La mirada del mendigo

28 noviembre 2019

El problema de las emisiones en los nuevos motores de gasolina

Filed under: Tecnología — Nadir @ 22:02

Una entrada breve, de aclaración, que surge al darme cuenta que las anteriores se han quedado un poco cojas al tratar de explicar por qué los nuevos motores de gasolina (que son prácticamente todos de inyección directa y turbocomprimidos) tienen problemas de emisiones, hasta el punto de que es común que un coche de gasolina actual (también híbridos) contamine más que un Diesel equivalente.

Si no sabes de qué va toda esta historia, te sugiero pinchar en la categoría de Tecnología y empezar a leer.

Recapitulemos un poco. La inyección directa llegó primero al mundo del Diesel con los TDI en los 80 (en realidad es mucho más antigua, de hecho los primeros Diesel eran inyección directa, pero se abandonó en la automoción ligera por su alta rumorosidad), y en estos últimos años se ha generalizado también en los gasolina. La idea de mover los inyectores de los colectores de admisión a la cámara de combustión es permitir un control más preciso del combustible inyectado, en el momento preciso.

A diferencia de los Diesel, que funcionan en exceso de aire, los gasolina (los MEP, motores de encendido provocado, es decir, con bujías o Ciclo Otto, todo esto también vale para motores de combustibles gaseosos) trabajan próximos a la mezcla estequiométrica, esto es, una proporción fija de combustible (gasolina, metano, butano…) y comburente (el O2 del aire) para que la combustión sea eficiente. Sin embargo, este límite se supera con la inyección directa, permitiendo que los MEP puedan funcionar con dosados pobres. Esto se debe a que el inyector crea una región (una nube) en la cámara de combustión donde la relación sí es la estequiométrica, siendo el resto del espacio en la cámara ocupado por aire.

O, al menos, esta es la teoría. En la práctica esta mezcla estratificada, que es el nombre técnico, no es tan perfecta. Hay regiones de la nube en las cuales falta O2 para completar la reacción, teniendo como consecuencia un incremento en las emisiones de:
– CO, un gas tóxico que se produce en las combustiones en atmósfera reductora, pobre en oxígeno, en vez de la forma completamente oxidada, el CO2 (prácticamente inerte)
– las temidas partículas de hollín (PM), originadas por una combustión incompleta del combustible debido a esa falta de O2

El aumento en la emisión de partículas también tiene otra razón. Veréis, para que la reacción de combustión se produzca de forma eficiente, los reactivos deben estar en fase gaseosa. Con el oxígeno no hay problema, pero con los combustibles líquidos empieza a haberlo. Ahora entenderéis por qué con el gasóleo (un aceite) hay que inyectarlo a presiones tremendas (en el common rail se alcanzan presiones hasta de 2.500 bar, que es una locura), debemos atomizarlo al extremo para facilitar su paso a fase gaseosa y que pueda reaccionar rápida y completamente con el oxígeno. Con la gasolina, inyectando en los colectores no teníamos ese problema: el chorro de combustible se unía al caudal de aire y, cuando ingresaba en la cámara de combustión, ya se había vaporizado. Pero al inyectar dentro de la cámara, hemos reducido el tiempo que tiene el chorro de gasolina para vaporizarse, y la realidad es que no lo llega a hacer completamente (especialmente en dos casos muy concretos, a alto régimen porque no da tiempo, y a bajo régimen y plena carga porque el motor no consigue aspirar suficiente aire ni crear una turbulencia que ayude a mezclarlos), quedando microgotitas que, al pasar el frente de llama por ellas, se transforman en esas partículas de hollín. Y recordad: los motores de gasolina giran más rápido que los Diesel de igual cilindrada, de ello ahí radica su ventaja: más potencia (que es par por velocidad de giro) con menor peso. Son motores más ligeros debido a que soportan menores esfuerzos, merced a su menor relación de compresión (relación del volumen del cilindro cuando el pistón se encuentra en el PMI, es decir, abajo, y en el PMS, arriba).

