresa de transporte con muchos camiones debería situarse cerca de una subestación o construir una propia, debido a la enorme potencia eléctrica que necesitaría para cargar los camiones. Esta infraestructura también aumenta el precio del camión y, sobre todo, hace muy difícil su implantación generalizada y la retrasa enormemente.
En definitiva, no sería estrictamente imposible construir este tipo de camiones de larga distancia, pero su rentabilidad es cuestionable ya que, para que el peso de las baterías no los haga inoperantes, deberían reducir su autonomía y aumentar sus tiempos de viaje respecto a los actuales. Todo ello nos hace temer que, aunque no es imposible tener camiones eléctricos de largo recorrido en nuestras carreteras, no es esta la opción más probable, sobre todo en el corto y medio plazo. Nos tememos que, en este aspecto, la opinión de Bill Gates https://actualidad.rt.com/actualidad/365935-gates-explica-por-que-no-funcionar-camiones-aviones-electricos es mucho más certera que la de Elon Musk.
Nuestra experiencia nos dice que, en un escenario descarbonizado, el medio de transporte más adecuado para largas distancias es el ferrocarril eléctrico combinado con camiones o camionetas eléctricas para el reparto urbano (con autonomías similares a las de los prototipos que ahora están saliendo al mercado) o con vehículos de biogás para las zonas rurales.
En cualquier caso, todos los resultados de nuestros estudios llegan a la conclusión de que las soluciones tecnológicas sólo son un aspecto del problema y no podemos intentar resolver una crisis global y sistémica a base de resolver sólo un aspecto particular de la misma. Cualquier análisis mínimamente sistémico pone en evidencia que una reducción realmente significativa de emisiones de gases de efecto invernadero pasa, menos, por una estabilización de la actividad económica y de la población humana. Es difícil no llegar a esta conclusión cuando no se cae en el habitual reduccionismo de hacer únicamente cálculos técnicos sin tener en cuenta más consideraciones sociales ni ecológicas y tomando el mejor de los casos posibles. Por suerte, los cambios culturales que se han vivido en estas décadas están consiguiendo que la población humana ya haya empezado a estabilizarse, esperemos que la humanidad también empiece a entender que la estabilización de la economía es posible antes de que tengamos que soportar las peores consecuencias del caos climático, el colapso ecológico y el agotamiento de minerales.
[1] “Además, los actuales camiones eléctricos como el camión electrónico Man (MAN Truck & Bus, 2020) tienen un alcance máximo de hasta 200 km y pesan 28 alrededor de 15 toneladas. Si se aumentara la autonomía de los camiones electrónicos a 800 km para competir con los camiones convencionales, necesitarían baterías mucho más pesadas que el peso permitido para los camiones con carga en la UE hoy en día”.
[2] Los camiones eléctricos de transporte pesado modernos, bien diseñados y de bajas emisiones, con 800 km de alcance autonomía , son menos de 2 toneladas (5%) más pesados que sus equivalentes diésel.
Una parte de la debate de Twitter:
