INFORME PROYECTO BIMESTRAL · 2020. 9. 8. · informe proyecto bimestral “tendencias mundiales en el uso de la electricidad en el transporte (tecnologÍas, costos, perspectivas)

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INFORME PROYECTO BIMESTRAL

“TENDENCIAS MUNDIALES EN EL USO DE LA ELECTRICIDAD EN EL TRANSPORTE

(TECNOLOGÍAS, COSTOS, PERSPECTIVAS). OPCIONES PARA LA REGIÓN METROPOLITANA”

Integrantes : Arturo López Ortiz, Diego Urrutia Millán Profesor : Dr. Hugh Rudnick Van De Wyngard Asignatura : Mercados Energéticos Código : IEN 3320 Fecha : 19/10/09

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Mercados Energéticos IEN 3320 Informe final proyecto bimestral: Tendencias mundiales en el uso de la electricidad en el transporte (tecnologías, costos, perspectivas). Opciones para la región Metropolitana.

�� 1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................4 2. OBJETIVO...............................................................................................................................5 3. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SUMINISTRO ENERGÉTICO A NIVEL GLOBAL Y LOCAL PARA EL TRANSPORTE ................................................................................................6

3.1 SITUACIÓN INTERNACIONAL...................................................................................6 3.2 SITUACIÓN A NIVEL NACIONAL..............................................................................7

3.1.1 Balance de energía global ........................................................................................7 3.1.2 Consumo de combustibles en transporte..................................................................9 3.1.3 Relevancia del transporte con Diesel y gasolina....................................................10 3.1.4 El metro de santiago como ejemplo comparativo de uso energético. ....................11 3.1.5 Síntesis de la matriz de generación eléctrica del Sistema Interconectado Central (SIC). 12

4. LA ELECTRICIDAD COMO UNA ALTERNATIVA PARA EL TRANSPORTE ............13 4.1 CAMBIO CLIMÁTICO.................................................................................................13 4.2 AGOTAMIENTO DE LAS RESERVAS DE PETRÓLEO ..........................................15 4.3 VARIABILIDAD DEL PRECIO DEL PETRÓLEO.....................................................17 4.4 EMISIÓN DE CONTAMINANTES LOCALES ..........................................................19

5. DESCRIPCIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS DE TRANSPORTE BASADAS EN EL USO DE ENERGÍA ELÉCTRICA .........................................................................................................20

5.1 GENERAL .....................................................................................................................20 5.2.1 Los inicios ..............................................................................................................20 5.2.2 Vehículo eléctrico versus Combustión Interna ......................................................21 5.2.3 Tendencias hacia el final del siglo XX...................................................................22

5.2 TIPOS DE VEHÍCULOS ELÉCTRICOS......................................................................23 5.2.4 Vehículos eléctricos a baterías (BEV) ...................................................................23 5.2.5 Vehículos eléctricos híbridos (HEV) .....................................................................25 5.2.6 Vehículos eléctricos de celdas de combustible (FCV)...........................................28 5.2.7 Vehículos eléctricos que utilizan líneas de transmisión.........................................29

5.3 ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS TECNOLOGÍAS ...........................................29 5.3.1 Análisis de tecnologías de vehículos eléctricos con miras a su aplicación en el transporte privado de pasajeros ..............................................................................................30 5.3.2 Análisis de tecnologías de vehículos eléctricos con miras a su aplicación en el transporte público de pasajeros ..............................................................................................35 5.3.3 Análisis de tecnologías de vehículos eléctricos con miras a su impacto en el sistema eléctrico .....................................................................................................................38 5.3.4 Análisis de tecnologías de vehículos eléctricos con miras a su impacto en el medioambiente .......................................................................................................................40 5.3.5 Resumen comparativo de tecnologías ....................................................................42 a) Comparación de celdas de hidrógeno versus vehículos eléctricos.................................42

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b) Cuadro resumen comparativo de tecnologías.................................................................44 6. CASO DE ESTUDIO: APLICACIÓN EN LA REGIÓN METROPOLITANA DE SANTIAGO ...................................................................................................................................45

6.1.1 Consumo energético en transporte en región metropolitana (RM). .......................45 6.1.2 Estimación de un parque vehicular eléctrico en la RM y Planta generadora para abastecerlo ..............................................................................................................................46 6.1.3 Preferencias de los consumidores de automóviles .................................................47

6.2 DISPONIBILIDAD DE ENERGÍA EN EL SIC FUERA DE HORARIO PUNTA .....52 6.2.1 Flexibilidad Tarifaria..............................................................................................52 6.2.2 Disponibilidad de centrales hidráulicas..................................................................53

6.3 REGULACIÓN DEL ABASTECIMIENTO DE ENERGÍA AL MERCADO DE VEHÍCULOS ELÉCTRICOS EN CHILE.................................................................................54 6.4 INCENTIVOS PARA EL USO DE LAS TECNOLOGÍAS DE VEHÍCULOS EFICIENTES .............................................................................................................................55

7. COMENTARIOS Y CONCLUSIONES................................................................................57 8. REFERENCIAS.....................................................................................................................59

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1. INTRODUCCIÓN El transporte en base a electricidad posee sus orígenes en el siglo XIX. Los avances en la época fueron tales que a inicios del siglo XX se vislumbraba que el futuro transporte urbano estaría basado en el vehículo eléctrico, dada su alta eficiencia, nulas emisiones locales, y mejores prestaciones (por ejemplo, mayor velocidad) y confiabilidad en relación al naciente motor de combustión interna. Sin embargo, futuros desarrollos relegaron la alternativa eléctrica a sólo algunos nichos de mercado, dejando el protagonismo del sector transporte durante el siglo XX al motor de combustión interna. El resurgimiento del transporte eléctrico ha sido predicho por múltiples expertos y economistas a lo largo de los últimos 30 ó 40 años, sin embargo, éste no ha llegado a ser una realidad por motivos económicos, técnicos y/o políticos. Sin duda que en comparación con los vehículos a gasolina o diesel, los vehículos eléctricos tienen menor autonomía por lo que deben cargar energía con mayor frecuencia, poseen un mayor tiempo de carga de energía y hasta hace pocos años, mayor costo. No obstante, en los últimos años, dado el constante incremento en los precios de los combustibles, y la disminución de costos de los vehículos eléctricos, la alternativa de transporte eléctrico ha renovado su atractivo. Dicho atractivo se ve complementado gracias a la combinación de una serie de factores, dentro de los que destacan los siguientes:

� Las crecientes preocupaciones sobre el medioambiente, en particular sobre las emisiones de gases de efecto invernadero, contaminantes locales y ruido.

� El agotamiento de los combustibles fósiles. El transporte público en base a electricidad ha demostrado un cierto éxito, básicamente con trenes interurbanos, urbanos (Metro), trenes ligeros y en menor medida trolebuses (“Trolley bus”), pero esto se ha debido en parte a la voluntad de los tomadores de decisiones públicas, y en el caso de las ciudades, por presiones de los planes de descontaminación de las grandes urbes; fuera de ellas el transporte eléctrico prácticamente no existe. En Santiago de Chile (y la región metropolitana en general), la participación de vehículos eléctricos dentro del parque vehicular es prácticamente nula. Sin embargo, en el sector transporte público han existido diversas experiencias, con disímiles resultados: por una parte los Trolebuses, empleados durante parte del siglo XX, fueron sacados de circulación debido a sus altos costos en comparación con los buses convencionales. Por otra parte, el Metro de Santiago es un ícono de la ciudad, el cual a la fecha posee un total de 85 estaciones y se encuentra en etapa de expansión, siendo un pilar fundamental del plan metropolitano de transporte conocido como “Transantiago”. Es importante notar que la masificación del transporte eléctrico generará una serie de desafíos que van más allá del costo de los vehículos, su autonomía o su tiempo de recarga. Hay muchos impactos que no son objeto de este estudio y que son significativos en caso de migrar hacia el uso de electricidad en el transporte de carga, pasajeros y particulares, tales como: impacto en el mercado energético en su conjunto, grado de dependencia o independencia energética lograda, dimensionamiento de la nueva matriz eléctrica, distorsiones y cambios legales y de tarificación

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para los nuevos mercados, perjuicio sobre los distribuidores de combustibles y cambios institucionales requeridos, entre muchos otros temas.

El tema del transporte es complejo y cuenta con múltiples variables, tal como se muestra en la figura 1,

Figura 1: Esquema de modelo de transporte.

Fuente: tomado de Steenhof & McInnis. (*) No aplicables a la realidad chilena actual

2. OBJETIVO El objetivo del presente documento es presentar los resultados de la investigación y análisis del estudio: Tendencias mundiales en el uso de la electricidad en el transporte (tecnologías, costos, perspectivas). Opciones para la región Metropolitana.

Economía de la población

Transporte de pasajeros

Parque vehicular Total Tránsito

urbano Transporte ferroviario

Transporte aéreo

Transporte de carga

Vehículos en uso

Producción de electricidad

Producción de biocombustible

s

Refinerías Producción de hidrógeno

Comercio de Stocks de

combustibles

Comercio de combustibles

Producción de Gas Natural

Producción de Arenas de

Alquitrán (*)

Producción Petróleo crudo

Producción de Carbón (*)

Minería de Uranio (*)

Producción de biomasa de

agricultura (*)

Producción de biomasa forestal

Requerimientos de provisión de combustibles

Producción y provisión de combustibles

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3. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SUMINISTRO ENERGÉTICO A NIVEL GLOBAL Y LOCAL PARA EL TRANSPORTE

3.1 SITUACIÓN INTERNACIONAL El consumo de energía primaria a nivel mundial ha experimentado un crecimiento sostenido, duplicando al 2007 el consumo global de energía existente al año 1973. Las figuras 3.1 y 3.2 resumen la evolución del consumo total de energía primaria a nivel global, y la distribución del consumo de energía según el insumo utilizado.

Figura 3.1: Evolución del consumo global anual de energía primaria desde 1971 al 2007, por tipo de combustible (MToe) [1].

Figura 3.2: Distribución del consumo global anual de energía primaria en 1971 y 2007, por tipo de combustible (MToe) [1].

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Resulta claro observar que los combustibles fósiles son el principal insumo energético a nivel global, representando al año 2007 el 81,4% del consumo de energía primaria. El combustible fósil más utilizado es el petróleo, el cual representa el 34% del consumo global de energía primaria. Con respecto al sector transporte, éste consumió 2.296,73 MToe, correspondiente al 18,9% del total1 de energía primaria consumida el año 2007[1]. La figura 3.3 muestra la distribución de insumos energéticos para satisfacer la demanda mundial de energía para el transporte.

Figura 3.3: Distribución del consumo global anual de energía primaria para el transporte en 2007, por tipo de combustible (MToe) [1].

Los combustibles fósiles representan el 97,6% de la energía primaria para el transporte, mientras que la electricidad sólo representa un 1% del total. 3.2 SITUACIÓN A NIVEL NACIONAL 3.1.1 Balance de energía global Para entender el impacto del transporte en la matriz energética chilena, primero se debe tener una visión del aporte del sector transporte en esta matriz, el cual, tal como se observa en la figura 3.2 representa un 24.1% de acuerdo al balance de energía de la CNE 2007 (17). 1 Incluye aviación internacional y bunkers (barcos).

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Figura 3.2:Distribución del consumo de energía a nivel nacional año 2007

Distribución del consumo de energía a Nivel nacional año 2007

Consumo Centro deTransformación

30,3%

Sector Transporte24,1%

Sector Industria y M inería25,5%

Sector Comercial, Público, residencial

17,3%

Sector Energético2,8%

Fuente: elaboración propia a partir de datos de la CNE

Tabla 3.3: consumo de energético global de Chile

Año 2007 Rubro o sector GWh Sector Transporte 101.074 Sector Industria y Minería 106.683 Sector Comercial, Público, residencial 72.403 Sector Energético 11.791 Consumo Centro deTransformación 126.684

Fuente: CNE Al igual que el resto del mundo, Chile presenta una marcada dependencia de los combustibles fósiles. En las figuras 3.2 y 3.3 se ven los consumos energéticos de Chile al año 2007 y la distribución de ese consumo para cada rubro o sector. Tradicionalmente, en Chile alrededor de un 80% de los gases de efecto invernadero (GEI) del sector transporte provienen de las calles, con el restante proveniente de barcos (13%), aviones (9%) y trenes (1%), por sector, el sector urbano cuenta con un 45% y el interurbano 55%; finalmente, el trasporte de movimiento de pasajeros aporta un 65% de las emisiones de CO2. Dependiendo del crecimiento futuro del país, y políticas y escenarios de intervenidos, las emisiones de GEI del sector transporte podría incrementarse entre un 50-120% en el período 2000-2020. [21].

Tabla 3.4: consumo de energía a partir de derivados del petróleo Sector consumo (sólo derivados del petróleo) GWh Sector Transporte 100.371 Sector Industria y Minería 40.254 Sector Comercial, Público, residencial 14.754 Sector Energético 6.096 Consumo Centro deTransformación 33.664


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Figura 3.5: Consumo de derivados del petróleo en Chile año 2007

C o nsumo de derivado s del pet ró leo en C hile año 2007

Consumo Centro deTransformación

17,3% Sector Transporte51,4%

Sector Industria y M inería20,6%

Sector Comercial, Público , residencial

7,6%

Sector Energético3,1%


Como se puede observar en la figura 3.5, el transporte es el rubro con mayor participación en el consumo de derivados del petróleo, seguido de lejos por la Industria-Minería y los centros de transformación (centrales térmicas). 3.1.2 Consumo de combustibles en transporte Dentro del rubro transporte se tienen varias fuentes de energía, pero dentro de lo esperado, las gasolinas y el petróleo diesel lideran sobradamente el consumo de energía, tal como se observa en las figuras 3.6 y 3.7.

