¿Qué
cantidad de energía se consume en la producción de un auto??
¿Cuánta energía se
utiliza en la producción de vehículos?
Estudios recientes sugieren que la energía necesaria para
producir un vehículo típico es de 41,8 megajoules por kilogramo (MJ/kg). Para
poner en contexto, eso es casi 40 veces la cantidad de energía utilizada para
hacer funcionar un lavarropas doméstico con un consumo promedio de 1,08 MJ/kg.
Es importante considerar el consumo de energía en el
contexto del medio ambiente, ya que un mayor consumo significa una mayor
producción de dióxido de carbono. Según la Agencia
de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), un vehículo emite
alrededor de 4,6 toneladas métricas de dióxido de carbono por año. Y aunque los vehículos eléctricos producen
entre un 17% y un 30% menos de emisiones de carbono que los vehículos de
combustibles fósiles cuando están en funcionamiento, emiten un 25% más de CO2
en el proceso de fabricación debido a la producción de sus baterías.
Recursos energéticos utilizados en el sector de la automoción
El recurso energético más utilizado en el sector de la
automoción es el gas natural. Representa el 44% del consumo total de energía de
la industria del automóvil. La mayor parte de este consumo (26%) se centra en
la fabricación de plásticos como polipropileno, poliuretano y cloruro de
polivinilo.
El carbón es otro recurso energético de uso común, del cual
el 82% se consume en los procesos de producción de acero y el 28% restante se
utiliza como electricidad en la reducción de alúmina para la fabricación de
aluminio.
A pesar de que los combustibles fósiles son el recurso
energético dominante en la industria automotriz, el precio cada vez más
competitivo de la energía renovable ha hecho que la industria explore nuevas
oportunidades para una fabricación más ecológica. Sumado a la creciente presión
de los gobiernos, los reguladores y los consumidores, la industria automotriz
está cambiando gradualmente hacia la energía renovable en sus procesos. Por
ejemplo, un número cada vez mayor de empresas está utilizando la fabricación
aditiva (proceso que se utiliza para crear un objeto físico mediante la superposición de capas de
material a partir de un modelo digital), comúnmente conocida como impresión 3D,
para producir componentes a gran escala. Empresas como Ford y Volkswagen han
creado sus propias tecnologías de impresión 3D para producir coches aditivos.
Asimismo, la tecnología en la nube está reduciendo el
consumo de energía en la industria al eliminar la necesidad de centros de datos
in situ. Con los servidores en la nube, los datos necesarios para hacer
funcionar vehículos eléctricos e inteligentes se pueden manejar de forma
remota, lo que reduce los costos operativos y de refrigeración asociados con
los centros in situ. El gráfico siguiente nuestra la elaboración considerando
el flujo de materiales, como ejemplo, la composición material de un vehículo
genérico Honda Accord, 2011.
El flujo de materiales
subraya la necesidad de una cantidad considerable de recursos y materiales para
la producción de un vehículo. Como materia prima, el mineral de cobre es el más
consumido, debido a su baja concentración de material cuprífero, seguido del
mineral de hierro y la bauxita. Por otra parte, los recursos energéticos se
consumen principalmente en la producción de piezas de acero y aluminio.
Los estudios demuestran
que, en promedio, para producir un vehículo de 1500 kg se consumen más de 7762
kg de materia prima y recursos energéticos. Esto significa que son necesarios
5,23 kg de recursos para producir 1 kg de vehículo. Aquí el mineral de cobre
presenta los valores porcentuales más altos, con 2,29 kg de materia prima por
kg
de vehículo (3.391 kg por
vehículo), seguido de los recursos energéticos, consumiéndose 1,46 kg de ellos
por kg de vehículo (2.165 kg por vehículo). En el gráfico siguiente se observa
los recursos totales de materia prima y energía en el lado izquierdo de la
figura se transforman en etapas hasta un vehículo final en el lado derecho.
Fabricación de un
auto eléctrico
La energía necesaria para construir un coche eléctrico varía
según factores como el tamaño del vehículo, los componentes específicos
utilizados y el proceso de fabricación. Generalmente, la producción de un coche
eléctrico requiere más energía en comparación con un coche con motor de
combustión interna convencional debido a la fabricación de la batería, que es
un componente importante en un vehículo eléctrico. En particular, la producción
del paquete de baterías consume mucha energía. Sin embargo, durante la vida
útil del vehículo, el ahorro de energía operativa de un automóvil eléctrico en
comparación con un automóvil de combustión puede compensar los mayores costos
de energía de producción.
