electrification of mobility_rafael sánchez durán
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El 20 de noviembre se celebró en EOI la jornada "Electrificación del transporte y red eléctrica / Electrification of mobility and the electrical network":Esta es la ponencia de uno de los reconocidos expertos europeos que analizaron en esta jornada el impacto de la electrificación del transporte en la red eléctrica, tanto en sistemas de distribución centralizada como en los emergentes sistemas distribuidos e inteligentes.www.eoi.esTRANSCRIPT
Movilidad & Redes Eléctricas
Movilidad y Redes EléctricasRafael Sánchez Durán
20 | 1 1 | 09
Estrategia NEEP de Endesa
Movilidad & Redes EléctricasÍndice
1. Introducción
2. Impactos del Vehículo Eléctrico
3. Demostración y Estandarización
4. Retos del Sector Eléctrico y Transporte
5. Eurelectric
6. Conclusiones
01Estrategia NEEP de Endesa
Movilidad & Redes Eléctricas1. - Introducción
• El Sector Eléctrico tiene la oportunidad de participar en un fenómeno histórico y determinante en la sostenibilidad del planeta: el vehículo eléctrico. La evolución tecnológica, el impulso de las administraciones y la actividad coordinada de distintas empresas (automoción, componentes y sector eléctrico), van a posibilitar la electrificación del transporte.
• En cinco años se prevé que uno de cada 5 de los vehículos vendidos sea eléctrico, con lo que el parque automovilístico daría entrada a un 10% de vehículos enchufables (1 M BEV y 1,7M PHEV) al 2020.
• Nos encontramos al inicio del camino, con la estandarización de infraestructuras y el desarrollo de proyectos de demostración.
• Como receptores de valor debemos impulsar y favorecer el desarrollo del vehículo eléctrico, con el objetivo de captar ese incremento de demanda eléctrica adicional, pero siempre en un contexto global de ahorro y eficiencia energética y bajo el criterio de rentabilidad y seguridad en el suministro
02Estrategia NEEP de Endesa
Movilidad & Redes Eléctricas2. - Impactos del Vehículo Eléctrico
La reducción de emisiones es la causa fundamental de la aparición de los VE. Las emisiones de CO2 de un vehículo eléctrico, con el mix eléctrico de la UE, se sitúan alrededor de 80g/km, una cifra que es la mitad de la media de emisiones europea para vehículos de combustión (alrededor de 160g/km). El Reglamento CE443/2009 de las emisiones, y sus fuertes objetivos de reducción en los próximos años, ha sido la razón fundamental por la que los fabricantes de automóviles han incorporado a los vehículos híbridos enchufables y a los eléctricos puros en sus planes de lanzamiento.
Reducción de emisiones y mejora de eficiencia energética
del transporte
Reducción de emisiones y mejora de eficiencia energética
del transporte
Aumento de la demanda eléctrica en
valle nocturno
Aumento de la demanda eléctrica en
valle nocturno
Redes eléctricas inteligentes
Redes eléctricas inteligentes
El parque total de 27 millones de automóviles se podría abastecer con un incremento del 18% de la demanda eléctrica (bajo las hipótesis de un escenario realizado en EURELECTRIC en este 2009). Si bien estos 27 millones pudieran resultar lejanos en el tiempo, es de destacar que por cada millón de vehículos introducidos, la demanda se incrementaría en aproximadamente 2 TWh/año, un 0,7%, y esto junto con una adecuada gestión de la demanda podría llevar aparejado un aumento mayor del hueco térmico existente.
El modelo de mercado que planteamos desde el sector eléctrico es el de infraestructura de recarga desde las Distribuidoras, con comercialización abierta a terceros, esto tendría una relativa sencillez de implantación, inversión incremental mínima, puesto que se basaría inicialmente en los centros de transformación y líneas MT/BT de las DSO. Siendo un modelo más económicoque alternativas monopolísticas de comercialización por terceros.Las nuevas redes tienen que evolucionar hacia redes inteligentes, con capacidad de gestionar la demanda.
03Estrategia NEEP de Endesa
Movilidad & Redes Eléctricas2.1. - Reducción de emisiones y mejora de eficiencia energética del transporte
2006 20502030
2.2273.171
8.096
11.405
3.000
800
1.500
Energía final
El 28% del consumo mundial de energía final es realizado por el sector del transporte.
Este sector depende a nivel mundial del petróleo en un 92%. Un recurso que proviene de pocos países, lo que supone un enorme riesgo a futuro.