Tabla 3.6: consumo de energía a partir de derivados del petróleo

Tipo Combustible GWh Petróleo Combustible 18.019 Diesel 43.726 Gasolina sin plomo 28.968 Kerosene 27 Gas Licuado 50 Gasolina aviación 52 Kerosene aviación 9.528 Electricidad 408 Gas Natural 294


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Figura 3.7:

T ipo s de co mbust ibles ut ilizado s en transpo rte año 2007

Kerosene0,0%

Electricidad0,4%

Kerosene aviación9,4%

Gasolina aviación0,1%

Gas Licuado0,0%

Gasolina sin plomo28,7%

Gas Natural0,3%

Diesel43,3%

Petróleo Combustible

17,8%


3.1.3 Relevancia del transporte con Diesel y gasolina Dada la importancia del Diesel y la gasolina, tal como se observa en el gráfico anterior, el análisis del consumo energético en transporte, y por tanto, la estimación del consumo energético para transporte eléctrico-híbrido en la región metropolitana se encontrará basado en dicha información.

Tabla 3.8: consumo de energía para transporte en Chile a partir de derivados del petróleo expresado en GWh Año GWh Diesel GWh Gasolina Total (GWh) 1999 29.044 30.917 59.960 2000 30.736 31.002 61.739 2001 29.565 28.350 57.915 2002 31.897 28.188 60.085 2003 32.610 27.371 59.981 2004 32.362 27.427 59.788 2005 36.797 27.370 64.167 2006 36.801 27.012 63.813 2007 39.279 28.831 68.111 2008 30.845 39.021 69.866

Fuente: elaboración propia a partir de datos de la CNE Al observar los datos se ve un aumento sostenido en el consumo de combustibles líquidos para el transporte. Si se considerase el total de energía requerida para suplir el consumo nacional de transporte, ésta supera el total de la energía eléctrica generada en Chile el año 2008 (60.138 GWh).

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Figura 3.9:Consumo de Diesel y gasolina expresadas en GWh

Energ í a equivalent e co nsumida p or t ip o d e comb ust ib le p or año: d iesel o g aso lina ( GW h)

y = 1062,4x - 2E+06R2 = 0,6757

-

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

80.000

1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010

GWh Diesel

GWh Gasolina

Total (GWh)

Lineal (Total (GWh))


3.1.4 El metro de santiago como ejemplo comparativo de uso energético. El metro de Santiago es un ejemplo de uso de energía eléctrica en el transporte. En la figura 3.10 se observa que la energía consumida por kilómetro recorrido por cada coche es aproximadamente constante, pero la energía por pasajero varía, y tiene una caída significativa el 2007, coincidiendo con el inicio del Transantiago.

Figura 3.10:

Ind ices de co nsumo energét ico d el M et ro d e Sant iago 2 0 0 0 - 2 0 0 7

-

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Energía(kWh)/coche-km

Energía(kWh)/pasajero

Fuente: elaboración propia a partir de datos de www.metro.cl

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Tabla 3.11: energía consumida por coche/km, pasajero, total energía anual y longitud del servicio de metro

Año Energía

(kWh)/coche-km Energía

(kWh)/pasajero Energía

GWh/año km Línea 2000 0,29 0,63 132 40 2001 0,29 0,67 136 40 2002 0,30 0,66 131 40 2003 0,31 0,65 131 40 2004 0,30 0,65 150 46 2005 0,29 0,67 178 67 2006 0,29 0,75 247 85 2007 0,29 0,54 322 85

Fuente: elaboración propia a partir de datos de www.metro.cl La energía consumida por la red de metro ha ido aumentando, de hecho se ha más que duplicado en el período 2000-2007, sin embargo ha existido una cierta tendencia a una mejor eficiencia al observar la energía consumida por pasajero transportado. Evidentemente, el consumo se ve influido por una economía de densidad de pasajeros transportados, dado que el consumo por km recorrido por cada coche se mantiene aproximadamente constante. 3.1.5 Síntesis de la matriz de generación eléctrica del Sistema Interconectado Central (SIC). Chile cuenta con 4 sistemas de abastecimiento eléctrico, dentro de los cuales el más importante en términos de generación de energía anual y capacidad instalada es el SIC.

Tabla 3.12: Energía años 2008-2009 por tipo de generación. Generación SIC (GWh) 2008 2009

EMBALSE 13.861 5.991 PASADA 9.641 4.533 GAS 1.225 673 CARBON-PETCOKE 3.024 1.630 CARBON 3.781 1.801 DESECHOS 884 505 DIESEL 9.197 5.481 FUEL 160 24 DIESEL-FUEL 0 1 EOLICA 31 14 TOTAL 41.804 20.651

Fuente: elaboración propia a partir de datos de la CNE, año 2009 sólo hasta el mes de junio. Como se puede observar, el SIC aún conserva una fuerte composición de energías renovables en la generación, pese a la ausencia de grandes proyectos hidroeléctricos en los últimos años. Esta composición es importante para estimar la cantidad de contaminantes asociados al uso de vehículos eléctricos.

Tabla 3.13: Potencia instalada SIC 2008 por tipo de generación

Tipo de Central Potencia Bruta Instalada [MW]

Potencia Bruta Instalada [%]

Termoeléctrica 4.458 47,5% Hidroeléctrica 4.910 52,3% Eólica 18 0,2% Potencia Total Instalada 9.386 100,0%

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Figura 3.13: Generación eléctrica en SIC por tipo de planta (año 2008)

Generació n SIC po r t ipo de planta (2008)

Carbón16,3%

Gas natural2,9%

Diesel y otros22,4%

Eólica y biomasa2,2%

Hidroeléctrica56,2%


4. LA ELECTRICIDAD COMO UNA ALTERNATIVA PARA EL

TRANSPORTE La electricidad, como se pudo observar en el punto 4, sólo representa aproximadamente el 1% del abastecimiento de energía para el transporte a nivel mundial. En Chile, la situación no es muy diferente. Desde esta perspectiva cabe hacerse la pregunta ¿por qué es interesante considerar a la electricidad como una alternativa para el abastecimiento energético del transporte? Los puntos siguientes buscarán detallar algunos aspectos que, a nuestro juicio, son relevantes para considerar la alternativa eléctrica para el transporte en Chile y el mundo: 4.1 CAMBIO CLIMÁTICO El transporte es un sector intensivo en el uso de combustibles fósiles. La combustión de dichos combustibles es responsable de la emisión de gases de efecto invernadero, donde el CO2 es el principal componente. La figura 4.1 muestra la distribución de las emisiones de CO2 a nivel mundial, por sector productivo:

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Figura 4.1: Emisiones de gases de efecto invernadero en el 2000, por fuente [2].

El transporte es responsable del 14% de las emisiones de gases de efecto invernadero a nivel mundial, siendo el CO2 predominante, con un total aproximado de 5,88 GtCO2e/año2. Los gases de efecto invernadero son responsables del cambio climático a nivel mundial, el cual posee nefastas consecuencias tanto para la biosfera como para la sociedad humana, dentro de las cuales se distinguen las siguientes:

a) Aumento del nivel del mar: el aumento de la concentración atmosférica de CO2 implica mayor temperatura en la atmósfera. Si la concentración de CO2 atmosférico se duplica, el nivel del mar podría aumentar en aproximadamente 30 cm por expansión térmica y otro tanto por deshielos continentales (mayor gradiente térmico polar). Además, factores de inercia térmica lo agravarían a pesar de que se acoten las emisiones. El aumento en el nivel del mar y el aumento de temperatura media del planeta tiene consecuencias en las barreras de coral, además de posibilitar el desequilibrio del fondo marino con la posible liberación de los hidratos de metano contenidos en el subsuelo marino, agravando la emisión de gases de efecto invernadero (el metano es un gas de efecto invernadero de mayor impacto que el CO2).

b) Degradación del permafrost producto del aumento de la temperatura media de la tierra, lo cual significa liberar el carbono contenido como materia orgánica congelada. La descomposición orgánica implica además la emisión de metano, con su efecto amplificador.

2 Toneladas de CO2 equivalente.

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c) El derretimiento de polos implica la inyección de agua dulce la cual puede debilitar las

corrientes termohalinas que regulan la temperatura continental y producir cambios climáticos relevantes, tales como inundaciones o sequías en zonas actualmente fértiles, erosión del suelo, etc.

d) Efectos sociales derivados de los cambios en el nivel del mar y del clima, tales como desplazamientos de grandes masas de población desde zonas inundadas, pérdida de capacidad de producción local de alimentos y disponibilidad de agua, tensiones políticas y sociales debido a la disponibilidad de recursos y al aumento de densidad de población en algunas regiones, entre otros.

Los anteriores son algunos de los efectos del cambio climático asociados al aumento de la concentración atmosférica de gases de efecto invernadero. El cambio climático, como se indica en la referencia [3], es inequívoco, como evidencian ya los aumentos observados del promedio mundial de la temperatura del aire y del océano, el deshielo generalizado de nieves y hielos, y el aumento promedio mundial del nivel del mar. Luego, la disminución en la emisión de gases de efecto invernadero es de vital importancia, siendo el sector transporte un actor destacado en la materia. 4.2 AGOTAMIENTO DE LAS RESERVAS DE PETRÓLEO El consumo de energía primaria a nivel mundial está basado principalmente en combustibles fósiles (ver punto 3.1). El petróleo representó al año 2007 un 34% del consumo mundial de energía primaria, y un 94% del total de energía empleada en el sector transporte. La enorme dependencia que posee el transporte de este insumo energético contrasta con el hecho de que este recurso no es renovable. El consumo de petróleo a nivel mundial ha mantenido en el tiempo una clara tendencia al alza, tal como lo muestra la figura 4.2. Por otro lado, las reservas probadas de petróleo3 a nivel mundial también han aumentado, tal como se muestra en la figura 4.3. La compañía British Petroleum, para poder evaluar la cantidad de años de disponibilidad de este recurso no renovable, considera el indicador R/P, el cual define como sigue: Reserves to production (R/P) ratio: Si el total de reservas al final de un año es dividido por la producción de petróleo en ese año, lo anterior resulta en el periodo de tiempo que esos recursos remanentes durarán en caso de que la producción continúe a la misma tasa. La figura 4.4 resume el valor del índice R/P a nivel global y por región.

3 Cabe destacar que el término “reservas probadas” hace alusión en general a aquellas cantidades de petróleo cuya información geológica e ingenieril indica con certeza razonable que pueden ser explotadas a futuro en yacimientos existentes bajo condiciones actuales de operación y factibilidad económica.

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Figura 4.2: Consumo de Petróleo por región, en millones de barriles diarios [4].

Figura 4.3: Distribución de las reservas probadas de petróleo por región, en porcentaje, para los años 1988, 1998 y 2008 [4].

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Figura 4.4: Reserves to production (R/P) ratios, en años, considerando datos a nivel global entre 1984 y 2008, y por región para el año 2008[4].

Luego, de la figura 4.4 se puede notar que el valor esperado de disponibilidad de petróleo a nivel global es de aproximadamente 43 años. En algunas zonas, como Norteamérica y Asia Pacífico se espera que los recursos de petróleo se agoten en 15 años más, lo que implica que ambas zonas deberán importar todo su consumo desde otras partes del mundo tales como el medio oriente y América central y del sur, las cuales poseen más reservas. Es claro notar que, más allá de las cifras, con los yacimientos actuales no es posible confiar el suministro de energía primaria global de largo plazo al petróleo puesto que existe evidencia de su agotamiento. En el caso del transporte la situación es más crítica aún, dada la alta dependencia del petróleo. 4.3 VARIABILIDAD DEL PRECIO DEL PETRÓLEO El precio internacional del petróleo experimenta fuertes fluctuaciones, las cuales no necesariamente están asociadas a temas de disponibilidad del recurso, ni a las señales del agotamiento del petróleo (ver punto 4.2), ni a la relación oferta/demanda. Como se puede observar en la figura 4.5, el valor medio anual del precio del petróleo crudo ha experimentado cambios bruscos desde valores de 30 US$/barril4, a valores del orden de 100 US$/barril sólo en los últimos 8 años. Durante ese mismo periodo la razón global entre producción y reservas de petróleo (R/P ratio, ver figura 4.4) se mantuvo en valores en torno a 43, con leves fluctuaciones las cuales por si solas no justificarían la escalada de precios registrada en el periodo. Aspectos

4 Valorizado en dólares de 2008.

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económicos y políticos como la invasión de Irak a Kuwait, la crisis asiática y la invasión de Estados Unidos a Irak han sido algunos de los factores que han motivado fuertes variaciones en el valor medio del precio del petróleo crudo.

Figura 4.5: Precio promedio anual del petróleo crudo [4].

