Electrificando la movilidad – La necesidad de conversión en vehículos eléctricos

 

Electrificando la  movilidad – La necesidad de conversión en vehículos eléctricos

 

A medida que el mundo desea lograr la descarbonización está en marcha una solución inteligente. La conversión de vehículos eléctricos (EV), convertir los vehículos existentes del motor de combustión interna (MCI) en vehículos eléctricos, ofrece una forma práctica y rentable de electrificar el sector del transporte, lo que permite a las economías emergentes acelerar su  sostenibilidad. Los kits de conversión ofrecen una manera de convertir los powetrain tradicionales de los MCI en eléctricos, reduciendo significativamente las emisiones de carbono de los vehículos MCI. Los kits de conversión de EV pueden:

 

a.       Acelerar la adopción de EV haciéndolas más accesibles y asequibles.

    b.- Crear una economía circular extendiendo el ciclo de vida de los vehículos de MCI.

    c.- Abordar la causa raíz de las emisiones al apuntar a la base existente de vehículos del MCI.

 

Sobre la base de los datos de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), el sector del transporte es responsable de casi el 37% de las emisiones mundiales de CO2, por lo que la hora de abordar las emisiones de los vehículos debe ser una prioridad máxima. En concreto, el sector es responsable del 15% - 35% del total de emisiones de CO2 en EE.UU., India y China. Como se muestra en el gráfico, los vehículos de pasajeros y comerciales son las mayores fuentes de emisiones, lo que subraya la importancia de electrificarlas.

  Países de todo el mundo han anunciado objetivos centrados en la reducción de emisiones del sector del transporte. Por ejemplo, la UE pretende reducir las emisiones del transporte al menos en un 90% para 2050 en comparación con los niveles de 1990. China quiere que los vehículos eléctricos representen el 50% de las ventas de coches nuevos para 2035. El objetivo de EE.UU. de tener vehículos con cero emisiones constituye al 50% de todos los vehículos de pasajeros nuevos vendidos para 2030 con un fuerte impulso a la producción local. Noruega y Holanda han declarado planes para prohibir la venta de nuevos vehículos con MCI para 2025 y 2030, respectivamente.

 

Adopción de vehículos eléctricos

Se prevé que la penetración de EV en todos los modos de transporte alcance sólo 145 millones de vehículos, lo que representa el 7% del parque automotor de rutas para 2030, según las previsiones de la AIE. Hay tres razones principales.

Primero, los costos iniciales más altos en comparación con los vehículos del ICE desalienten la adopción, a pesar de que los vehículos eléctricos tienen un menor costo total de mantenimiento.

En segundo lugar, la infraestructura de carga subdesarrollada, con escasez de puntos de carga y velocidades de carga lentas, crea ansiedad de rango y molestias para los propietarios de EV. Este es un dilema clásico del “huevo o la gallina”: los proveedores de infraestructura de carga dudan en invertir en el mercado hasta que los vehículos eléctricos alcancen masa crítica, y los consumidores se muestran reacios a abrazar VE sin una infraestructura de carga bien establecida y extendida.

En tercer lugar, la limitada disponibilidad de modelos de EV en comparación con los vehículos de MCI restringe la elección del consumidor y la asequibilidad.

 A nivel mundial, la relación entre los modelos MCI/EV es de 13:1. Incluso en China, que ha dado grandes pasos en la adopción del VE, la proporción se sitúa en 2,2:1, y las economías emergentes como Tailandia tienen una proporción de 9,7:1.

 

Beneficios de la conversión en vehículos eléctricos

La conversión de EV reduce significativamente los costos iniciales asociados a la compra de un nuevo EV, vea el siguiente cuadro. Los vehículos eléctricos de gama media cuestan entre 30.000 y 50.000 dólares. Un kit de conversión EV para un vehículo con una autonomía de 250 kilómetros y la capacidad de potencia de 25-30 Kw-h cuesta alrededor de u$s11.000, un ahorro del 66%. Las consideraciones de costos juegan un papel crucial en la toma de decisiones de los consumidores, la conversión de EV ofrece una vía mucho más accesible para el transporte eléctrico.

 

 Ciclo de vida del vehículo MCI

Un vehículo MCI de tamaño medio produce aproximadamente 24 toneladas de CO2 durante su ciclo de vida. Alrededor de 5,6 toneladas de ese CO2 provienen de la huella de carbono del proceso de producción, con alrededor del 75% de la aportada por el acero utilizado en la estructura del vehículo. La producción de acero es intensiva en energía, representando alrededor del 8% de las emisiones globales de CO2, según datos de la industria. Las tecnologías diseñadas para descarbonizar la producción de acero (por ejemplo, captura y almacenamiento de carbono, hornos de arco eléctricos y hierro reducido directo basado en hidrógeno) aún enfrentan desafíos significativos. En contraste, la conversión de EV prolonga la vida útil de los vehículos MCI existentes, lo que resulta en una disminución de la demanda de vehículos nuevos y por lo tanto materiales de alto consumo de carbono como el acero. La reducción de la demanda eliminaría una cantidad sustancial de emisiones de CO2 asociadas con el proceso de fabricación de vehículos.