En el mundo circulan 800 mill. de vehículos (España 30 mill.). El crecimiento previsto de vehículos duplicará la cifra en el 2030, debido sobre todo a los nuevos países en desarrollo.
2006 2030
+41%
+42%
El Mundo Sector Transporte
Consumo energía final (Mtoe)
28%28%
+88%
Vehículos (millones)
+100%
Emisiones de CO2
El petróleo supone el 61% de las emisiones totales de CO2 (el transporte por carretera el 41%). El vehículo Eléctrico (EV) ofrece una respuesta eficaz, pues supone una reducción del 80%(1) en emisiones de CO2.
Gramos CO2 por km de vehículos
020406080100120140160180
2005 2010 2015 2020 2025 2030
g CO2/Km
Media UE EV mix UE Objetivo UE
(1)Scenario: Typical mid‐size electric vehicle using 0.18kWh/km, 7% electricity network losses, CO2 intensity of electricity declines in line with EURELECTRIC Role of Electricity scenario
(410g CO2/kWh in 2005, 130g CO2/kWh in 2030)
Mayor eficiencia del vehículo (tank to wheel, incluso en ciclo completo well to wheel)
Eficiencia EV vs Combustión
0
20
40
60
80
kWh en 100km
Diesel EV
X
3
“El objetivo actual de la UE (Reglamento CE443/2009) es la reducción de estas emisiones de CO2. La media de emisiones se sitúa alrededor de los 160g de CO2/km y el objetivo en 95g CO2/km al 2020”.
Eficiencia Energética
04Estrategia NEEP de Endesa
Movilidad & Redes Eléctricas2.1 - La mejora de eficiencia a partir de la electrificación
ElectrificaciónCombustión
• El motor de combustión transforma la energía térmica del combustible utilizado en energía mecánica que se transmite a las ruedas.
Motor de Combustión Grado de Electrificación
• Un motor eléctrico transforma energía eléctrica en energía mecánica. Los híbridos lo hacen en serie, paralelo o mixto al motor de combustión.
• La electrificación completa se ha vist o impulsada por los avances experimentados en las baterías (ión-litio), aun con problemas de autonomía/coste.
• La electrificación es un 85% más eficiente y representa emisiones cero de tanque a ruedas frente al motor de combustión.
• El motor de combustión ha ido incorporando mejoras de eficiencia y emisiones:
⁻
Inyección electrónica (1967)
⁻
Sonda lambda en catalizador (1976)
⁻
Inyección directa (2000)
⁻
Sistema Start/Stop (2007)
⁻
Propulsión híbrida (2009)
• A pesar del avance, existe un límite físico, la eficiencia de tanque a ruedas (TTW) es del 20% y las emisiones por km no llegan a los limites fijados, lo que abre la electrificación como vía de alcanzarlos. 05Estrategia NEEP de Endesa
Movilidad & Redes Eléctricas2.2. - Aumento de la demanda eléctrica en valle nocturno
Recorrido promedio 12.000 km año (intensivo 15.000 y solo urbano 9.000) equiv. a 33 km día.Antigüedad promedio según DGT: 10 años
Hipótesis para el escenario
Vehiculo
27 millones de vehículos (22 turismos y 5 furgonetas) 65% con + de 5 años, (36% + de 10)Mantenimiento de nivel de ventas 1,5 mill/año
Mercado potencial
Capac. promedio actual 16 kWh y 32 kWh al 2020Tiempo de recarga lenta 8 horas y media 6 horas Precio <500 $/kWh al 2014 (365 €/kWh)
Motor
Caída de demanda al 2010 de -0,7%, 2011 crec. de 2,1%,2012 de 2,6% y 2,7% 2013 y siguientes. 2015 demanda 279.440 GWh, (EERR 110.000 GWh)
Baterías
Recarga lenta y media (monof y trif.) de 16 y 32 ASolo para BEV 100% por vehiculo y para BEV y PHEV 20% en centros y 10% en vía publica.