Las fluctuaciones en el precio internacional del petróleo crudo afectan, necesariamente, el precio de las gasolinas y el Diesel, lo cual a su vez impacta directamente al sector transporte. En el caso de Chile, la Empresa Nacional del Petróleo ENAP fija los precios de venta de los combustibles a los distribuidores mayoristas en base a lo siguiente:

� La evolución de los valores de paridad de importación y del tipo de cambio. � Los impuestos específicos y el IVA. � La aplicación de las leyes N°19.681, sobre el funcionamiento del Fondo de Estabilización

de Precios del Petróleo (FEPP), de julio de 2000, y N° 20.278 sobre el funcionamiento del Fondo es Estabilización de Precios de Combustibles Derivados del Petróleo (FEPCO), del 24 de junio de 2008.

� Modificaciones efectuadas por la Comisión Nacional de Energía (CNE) en los valores de referencia de ambos fondos.

Luego, las variaciones en el precio internacional son transferidas a los consumidores finales, de forma tal el sector transporte es vulnerable a condiciones de precios no controladas y altamente volátiles. El impacto afecta a toda la economía, generando consecuencias tales como las huelgas de los transportistas.

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El uso de la electricidad en el transporte permite diversificar las fuentes energéticas que abastecen el consumo, de forma tal de independizar en parte el precio de la energía del precio de los combustibles. 4.4 EMISIÓN DE CONTAMINANTES LOCALES La combustión del petróleo empleado en vehículos en forma de gasolina o Diesel no sólo genera emisiones de CO2, H2O y N2

5, sino que además se generan otros productos de combustión los cuales tienen nocivos impactos tanto en el ambiente como en la salud de las personas. Productos tales como el CO, NOx, HC y material particulado, entre otros, afectan la calidad del aire ambiente de forma tal que su nivel de emisiones y concentración atmosférica deben ser medidos y normados por la autoridad ambiental respectiva. A modo de ejemplo, se citan los efectos de la presencia de material particulado y Ozono troposférico, indicados por la CONAMA [5].

Tabla 4.6: Efecto de contaminantes atmosféricos generados por vehículos, en la salud de las personas [5]. Contaminante Efectos Probados Otros Posibles Efectos

Material Particulado

Corto Plazo: Bronquitis aguda, aumento de las admisiones hospitalarias, días con dificultades respiratorias, ataques de asma, síntomas respiratorios, días de pérdida de trabajo, días de actividad restringida, cambios en funciones pulmonares. Largo Plazo: Mortalidad, bronquitis crónica, cambio en funciones pulmonares.

Otras posibles enfermedades respiratorias crónicas, inflamación del pulmón.

Ozono (derivado de las emisiones de NOx y

HC)

Mortalidad, síntomas respiratorios, aumento admisiones hospitalarias, ataques de asma, cambios en la función pulmonar, días con dificultad respiratoria, inflamación del pulmón, tos, dolor de cabeza, irritación de mucosas, nauseas.

Cambios inmunológicos, enfermedades respiratorias crónicas, efectos extrapulmonares como cambios en estructuras y funcionamiento de otros órganos.

El uso de electricidad en el trasporte permite disminuir la concentración de contaminantes locales en las grandes urbes, dado que no genera emisiones locales. El nivel de emisiones globales asociados al ciclo de vida dependerá de la composición de la matriz eléctrica que abastece al transporte (si la matriz eléctrica es 100% basada en combustibles fósiles la emisión global de contaminantes y gases de efecto invernadero no se reduce, pero si posee componentes de hidroelectricidad, nucleoelectricidad o energías renovables efectivamente se genera una disminución de las emisiones). Por ende, la electricidad en el transporte es una forma de evitar incrementar las emisiones de contaminantes en zonas urbanas altamente saturadas en contaminantes, de modo tal de disminuir los impactos en la salud de la población. 5 Según un balance estequiométrico teórico de combustión.

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5. DESCRIPCIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS DE TRANSPORTE BASADAS EN EL USO DE ENERGÍA ELÉCTRICA

5.1 GENERAL 5.1.1 Los inicios Los primeros vehículos eléctricos surgieron en 1830, empleando baterías no recargables. Sin embargo, tuvo que transcurrir medio siglo para que el desarrollo de las baterías permitiera su uso en vehículos comerciales. Hacia el final del siglo XIX, con la producción en masa de baterías recargables, el uso de los vehículos eléctricos se hizo masivo. La figura 5.1 muestra un taxi eléctrico de Nueva York del año 1901 aproximadamente.

Figura 5.1: Taxi eléctrico del año 1901 [6].

Al inicio del siglo XX los vehículos eléctricos eran considerados una seria alternativa para el futuro transporte urbano. El vehículo eléctrico era relativamente confiable y partía de forma instantánea, mientras que su competencia en combustión interna era a la fecha poco confiable, emite gases, y requería el accionamiento de una manivela para partir. El otro competidor principal, el motor de vapor, poseía una eficiencia térmica relativamente baja. Para 1920 algunos cientos de miles de vehículos eléctricos habían sido producidos para su uso como automóviles, taxis, vehículos repartidores y buses. Sin embargo, y a pesar del promisorio inicio, una vez que el petróleo estuvo disponible de forma amplia y a bajos precios, y considerando el desarrollo y uso masivo del motor de partida para los vehículos de combustión interna (inventado en 1911), el vehículo eléctrico perdió atractivo frente al de combustión interna. Irónicamente, el principal mercado para las baterías recargables fue desde entonces para la partida de los motores de combustión interna.

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5.1.2 Vehículo eléctrico versus Combustión Interna Las razones del enorme éxito de los vehículos con motor de combustión interna en desmedro de los vehículos eléctricos resultan claras al comparar la energía específica del petróleo y las baterías. La energía específica6 del combustible de un motor de combustión, si bien es cierto depende del combustible, es del orden de 9000 Wh/kg, mientras que la energía contenida en una batería de plomo-ácido es de aproximadamente 30 Wh/kg. Considerando la eficiencia del motor de combustión, la caja de cambios y la transmisión (típicamente 20%), se tiene que la energía útil que puede ser obtenida del combustible es de 1800 Wh/kg. Con una eficiencia del motor eléctrico del 90% sólo 27 Wh/kg de energía útil (en el eje del motor) puede ser obtenido de la batería de plomo-ácido. Para ilustrar lo anterior, 4,5 litros de petróleo con una masa de aproximadamente 4 kg otorgan a un vehículo una autonomía de 50 km. Para almacenar la misma cantidad de energía eléctrica útil se requiere una batería de plomo-ácido con una masa de alrededor de 270 kg (ver figura 5.2). Llevando la analogía anterior a dimensiones de vehículos convencionales actuales, para que las baterías de plomo-ácido tengan una capacidad efectiva de almacenamiento de energía equivalente a 45 litros de petróleo, se requeriría una pila de 2,7 toneladas de baterías.

Figura 5.2: Comparación de insumo energético requerido para abastecer un vehículo [6].

En la práctica, la energía útil del vehículo eléctrico indicada en la figura 5.2 será inferior a la del vehículo a combustible pues se requiere energía para transportar la masa en exceso asociada a las baterías. Es cierto que parte de esa energía deficitaria puede ser recuperada mediante el uso de un freno regenerativo, el cual es un sistema donde el motor eléctrico actúa como generador, frenando el vehículo y convirtiendo la energía cinética en energía eléctrica, la cual es retornada a la batería para su almacenamiento y uso posterior. Sin embargo en la práctica, debido a los flujos de corriente desde el motor a las baterías y viceversa (además del consumo del controlador), la energía recuperada neta es inferior a un tercio del valor teórico. Otro problema mayor que surge con las baterías es el tiempo de recarga. Incluso cuando se tiene disponibilidad de electricidad se requiere un tiempo mínimo, normalmente de algunas horas, para 6 La energía específica es la energía contenida en una unidad de masa (en unidades SI: J/kg, o bien, Wh/kg).

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recargar una batería de plomo-ácido, mientras que 45 litros de combustible pueden ser cargados en un vehículo en aproximadamente un minuto. El tiempo de recarga de algunas baterías nuevas ha sido reducido a una hora, sin embargo aun sigue siendo considerablemente largo en comparación con el tiempo que toma llenar un estanque de combustible. Otro parámetro limitante de los vehículos eléctricos es el costo de las baterías, de forma tal que probablemente no sólo tendrán una autonomía menor sino que además serán más costosos que un vehículo de combustión interna de similar tamaño y calidad constructiva. Las baterías poseen una vida útil limitada, típicamente de 5 años, lo cual implica una mayor inversión al tener que renovar periódicamente las baterías. Cuando se toman los factores anteriores en consideración, las razones del predominio de los vehículos de combustión interna durante el siglo XX resultan claras. Desde el siglo XIX se han empleado formas alternativas para soslayar la baja capacidad de almacenamiento energético de las baterías. La primera fue abastecer directamente de energía eléctrica a los motores a través de líneas, siendo el mejor ejemplo los “Trolley bus”. Estos han sido ampliamente usados durante el siglo XX en ciudades debido a permitir transporte libre de emisiones locales ni ruido. Cuando los buses no están conectados a la red eléctrica pueden operar con sus propias baterías. El punto negativo son las costosas (y poco estéticas) líneas de transmisión, hecho que ha sacado de circulación gran parte de estos vehículos. Tempranamente en el desarrollo de los vehículos eléctricos se concibió el concepto de vehículo híbrido, en el cual un motor de combustión interna impulsa un generador eléctrico el cual es usado en conjunto con uno o más motores eléctricos. Este diseño fue intentado en el inicio del siglo XX, sin embargo en la actualidad dicha idea ha resurgido con fuerza. El vehículo híbrido es una de las ideas promisorias que podría revolucionar el impacto de los vehículos eléctricos en la industria automotriz. Existe un potencial considerable para el desarrollo de los vehículos híbridos, los cuales han ido ganando terreno lentamente en el mercado. 5.1.3 Tendencias hacia el final del siglo XX Hacia el final del siglo XX han surgido cambios los cuales han situado al vehículo eléctrico en una posición más atractiva. Primero, el aumento en las preocupaciones acerca del medioambiente, en términos de las emisiones totales de gases de efecto invernadero y de contaminantes locales responsables de los problemas de salud y calidad de vida en grandes urbes. Segundo, las mejoras técnicas en el diseño del vehículo y en las baterías recargables, motores y controladores. Se incorporan además las celdas de combustible (inventadas por Wiliam Grove en 1840), las cuales ya son usadas en vehículos eléctricos. Las preocupaciones ambientales pueden convertirse en el factor clave para la adopción de vehículos eléctricos para su uso masivo en ciudades. La gasolina con plomo ha sido prohibida, y han existido intentos en algunas ciudades para forzar la entrada de vehículos con cero emisiones.

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A modo de ejemplo, el estado de California ha promovido a los fabricantes de vehículos a desarrollar vehículos eléctricos mediante su programa de vehículos de bajas emisiones, LEVP7. 5.2 TIPOS DE VEHÍCULOS ELÉCTRICOS Desarrollos de ideas provenientes del siglo XIX y XX son actualmente utilizadas para producir una nueva generación de vehículos eléctricos que están comenzando a generar un impacto en la industria. Existen de forma efectiva seis tipos básicos de vehículos eléctricos, los cuales pueden ser clasificados como sigue: Primero se encuentra el tradicional vehículo eléctrico que obtiene su energía de aquella almacenada en baterías. El segundo tipo es el vehículo híbrido eléctrico, el cual combina baterías con un motor de combustión interna. Tercero se encuentran los vehículos que usan diversos tipos de combustibles como fuente de energía a través de celdas de combustible (por ejemplo, celdas de hidrógeno) o baterías de metal-aire. Cuarto se encuentran los vehículos cuyo suministro de electricidad proviene de líneas de transmisión (por ejemplo, “Trolley bus”). Quinto están los vehículos que aprovechan directamente la radiación solar para generar electricidad. Finalmente, se encuentran aquellos vehículos que almacenan energía a través de formas alternativas tales como volantes de inercia o super condensadores, los cuales operan como híbridos usando otra fuente de energía complementaria. Se podrían mencionar otros tipos vehículos eléctricos, como barcos y aviones. Sin embargo el enfoque del presente estudio está centrado en el transporte terrestre. Ahora bien, de los seis tipos de vehículos eléctricos definidos anteriormente se considerarán en el análisis los vehículos eléctricos a baterías, los vehículos híbridos, los vehículos con celdas de combustible y los vehículos eléctricos abastecidos mediante líneas de transmisión. Se descartan los vehículos solares puesto que su operación no impacta al sistema eléctrico. 5.1.4 Vehículos eléctricos a baterías (BEV8) El concepto del vehículo eléctrico a baterías es relativamente simple, siendo descrito en la figura 5.3.

7 LEVP: Low Emission Vehicle Program. 8 BEV: Battery Electric Vehicle.

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Figura 5.3: Esquema conceptual de un vehículo eléctrico con baterías recargables [6].

