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Región de Murcia

Consejería de Universidades, Empresa e Investigación

Dirección General de Industria, Energía y Minas

Nuevas fuentes de energía para los coches del futuro

Horacio Sánchez Navarro

Murcia, 8 de mayo de 2010

XVIII Jornada Técnica para talleres de reparación de automóviles Región de Murcia

LOS TALLERES DEL SIGLO XXI

Región de Murcia



1. Aspectos energéticos globales.

3. Tendencias en el automóvil: Corto - medio plazo.

5. Conclusiones

INDICEINDICE

2. Consumo de energía . V.S. Transporte.

4. Tendencias. El futuro.

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Aspectos energéticos globales

Aunque parece que no hay límites físicos al suministro de energía mundial, el actual sistema energético es insostenible tanto por motivos de equidad como por

cuestiones de carácter ambiental, económico y geopolítico que tendrán repercusiones en el futuro.



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El uso de la energía como fuente de generación de riqueza y de bienestar ha acompañado al hombre desde que aprendió a dominar el fuego.

La energía a lo largo de los siglos, ha suministrado el calor necesario para desarrollar nuestra vida y nuestras costumbres, a la vez que ha proporcionado la fuerza motriz para el desarrollo económico.

Hasta los albores del siglo XX el uso de la energía, la energía primaria era obtenida mayoritariamente del carbón y de la madera, consumiéndose, bien directamente o transformada según las tecnologías disponibles en la época, proporcionando fuerza motriz o calor para la industria, la agricultura, el transporte y el hogar.

Lo que hoy conocemos como energías renovables ya eran utilizadas, algunas de ellas desde siglos antes, como la eólica, la hidráulica, la biomasa y los biocombustibles.

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Los avances tecnológicos conseguidos al final del siglo XIX cambiaron radicalmente el panorama.

La facilidad y comodidad para utilizar la electricidad en todos los sectores productivos, las infinitas posibilidades de movimiento de personas y mercancías que se le ofrecían al transporte, alejaron las fronteras del consumo energético a limites inimaginables décadas antes.

La consecuencia es que hoy a nivel mundial se consume 50 veces mas de energía que a

principios del siglo XX.

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Consumo de energía. V.S. Transporte



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El petróleo cubre el 98,2% del consumo del sector TRANSPORTE, lo que representa el 65% de las importaciones anuales de crudo.

DEPENDENCIA ENERGÉTICA EXTERIOR DEL 80%DEPENDENCIA ENERGÉTICA EXTERIOR DEL 80%

CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA, ESPAÑA 2008CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA, ESPAÑA 2008

Petróleo

47,94%

Gas Natural 24,48%

Hidráulica

1,41%

Eólica

1,92%

Biomasa & RSU

3,63%

Renovables:

7,64%

Biocarburantes 0,42%

Solar

0,25%

Geotérmica

0,01%

Saldo Eléctrico

0,67%

Nuclear

10,82%

Carbón

9,80%

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EVOLUCIÓN CONSUMO TRANSPORTE:EVOLUCIÓN CONSUMO TRANSPORTE: A partir de 1988 1er sector consumidor. Crecimiento consumo energético 1973-2004:

TODOS LOS SECTORES : +135%

TRANSPORTE : +240%

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

40.000

19

73

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20

01

20

03

ktep Industria Transporte Usos Diversos

CONSUMO DE ENERGÍA FINAL SECTORIZADOCONSUMO DE ENERGÍA FINAL SECTORIZADO

Desde el año 1990 hasta el 2008, el consumo de energía final del sector transporte ha crecido un 77,2%

Transporte

37,9%

Industria

34,5%

Residencial Comercio y

servicios

27,6%

Consumo de energía final % sectorizado ( año 2008)

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Marítimo13%

Aéreo15,6%

Ferroviario2,3%

CARRETERA

69,1% 79,6%

1980

• Protagonismo cada vez mayor de la CARRETERA y el COCHE

• En los 90 el transporte por carretera de viajeros se incrementó un 40% y el de mercancías un 75%

• El coche privado representa el 15% de toda la energía final consumida en España.

• El parque de vehículos en España tiene un crecimiento sostenido del 4% anual.

• Esta previsto que en el año 2030, las zonas urbanas alberguen el 60-70% de la población.

• El precio de los combustibles fósiles seguirá al alza y alguna vez se agotaran.

