La transición energética es inevitable pero la "movilidad sostenible" está por hacer

El transporte se ha convertido en el principal consumidor de energía final

El transporte es el principal consumidor de energía final y responsable del 25-28% de las emisiones de CO₂. La movilidad sostenible exige sustituir progresivamente los vehículos de combustibles fósiles por alternativas de bajas o nulas emisiones. Aunque la electrificación es clave, la transición implica desafíos en infraestructura, costos y tecnología.

La descarbonización pasaría a largo plazo por la electrificación, requiriendo el despliegue de opciones que afectan a los recursos, la producción de nuevos vehículos, los costes, la red eléctrica, la tecnología, etc., y, a buen seguro convivirán vehículos eléctricos, basados en baterías o en la pila de combustible, con biometano, biocombustibles y sintéticos.

Los últimos balances en el consumo final de energía indican que el transporte ha superado en consumo al sector industrial. SI bien debido a la crisis económica 2007-2014 hay un descenso, la recuperación ha sido obvia. Figura 1

Este aumento era previsible teniendo presente el crecimiento positivo de la actividad, así como el aumento de la población ligado a un incremento de las necesidades y usos del transporte.

Descontando los consumos por la aviación y sector marítimo, la mayor parte del consumo en transporte se debe al transporte por carretera tal y como se muestra en la figura 2.

Para averiguar sobre la evolución futura de este parque de vehículos y su consumo energético es importante distinguir entre transporte ligeros, excluidas las motocicletas, y el transporte pesado, donde se ha agrupado furgonetas, camiones, autobuses y tractores (figura 4).

Mientras los vehículos de transporte pesados en carretera se caracterizan por el uso de diésel, el transporte ligero requiere introducir una separación entre gasolina y diésel.

No obstante, a pesar de la mucho mayor cantidad de vehículos haciendo uso de gasolina ante los que su motorización se basa en diésel, los consumos de energía final es muy diferente debido a los diferentes kilometrajes efectuados en promedio por cada tipo de vehículo. Así  la tabla 2 resume  los datos sobre consumos de carburantes por sub sector del transporte:

¿Hasta dónde se puede electrificar el transporte por carretera?

Dejando fuera, de momento, las aplicaciones en los subsectores ferrocarril, marítimo y de la aviación y centrándose en el consumo de gasolina, diésel, gas natural y "glp", en una primera estimación y grosso modo, en una conversión a motorización eléctrica basada en baterías, se puede estimar que esta motorización es sobre un 250% más eficiente que las motorizaciones basadas en combustión interna (gasolina, diésel, metano, glp, etanol, metanol.). Dos conclusiones emergen:

1. Si se supone una conversión total del parque de vehículos en lugar de los 1047,8+3696,6= 4744,4 ktep harían falta solamente 1897,76 ktep. El ahorro energético, 2846,64 ktep, sería muy considerable

2. Cabe señalar que esta energía pasaría a ser suministrada por parte de la red eléctrica en lugar del actual sistema de estaciones de servicios, siempre y cuando la red eléctrica tuviera la suficiente capacidad y robustez.

No obstante este beneficio, la efectividad en la conversión es discutible ya que un vehículo pesado (según peso) consume una media de 1,5kWh/km, pero las funcionalidades de los camiones con necesidades de autonomía de 500km o requerimientos del transporte interurbanos o urbanos de viajeros implican capacidades de las baterías superiores a los 750kWh e incluso a 1MWh  lo que ocupa bastantes metros cúbicos, aumenta el peso sustancialmente y exige sistemas de carga con potencias superiores a los actuales sistemas de carga rápida o ultra-rápida pudiendo demandar valores sobre 3MW equivalente al consumo de 600 hogares..

Es por ello que se postula el hidrógeno verde como el vector energético para estos vehículos pesados equipados con pilas de combustible. Esta opción requiere de infraestructuras de producción de hidrógeno y de capacidad de transporte y distribución alas hidrolineras, sin olvidar que la eficiencia de la cadena de valor para la motorización eléctrica de las pilas es sólo ligeramente superior a la motorización de combustión interna.

Es complejo diferenciar dentro del parque de vehículos que parte debería ser electrificada con baterías y que parte con pilas de combustibles dado que esto depende de la funcionalidad del vehículo determinado por el peso y la autonomía. A modo de ejemplo, en una primera hipótesis para explicar las consecuencias de la introducción del vector hidrógeno en el transporte pesado, se puede suponer una conversión del 50%

Ahora, con esta hipótesis, solamente 1047,8+ 1848,3 = 2896,1 ktep pasarían a conversión eléctrica con baterías requiriendo debido a la mayor eficiencia del sistema eléctrico 1151,44 ktep con un ahorro de 1744,66 ktep en lugar de los 2.846,64 ktep anteriores indicando antes

Estos sencillos números sobre el transporte por carretera nos indican que solamente una conversión total de la motorización a eléctrica con baterías significaría una reducción muy importante en el consumo final de energía y simplificaría las inversiones en un solo tipo de infraestructuras afectando a los sistemas de cargadores y a la propia red eléctrica.

Sin embargo, la actual tecnología de baterías no satisface las necesidades en el sector del transporte pesado necesitándose la introducción del vector hidrógeno a pesar que hay muchos esfuerzos por ofrecer otras alternativas sostenibles como biometano o HVO (hydrogenized vegetal oil) u otros combustibles sintéticos, pero las capacidades de producción de estas alternativas no corresponden en absoluto a la demanda y requieren mucha energía para su producción son poco eficientes y más caros

Balance final sobre la energía consumida por la movilidad sostenible:

En la tabla 3 se muestra el resumen de la estimación sobre la energía final consumida en base a los datos de 2022 bajo diferentes escenarios:

i) todas las fuentes son fósiles, situación actual en base a los datos 2022;

ii) todas las fuentes son renovables eléctricas;

iii) una combinación de electrificación, combustibles sostenibles y la hipótesis intermedia de que el 50% del consumo de diésel se convierte en hidrógeno;

iv) una combinación de electrificación, combustibles sostenibles y la hipótesis extrema de que el 100% del consumo de diésel se convierte en hidrógeno.

La introducción de la motorización eléctrica permite un muy apreciable ahorro energético pero la cantidad puede variar mucho según el porcentaje del consumo de diésel + gas natural comprimido + GLP utilizado en el transporte pesado que no pueda ser convertido a motorización eléctrica con baterías y tenga que ser adscrito a la utilización de pilas de combustible con hidrógeno.

Reflexiones finales

¿Está la red eléctrica, tanto en transporte como en distribución, preparada para suministrar esta cantidad de energía? Si la energía es renovable, ¿Está la red preparada con sistemas de almacenamiento para suministrar energía estabilizada? ¿Qué inversión requiere la ampliación de la red eléctrica?

Las alternativas en base a combustibles sintéticos sostenibles son mucho menos eficientes, más caras y no representan un ahorro energético dificultando su uso en carreteras. Las actuales baterías no dan la adecuada respuesta a la movilidad pesada y procede desplegar el hidrógeno para movilidad con la correspondiente inversión suplementaria en las infraestructuras para producir y suministrar el hidrógeno.

La transición energética es inevitable pero la movilidad sostenible está por hacer y requiere  innovación, inversión y voluntad política de aceleración de un proceso tan necesario como irreversible.

J.R. Morante es Catedrático emérito de la Facultad de Física de la Universidad de Barcelona y Héctor Santcovsky es Sociólogo y Politólogo, ex profesor asociado Universidad de Barcelona.