El vehículo consiste en una batería eléctrica para almacenamiento de energía, un motor eléctrico, y un controlador. La batería es recargada normalmente de la red eléctrica a través de un enchufe y una unidad de carga de batería que puede llevarse a bordo o usarse en un punto de carga. El controlador normalmente controlará la potencia suministrada al motor, y entonces la velocidad del vehículo, en marcha y reversa. Este controlador es conocido como controlador de dos cuadrantes, marcha y reversa. En general es deseable usar un freno regenerativo tanto para recuperar energía como para frenar convenientemente con un sistema sin fricción (el motor hace las veces de freno al operar como generador, disminuyendo el desgaste de los sistemas de frenado por fricción). Cuando el controlador permite el frenado regenerativo con el vehículo en marcha y en reversa es conocido como controlador de 4 cuadrantes. Existe un rango de BEV actualmente disponibles en el mercado. El caso más sencillo son bicicletas y triciclos eléctricos y pequeños vehículos de pasajeros. En el mercado del esparcimiento destacan los carritos de golf. Existe también una gama de vehículos eléctricos de gran tamaño entre los que se incluyen automóviles de pasajeros, vehículos utilitarios de carga y camiones. Destacan también los vehículos eléctricos que sirven de apoyo a personas con movilidad reducida, como sillas de ruedas eléctricas. Algunos ejemplos de vehículos eléctricos típicos que usan baterías recargables se muestran en la figura 5.4. Todos estos vehículos poseen limitaciones aceptables de autonomía y rendimiento, el cual se entiende suficiente para las aplicaciones desarrolladas. Cabe destacar que el automóvil de pasajeros eléctrico es aún un participante menor dentro de los vehículos eléctricos de este tipo.

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Figura 5.4: Vehículo eléctrico con baterías recargables A. Automóvil de pasajeros Ford Th!nk B. Bicicleta eléctrica C. Vehículo utilitario de carga [6].

5.1.5 Vehículos eléctricos híbridos (HEV9) Un vehículo eléctrico híbrido posee dos o más fuentes de potencia. Los más comunes combinan un motor de combustión interna con una batería y motor - generador eléctrico. Existen dos disposiciones básicas para HEVs, el híbrido “en serie” y el híbrido “en paralelo”, cuyos diagramas conceptuales son indicados en la figura 5.5.

Figura 5.5: Esquema conceptual de un vehículo eléctrico híbrido: A. En Serie. B. En Paralelo [6].

En la configuración “en serie”, el vehículo híbrido es impulsado por uno o más motores eléctricos cuya electricidad es provista por una batería o por un generador conectado al motor de combustión interna. Sin embargo, en ambos casos la fuerza motriz del vehículo proviene del o los motores eléctricos. En la configuración “en paralelo” el vehículo híbrido puede ser impulsado ya sea por el motor de combustión directamente a través del sistema de transmisión hacia las ruedas, o por uno o más motores eléctricos, o por ambos métodos simultáneamente. 9 HEV: Hybrid Electric Vehicle.

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En ambas configuraciones la batería puede ser recargada por el motor y generador a medida que el vehículo se desplaza, de forma tal que la batería no necesita ser tan grande como aquella empleada en un vehículo eléctrico exclusivamente a baterías. Además, ambas configuraciones permiten el frenado regenerativo, donde el motor opera como generador cargando la batería y frenando el vehículo simultáneamente. La configuración en serie tiende a ser usada sólo en aplicaciones específicas. Su principal desventaja es el hecho de que toda la energía eléctrica debe pasar a través del generador y los motores eléctricos, lo cual incrementa de forma considerable los costos. Por otra parte, la configuración en paralelo ofrece una variedad mayor de aplicaciones. Las máquinas eléctricas pueden ser más pequeñas y más baratas, dado que no tienen que convertir toda la energía del vehículo. Existen varias formas en las cuales el HEV en paralelo puede ser usado. En el caso más simple el vehículo funciona con electricidad proveniente de las baterías, por ejemplo, en una ciudad donde las emisiones de gases son indeseadas, o puede operar sólo con el motor de combustión interna cuando se realizan viajes fuera de la ciudad. Alternativamente, y de forma más útil, el vehículo híbrido en paralelo puede combinar el uso de las baterías y el motor de combustión, continuamente optimizando la eficiencia de este último. Una disposición convencional consiste en obtener la potencia base para impulsar el vehículo, normalmente alrededor del 50% del requerimiento de máxima potencia, desde el motor de combustión interna, y extraer la potencia adicional desde el motor eléctrico y las baterías, recargando estas últimas con el motor-generador cuando no son usadas. Empleando técnicas de control modernas la velocidad y el torque del motor pueden ser controladas para minimizar las emisiones de gases y maximizar la economía de combustible. El principio básico es mantener el motor de combustión interna con carga relativamente alta, a velocidades moderadas, o desconectarlo completamente. En sistemas híbridos en paralelo es útil definir una variable llamada “grado de hibridación”, de acuerdo con lo siguiente:

combustiónmotoreléctricomotor

eléctricomotor

PPP

DOH−−

−

+=

DOH: Degree of hibridization (grado de hibridación). Pmotor-eléctrico: Potencia del motor eléctrico. Pmotor-combustión: Potencia del motor de combustión interna. A mayor DOH, mayor posibilidad de usar un motor de combustión pequeño, y poder operarlo cerca de su óptimo rendimiento durante una mayor proporción del tiempo. Este indicador es considerado por entidades como California Air Resources Borad (CARB), la cual identifica tres niveles de hibridación (ver tabla 5.6). La fila inferior de la tabla 5.6 otorga una indicación de la “percepción ambiental” del vehículo.

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Tabla 5.6: Clasificación de vehículos híbridos eléctricos según CARB, en abril de 2003 [6].

Como los HEVs tienen la posibilidad de desplazarse, aunque por poco tiempo, con el motor de combustión apagado y operando sólo con baterías, son denominados “partial zero emisión vehicles” (PZEV). Los HEVs son más caros que los vehículos convencionales. Sin embargo existen algunos ahorros potenciales tales como la no necesidad de caja de cambios ni motor de partida, entre otros. Existen varios HEVs en el mercado internacional, y se espera que dicho sector continúe creciendo en los próximos años. El Toyota Prius (ver figura 5.7), es el vehículo que ha puesto a los híbridos en el foco de la atención pública. Éste ocupa un motor Diesel de 1,5 litros y un motor eléctrico de 33 kW, los cuales funcionan separadamente o en conjunto para optimizar el consumo de combustible. La batería es del tipo níkel-metal (NiMH). En la partida y a bajas velocidades el Prius opera solamente con el motor eléctrico, evitando el uso del motor de combustión interna cuando emite mayor cantidad de partículas y gases y es además menos eficiente. Este automóvil usa freno regenerativo y posee una economía global de combustible del orden de 24 km/litro, una velocidad máxima de 160 km/hr y una aceleración de cero a 100 km/h en 13,4 segundos. La batería del Toyota Prius sólo es cargada con el motor y no posee conexión externa para usar la red eléctrica como fuente de abastecimiento. De esta forma el vehículo abastece su energía sólo recargando combustible de la forma tradicional. Además, posee capacidad para 4 pasajeros y el tamaño del maletero casi no se ve afectado por el tamaño de la batería. El Toyota Prius posee las características principales de una configuración híbrida en paralelo. Sin embargo, al poseer motor y generador por separado, puede operar también como configuración en serie. El costo del Toyota Prius modelo 2010 fluctúa entre US$ 22.000 y US$ 27.270 dependiendo del equipamiento [7]. La mayoría de las compañías automotrices están considerando vehículos híbridos en configuración completamente en paralelo. La compañía Honda, con sus modelos Insight y Civic, considera dicho diseño.

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Figura 5.7: Toyota Prius modelo 2010 [7].

Más allá de la variedad de modelos y configuraciones para HEVs, es claro ver que la batería podría ser cargada mediante un suministro externo de electricidad (red eléctrica), mientras el vehículo no está en uso. Lo anterior valdría la pena sólo en caso que se utilicen baterías de gran capacidad, lo cual permitía al vehículo entrar a la categoría de vehículo de baterías. Sin embargo, no está dentro de los planes de corto plazo de los fabricantes considerar este tipo de diseños, mas si es probable a futuro. Por ende, los HEV actuales no recargan su batería con energía proveniente de la red eléctrica. 5.1.6 Vehículos eléctricos de celdas de combustible (FCV) El principio básico de un vehículo eléctrico usando combustible es equivalente al del vehículo eléctrico de baterías, salvo por el hecho de que una celda de combustible o una batería de metal-aire reemplazan a la batería recargable. La mayoría de las principales compañías automotrices han desarrollado modelos muy avanzados de vehículos eléctricos con celdas de combustible. Un ejemplo es la compañía Daimler Chrysler, quien ha desarrollado un vehículo a celdas de combustible basado en las serie A de Mercedes, la cual funciona con hidrógeno almacenado en forma líquida (ver figura 5.8). Un tema de importancia en las celdas de combustible es la necesidad de hidrógeno como combustible. Éste puede ser almacenado a bordo, sin embargo no es algo sencillo. Una alternativa es producir el hidrógeno a partir de un combustible como el metanol, método empleado en el desarrollo del prototipo Necar 5. Otro FCV es el Honda FCX, el cual fue el primer vehículo en Estados Unidos que fue catalogado como “zero emission vehicle” por la Environmental Protection Agency (EPA). Vehículos de transporte público como buses pueden usar combustibles como el hidrógeno de forma más conveniente, debido a que éstos sólo cargan combustible en un único lugar. Las baterías de metal-aire son una variación de las celdas de combustible, las cuales son recargadas reemplazando los electrodos metálicos los cuales son reciclados. Las baterías de Zinc-aire son un tipo particularmente promisorio de baterías de metal aire. Baterías de Zinc-aire, producidas por Electric Fuel Transportation Company, han sido probadas en vehículos de Estados Unidos y Europa. La compañía se ha propuesto como misión generar unidades comerciales de buses eléctricos con celdas de zinc-aire dentro de la presente década.

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Figura 5.8: Sistema de celda de combustible de The 75 kW (aprox.) empleado en el Necar 4 [6].

5.1.7 Vehículos eléctricos que utilizan líneas de transmisión Tanto el trolebús (“Trolley bus”) como el tranvía son medios de transporte urbano ampliamente conocidos, los cuales son costo efectivos y sin emisiones de gases en forma local. Normalmente la electricidad es suministrada por líneas aéreas de transmisión y una pequeña batería es usada a bordo del trolebús para permitirle un rango limitado de autonomía sin suministro de las líneas de transmisión. Actualmente es difícil entender por qué la mayor parte de estos vehículos de transporte han sido retirados de servicio. Cabe recordar que el momento en que se puso “de moda” eliminar tranvías y trolebuses el costo era un criterio más importante que las consideraciones medioambientales y las preocupaciones acerca de los gases de efecto invernadero. El combustible fósil era barato y los cables aéreos eran considerados antiestéticos, inflexibles, caros y con una carga importante de mantenimiento. Los tranvías fueron considerados como limitantes al progreso del prioritario transporte privado. Hoy, cuando los motores de combustión interna están llenado de contaminantes las ciudades, los criterios han cambiado. Los vehículos eléctricos impulsados por las líneas de transmisión pueden tener un impacto útil en el transporte moderno de modo tal que el concepto no debe ser pasado por alto por los diseñadores ni planificadores urbanos. 5.2 ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS TECNOLOGÍAS Aún no están claras la o las tecnologías que dominarán el mercado del transporte terrestre a futuro. Sin embargo, es posible plantear comparaciones de tecnologías en base a las condiciones actuales y los desarrollos esperables, de modo tal de identificar las posibilidades y aplicaciones más factibles de cada sistema en estudio. La comparación de las tecnologías existentes de vehículos eléctricos será enfocada en tres puntos fundamentales: primero, la aplicación de las tecnologías en el sector del transporte privado; segundo, la aplicación de las tecnologías en el sector del transporte público; y tercero, el impacto cualitativo de las tecnologías en la red eléctrica del país.

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5.2.1 Análisis de tecnologías de vehículos eléctricos con miras a su aplicación en el transporte privado de pasajeros

a) Vehículo eléctrico de baterías (BEV) Este tipo de vehículos tienen limitantes asociadas a su autonomía y tiempo de carga de baterías, lo cual los hace aplicables básicamente a las ciudades. Sin embargo, en la actualidad continúan los desarrollos en base a mejorar la capacidad de almacenamiento de energía de las baterías, así como los tiempos de recarga. Un ejemplo de ello es la inauguración del Laboratorio Mundial de Sistemas de Batería de la compañía General Motors en Michigan, Estados Unidos, el 15 de junio de 2009, desde donde pretenden acelerar el desarrollo de vehículos eléctricos a baterías e híbridos, incluyendo el Chevrolet Volt. Otro aspecto de interés reciente es el desarrollo de baterías de larga duración que emplean nanotubos de silicio, los cuales permitirían a las baterías de litio-ion almacenar una carga de energía 10 veces mayor a la actual. El tiempo y el sistema de carga de las baterías son algunos de los grandes temas asociados a esta tecnología. El tiempo de carga y la autonomía son puntos clave que dependen del desarrollo tecnológico de las baterías, sin embargo el sistema de carga requiere una mirada más amplia. Las apuestas actuales apuntan a que el vehículo eléctrico de baterías será recargado por los usuarios en sus propias casas, durante un periodo donde el vehículo no sea requerido (en general durante la noche). Sin embargo, en caso de requerir usar el vehículo de forma urgente no resulta posible pues es ineludible el tiempo de carga de la batería. Para resolver este problema los diseñadores plantean el desarrollo del sistema Quickdrop, el cual consiste en estaciones de servicio donde la batería del vehículo será sustituida por otra batería que ya está cargada, minimizando el tiempo de recarga a valores comparables con el llenado de un estanque de combustible actual. Luego, la batería agotada es cargada en la estación de servicio para posteriormente ser usada en otro vehículo. Cabe destacar que las implicancias vislumbradas en la red eléctrica debido al uso de estos vehículos y sistemas están tratadas en el punto 5.6.3 del presente informe. La tabla 5.9 resume un listado con algunos vehículos eléctricos a baterías actualmente existentes en los diversos mercados a nivel mundial, sus autonomías, velocidades máximas, capacidad de pasajeros y costos [8].