Demanda
Coste domicilio 400€, Sede Social 500€Coste Centros Públicos 2.000€, Vía Pública 5.000 €
Infraestructura
Consumo de 15-20 kWh/100 kmPotencia 70 kW (aprox. 94 CV)
Coste x punto
Escenario de EV y peso % sobre total
367.700
1.727.200275.800
1.047.650
22.1002.050
2010 2015
710.475
BEV PHEV
Evolución de uds. acum. vehículos eléctricos EV (BEV+PHEV)
2020
2.674.493
Peso % sobre el parque total (27M)
2010 2015 2020
1,4
6,81,0
3,9
2,4%
10,3%
24.150
0%
Escenario de ventas año y cuota %
153.700
345.000117.200
179.500
9.9002.000
2010 2015
270.900
BEV PHEV
Evolución anual de ventas vehículos eléctricos EV (BEV+PHEV)
2020
524.500
Peso % sobre ventas anuales (1,5M)
2010 2015 2020
11,3
25,48,6
13,2
0,80,1
19,9%
38,6%
11.900
0,9%
Con las siguientes las hipótesis, tenemos una cuota final de EV del 10% al 2020En el 2015 se venderán 1 vehiculo eléctrico enchufable de cada 5 vendidos, aproximadamente un 20 %, supone un enorme esfuerzo de comercialización.Al inicio se venderían en mayor proporción PHEV que BEV BEV: En energía, supondría 0,5 TWh en el ejercicio 2015 y 1,9 TWh en el 2020, considerando solo 1 mill. de BEV, un 0,2 % y un 0,6% de la demanda.PHEV: No se conoce el patrón de uso entre combustible y eléctrico, el total de energía podría llegar a 1,1 TWh al 2015 y 5 TWh al 2020 en todo el país, un 0,4 % y un 1,6% respectivamente.
06Estrategia NEEP de Endesa
Movilidad & Redes Eléctricas2.3. - Modelo de Mercado y de Negocio de las infraestructuras de recarga
Modelo de NegocioModelo de Mercado
Despliegue por zonas urbanas de mayor densidad
La red de recarga tendría que cubrir los puntos en casa del comprador del EV, al tiempo que realizaría el despliegue en centros de trabajo, parking, etc…Para la recarga rápida, debería de aparecer, a iniciativa privada, la implantación de electrolineras. En España disponemos de 9.000 gasolineras(1), las electrolineras, tienen sentido en puntos estratégicos (entre ciudades y dentro de ellas).
Alternativa óptima para la recarga
El modelo para el despliegue de la red de recarga debería ser un modelo integrado con la distribución, frente a otras alternativas (infraestructura separada o monopolista de comercialización por zonas).España dispone de 900.000 km de líneas y 300.000 transformadores, con lo que es la forma más económica y eficaz para un despliegue de infraestructuras.
Distr. Recarga Com.
Distr. Recarga Com.
Distr. Recarga Com.
Madritel
Supercable
Able Menta
Madrid
Valencia
BarcelonaZaragoza
León
Valladolid
OviedoCoruña
Granada Murcia
Alicante
Palma de Mallorca
Vigo
SantanderLugo
Orense
Huelva Jerez
Jaén
Pamplona
Girona
TarragonaCastellón
Burgos
Lleida
Almería
Logroño
Las PalmasTenerife
Huesca
Albacete
Cádiz
Elche
MarbellaFuengirola
Gijón
Despliegue potencial mayor densidad
Salamanca
Cáceres
Málaga
Toledo
CórdobaSevilla
Mérida
Mérida
Badajoz
Plasencia
(1) 1 gasolinera por cada 18 km y por cada 2.300 vehículos (2009) 07Estrategia NEEP de Endesa
Movilidad & Redes Eléctricas2.3. - Las Redes eléctricas
VIA
PU
BLI
CA
TIPO DE RECARGA NECESIDADES FISICAS
LeasingFinanciaciónAseguradoras Flotas y alquiler de vehículosParking con recargaEstaciones de intercambio/carga rápidaSuministros de nuevos componentesReciclado (2º ciclo de baterías)Rejuvenecimiento bateríasOtros…
NUEVOS MODELOS DE NEGOCIO
Adaptación de las infraestructuras eléctricas estándares y desarrollo tecnológico:Cableado reforzadoInterruptor diferencialContador integrado
Conexión a la redCaracterísticas intemperie
Hogar / EmpresaComunidad propietariosPlazas de aparcamiento
INTE
RIO
R
ParquímetrosElectrolineras de recarga rápida
08Estrategia NEEP de Endesa
NECESIDADES LOGICAS
TCP/IP
Comunicación inalambrica Concentrador comunicaciones
Movilidad & Redes Eléctricas3. - Avance de proyectos de demostración en Europa
UK: •
Londres cuenta con 120 estaciones
de carga
(Elecktromotive).
FRANCIA: •
111 puntos
de recarga en Paris.
•
En La Rochelle y Bordeaux se instalaron
puntos de recarga en los 90 (ya antiguas).
•
EDF y Toyota han elegido Estrasburgo como
ciudad piloto.
ITALIA:•
99 puntos
de recarga en Florencia, 11 en Roma y 20
en
Milán. Turín está
instando 10.