 

Impactos económicos de la conversión a vehículos comerciales eléctricos en el mercado actual Norteamericano - Ejemplos

Ryder System, una empresa dedicada a la cadena de suministro, transporte y  soluciones de gestión de flotas, publicó un análisis cuantitativo de los posibles impactos económicos de la conversión de vehículos diésel comerciales a vehículos eléctricos en el mercado actual en su informe titulado “Charged Logistics: The Cost of Electric Vehicle Conversion for U.S. Commercial Fleets”, May 2024.

 

De acuerdo a la experiencia de Ryder en el mercado actual y a otros factores, los datos muestran que se estima que el costo total anual de transporte (TCT) de los vehículos eléctricos en comparación con los diésel aumentará en todos los ámbitos,  hasta un 5 % para una camioneta de transporte liviano hasta un 114 % para un tractor de servicio pesado, según el área geográfica. Para una flota mixta de 25 vehículos livianos, medianos y pesados, el análisis muestra un aumento del TCT de hasta un 67 % para una flota totalmente eléctrica.

“Si bien Ryder está implementando activamente vehículos eléctricos e infraestructura de carga donde tiene sentido para los clientes hoy, no estamos viendo una adopción masiva de esta tecnología”, dijo Robert Sanchez, presidente y director ejecutivo de Ryder. “Para muchos de nuestros clientes, la justificación comercial para la conversión a la tecnología EV simplemente no está ahí todavía, dadas las limitaciones de la  infraestructura de carga. Como las regulaciones siguen evolucionando, queríamos comprender mejor los posibles impactos para las empresas y los consumidores si se exigiera a las empresas realizar la transición a los vehículos eléctricos en el mercado actual”.

 

Impacto del costo total del TCT para el transporte en California: comparación uno a uno

Para California, las comparaciones uno a uno de varias clases y tipos de vehículos diésel comerciales frente a sus contrapartes EV muestran que el TCT anual para los vehículos eléctricos aumenta en todos los ámbitos.

 Una camioneta de transporte EV de servicio liviano muestra un aumento anual estimado en el TCT de aproximadamente el 3% o casi $5,000. Mientras que el costo del vehículo aumenta un 71% y la mano de obra aumenta un 19%, en parte debido al mayor tiempo requerido para la carga de los vehículos eléctricos, los costos de combustible versus energía disminuyen un 71% y el costo de mantenimiento disminuye un 22%.

Para un camión EV de servicio mediano, el TCT anual aumenta a aproximadamente el 22% o casi $48,000. El costo del vehículo aumenta un 216%, lo que solo se compensa parcialmente con un ahorro del 57% en combustible versus energía y un ahorro del 22% en mantenimiento.

 Y, para un tractor EV de servicio pesado, el TCT anual aumenta aproximadamente un 94% o aproximadamente $315,000. El costo del equipo es el mayor contribuyente, representando un aumento de aproximadamente el 500%, seguido de los costos generales y administrativos que aumentan aproximadamente el 87%, y los costos de mano de obra y otros costos de personal que aumentan un 76% y un 74%, respectivamente. El ahorro de combustible versus energía es de aproximadamente el 52%. Esto supone tiempos de entrega equivalentes a los de un vehículo diésel y tiene en cuenta las limitaciones de carga útil y autonomía, así como el tiempo de carga del vehículo eléctrico, todo lo cual requiere casi dos tractores eléctricos de servicio pesado (1,87) y más de dos conductores (2,07) para igualar la producción de un tractor diésel de servicio pesado (que requiere 1,2 conductores en promedio).

 

Impacto del TCT en Georgia: Comparación uno a uno

En Georgia, Ryder realizó las mismas comparaciones uno a uno. Sin embargo, la variación en el TCT para un vehículo diésel en comparación con un vehículo eléctrico es mayor. Operar vehículos eléctricos en Georgia resulta en una desventaja de costos mayor que en California, porque los costos más bajos de combustible y energía de Georgia no brindan el mismo nivel de ahorro cuando se hace la transición de combustible a electricidad.

Una camioneta de transporte liviano con vehículo eléctrico muestra un aumento anual del TCT de aproximadamente el 5% o casi $8000. Si bien los aumentos del costo del vehículo y la mano de obra permanecen aproximadamente iguales, en 71% y 20%, respectivamente, los costos de combustible versus energía disminuyen un 91% y el mantenimiento disminuye un 22%.

Para un camión eléctrico de servicio mediano, el TCT anual aumenta a poco menos del 28% o más de $53 000. El costo del vehículo aumenta un 216%, lo que solo se compensa parcialmente con un ahorro del 60% en costos de combustible versus energía y un ahorro del 22% en mantenimiento.

En el caso de un tractor EV de servicio pesado, el TCT anual aumenta casi un 114% o más de $330,000. El costo del vehículo sigue siendo el mayor contribuyente, lo que representa un aumento de aproximadamente el 500%, seguido de otros costos operativos que aumentan un 87% y los costos de mano de obra y otros costos de personal que aumentan un 79% y un 76%, respectivamente. El ahorro de combustible en comparación con el ahorro de energía es de aproximadamente el 48%.

