Movilidad eléctrica: percepciones erróneas frente a datos reales
Los profesores Sergio M. Savaresi y Silvia Strada del Politecnico di Milano detallan su última investigación sobre la verdadera asequibilidad de la transición a la movilidad eléctrica para la persona promedio, y preguntan si los responsables políticos europeos deberían reconsiderar si la inversión en infraestructura de carga pública es realmente clave para la adopción de vehículos eléctricos.
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Las principales barreras tradicionales para la adopción masiva de automóviles eléctricos en el mercado son la ansiedad por la autonomía y el costo. Un estudio reciente en Italia, basado en una gran cantidad de datos reales de movilidad, muestra que existe una percepción errónea general de estos problemas y que un gran porcentaje de los automóviles existentes podrían reemplazarse fácilmente con vehículos eléctricos sin ninguna limitación para el propietario. Este estudio también plantea la cuestión fundamental de si las grandes inversiones en redes públicas de carga rápida son la forma óptima de fomentar la electrificación del automóvil.
La electrificación de los automóviles personales se considera en gran medida inviable debido a la infraestructura de recarga pública subdesarrollada y al alto costo de los automóviles eléctricos. La opinión generalizada entre los usuarios finales y los responsables políticos se basa en la idea de que el costo de los vehículos debe estar fuertemente subsidiado y debe haber una red capilar de recarga pública (preferiblemente con un número significativo de puntos de carga rápida) si se quiere que la adopción de vehículos eléctricos en el mercado masivo.
A pesar de esta opinión generalizada, todavía no se ha realizado una estimación cuantitativa basada en una gran cantidad de datos de movilidad real, lo que significa que esta inviabilidad es más una percepción que un hecho.
Un estudio reciente basado en una gran cantidad de datos (que analiza casi 150 millones de viajes realizados por autos privados, recopilados en Italia a través de dispositivos telemáticos instalados en el transcurso de un año completo para evitar errores de comportamiento estacionales) revela que, considerando las condiciones actuales de hecho, es factible un proceso de electrificación más rápido basado en la recarga nocturna en espacios privados.
Análisis y resultados
La primera parte del análisis se centra en la autonomía real que necesita un individuo y se ha realizado bajo el supuesto de que no habría ningún cambio de comportamiento por parte del usuario del automóvil. Los resultados de este análisis, resumidos en la Figura 1, son algo sorprendentes; considerando un automóvil eléctrico con una autonomía de 300 km (la autonomía que la mayoría de los fabricantes de automóviles tienen como objetivo para los nuevos vehículos eléctricos), casi el 50 por ciento de los automóviles nunca viajarían más de 300 km en un solo día durante un año completo. Además, al eliminar hasta cinco días al año de sobre autonomía (que podría manejarse fácilmente con un paquete de alquiler de automóvil de un automóvil tradicional de combustible fósil), este porcentaje aumenta a un enorme 92 por ciento.
Figura 1: una ilustración de la necesidad real de la autonomía
La figura 2 revela en detalle la distribución del kilometraje anual de los coches pertenecientes a estas dos clases. No es de extrañar que los coches que "nunca superan la autonomía" tienen un kilometraje medio anual más bajo (unos 10.000 km / año) que los coches "no más de cinco días de autonomía" (unos 15.000 km / año). Esta distribución de kilometraje anual es de fundamental importancia para el cálculo detallado de la viabilidad económica, que está estrechamente relacionada con este parámetro.
Como segundo paso, hemos estudiado el aspecto crítico del "punto de equilibrio" económico de un coche eléctrico frente al correspondiente coche de gasolina. Hemos considerado una selección de modelos de automóviles de tamaño medio (los más atractivos para la electrificación), donde están disponibles tanto una versión de gasolina como una totalmente eléctrica.
A los precios actuales, un coche de gasolina de esta clase cuesta aproximadamente entre 15.000 y 18.000 €, mientras que el coche eléctrico equivalente tiene un coste adicional de entre 12.000 y 15.000 €. En torno a esto se ha construido un modelo de costos completo, considerando depreciación, impuestos de propiedad, seguros, el costo de la energía eléctrica, el costo del combustible y el costo de mantenimiento. Se han analizado dos casos; el primero, sin ningún incentivo gubernamental, y el segundo, considerando los incentivos actualmente disponibles. Los incentivos actuales en Italia, donde se ha llevado a cabo la investigación, son relativamente pequeños y corresponden a la reducción de costos esperada del automóvil eléctrico en aproximadamente tres años a partir de ahora, debido a la producción a gran escala y la reducción de costos de baterías.