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Tabla 5.9: Listado de vehículos eléctricos de baterías comerciales a la fecha [8].

Vehículo Fabricante Autonomía (km)

Velocidad máxima (km/h)

N° pasajeros Precio (US$)

G-Wiz L-ion Reva electric car company 120 82 2 25.840 G-Wiz I Reva electric car company 77 82 2 13.900 City Th!nk 180 100 2 34.000 Kurrent American Electric Vehicle 64 40 2 10.000 Tango T600 Commuter Cars 128 241 2 108.000 IT Sedan Dynasty Electric Car Corp. 48 38 4 19.000 Kewet Buddy EIBil Norge S/I 90 2 28.000 Electric Van Modec 160 80 2 41.000 NmG Myers Motors 48 120 1 35.000 Fetish Venturi 250 160 2 435.000 Zenn NEV Zenn Motors 56 40 4 12.000-15.000 Lightning GT Lightning car company 402 S/I 2 293.000 The Roadster Tesla Motors 355 201 2 98.000 SUV Phoenix cars 210 150 4 45.000 VentureOne e50 Venture Vehicles 560 160 1 20.000-25.000

S/I: sin información. Dejando de lado los vehículos de lujo, el costo medio es del orden de US$26.000, es decir, de aproximadamente $14.000.000. El valor anterior sigue siendo un costo elevado, más aún considerando las prestaciones de los vehículos (autonomía, velocidad máxima) y el número de pasajeros que pueden transportar (en general sólo 2 pasajeros). Cabe destacar que entre los fabricantes indicados en la tabla 5.2 no se encuentran las principales compañías automotrices del mundo (Toyota, Mazda, General Motors, Subaru, Kia, Hyundai, etc), dado que sus desarrollos a la fecha no han considerado emprender por esta vía más allá de algunos modelos conceptuales. Lo anterior atenta contra el precio de los vehículos, dado que los fabricantes pequeños los desarrollan en general “a pedido”, de forma tal que no se logran ahorros en precios asociados a la producción en masa (economías de escala). Con respecto a los desarrollos futuros a corto y mediano plazo, son varias las compañías que actualmente tienen diseños cuya entrada al mercado se prevé dentro de los próximos 5 años. En particular Renault posee 4 diseños (Twizy, Kangoo, Zoe y Fluence), cuyo lanzamiento será entre el 2011 y el 2012 [8]. Un hecho relevante está relacionado con los compromisos que ha adquirido la compañía con sus futuros clientes, apuntando a tres aspectos fundamentales:

� La nula emisión local de gases de efecto invernadero. � La facilidad de uso al poseer baterías recargables con tres métodos de carga: estándar,

rápida y cambio en estación Quickdrop. � El costo del vehículo será comparable al precio de compra de un vehículo Diesel actual,

con bajo costo de uso.

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Renault es clara en enfatizar que para hacer al BEV accesible para todos se requiere un despliegue a gran escala de la red eléctrica. Por ende, la empresa actualmente trabaja en conjunto con las empresas de energía y los gobiernos de la comunidad económica europea para desarrollar una red de recarga efectiva y accesible a todos. Luego, dadas las diversas alternativas de desarrollos futuros y el ímpetu de los desarrolladores de tecnología, se presume que los BEV serán un actor clave en el transporte privado a futuro, al menos en los países desarrollados. b) Vehículo eléctrico híbrido (HEV) Existen actualmente en el mercado HEV desarrollados por las principales compañías automotrices a nivel mundial. El Toyota Prius, los modelos Civic e Insight de Honda son sólo algunos de los vehículos disponibles. La tabla 5.10 detalla algunas características principales de HEV existentes en el mercado:

Tabla 5.10: Listado de HEV comerciales existentes en el mercado de Estados Unidos.

Modelo Marca Motor Consumo en ciudad aprox (km/l)

Consumo en carretera aprox (km/l) Precio (US$)

Insight LX Honda 1,3 L 17 18,3 19.800 Civic Honda 1,3 L 17 19,1 23.800 Prius Toyota 1,8 L 21,7 20,4 22.000 Camry Toyota 2,4 L 14 14,5 26.900 Altima Nissan 2,5 L 14,8 14,3 27.370 Saturn Aura Nissan 2,4 L 11,1 14,5 27.045 Highlander Toyota 3,3 L 11,5 10,6 35.500 Escape Ford 2,5 L 12,3 11,5 32.120

Como se puede observar en la tabla 5.10, los costos de los HEV son superiores a los vehículos convencionales, con un valor promedio similar al visto en la tabla 5.9 para BEV. Sin embargo, las prestaciones de los HEV son equivalentes a los vehículos convencionales, no así los BEV, cuyas prestaciones en términos de autonomía, velocidad máxima y capacidad de pasajeros son inferiores. Las proyecciones de mediano y largo plazo apuntan al fomento de una nueva tecnología de vehículos híbridos eléctricos denominada Plug-in Hybrid Electric Vehicle PHEV [10]. Estos vehículos son HEV capaces de recargar la energía electroquímica de las baterías a bordo mediante una fuente de electricidad externa al vehículo (red eléctrica). Con ello se logra una menor dependencia del combustible, acercando este diseño hacia el vehículo BEV. Además, el motor de combustión interna de los PHEV es del tipo “flexible-fuel”, hecho que le permite funcionar con biocombustibles. Análisis realizados por NREL10 indican reducciones del consumo de combustible que superan el 45% por vehículo considerando un PHEV equipado con una capacidad de almacenamiento eléctrico de 32 kilómetros de autonomía. Sin embargo, los incrementos de costos de largo plazo de estos vehículos se proyectaban en 2006 superiores a US$ 8000, con valores superiores en el mediano plazo. La tabla 5.11 resume los costos de mediano y 10 NREL: National Renewable Energy Laboratory.

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largo plazo de vehículos convencionales, HEV y PHEV de diferentes rangos de autonomía eléctrica proyectados por NREL [10]:

Tabla 5.11: Proyecciones de NREL relativos a las características y costos de mediano plazo de vehículos convencionales, HEV y PHEV [10].

Tabla 5.12: Proyecciones de NREL relativos a las características y costos de mediano plazo de vehículos convencionales, HEV y PHEV [10].

Figura 5.12i: Toyota Prius 2008 plug-in

Fuente: Wikipedia.org

Cabe destacar que la compañía automotriz China ByD lanzó al mercado Chino en 2008 un PHEV a un costo del orden de US$21.900 (al año 2008) BYD f3dm. La compañía destaca el hecho de que su vehículo puede ser cargado sin inconvenientes en la casa de su dueño. En el año 2010 BYD pretende ingresar con este vehículo al mercado Norteamericano.

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c) Vehículo eléctrico a celdas de combustible (FCV) En la actualidad existen variados desarrollos de vehículos a celdas de combustible a nivel mundial, llevados a cabo por gran parte de los principales fabricantes de automóviles, tales como General Motors (GM), Toyota, Nissan, entre otros. La tabla 5.13 resume algunos desarrollos realizados por las compañías GM y Daimler.

Tabla 5.13: Características principales de algunos modelos de vehículos eléctricos a celdas de combustible desarrollados por GM y Daimler.

Fuente: www.fuelcells.org La autonomía de los FCV supera fácilmente los 150 km. Las celdas de combustible poseen una autonomía superior a los BEV, y es comparable con los vehículos convencionales. Las celdas de combustible poseen además un rendimiento superior al de los motores de combustión interna

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(máquinas térmicas), dado que el rendimiento no está acotado por el rendimiento de Carnot. De esta forma, el rendimiento de una celda de combustible es del orden 45%, lo cual es superior al 20% de rendimiento aproximado de un motor de combustión interna. El combustible usado en la celda es un aspecto crucial. En el caso de las celdas de hidrógeno, el vehículo de pasajeros debe transportar hidrógeno comprimido, cuyo manejo resulta ser bastante complejo. Además, se requiere contar con una infraestructura equivalente a la de las actuales estaciones de servicio de combustible para abastecer de hidrógeno a los vehículos, las cuales deben ser manejadas bajo estrictas normas de seguridad. Dependiendo del combustible usado en la celda es la producción de gases contaminantes y de efecto invernadero. En el caso de la celda de hidrógeno el producto de la combustión es agua, razón por la cual estos vehículos son considerados “cero emisiones”. Dicha condición es equivalente a la otorgada a los BEV, sin embargo es una mejor condición a la obtenida con el uso de VEH y PVEH donde sí existen emisiones locales. En el caso de celdas con otros combustibles como el metanol, sí se generan emisiones aunque son en menor cantidad que en un motor de combustión dada la mayor eficiencia de la celda. Los costos de estos vehículos son a la fecha muy elevados dado que son en su mayoría diseños conceptuales. Además, la infraestructura requerida para la recarga de combustible de las celdas sólo está desarrollada en algunos lugares, a modo de prototipo. Cabe destacar que la compañía japonesa Honda tiene pronosticado realizar la producción en masa de su modelo FCX-Clarity antes del año 2018. 5.2.2 Análisis de tecnologías de vehículos eléctricos con miras a su aplicación en el transporte

público de pasajeros a) Vehículo eléctrico de baterías (BEV) En el punto 5.3.1 a) se presentaron las limitantes, desarrollos y costos principales asociados a la técnica del BEV para el transporte privado de pasajeros. Si bien es cierto existen aspectos comunes, la aplicación en el caso del transporte público requiere consideraciones adicionales a las ya planteadas. Primero, el transporte público debe efectuar recorridos fijos dentro del cual no puede realizar una carga de insumo energético (combustible, electricidad, etc.). El transporte público requiere operar día y noche, por ende la disponibilidad de tiempo para recarga de las baterías es escaso sobretodo durante las horas punta. Por su mayor consumo energético, las baterías de buses tomarán más tiempo de carga que las de los vehículos de pasajeros. La situación anterior podría resolverse considerando el uso de baterías de reserva, las cuales se cargan en los terminales mientras los buses hacen su recorrido para luego reemplazar a

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las que ya han consumido gran parte de su energía (sistema Quickdrop). La factibilidad de lo anterior dependerá, sin duda, del tiempo de recarga de las baterías usadas. El uso intensivo que posee el transporte público en comparación al del transporte privado hace presumir que la vida útil de las baterías de los buses será menor al de un vehículo privado, incrementando los costos de éste. Además, el transporte público está sometido a mayores variaciones de carga que el automóvil dado que la cantidad de pasajeros que viajan es variable. Luego, el consumo energético es más fluctuante en el transporte público, lo que también contribuye a acelerar el deterioro de las baterías. En base a lo anterior y la falta de oferta de este tipo de vehículos en el mercado, la alternativa de vehículos eléctricos a baterías para el transporte público no resultaría ser tan atractiva como lo es en el sector privado para vehículos menores. b) Vehículo eléctrico híbrido (HEV) Como se mencionó en el punto 5.3.2 a), el transporte público debe efectuar recorridos fijos dentro del cual no puede realizar una carga de insumo energético (combustible, electricidad, etc.). En ese sentido, los vehículos HEV y PHEV poseen una autonomía superior a la de los BEV, lo que les permite afrontar de mejor forma este aspecto. Los HEV poseen un tiempo de carga equivalente a un vehículo de combustión interna convencional. Los PHEV requieren un mayor tiempo de carga dependiendo del grado de autonomía eléctrica que posean. Eso sí, en ambos casos el tiempo de carga es inferior al de un BEV. En la industria existen desarrollos de buses con tecnología híbrida. En el mercado existe actualmente el modelo 7700 de Volvo, el cual es un HEV con capacidad para 95 pasajeros. En Argentina, la empresa Tat en conjunto con la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de la Plata y la Cámara Empresaria de Autotransporte de pasajeros, sacarán a circulación en los próximos meses los primeros autobuses HEV para uso en la ciudad de Buenos Aires. En este último caso, se destaca que el costo del autobús aumenta desde US$127.000 a US$170.000, pero se consigue un ahorro de combustible entre 30% a 40% (fuente: www.tecnocoches.com/hibridos).

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c) Vehículo eléctrico a celdas de combustibles (FCV) La tabla 5.14 resume un listado de buses FCV prototipos desarrollados por diferentes compañías de transporte.

Tabla 5.14: Características principales de algunos modelos de buses eléctricos a celdas de combustible.

Fuente: www.fuelcells.org Al igual que en el caso del transporte privado, los buses FCV poseen autonomías comparables con las de vehículos convencionales. También comparten la ventaja del tiempo de recarga de energía, el cual es inferior al de un BEV. En el caso de las celdas de hidrógeno, el almacenamiento del combustible en el bus tiene las mismas complicaciones que las que posee un automóvil FCV. Sin embargo, la gran ventaja radica en el hecho de que en cada terminal de buses se puede instalar una estación de servicio que recargue el combustible a los buses, permitiendo un control acucioso del almacenamiento del hidrógeno en pocas estaciones.