Nuevamente, esto supone tiempos de entrega equivalentes a los de un vehículo diésel y tiene en cuenta las limitaciones de carga útil y autonomía, así como el tiempo de carga de los vehículos eléctricos, todo lo cual requiere casi dos tractores EV de servicio pesado (1,87) y más de dos conductores (2,07) para igualar la producción de un tractor diésel de servicio pesado (que requiere 1,2 conductores en promedio).

 

 El caso Walmart: El futuro de las flotas eléctricas y su impacto en la última milla

El uso de flotas eléctricas representa una mejor opción para las organizaciones que buscan optimizar y mejorar la movilidad urbana y la gestión logística. Las flotas eléctricas ofrecen los siguientes beneficios cuando se adoptan para cumplir con la entrega de última milla:

 

 Ahorro de costos

El uso de una flota eléctrica ofrece menores costos de combustible y gastos de energía por milla que los motores convencionales. Los vehículos eléctricos tienen bajos costos operativos y de mantenimiento, y utilizan sistemas mecánicos simples que requieren un mantenimiento mínimo. Los vehículos eléctricos utilizan frenado regenerativo y transmisión de una sola velocidad, lo que reduce el desgaste y agrega valor económico.

 Reducción de emisiones de carbono

Los motores a nafta y diésel son los principales contribuyentes a las emisiones de gases de efecto invernadero. Según un estudio de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), el sector representa el 29% de las emisiones de gases de efecto invernadero. A medida que más estados promulgan leyes para cumplir con los objetivos de Net-Zero, Walmart apunta a adoptar una flota totalmente eléctrica para 2030. El minorista reducirá su huella de carbono mediante el uso de energía más limpia y ecológica para lograr cero emisiones para 2040.

 Responsabilidad corporativa

Las empresas están adoptando flotas eléctricas para mejorar la entrega de última milla y hacer que el medio ambiente sea más sostenible al evitar los impactos asociados con la perforación petrolera. Los vehículos eléctricos facilitan entregas de última milla más ecológicas y limpias sin afectar el medio ambiente.

 Entregas rápidas y eficientes

La demanda y la oferta de entregas rápidas están en alza, con las entregas en el mismo día e instantáneas encabezando la lista, aumentando un 36% y un 17% en la entrega de última milla. Walmart ha adoptado la opción de entrega en el mismo día con el potencial de entregar al 75% de la población de los Estados Unidos.

 

El futuro de las flotas eléctricas en la entrega de última milla

¿Son los vehículos eléctricos adecuados para su negocio? La flota eléctrica ha existido desde hace  un tiempo y, más recientemente, ha estado ganando terreno por su sostenibilidad y eficiencia en la entrega de última milla. Las empresas pueden adoptar estas flotas para realizar entregas de última milla dentro de un radio limitado y fijo para mejorar las entregas. Aunque hay un costo inicial de la inversión, el retorno de la inversión vale la pena. A medida que el futuro se vuelve más ecológico, seguramente podrá ver más vehículos eléctricos de marca realizando entregas de última milla en calles y rutas.

 

Para tener en cuenta

De acuerdo al documento: Electric vehicle conversion based on distance, speed and cost requirements - Sunarto Kaleg , Abdul Hapid, Redho Kurnia  – Indonesian Institute of Sciences

La mejor opción para decidir la conversión de EV se basa en cómo elegir el requisito de prestación de servicio. Si la conversión se realiza en función de la distancia, primero se debe establecer la velocidad máxima y luego la capacidad de la batería. Por el contrario, cuando la conversión se realiza en función de la velocidad, la distancia no se prioriza. Cuando la financiación es la restricción, se debe establecer una combinación de distancia, velocidad y eficiencia óptima. Para obtener una mayor distancia utilizando el mismo sistema de voltaje, se debe aumentar la capacidad de la batería. Esto mantendrá el motor eléctrico en el mismo rendimiento; sin embargo, su distancia aumentará. Se puede obtener una mayor velocidad utilizando un motor eléctrico de mayor potencia, lo que produce un aumento de voltaje.

Para mantener la capacidad de la batería similar para evitar peso y espacio adicionales dentro del vehículo, se deben utilizar baterías con mayor voltaje y menor Ah. El costo de la batería alcanza aproximadamente el 20-50% del costo de conversión de EV. Como ejemplo, para un sistema de 144 voltios, las baterías que utilizan 6 voltios en serie, necesitarán 24 baterías. Las baterías tendrían un precio de alrededor de USD 3.360. Si se basa en un sistema de conversión de 144 voltios, cuyo precio es de 6.317 USD, y se utilizan baterías de 6 voltios, el precio total será de 9.677 USD.

Por lo tanto, el precio de las baterías es el 34 % del costo total de la conversión. Esta variación se debe al tipo de batería utilizada. Depende del voltaje, la capacidad y los tipos de batería. Por lo tanto, cuando la conversión de un vehículo eléctrico se realiza en función de la financiación, es mejor comenzar con la elección de la batería y luego, del componente de propulsión necesario.

 

  Ricardo Berizzo

Ingeniero Electricista                                                                        2024.-