•
ENEL planea la instalación de 400
en toda Italia y
Daimler 100
Smart
Evs
ESPAÑA: •
Proyecto MOVELE: 500 puntos
de recarga
(implantación en el 2012) en Sevilla,
Barcelona y Madrid. 2000
vehículos
previstos
MONACO: •
176 puntos de recarga, llegará
a 300
para 2011 y tres
estaciones de recarga rápida.
•
El número de puntos de recarga es enorme dada la poca
superficie del principado vs
otros países.
SUIZA:•
107 puntos
de recarga repartidos en 50 ciudades, la
mayoría construidas por Park & Charge.
•
Proyectada red de recarga por el gobierno y EWZ.
•
Los fabricantes han elegido BERN como piloto.
DINAMARCA: •
40 estaciones
de recarga en Randers (7),
Ebeltoft
(5)
y
Kobenhavn
(8)
•
Better
Place planea 500.000 puntos en el 2015.
SUECIA:•
150 puntos
de recarga: Malino
(12),
Estocolmo (21),
Sodertalje
(49)
y Linkoping
(8).
NORUEGA:•
Unas 50 estaciones
de recarga con Oslo con
40
y Baerum
con 9.
ALEMANIA:•
Más de 350 puntos
de recarga en todo el país, la mayoría
antiguas. Park&Charge
posee 60 puntos.
•
Vattenfall
está
instalando puntos de recarga y BMW tiene
100
Mini E disponibles.
•
RWE están instalando 500
puntos
de recarga y Daimler
dispone de 100
Smart
eléctricos.
•
En Frankfurt hay seis puntos de recarga solares para
pequeños vehículos (motocicletas)
IRLANDA: •
Acuerdo del gobierno con Renault‐Nissan, y
ESB (Empresa Eléctrica) para el desarrollo a
partir del 2011.
HOLANDA:•
Ámsterdam proyecta 200 puntos
de recarga antes del
2012 y 10.000 EV
en 2015 (Columb).
PORTUGAL: •
6 puntos
de recarga WattDrive.
•
Tiene en proyecto tener la primera red de
recarga de Europa
La mayoría de los países han
iniciado la introducción de
proyectos pilotos con
infraestructura de recarga y
miles de vehículos
“Es clave la estandarización
de los elementos de recarga”
Los incentivos se basan en:• Bonificación de impuestos• Subvenciones a la compra• Ahorro en tasas de circulación• Parking y recarga gratuita
09Estrategia NEEP de Endesa
Movilidad & Redes Eléctricas4. - Retos del Sector Eléctrico y Transporte
• Es importante identificar cuál es nuestro rol frente al del sector del transporte, ambos tenemos unos retos necesarios y complementarios para el éxito de implantación. La motivación para cada uno es diferente, el sector del transporte ve con ello la forma de adaptarse a la normativa de emisiones, para nuestro sector, la posibilidad de aumentar la demanda.
RETOS ACTUALES
Baterías (Capacidad 16 kWh)Peso y volumen: (para 16 kWh es 220 kg y 200 litros)
Autonomía (60 a 200 km)Recarga (6-8 horas)Motor (Potencia 70 kW)Coste fabricaciónNecesidad de incentivos a la compra
EstandarizaciónLogística de recarga (lenta y rápida)Gestión demandaModelo de MercadoRetribución y precios
AVANCE ESPERADO AL 2015
Baterías con base fosfato y manganeso hacia Ión Litio (capacidad 50-75 kWh).Duplicar la energía específica por célula (de 140 a 250 Wh/kg)Autonomía (más 300 km)Recarga (menos 15 min).Motores síncronos y asínc.ronos CA, reluctancia variable y en rueda (potencia 70-250 kW)Eliminación de la necesidad de subvención
Logro de un estándar IEC/ISOAvance en V2GOferta generalizada EV PHEVModelo de Mercado en DSOPrecio desincentivador de recargas en puntas
ELEC
TRICO
TRANSP
ORT
E
10Estrategia NEEP de Endesa
Beneficios comunes
Reducción de la contaminación local y emisiones CO2Eficiencia energética mayorAutonomía suficiente (obtener un rango de sensación de seguridad)Reducción de costes (evitar la necesidad inicial de subvención)Coste razonable (menor coste x km.)Avance tecnológicoAlta penetración de EV sobre las renovaciones de automóviles anuales (+25%)Desarrollo de conectores estándares para toda la UE 27Despliegue adecuado de electrolineras para recorridos largosGestión de la demanda energéticaModelo de negocio adecuado y sostenible, con comercialización abierta a terceros.