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5.2.3 Análisis de tecnologías de vehículos eléctricos con miras a su impacto en el sistema eléctrico

a) Vehículo eléctrico de baterías (BEV) El BEV impacta a la red eléctrica puesto que la energía de las baterías es recargada de la red. De esta manera, la red debe ser capaz de suministrar la energía y potencia demandada de todos los BEV existentes en el mercado. La tendencia apunta a que los BEV realizarán su recarga de energía principalmente durante la noche, que es el horario menos probable de uso del vehículo. Lo anterior implica que el consumo de energía de la noche tendería a subir y de esta manera equipararlo con el consumo del día. Esto permite una mejor utilización de la red eléctrica, sobretodo en sistemas eléctricos con clara variación de demanda de energía y potencia como es el Sistema Interconectado Central (SIC) en Chile. Sin embargo, impone importantes desafíos: Primero, la red de distribución debe ser capaz de abastecer la demanda de energía a través de la disposición de conexiones eléctricas apropiadas para la tensión de trabajo de los BEV. Idealmente los BEV serán recargados por los usuarios en sus propias casas, lo que implica que en ese caso el problema está resuelto al poseer conexión eléctrica con las características eléctricas apropiadas para el vehículo (tensión, frecuencia, etc.). En caso de edificios nuevos, éstos deberán incorporar en sus estacionamientos las conexiones apropiadas para abastecer a los BEV, hecho que encarecerá los costos de la propiedad e impone desafíos asociados al cobro de la electricidad (¿se requieren medidores separados para el edificio y el estacionamiento? ¿Cómo se asignará el pago de cada vehículo dentro del estacionamiento?). En aquellos casos donde no sea posible realizar la recarga de energía en el domicilio particular ésta deberá ser hecha en centros ya sea públicos o privados de recarga, los cuales harán las veces de estaciones de servicio de combustible. En dichas estaciones podría implementarse además el sistema Quickdrop, de modo tal de mejorar las prestaciones del BEV al reducir al mínimo el tiempo de recarga. Un segundo punto guarda relación con los centros de recarga. En este caso cabría la posibilidad de considerar que dicho servicio sea provisto por diferentes Comercializadores, los cuales abastecerían a los consumidores mediante la energía que adquieren de los Distribuidores, fomentando la competencia. En caso que el sistema eléctrico del país no considere al comercializador, será el distribuidor quién deberá prestar el servicio. Cabe destacar que, como el sector Distribución es un monopolio natural, es necesario regular la actividad de estos centros de recarga de energía eléctrica de modo que el cobro que ejercen los distribuidores sea igual o equivalente al precio que paga un consumidor domiciliario. Tercero, el aumento de demanda energética en el sistema de distribución aumenta la densidad del consumo. Dicha densidad de consumo es clave en el sector Distribución, al ser este una economía de ámbito. Por ende, existen desafíos ligados a la necesidad de fijar nuevos valores de precios de distribución por zonas, debido a los cambios de densidad en cada una de ellas.

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Cuarto, los planes de rehabilitación de las líneas eléctricas deben considerar el incremento de consumo en zonas actualmente cubiertas por la red de distribución, pero que además deben abastecer las necesidades del transporte BEV. Por ende, deben visualizarse aquellas zonas donde podría ocurrir saturación de líneas, hecho que incrementaría los costos no sólo del consumo domiciliario sino también del transporte. b) Vehículo eléctrico híbrido (HEV)

En HEV convencional no impacta al sistema eléctrico, puesto que la recarga de la batería no es hecha mediante una conexión a la red, sino en base a la energía generada con el combustible y con el frenado regenerativo. Sin embargo, la tecnología PHEV sí impacta a la red eléctrica puesto que en dicho caso efectivamente la carga de la batería proviene de la red eléctrica. Con respecto al impacto de la tecnología PHEV éste es conceptualmente equivalente al presentado para los BEV (ver punto 5.3.3 a).), sin embargo la magnitud del impacto es menor puesto que aun existe un nivel de abastecimiento energético proveniente de combustible. Cabe destacar que el PHEV es considerado un vehículo de transición entre el convencional a combustible y el netamente eléctrico, con una eventual factibilidad de devolver energía a la red a través del concepto Smart Grid. c) Vehículo eléctrico a celdas de combustible (FCV) Dependiendo del combustible que utiliza la celda es el impacto que se ejerce sobre la red. En el caso de las celdas que funcionan con hidrocarburos como el metanol no se ejerce impacto sobre la red eléctrica. En el caso de las baterías de metal-aire, el vehículo no recarga su energía directamente de la red eléctrica, de forma tal que no se ejerce un impacto inmediato sobre dicha red. Sin embargo, el reciclaje de los electrodos de la batería requiere el consumo de energía eléctrica, razón por la cual sí existe un impacto desfasado, lo cual tiene la ventaja de poder recomponer los electrodos en horario fuera de punta. Las celdas de hidrógeno ejercen un impacto sobre la red, el cual es indirecto, dependiendo del método de obtención del hidrógeno. En particular, el hidrógeno puede obtenerse mediante un proceso de electrólisis del agua, el cual es intensivo en consumo de electricidad. Si se desarrollan plantas de producción de hidrógeno éstas podrían ser abastecidas por la red eléctrica, lo cual implica inversiones en capacidad, energía y transmisión. Por otra parte, puede darse el escenario de dimensionar centrales nucleares exclusivamente para la producción de hidrógeno, de forma tal de no requerir conectarse a la red eléctrica. La planificación del abastecimiento eléctrico de la generación de hidrógeno debe definir si éste será de la red existente (implica expansión), o mediante la creación de nuevas centrales aisladas o nuevas centrales conectadas al sistema. En caso de realizarse hidrólisis directa de la red eléctrica, esta se puede programar en horario fuera de punta, al igual que otros métodos de almacenaje químico de energía.

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5.2.4 Análisis de tecnologías de vehículos eléctricos con miras a su impacto en el medioambiente

Los vehículos abastecidos por la red eléctrica (BEV-PHEV) generan emisiones de gases de efecto invernadero a través de los contaminantes de las plantas que conforman la red de la cual se extrae la energía para su funcionamiento. Para ello se realiza un análisis de La-Fuente-a la-Rueda (WTW: Well-to-Wheel), de modo de determinar la proporción contaminantes locales y gases de efecto invernadero que el uso de dichos vehículos aporta en forma indirecta. Las figuras 5.15 y 5.16 muestran las emisiones de contaminantes producidas por los distintos tipos de vehículos. Estos gráficos fueron elaborados en base a análisis WTW de la matriz energética de Inglaterra. Si bien no representan la realidad chilena, sirven para comparar e indicar que los vehículos eléctricos tienen un componente contaminante de emisiones globales, dependiente del tipo de plantas que componen la red eléctrica de generación.

Figura 5.15: Emisión de GEI de cada tipo de vehículo para Inglaterra [6].

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Gráfico 5.16: Emisión de contaminantes locales de cada tipo de vehículo para Inglaterra [6].

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5.2.5 Resumen comparativo de tecnologías

a) Comparación de celdas de hidrógeno versus vehículos eléctricos.

Figura 5.17: Esquema de los distintos caminos de la energía hacia un vehículo eléctrico o un vehículo de celdas de hidrógeno

Las celdas de hidrógeno permitirían lograr automóviles de bajas emisiones locales y una autonomía aceptable, pero con el inconveniente de que requieren hidrógeno para funcionar que puede ser reformado a partir de metanol o gasolina en el mismo vehículo. Sin embargo, tal como señala el diagrama XX, el rendimiento final WTW de una celda de combustible es menor que seguir el camino hacia la recarga de baterías. Dado que ambos son vehículos eléctricos, las pérdidas son similares en el motor eléctrico y el sistema de transmisión, por lo que lo más relevante son los procesos previos.

Cargador de baterías 90%

Celdas de combustible 55%

Transporte de electricidad a la conexión del vehículo para carga de la batería

Producción eléctrica

ER

Electrólisis 72%

Carbón GN

Gasificado 60%

Líquido 65%

Reformado 80%

Gaseoso 100%

Producción de hidrógeno

Transporte

Estación de servicio

Gasoducto

Estanque del vehículo abastece la celda de combustible

Por Camión Por Camión

Líquido Gas Comprimido

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Figura 5.18: Efecto del camino de la energía sobre la eficiencia global de una celda de combustible y un vehículo eléctrico [24].

WTW: de la fuente a la rueda. WTT: de la fuente al estanque (o batería). TTW: del estanque a la rueda. La figura 5.18 muestra el análisis WTW realizado para los distintos caminos de obtención, transporte y distribución de combustible para vehículos de celdas de combustible, comparados con un vehículo eléctrico.

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b) Cuadro resumen comparativo de tecnologías

Tabla 5.19: Resumen comparativo de tecnologías. Tipo de Vehículo Motor Ventajas Desventajas

Convencional Motor de combustión interna

Rápida recarga de combustible, relativamente rápida aceleración y potencia, la mejor autonomía de combustible y el más barato

Motor de baja eficiencia, emisiones locales de contaminantes

Vehículo híbrido-eléctrico (HEV)

Motor de combustión interna con motor eléctrico separado

Mejor rendimiento en el uso del combustible, más caro que un vehículo convencional, menores emisiones locales que un vehículo convencional

Es un vehículo convencional optimizado de alto costo

Vehículo encufable (Plug-in) híbrido eléctrico (PHEV)

Más baterías y motor eléctrico más grande, con motor de combustión interna más pequeño (comparado con HEV)

Tiene la opción de elegir entre dos fuentes energéticas, puede aprovechar la eficiencia del vehículo híbrido y la opción de cargar las baterías desde la red, eventualmente a un menor costo, además genera menos emisiones que un HEV, tiene mayor autonomía que un BEV. Se puede recargar en el domicilio.

Vehículo caro con pocas opciones comerciales en el mercado en la actualidad

Vehículo-a la-red (V2G) PHEV

Más baterías y motor eléctrico más grande, con motor de combustión interna más pequeño, o inclusive sin éste.

Aprovecha los beneficios de los PHEV, y además permite devolver energía a la red, pudiendo almacenar energía proveniente de granjas eólicas, centrales de pasada y otras renovables.

Tiene las desventajas de los PHEV (y de los BEV si es de ese tipo), se deben vencer dificultades técnicas y de comercialización

Vehículo eléctrico (BEV) Sólo eléctrico Menor costo por km recorrido, el peso del motor se reemplaza por baterías. Se puede recargar en el domicilio. Cero emisiones.

Baja autonomía, sin respaldo en caso de quedar sin energía, peso muerto de las baterías

Vehículo con celdas de combustible (FCV) Sólo eléctrico

Mayor autonomía que los vehículos eléctricos, no genera emisiones locales. Bajas emisiones si usa metanol o gasolina. Cero emisiones si usa hidrógeno.

Requiere estaciones de carga especiales en caso de usar hidrógeno. Es un vehículo caro y poco masificado.

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6. CASO DE ESTUDIO: APLICACIÓN EN LA REGIÓN METROPOLITANA DE SANTIAGO

6.1.1 Consumo energético en transporte en región metropolitana (RM). El consumo energético para el transporte terrestre en base a gasolinas y diesel para el año 2008 en la RM y en Chile se estima en las siguientes cantidades:

Tabla 6.1: Consumo de gasolina y Diesel para transporte (m3) a nivel nacional

Año 2008 m3 Energía Equivalente (GWh) Consumo gasolinas transporte Nacional 3.244.480 30.845 Consumo diesel transporte Nacional 3.665.154 39.021

Fuente: elaboración propia con datos de SEC y CNE.

Figura 6.2: Energía obtenida de Diesel y Gasolina en base a los consumos anuales

Energ í a equivalent e co nsumida po r t ipo d e combust ib le p or año : d iesel o gaso l ina ( GW h)

y = 1062,4x - 2E+06R2 = 0,6757

-

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

80.000

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

GWh Diesel

GWh Gasolina

Total (GWh)

Lineal (Total (GWh))

Fuente: elaboración propia con datos de CNE.

La tabla 6.1 considera los datos del consumo nacional completo. Las gasolinas se asumen que son consumidas completamente por el parque vehicular de Santiago, sin embargo, para el petróleo diesel no se puede asumir que todo el consumo se destina a transporte, ya que existen otros consumos (generación eléctrica). Para determinar esta proporción se estima que el consumo por vehículo diesel a nivel nacional es constante. Pese a que puede haber diferencias importantes respecto al dato real, se espera que el resultado sirva para estimar un dato aproximado de la cantidad de energía consumida por el transporte en la región metropolitana.

Tabla 6.3: Parque vehicular de Chile y RM Parque vehicular por Tipo de Motor Santiago País % Santiago

Bencinero (Otto) 1.088.911 2.383.786 45,7% Diesel 183.269 566.122 32,4% Gas 906 5.243 17,3%

Eléctrico 117 152 77,0% Fuente: INE.

De acuerdo a las proporciones de vehículos a nivel nacional, se estima que el área metropolitana tendría un consumo equivalente de casi 27.000 GWh de energía al año por concepto de transporte de vehículos Diesel y gasolina, indicado en la siguiente tabla:

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Tabla 6.4: Consumo de gasolina y Diesel en RM año 2008 espresado en GWh

Estimación RM año 2008 m3 Energía Equivalente (GWh) Consumo gasolinas transporte RM 1.510.986 14.365 Consumo diesel transporte RM 1.186.509 12.632 Total energía (GWh) 26.997

Fuente: elaboración propia con datos de SEC, INE y CNE.