CONSUMO DE ENERGÍA FINAL POR MODOS, CONSUMO DE ENERGÍA FINAL POR MODOS, ESPAÑA 1980-2006ESPAÑA 1980-2006Marítimo

4,7%Ferroviario

2,1%

68% 29% 3%

Aéreo13,6%

2006

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EL CONSUMO DE ENERGÍA EN EL TRANSPORTE EL CONSUMO DE ENERGÍA EN EL TRANSPORTE GENERA EMISIONESGENERA EMISIONES

Se producen al quemar Se producen al quemar hidrocarburos: hidrocarburos:

1 litro de gasolina1 litro de gasolina

2,35 Kg. de CO2,35 Kg. de CO22

1 litro de gasóleo1 litro de gasóleo

2,64 Kg. de CO2,64 Kg. de CO22

1 litro8,3-12 Kg N2

20-40 gr. contaminantes: 20-30 gr. CO 1-2 gr. NOx

2-3 gr. HC0,1-0,33 SO2

0,4-1g PM (diésel)

¡Un vehículo turismo medio durante su vida útil emite al medio ambiente del orden de 30 tCO2!

El 25,4% del total de las emisiones de CO2 proviene del sector transporte (año 2007)

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ENERGÍA IDEAL

BARATA

SEGURAABUNDANTE

LIMPIA

Con este panorama tenemos que

encontrar la forma de energía que nos

ayude a solucionar nuestros problemas

de transporte

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Tendencias en el Automóvil

corto-medio plazo

2030



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Carrocerías: Estética evolucionada a partir de diseños de los vehículos actuales en el caso de vehículos de circulación extraurbana.

A medio plazo vehículos con carrocerías adaptadas al trafico urbano.

En este escenario encontraremos:

Aumento de los componentes reciclado Reducción del peso Mejora de la aerodinámica (excepto en los urbanos puros)

Introducción de materiales naturales Aumento de la utilización de composites 1 o 2 plazas. Moto evolucionada (urbanos) Vuelven las tres ruedas, con posibilidad de 360º de giro La disminución del consumo marca la pauta

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Año 1939. Mini Taxi

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Año 1901. Tres ruedas

Año 2010. Tres ruedas

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Confort/seguridad

Incremento de las facilidades y el confort para la conducción en paralelo con el incremento de la seguridad del vehículo.


Sistemas para absorber la energía de un impacto (menos peso) Sistemas antí-colisión. Comunicación coche a coche Airbag inteligentes

Mayor facilidad para las comunicaciones. Controlar desde el móvil

Mayor asistencia a la conducción. Guiado por láser Etc….

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No será necesario vestirse como en 1901 para conducir un coche

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Dirección General de Industria, Energía y Minas Motorización (I)

Incremento continuo del rendimiento de los motores convencionales:

Búsqueda de menor consumo y menor emisión de contaminantes.Dominio del motor de combustión convencional.


Aumento de la potencia especifica de los motores (compresores)

Motores más pequeños (menos peso-menos perdidas mecánicas)

Reducción del consumo de los auxiliares (bombeos) Dirección eléctrica Mejores cajas de cambios Disminución de las perdidas en refrigeración Nuevos lubricantes Neumáticos urbanos y extra-urbanos (menos resistencia

rodadura) Desconexión de cilindros-compresión/cilindrada variable Tendencia a eliminar el postratamiento de gases

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Año 1929. 16 v. 930 hp. 370 km/h

Año 1928. Compresor. 160 cv. 4 km/l

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Motorización (II)

Nuevas formas de motorización adaptadas o desarrolladas específicamente a las nuevas fuentes de energía.


Motores convencionales evolucionados Cerámicos Motor Wankel (hidrogeno)

Motores multicombustibles GNL/GLP/Flexi

Motorización hibrida (vehículos híbridos) Pila

combustible

Motorización eléctrica pura Magnético

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Dirección General de Industria, Energía y MinasVehículo Híbrido/Eléctrico: Concepto y Vehículo Híbrido/Eléctrico: Concepto y evoluciónevolución

21

Motorización (III)

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Convencional/HíbridoConvencional/Híbrido

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Consumo X 100 km 8 Litros 20 kWh 16 kWhCosto Unitario (Euros) 1,2 Litro 0,062 kWh 0,062 kWhCoste por 100 KM (Euros) 9,6 Total 1,231 Total 0,985 TotalCoste por Kilometro (Euros) 0,096 0,012 -87% 0,010 -90%

Mantenimiento por km 0,03 0,02 0,02Coste Total por Km (Euros) 0,126 0,03 -74% 0,03 -76%

Convencional PHEV HEV

Problemas a solucionar: Autonomía. Recarga. Coste de adquisición. Percepción por los sentidos.