Por costos, tenemos que considerar la cantidad de energía
necesaria para producir las baterías y la cantidad de energía almacenada en las
mismas. Según un estudio de la Unión de
Científicos Preocupados, la producción de una batería típica de iones de
litio para un coche eléctrico requiere unos 100-200 kWh de energía por kWh de
capacidad de batería. La cantidad de energía almacenada en una batería de Tesla
varía dependiendo del modelo y el tamaño de la batería, pero por ejemplo, el
Model S Long Range tiene una batería de 100 kWh.
Podemos utilizar el punto medio de la gama de energía para
la producción de baterías, que es de 150 kWh por kWh de capacidad de batería, y
multiplicar eso por la capacidad de batería de 100 kWh. Esto nos da un costo
total de energía de 15.000 kWh para producir la batería.
Si sumamos la energía necesaria para obtener el litio grado
batería. La extracción y extracción de litio requieren cantidades
significativas de energía, que pueden variar dependiendo del método de
ubicación y extracción. Las estimaciones para el coste energético de la
extracción de litio oscilan entre 2 y 7 kWh por kg de litio, con una media de
alrededor de 3,5 kWh por kg. Para Tesla Model S Long Range, que tiene una
batería con una capacidad de 100 kWh, podemos estimar que el peso de la batería
es de alrededor de 540 kg basado en la densidad media de energía de las
baterías de iones de litio. Por lo tanto, el costo de la energía de la minería
y extracción de litio para el paquete de baterías Tesla Model S Long Range
sería: 540 kg x 3,5 kWh/kg = 1.890 kWh
Añadiendo el costo de energía de la minería y extracción de
litio a nuestro cálculo anterior, el costo total de la producción de la batería
Tesla Model S Long Range sería:
15.000 kWh + 1.890 kWh = 16.890 kWh
16.890 kWh / 1700 kWh
por barril = 9,9 barriles de petróleo equivalente
Por lo tanto, el costo total de la energía de producir la
batería Tesla Model S Long Range, incluyendo el costo de energía de la
extracción y extracción de litio, equivale a unos 9,9 barriles de petróleo.
Cómo reducir el
consumo de energía en la fabricación de automóviles
Para lograr un futuro sin emisiones, muchas empresas
automotrices están desarrollando tecnologías de bajas y cero emisiones en todo
el proceso de fabricación. Si bien la fabricación aditiva y la tecnología en la
nube están ayudando a reducir el consumo de energía y combustibles fósiles, los
acuerdos de compra de energía renovable
alientan a las empresas a obtener su energía de fuentes renovables e invertir
en tecnologías alternativas de generación de energía.
De manera similar, con la inversión continua en tecnologías
eficientes en la etapa de diseño, es posible reciclar y recuperar al menos el
95% del peso de cada vehículo al final de su vida útil. Al utilizar materiales
de alta calidad y adoptar procesos de producción eficientes, los fabricantes
pueden garantizar que los vehículos sean duraderos y reparables.
Dar sombra a la propia planta de fabricación con árboles
puede reducir la necesidad de aire acondicionado y dar como resultado un menor
consumo de energía. Las empresas también pueden invertir en sistemas de línea
de montaje eficientes para garantizar que las fallas se mantengan al mínimo, ya
que los equipos defectuosos causan interrupciones que resultan en pérdida de
energía.
Por último, siempre es muy bueno recordar (y aplicar) la
regla de las tres R: Reducir, Reciclar y
Reutilizar. Reducir supone atacar a la base del problema minimizándolo.
Reutilizar significa dar una segunda vida útil a algo que se supone que ya ha finalizado
su ciclo. Reciclar es el paso último, ya que es tomar algo como materia prima
para la fabricación de otra cosa.
----------------------------------------------
Fuente:
https://famguardian.org/
Energy Consumption Analysis for Vehicle Productionthrough a
Material Flow Approach, Fernando Enzo Kenta Sato and Toshihiko Nakata
https://blog.oilandgasjobsearch.com/energy-consumption-in-the-automotive-industry/
https://static1.squarespace.com
https://enraizaderechos.org
Ricardo Berizzo
Ingeniero Eléctricista 2024.-