Movilidad & Redes Eléctricas4. - Endesa ante los retos de vehículo eléctrico
• Endesa incorpora en su plan de sostenibilidad 2008-2012 la movilidad eléctrica, en unos momentos de demostración y estandarización de elementos
DemostraciónEstandarización
G4V, ELVIRE (UE)Grupo de estandarización
(UE)CENIT Verde (ESP)Greencar initiative (UE)
Participación proyecto MOVELE (ESP)Smart City de Málaga (ESP)
OEM/Utility Standardization Initiative
25:11
29:01 11:03
20:02
25:03
OEM/Utility Standardization Initiative
25:11
29:01 11:03
20:02
25:03
Desarrollo de NegocioLobbying
EURELECTRIC: Intereses comunes de la industria eléctrica a nivel Europeo
FOREVE: foro para promover actuaciones en el ámbito de la movilidad eléctrica
Plan de Sostenibilidad de Endesa 2008-2012Vehículos híbridos para fuerza de ventas y eléctricos
de demostración (ESP)CAM comercializa vehículos eléctricos (LATAM)
11Estrategia NEEP de Endesa
Movilidad & Redes Eléctricas5. - EURELECTRIC
• EURELECTRIC representa a la industria eléctrica ante las instituciones de la UE.
Estrategia NEEP de Endesa
Objetivos de la Task Force de Vehículo eléctrico
Informar a los responsables políticos europeos de las ventajas y beneficios del EV.Ayudar a crear un clima político y económico adecuado para el desarrollo del nuevo negocio mediante la identificación y eliminación de barreras de mercado a los que la industria tiene que hacer frente.Enfoque tecnológico común para apoyar el desarrollo de EV en Europa. Preparar un posicionamiento sobre el diseño del mercado EV.Proporcionar una plataforma común para los diferentes proyectos de investigación.
Seguir en el proceso de estandardización e intentar mantener una acción coordinada con otras partes interesadas (EUCAR, ORGALIME, CLEPA)Documento conceptual sobre los modelos de mercado para la recarga pública de vehículos eléctricos
Declaración de apoyo al estándar único de la UE por parte del
sector Eléctrico Europeo entregado al Vicepresidente
responsable del transporte de la Comisión Europea Mr. Tajani el
pasado 27 de Octubre‐ ENDESA, IBERDROLA (ES) ‐ ENEXIS (NL) ‐ EDP (PT)
‐ ALPIQ (CH) ‐ EDF (FR) ‐ ELECTRABEL (BE)‐ ENEL (IT) ‐ CEZ (CZ) ‐ PPC (GR)
‐ ESB (IE) ‐ DONG (DK) ‐ HALFSLUND (NO)
‐ RWE, EON (DE) ‐ ENEA (PO)
‐ FORTUM, VATTENFALL (SE) ‐ VERBUND (AT)
Tareas actuales
Crear la infraestructura necesaria en toda Europa (redes, puntos de recarga)Lograr la simplicidad para el usuarioReducir las barreras técnicas en un mercado armonizado UE 27Facilitar la introducción del VE en el mercado
Estandarización
12
Movilidad & Redes Eléctricas6. - Conclusiones
Como País– El transporte es el sector
de actividad con mayor consumo de energía en España por lo que tiene un importante reto de ahorro y eficiencia energética.
– El 25% de las emisiones de gases de efecto invernadero son generadas por el transporte.
– Reducir la dependencia energética, pues el petróleo supone más de 98% de las fuentes empleadas en el transporte agravando nuestra Balanza Comercial.
Como Empresa Eléctrica– Emobility: nuestro sector
puede llegar a mover el 10% del transporte en el año 2020
– Oportunidad de gestionar la demanda llenando el valle nocturno y en una fase posterior aplanando puntas V2G
– Contribución a los objetivos globales de eficiencia energética gracias a la electricidad
– Gestión de la demanda – Impulso tecnológico a las
capacidades de las redes– Logro de estándares de
conexión y roaming entre DSO
Como ciudadano– Reducción de la
contaminación local y emisiones CO2
– Ciudades sin ruidos– Autonomía suficiente para
el rango urbano, cubierto en el 80% de las veces.
– Reducción de costes (menor coste x km.)
– Avance tecnológico– Conectores estándares
para toda la UE 27– Parking con recarga como
ventaja en los centros urbanos
– Electrolineras para recorridos largos
– Ahorro de energía
Razones para apoyar el impulso de la electro-movilidad
Estrategia NEEP de Endesa 13