6.1.2 Estimación de un parque vehicular eléctrico en la RM y Planta generadora para

abastecerlo Asumiendo un 25% de eficiencia para un motor a gasolina, un 30% para motor diesel, un 90% de eficiencia del motor eléctrico y un 80% de rendimiento del cargador de baterías, se realizó una estimación de la energía necesaria para suplir un parque teórico de vehículos eléctricos de baterías (BEV) en la Región Metropolitana el año 2008, cuyos resultados se resumen en la tabla siguiente (6.5):

Tabla 6.5: Consumo energético teórico equivalente para vehículos eléctricos Estimación Energía eléctrica requerida

para transporte en RM Energía Equivalente (GWh-

2008) Equivalente gasolinas transporte RM 4.988 Equivalente diesel transporte RM 5.263 Total energía (GWh) 10.251


Al comparar los datos de la tabla 6.4 con los de la tabla 6.5, se observa un ahorro energético significativo, cercano al 62%, sin embargo, aquí no se han considerado las pérdidas de “la-fuente-a-la-rueda” (WTW), que dependen de las características de la matriz energética. Al respecto, si se considera una planta que provea dicha energía con un 90% de factor de utilización y con 10% de pérdidas de transporte, se tendría el escenario planteado en la tabla 6.6 (para el año 2008). También, al proyectar linealmente la tendencia del abastecimiento de demanda energética del transporte (Diesel y gasolina) hacia el año 2020, se tiene que, para suplir la demanda de transporte en la RM, se necesitaría una planta de 1815 MW, adicional a las proyecciones de la CNE, y considerando sólo dicha planta para abastecer el sistema de transporte para la RM. En caso de utilizarse tecnologías de menor eficiencia como celdas de combustible, el tamaño de dicha planta teórica aumentaría.

Tabla 6.6: Tamaño de Planta generadora necesario para reemplazar la demanda gasolina y Diesel para transporte en la RM. Estimación Energía eléctrica requerida

para transporte en RM Energía Equivalente (GWh-

2008) Estimación Energía

Equivalente (GWh-2020) Total energía (GWh) 10.251 12.880 Equivalente a una planta de (MW) 1.445 1.815


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6.1.3 Preferencias de los consumidores de automóviles Un parámetro importante a considerar son las preferencias de los consumidores hacia cierto tipo de vehículos. Dentro de algunas de las características que los consumidores evalúan al momento de elegir un vehículo se encuentran:

• Tipo de vehículo (modelo, tamaño, rendimiento entre otros). • Tecnología de los vehículos: convencional, BEV, HEV, PHEV, FCV. • Valor del vehículo. • Rendimiento y autonomía. • Comodidad. • Incentivos.

Los siguientes gráficos fueron elaborados en base a información de la Asociación Nacional Automotriz de Chile AG (ANAC), correspondiente a los 10 modelos más vendidos y clasificados en tipos. Esta muestra representa alrededor de un 50% de los vehículos vendidos los años 2008 y 2009, por lo que representan un buen indicador de las preferencias de los consumidores.

Figura 6.7: Participación de mercado de vehículos menores año 2008

Participación de mercado para vehículos menores año 2008

Sedán-Hatchback45%

Utilitario o Furgón10%

SUV17%

Mini13%

Camioneta15%

Camioneta

Mini

SUV

Utilitario o Furgón

Sedán-Hatchback

Fuente: elaboración propia con datos de ANAC.

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Figura 6.8: Participación de mercado de vehículos menores año

2008

Participación de mercado para vehículos menores año 2009

Camioneta18%

Mini14%

SUV18%

Utilitario o Furgón9%

Sedán-Hatchback41%

Camioneta

Mini

SUV

Utilitario o Furgón

Sedán-Hatchback

Fuente: elaboración propia con datos de ANAC.

Como se puede observar, el vehículo más vendido en el mercado es el sedán-hatchback, seguido de camionetas y SUV’s (suburban utility vehicle). Al observar los modelos de vehículos híbridos y eléctricos disponibles comercialmente, se ve que se alejan de, por una parte el vehículo mini de bajo valor ($4.500.000), y por otro lado están aún lejos de los SUV que son vehículos más grandes y de mayor cilindrada. Al mismo tiempo, los vehículos sedán-hatchback, que son mayoritariamente preferidos por los consumidores, tienen un valor promedio que es menos de la mitad de un híbrido. Es muy probable que las preferencias de los consumidores varíen notablemente a medida que exista la factibilidad de comprar un vehículo más caro, relegando los vehículos de bajas emisiones (HEV) a preferencias específicas de consumidores ABC1.

Figura 6.9: Precios por tipo de vehículo años 2008-2009

Precios por tipo de vehículo para los años 2008-2009

-

2.000.000

4.000.000

6.000.000

8.000.000

10.000.000

12.000.000

14.000.000

2008

2009

2008 11.698.209 10.672.629 9.647.950 6.507.958 4.423.368

2009 11.854.502 11.101.774 10.289.299 6.083.878 4.401.911

SUV Camioneta Utilitario o Furgón

Sedán-Hatchback Mini

Fuente: elaboración propia con datos de ANAC. Precios en pesos chilenos.

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Figura 6.10: Unidades vendidas por tipo años 2008-2009:

Unidades vendidas años 2008-2009

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Sedán-Hatchback

SUV Camioneta Mini Utilitario oFurgón

2008

2009

Fuente: elaboración propia con datos de ANAC. Precios en pesos chilenos.

Aunque los datos no permiten obtener resultados concluyentes, dado el valor de los vehículos tipo SUV, sería atractivo estimular a los consumidores de este tipo de vehículos a adquirir vehículos eléctricos o híbridos por un precio levemente mayor. Si bien el rendimiento de los vehículos convencionales ha ido mejorando respecto a los existentes en los años ’80, el crecimiento de ventas de camionetas y SUV’s que tienen motores de mayor potencia, reducen la eficiencia global lograda por las mejoras técnicas de los motores de los vehículos (25). Dado que no se cuenta con un estudio respecto a la disposición a pagar de los consumidores por un vehículo no contaminante, no está claro cuánto es el sobreprecio que estaría dispuesto a pagar un chileno por un vehículo HEV, BEV, FCV ó PHEV, dada la economía de combustible de este, y dependiendo de la intensidad de uso, puede que la adquisición del vehículo no llegue a compensarse monetariamente. Como ya se mencionó, éste tipo de vehículos estarían apuntando a un segmento de mercado ABC1, es decir, aún alejado de una masificación relevante que impacte de forma seria al mercado eléctrico en el corto plazo.

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6.1.4 Breve comparación económica: Ejercicio del potencial de ahorro monetario de la tecnología.

a) Ahorro monetario y de energía al usar un vehículo PHEV.

De acuerdo a los datos de C.-S. N. Shiau et al, se realizó un ejercicio para determinar el ahorro comparativo de un vehículo PHEV, versus un híbrido y uno convencional. Se consideró un valor de la gasolina de $570/lt, y del kilowatt-hora de $114.2/kW, ambos considerando IVA. Los resultados se ven en la tabla 6.11.

Tabla 6.11: Resumen comparativo de tecnologías.

Tipo Vehículo Peso

Vehículo (kg) Costo $/km Rendimiento Unidad Autonomía

eléctrica (km) PHEV (Plug-in híbrido liviano) batería 1.516 12,6 9,0 km/kWh 11,3 PHEV (Plug-in híbrido liviano) motor gasolina 1.516 26,3 21,7 km/lt - PHEV (Plug-in híbrido pesado) batería 1.737 12,9 8,8 km/kWh 96,6 PHEV (Plug-in híbrido pesado) motor gasolina 1.737 26,9 21,2 km/lt - HEV (Híbrido-eléctrico) 1.499 25,9 22,0 km/lt - CV (gasolina convencional) 1.475 47,3 12,0 km/lt -

Al llevar estos datos al año 2008 y extrapolarlos sólo al consumo de gasolina para el caso PHEV pesado con motor de gasolina y al compararlo con un vehículo convencional, se tiene:

Tabla 6.12: Resumen comparativo de tecnologías.

Consumo gasolina 2008 (lts) 1.510.986.000 Consumo estimado PHEV US$ 891.649.065 Consumo estimado Convencional US$ 1.565.930.945 Ahorro US$ 674.281.880

El ahorro de US$ 674 millones serviría para comprar unos 30.600 vehículos PHEV BYD f3dm.

Figura 6.13: Vehículo BYD modelo f3dm PHEV.

Fuente: http://www.greencarcongress.com/2008/12/byd-f3dm-plug-i.html

Cabe mencionar que el consumo del “PHEV (Plug-in híbrido liviano) motor gasolina” es de alrededor 0.11 kWh/km, un tanto inferior a los 0.29 kWh/km del metro de Santiago, pero evidentemente se debe considerar la gran diferencia en densidad de pasajeros que es capaz de transportar un carro de metro, lo que implica que el gasto energético por pasajero transportado es mucho mejor.

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Sin embargo, el ejercicio solamente considera el ahorro energético del vehículo, mientras que no considera el capital inicial invertido para la adquisición del vehículo. Para ello se considera un segundo ejemplo.

b) Valorización del ahorro para pagar el capital inicial un vehículo PHEV. Para valorar el aporte de un vehículo PHEV, se realiza la comparación de un vehículo convencional utilizado como taxi versus un modelo PHEV, considerando precios y rendimientos. Primero, se debe calcular el valor de un vehículo PHEV, para ello se considerará el modelo BYD-f3dm:

Tabla 6.14: Cálculo valor de internación de BYD-f3dm Cálculo importación vehículo BYD

Valor FOB BYD F3dm 21.900 Flete marítimo 2.325 Seguro (2%) estimado 438 Total valor CIF 24.663 6% ad valorem 1.480 19% IVA 4.967 Impuestos 6.447 Total valor vehículo 31.110 Valor dólar al 20/10/09 546,25 Valor comercial (*) 16.993.787

(*) No considera margen del concesionario.

A continuación se requieren los datos necesarios para estimar el ahorro de combustible.

Tabla 6.15: Datos para resolución del ejemplo Dato Valor km/mes (*) 6.032 km/día (20 días al mes) 302 Valor kWh 114 Valor lt gas 95 570 Recorrido baterías (km) 97 Recorrido gasolina (km) 205 Recorrido diario total (km) 302

(*) De Cea Ingenieros para Ministerio de Transportes.

Para el caso del vehículo convencional, se escoge un vehículo tradicionalmente escogido por los taxistas de la RM: Nissan V-16.

Tabla 6.16: Estimación del ahorro de combustible en pesos entre dos alternativas de automóviles

Modelo Valor Rendimiento1 (kWh/km)

Rendimiento2 (km/lt)

Consumo eléctrico diario

Consumo comustible diario

Gasto diario ($pesos)

Nissan V16 5.290.000 - 14 0 21,5 12.279 BYD F3dm 16.993.787 0,113 21,2 10,9 9,7 6.773 Ahorro diario 5.506 Ahorro mensual 110.128 Ahorro anual 240 días/año 1.321.537

La diferencia en el valor de ambos vehículos es de $11.703.787. Considerando que se elimina el impuesto ad valorem y el IVA a la internación de vehículos el valor del vehículo PHEV baja a $13.472.164, quedando la diferencia entre ambos vehículos en $8.182.164. Se tienen los siguientes VAN y TIR para un período de 9 años:

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Tabla 6.17: VAN y TIR para compensar el sobreprecio de un vehículo PHEV respecto a uno convencional

Período (años) TIR VAN Normal 9 0,3% $ 190.051

Exento de impuestos 9 8,2% $ 3.711.675

Como se puede observar, reducir los impuestos a este tipo de vehículos genera un efecto similar a la reducción de precios de los vehículos, haciéndose mucho más atractiva la inversión. Sin embargo, un período de 9 años para recién recuperar parte del capital invertido, es un período excesivamente largo y arriesgado para que un microempresario taxista tome este tipo de opción. Esto reafirma lo dicho anteriormente respecto a que este tipo de vehículos tienen un mercado específico que no responde a razones económicas para su adquisición. 6.2 DISPONIBILIDAD DE ENERGÍA EN EL SIC FUERA DE HORARIO PUNTA 6.2.1 Flexibilidad Tarifaria De acuerdo a Chilectra, el consumo eléctrico en la región metropolitana tiene un horario punta y un horario valle bien definidos. Dada esta condición, es claro que los vehículos eléctricos que se conecten a la red debiesen hacerlo en horario fuera de punta para evitar sobrecargarla y al mismo tiempo conseguir mejores precios, ya que se esperaría que estos variaran a lo largo del día.

Figura 6.18: Evolución de la demanda horaria de los consumidores de Chilectra

Fuente: http://www.chilectra.cl/

Chilectra posee un servicio desde el año 2006 llamado “Tarifa Hogar Plus”, la cual permite realizar una medición horaria de los consumos domiciliarios, con recargos por uso de energía en hora punta de invierno. Este servicio sin duda que se encontraría en sintonía con el uso de vehículos eléctricos. Un tema a revisar sería el límite máximo de potencia de la tarifa BT1, el cual llega actualmente hasta 10 kW.