Motorización (V)

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Fuentes de energía (I)Combustibles Fósiles-Renovables


Combustibles fósiles (gasolinas y gasóleos) reformulados Consumo en alza hasta 2030

Fomento de otros combustibles fósiles (GLP y GNL) Participación del 5-10% del consumo en 2020

Menos precio Menor autonomía. Reducción de emisiones

Aumento (obligatorio) de los biocombustibles (renovables) 10% del consumo obligatorio en 2020. Reducción de emisiones

Menor poder calorífico. Compatibilidad. Competencia alimentaria

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Fuentes de energía (II)

Combustibles Renovables-Alternativos y nuevas formas de energía


Incremento notable de la electricidad Híbridos Eléctricos puros Renovables/fósil

Híbridos enchufables Entrada del hidrogeno como alternativa

Combustible directo Pilas de combustible

Nuevas formas

Biopetroleo. + Combustible – CO2

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Manguera y/o enchufe

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Tendencias: El Futuro + 2030



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En los inicios del desarrollo del automóvil la única frontera era el dominio de la tecnología, las fuentes de

energía no eran un problema

Albert Eistein: En tiempos de crisis es más importante el ingenio que el conocimiento

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ENERGÍAENERGÍA MECÁNICAMECÁNICA ELÉCTRICAELÉCTRICA TÉRMICATÉRMICA QUÍMICAQUÍMICA NUCLEARNUCLEAR

MECÁNICAMECÁNICA PISTÓN PISTÓN TRANSMISIÓNTRANSMISIÓN

GENERADOR GENERADOR ELÉCTRICOELÉCTRICO

ELEMENTOS DE ELEMENTOS DE FRICCIÓNFRICCIÓN COMBUSTIÓNCOMBUSTIÓN

ELÉCTRICAELÉCTRICA MOTOR MOTOR ELÉCTRICOELÉCTRICO

TRANSFORMADOR TRANSFORMADOR ELÉCTRICOELÉCTRICO

RESISTENCIAS RESISTENCIAS ELÉCTRICASELÉCTRICAS

ELECTROLISIS ELECTROLISIS BATERÍABATERÍA

ACELERADOR DE ACELERADOR DE PARTÍCULASPARTÍCULAS

TÉRMICATÉRMICA MÁQUINAS MÁQUINAS TÉRMICASTÉRMICAS TERMOPARTERMOPAR INTERCAMBIADOINTERCAMBIADO

R DE CALORR DE CALOR

QUÍMICAQUÍMICAMÁQUINAS MÁQUINAS TÉRMICASTÉRMICAS

BATERÍABATERÍA

CÉLULAS DE CÉLULAS DE COMBUSTIBLECOMBUSTIBLE

COMBUSTIBLES COMBUSTIBLES SÓLIDOSSÓLIDOS

REACCIONES REACCIONES QUÍMICASQUÍMICAS

NUCLEARNUCLEAR REACTOR REACTOR NUCLEARNUCLEAR

SOLARSOLARMOTOR STIRLINGMOTOR STIRLING CÉLULA CÉLULA

FOTOVOLTAICAFOTOVOLTAICACOLECTORES COLECTORES

SOLARESSOLARES FOTOSÍNTESISFOTOSÍNTESIS

Nos encontramos con que las posibilidades de transformación de la energía en movimiento,

siguen siendo prácticamente ilimitadas:

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Dirección General de Industria, Energía y MinasQuímica-Térmica-Mecánica

Año 1886, 500 cc. 1 Hp

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Dirección General de Industria, Energía y MinasQuímica-Eléctrica-Mecánica

Año 1899. Vehiculo eléctrico. + de 100km/h

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En este escenario encontraremos Carrocerías en forma de Exoesqueletos Metal liquido Anfibios Aéreos Amigos Teleguiados Realidad virtual Nano motores Motores de músculo sintético

El ingenio y la tecnología nos llevaran a diseños de vehículos: urbanos diferenciados de los extraurbanos, inteligentes,

fáciles de conducir, seguros y ecológicos, autoreparables, fraccionables, multicombustibles, multifunciones, etc. Hasta

donde queramos imaginar.

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Año 1926. Fácil de aparcar

Soluciones al trafico urbano

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Año 1926. ¿avión-coche?

Año 1926. Propulsión a hélice. Anfibio

Nuevas alternativas

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Año 2010. Concept car

Año 1932. Coche rueda

Nuevas alternativas

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Térmica-Mecánica

Año 1951. Turbina de Gas

A la espera de un ingenioso que desarrolle estas tecnologías

Vehiculo a vapor. Año 1875

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A la espera de fabricarse

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CONCLUSIONESNiels Börg: Es muy difícil hacer predicciones

sobre todo si se trata del futuro

CORTO/MEDIO PLAZO 2030:

Dominio del motor convencional (evolucionado)Combustibles fósiles (reformulados)BiocombustiblesIntroducción del vehiculo híbrido y eléctrico puroVehículos más seguros, mas limpios con mayores ayudas a la conducción

LARGO PLAZO 2050:

Coexistencia de varias tecnologías de motorizaciónCoexistencia de formas de energía múltiples y limpias Vehículos inteligentes parecidos a robots.

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Gracias por su atenciónGracias por su atención

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