Finalmente, hemos analizado la disponibilidad real de un espacio de recarga nocturno privado. Esto no se puede abordar directamente, ya que los datos están completamente atomizados y la ubicación "base" del vehículo solo se puede encontrar aproximadamente debido a restricciones de confidencialidad, cruzando los datos con la densidad de población en el área base de cada automóvil. Con base en esto, podemos calcular una estimación confiable de la probabilidad esperada de disponibilidad de estacionamiento privado (cuanto menor es la densidad, mayor es la probabilidad). El resultado muestra que alrededor del 70 por ciento de los usuarios italianos tienen una alta probabilidad de tener un espacio privado para recargar durante la noche.
Al fusionar los tres sub análisis, podemos obtener el resultado final resumido en la Figura 3. Nuevamente, los resultados son sorprendentes e inesperados; Suponiendo que los costos se equilibrarían durante ocho años (el tiempo promedio que un propietario de un automóvil italiano mantiene un automóvil antes de venderlo), el 13 por ciento de los automóviles en Italia podría ser reemplazado por un automóvil eléctrico equivalente sin ninguna limitación causada por la infraestructura técnica actual o condiciones económicas.
Este porcentaje sube a un enorme 34 por ciento si contabilizamos no más de cinco días por año por encima de la autonomía.
Figura 3 - Porcentaje de automóviles en Italia que están listos para la electrificación, sin limitaciones para el propietario, en función del tiempo de equilibrio (con y sin incentivos gubernamentales)
Disponibilidad pública y de infraestructura
El resultado del estudio, que, hasta donde sabemos, es el primero basado en un análisis detallado a gran escala durante todo un año, muestra cómo, incluso con las condiciones actuales, ya hay una gran cantidad de automóviles listos para la electrificación sin necesidad significativa de reforzar la infraestructura de recarga pública.
Los hallazgos son sorprendentes principalmente debido a la sobreestimación percibida del rango real que una persona promedio necesitaría viajar en un solo día, y la sobreestimación del costo de un automóvil eléctrico durante su vida útil en comparación con un automóvil tradicional equivalente. La suposición de que una infraestructura de recarga pública es obligatoria para fomentar una transición masiva a los vehículos eléctricos es, por lo tanto, en gran medida una idea preconcebida, al menos para el primer 30% de los adoptantes.
Esta conclusión se ve reforzada por un análisis de sensibilidad del tiempo de equilibrio de un automóvil eléctrico con respecto al costo de la energía. Los resultados anteriores se han obtenido asumiendo una recarga nocturna con caja de pared en un garaje privado con un coste energético de 0,2kwh (y sin coste adicional por ocupación del espacio).
Se debe suponer que una recarga en la infraestructura pública cuesta (al menos) € 0.5kwh para reembolsar el costo de la infraestructura y la ocupación del espacio. Incluso con este aumento del costo de la energía para el usuario final, la posibilidad de un punto de equilibrio para un punto público de recarga sigue siendo cuestionable. Además, la recarga diaria, especialmente la recarga rápida, no es beneficiosa para la carga de la red, mientras que la recarga nocturna se puede realizar, incluso a gran escala, sin apenas modificar la red energética. En este supuesto, con un kilometraje anual de 15.000 km, el equilibrio con un automóvil tradicional se logra después de 25 años (en la práctica, es imposible alcanzar el equilibrio a ese costo de energía) (Figura 4).
Figura 4: tiempo de equilibrio en función del kilometraje, los incentivos y el costo de la energía
Con todo, el análisis de datos sugiere que una adopción rápida y sostenible de vehículos eléctricos en el mercado masivo debería tomar la siguiente dirección:
Principalmente basado en la recarga nocturna en espacios privados
Sin infraestructura pública importante (la infraestructura pública se usa solo como respaldo de emergencia en condiciones especiales de viaje)
Implementado comercialmente a través de paquetes de seguro y / o alquiler a largo plazo que incluyen, durante unos días al año, la disponibilidad de un automóvil de gasolina de largo alcance
Con incentivos en el intercambio de autos eléctricos (también a nivel básico de amigos y familiares) para maximizar su kilometraje anual.
Este análisis plantea una pregunta fundamental que parece contradecir las elecciones de algunos de los responsables políticos de Europa: ¿es una infraestructura de recarga pública grande y capilar la forma correcta de invertir dinero y recursos públicos (y privados), o deberían concentrarse en apoyar y facilitar recarga nocturna privada y uso compartido entre familiares y amigos?
Sergio M. Savaresi has an M.Sc. in Electrical Engineering (Politecnico di Milano, 1992), a Ph.D. in Systems and Control Engineering (Politecnico di Milano, 1996), and an M.Sc. in Applied Mathematics (Catholic University, Brescia, 2000).
Silvia Strada received her M.Sc. in Electrical Engineering in 1990 and a Ph.D. in Systems and Control Engineering in 1993, both from Politecnico di Milano.
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Ricardo Berizzo
Ingeniero Electricista 2024.-
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