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Figura 6.19: Cuadro explicativo de Tarifa Hogar Plus de Chilectra

Fuente: http://www.chilectra.cl/

Para contribuir al uso eficiente de la red eléctrica, Chilectra ofrece tarifas flexibles que propician la mejor utilización de la electricidad, incentivando el traslado del consumo desde las horas de punta hacia las horas de menor utilización del sistema eléctrico, lo que se traduce en postergación de inversiones en plantas de generación y en redes de distribución. La tarifa especial horaria residencial (Tarifa Hogar Plus) está diseñada sobre la base de la formulación de la tarifa tradicional BT-1. La Tarifa Hogar Plus elimina el cargo adicional por límite de invierno y contempla tarifas diferenciadas según la época del año, y de acuerdo con las horas donde se consume la electricidad. (15) La recarga nocturna de los vehículos pareciera ser evidente, pero ello puede no ser completamente aplicable a casos como taxis, microbuses, furgones y camiones, y en general todos aquellos vehículos que deben realizar recorridos constantes dentro de la ciudad, debiendo hacer recargas más frecuentes dada la limitada autonomía de las baterías. 6.2.2 Disponibilidad de centrales hidráulicas Dentro de la disponibilidad de electricidad para vehículos eléctricos o PHEV, un punto relevante es el tipo de electricidad que se utiliza, ya que esta es la que determina el impacto último de este tipo de vehículos al medioambiente.

Tabla 6.20: Potencias, generación y utilización de plantas hidráulicas 2008

Tipo Planta (2008) Potencia Bruta

(MW) Potencia Firme

(MW)

Generación anual MWh

(2008) Factor de Utilización

(potencia bruta)

Factor de Utilización

(potencia firme) Embalse 3.393 1.854 13.860.842 46,6% 85,3% Pasada 1.516 731 9.641.060 72,6% 150,5%

Fuente: elaboración propia a partir de datos de la CNE, y CDEC, año 2008.

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Tabla 6.21: Potencias, generación y utilización de plantas hidráulicas de pasada 2000-2008

Tipo Planta Año Potencia

Bruta (MW) Potencia

Firme (MW) Generación anual MWh

Factor de Utilización (potencia

bruta) Factor de Utilización

(potencia firme) PASADA 2000 1.152 551 7.942.598 78,5% 164,2% PASADA 2001 1.276 605 8.608.264 77,0% 162,5% PASADA 2002 1.276 605 9.348.119 83,6% 176,5% PASADA 2003 1.302 617 8.853.090 77,6% 163,8% PASADA 2004 1.302 617 8.415.464 73,6% 155,3% PASADA 2005 1.302 617 9.324.813 81,8% 172,5% PASADA 2006 1.302 617 9.970.236 87,4% 184,5% PASADA 2007 1.426 686 8.622.851 69,0% 143,6% PASADA 2008 1.516 731 9.641.060 72,4% 150,1%

Fuente: elaboración propia a partir de datos de la CNE, y CDEC, año 2008. Sin duda, las centrales renovables hidráulicas de pasada y eólicas (y eventualmente solares) tienen un potencial beneficio con el uso masivo de vehículos eléctricos, ya que les permitiría aprovechar una energía que de otra manera se perdería, a diferencia de las centrales térmicas y de embalse que pueden “guardar” energía. 6.3 REGULACIÓN DEL ABASTECIMIENTO DE ENERGÍA AL MERCADO DE

VEHÍCULOS ELÉCTRICOS EN CHILE Actualmente en Chile no existe un mercado de vehículos eléctricos. Sin embargo, ante una eventual masificación de la tecnología, es necesario observar las necesidades que pueden motivar requerimientos al marco regulatorio del sistema. El sistema eléctrico de Chile no considera a la figura del Comercializador. Por ende, el abastecimiento de los clientes regulados y de algunos no regulados (los clientes no regulados pueden optar a conectarse directamente al sistema de transmisión mediante el uso de un transformador de poder) lo realiza el Distribuidor. En el caso de los vehículos eléctricos que sean cargados en domicilios, la tarifa a pagar estará fijada por el Distribuidor en base al sector en que la vivienda se encuentre. En el caso de desarrollo de estaciones de servicio donde los vehículos eléctricos puedan cargar sus baterías con electricidad, es posible visualizar dos actores. Por un lado, podrían ser los mismos Distribuidores quienes tomen el negocio. Esto generaría que en cada sector existiría sólo una empresa que ofrece el servicio, de modo tal que si uno quiere optar a un precio diferente debe desplazarse a otro sector de la ciudad (u otra ciudad) donde el Distribuidor es otro. Por ende, no se generaría competencia en el mercado del transporte eléctrico, y al no existir regulación específica, podría significar incrementos excesivos en los costos de la electricidad para los vehículos. Desde esta perspectiva resulta necesario que el negocio de las estaciones de servicio quede en manos de Comercializadores, dado que ello permite tener diferentes oferentes en un mismo sector y por ende generar competencia. Esto último implica, necesariamente, regular la tarifa a la cual el Distribuidor vende su energía al Comercializador, de modo de impedir que el Monopolio de Distribución incremente en demasía los costos y por ende aumente el precio final de la electricidad para transporte.

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6.4 INCENTIVOS PARA EL USO DE LAS TECNOLOGÍAS DE VEHÍCULOS

EFICIENTES

a) Tributos aduaneros La importación de vehículos automóviles está afecta al pago de los siguientes tributos:

• Derecho ad valorem: 6% del valor CIF del vehículo • IVA: 19% sobre la base valor CIF + derecho ad valorem.

EJEMPLO DE CÁLCULO: • Valor FOB US $25.000 • Flete marítimo US $2.325 • Seguro (2%) estimado US $500

TOTAL VALOR CIF US $27.825 TRIBUTOS:

• 1 Derecho ad valorem (6% de US $27.825) = US $1.669,50 • 2 IVA (19% sobre US $(27.825+1.669,50) = US $5.603,96

TOTAL TRIBUTOS A PAGAR (derecho ad valorem + IVA): US$ 7.273,46 (Fuente: Servicio nacional de aduanas http://www.aduana.cl/)

b) Incentivos Ley 20.259 de 2008 “Se bonificará a los propietarios de vehículos híbridos inscritos en el Registro de Autos Motorizados entre el 1 de marzo de 2008 y el 31 de marzo del 2010. La bonificación es equivalente al pago del impuesto anual por permiso de circulación y se cancelará por los primeros cuatro años a partir de su inscripción en Registro de Vehículos Motorizados para vehículos cuyo precio sea inferior a 730 U.F. Los vehículos de mayor valor recibirán la bonificación por dos años, en la medida que no superen las 1.220 U.F.”

c) Discusiones de tributos e incentivos De acuerdo a lo visto en los puntos anteriores y al valor de los vehículos híbridos y eléctricos, no cabe duda que los incentivos son insuficientes. Para incentivar la importación y adquisición de vehículos de estas características. En Chile actualmente hay unos 350 Honda Civic Hybrid circulando ($15.490.000), el único modelo híbrido que ha llegado hasta el momento (14). Por su parte, el Toyota Prius tenía prometida su llegada en Septiembre de este año con un valor estimativo de $17.000.000, pero su llegada no se ha anunciado (16). Sin duda que los valores son bastante altos para la mayoría del universo de los consumidores chilenos, por lo que se requerirían ciertos incentivos adicionales para que su adquisición resultase atractiva. Para lograr un mejor posicionamiento de estos vehículos de mejor rendimiento, se sugieren las siguientes medidas iniciales:

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• Exención del impuesto de aduana “ad valorem” de los vehículos híbridos, eléctricos, PHEV y eventualmente de celdas de combustible por un período de al menos 10 años (también se podría evaluar una exención del IVA).

• Ampliar el incentivo de la ley 20.259 para vehículos eléctricos, y prorrogarlo al menos por 5 años más.

• Evaluar con una perspectiva de 20 años (al 2030), el impacto de este tipo de vehículos en la red eléctrica y los beneficios sociales que pudiesen traer para reemplazar completamente los vehículos convencionales.

Otras medidas como aumentar el costo del permiso de circulación podrían ser contraproducentes al inducir a los conductores a obtenerlo fuera de la región metropolitana, a menos que se haga en todo el país, con el costo social (y político) que esto implicaría.

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7. COMENTARIOS Y CONCLUSIONES La electricidad es una alternativa para el transporte a futuro. Existen una serie de factores que impulsan su desarrollo, dentro de los cuales se destacan el agotamiento de los combustibles fósiles, exigencias medioambientales, las mejoras en las tecnologías de vehículos eléctricos de diversa especie y sus expectativas de costos decrecientes en el tiempo. Hay que considerar que existe un componente político importante, para lo cual los tomadores de decisiones deben contar con información acabada de los impactos positivos y negativos de estas tecnologías para Chile, dentro de los cuales se encuentran:

• Menor dependencia de combustibles fósiles importados. • Menor contaminación local en la Región Metropolitana. • Mejor eficiencia energética global nacional. • Necesidad de ampliaciones de las redes eléctricas. • Actualizar los medidores eléctricos de gran parte, sino de todos los consumidores. • Necesidad de más plantas de generación eléctrica que las proyectadas (¿carbón-nuclear?), • Necesidad de nuevos actores en el mercado eléctrico tales como comercializadores, • Actualización y cambios institucionales y de marcos regulatorios.

Dados los valores actuales de los vehículos de las tecnologías alternativas revisadas, no es factible implementar estas tecnologías en Chile de forma masiva en el corto plazo. Sin embargo, tienen un beneficio importante para el país, por lo que se debe mantener la atención para dar los estímulos necesarios. Con los antecedentes expuestos, el tipo de vehículo más prometedor de los revisados es el híbrido-conectable (PHEV), ya que da la flexibilidad, autonomía, bajas emisiones y confiabilidad de los usuarios-consumidores de no quedarse carga en las baterías. En cuanto al transporte pasajeros en buses, las celdas de combustible se presentan con cierta ventaja sobre las alternativas de baterías en cuanto a autonomía y frente a los híbridos en cuanto a emisiones. De acuerdo al INE, el año 2008 había 41.000 taxis en la RM. La característica de estos vehículos es que son los que más kilometraje acumulan dentro de los vehículos menores, por lo que pueden servir de punto de partida para la entrada de vehículos PHEV al mercado, ya que el combustible es el principal costo que deben enfrentar estos microempresarios. Sin embargo, para llevar a cabo esto se requiere de una política acertada del Estado para, por un lado, favorecer la internación de vehículos de este tipo a precios competitivos y por otro lado, garantizar la provisión de energía eléctrica a precio de consumidor regulado para proteger a aquellos que deseen embarcarse en un negocio de este tipo.

Taxis 2008 RM Taxi básico 24.621 Taxi colectivo 13.404 Taxi turismo 3.099 Total 41.124

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Es interesante notar que en el caso del punto 6.1.4 el ahorro social permitiría comprar 30.600 vehículos en 1 año, que es una cifra no tan lejana al parque de taxis en la RM. En cualquier caso, esto no compensa el millón de automóviles bencineros que circulan por la RM, pero, como ya se dijo, los taxis acumulan un kilometraje mucho mayor que cualquier vehículo menor. De acuerdo a lo visto en el punto 6.1.2, el tamaño de una planta teórica destinada a suplir la demanda de vehículos eléctricos sería de 1815 MW al 2020. Esta es una cantidad considerable de potencia a suplir, pero un análisis más profundo podría llevar a la conclusión que puede ser menor, dado que los vehículos eléctricos tienen la opción de almacenar energía. En cualquier caso, la potencia conjunta de varias plantas para llegar a ese valor implica un crecimiento considerable de la generación instalada (un 19% sobre la potencia instalada y un 25% sobre la energía generada), esto es adicional a las proyecciones de la CNE, e impactaría proporcionalmente en la necesidad de nuevas líneas. Al respecto, tal como ya se mencionó, existe una gran oportunidad para las generadoras de energías renovables que no coinciden con las horas de máxima demanda, tales como plantas solares, eólicas y centrales hidráulicas de pasada, las cuales, eventualmente pueden vender toda la energía que sean capaces de generar.

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8. REFERENCIAS [1] IEA (2009), “Key World Energy Statistics 2009”, International Energy Agency. [2] Stern (2006), “The Economics of the Climate Change. The Stern Review”, Cambridge. [3] Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (2007), “Cambio

Climático 2007. Informe de Síntesis”. [4] British Petroleum (2009), “BP Statistical Review of World Energy June 2009”. [5] CONAMA (2000), “Análisis General del Impacto Económico y Social Anteproyecto de

Norma Nacional de Emisión para Vehículos Livianos y Medianos”. [6] J. Larminie, J. Lowry, (2003) “Electric Vehicle Technology Explained”, John Wiley & Sons. [7] Toyota (2009), www.toyota.com, sitio visitado el 16 de octubre de 2009. [8] Renault (2009), www.renault-ze.com/es/, sitio visitado el 16 de octubre de 2009. [9] GreenBeat (2009), http://green.venturebeat.com/2008/01/10/27-electric-cars-companies-

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NREL National Renewable Energy Laboratory. [11] INE (2009), “Parque de Vehículos en circulación 2008”, Instituto Nacional de Estadísticas.

www.ine.cl., sitio visitado el 25 de septiembre de 2009. [12] D.A Hensher and W.H. Greene (2001), “Choosing Between Conventional, Electric and

LPG/CNG Vehicles in Single-Vehicle Households”. Institute of Transport Studies, Australia.

[13] Servicio nacional de aduanas http://www.aduana.cl/ [14] Diario el metro 2009: http://tacometro.cl/content/view/568493/El-Civic-Hibrido-devuelve-

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http://www.cne.cl/cnewww/opencms/06_Estadisticas/Balances_Energ.html [19] Superintendencia de electricidad y combustibles (2009) SEC, Informe Estadístico 2008.

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INFORME PROYECTO BIMESTRAL · 2020. 9. 8. · informe proyecto bimestral “tendencias mundiales en el uso de la electricidad en el transporte (tecnologÍas, costos, perspectivas)