¿y por qué hablo de la Rc? Porque está directamente relacionada con el último contaminante que, siendo propio de los motores Diesel, vuelve a repuntar en los gasolina: los NOx. Como los habituales del blog sabréis ya de memoria, los óxidos de nitrógeno se originan cuando se juntan oxígeno y nitrógeno molecular (es decir, aire) a altas presiones y temperaturas. Es decir, las condiciones que se dan en un motor Diesel debido a que trabajan a mayores relaciones de compresión (no tienen bujía, son motores de encendido por compresión, usan la presión en el interior de la cámara según el pistón sube y comprime la mezcla para inflamarla). Ahí está la ventaja de los Diesel, porque cuanto mayor es la Rc, mayor es su rendimiento termodinámico. Ahora sabéis la razón de que los Diesel consuman menos.

¿Qué buscaban los fabricantes con la inyección indirecta? Acercarse a los consumos de los Diesel con un ciclo Otto y, para ello, aumentaron la relación de compresión (os recomiendo a los interesados estudiar los motores SkyActive de Mazda, elegancia de diseño es buena ingeniería). El problema para hacerlo es que, en un gasolina, esto provoca la detonación (y no combustión) del combustible, el temido picado de biela que puede destruir un motor en poco tiempo. Pero inyectando en la cámara de combustión, enfriamos la mezcla (calor latente de la gasolina al vaporizarse) justo en el lugar y momento que deseábamos, retrasando la detonación. ¡Bien! De esta forma podemos tomar los dos caminos clásicos en la búsqueda de potencia: aumentar la Rc y adelantar el encendido.

Y sí, la teoría funciona, los motores de gasolina de inyección directa tienen cifras de potencia específica (potencia en relación a la cilindrada muy altas). Pero… si quieres parecerte a un Diesel, también empiezan a aparecer los problemas de un Diesel. Con un turbocompresor aumenta el rendimiento volumétrico (en plata, eres capaz de meter a empellones más aire en cada pistonada); aumentando la relación de compresión aumenta el rendimiento (esa mayor cantidad de aire que hemos aspirado, es constreñida en un espacio más exiguo); pero mayores presiones en la cámara de combustión comportan… óxidos de nitrógeno (esa parte no esperéis escucharla en el vídeo publicitario anterior, pero lo he añadido porque las animaciones son muy buenas, ya me gustaría haber estudiado así motores).

Para evitar esos NOx hay que recurrir un engendro como la EGR (impuesta a los Diesel ya en la Euro IV, y que los nuevos gasolina por las razones enunciadas empiezan a montar), que ensucia el motor y destroza la respuesta a bajo y medio régimen (cuando está funcionando). Para los que no sepáis lo que es, consiste en coger parte de los gases de escape, calientes, pobres en oxígeno y muy sucios, y volverlos a meter al motor, mezclados con el aire limpio, fresco (y, por lo tanto, más denso) y oxigenado que debería estar aspirando. No, no es broma, así funciona la EGR. Puedes hacer la prueba tú mismo: ponte de frente a otra persona, nariz con nariz, y respirando lo que la pareja exhala. A ver cuántos segundos tardas en apartar la cara, agobiado. Falta oxígeno. Esa es la clave.

La EGR viene a ser como intentar arroparse con una manta demasiado corta: si tiras de ella para tapar el bozo acabas descubriendo los pies. Haces recircular los gases para reducir los NOx, pero aumentas el CO, las partículas el consumo y, por ende, el CO2 debido a una deficiente combustión. Dicho de otra forma, por seguir teniendo derecho a entrar en las ciudades con nuestro coche, estamos aumentando el consumo y emisiones de CO2 sobre un 15-20% (al menos en motores Diesel, es lo que se recupera con una reprogramación al anular la válvula EGR y la válvula de mariposa de admisión que le da servicio, más las preinyecciones y demás filigranas inyectoras que dejan de centrarse en la eficiencia para obsesionarse con los NOx, que la prensa ha convertido en la única sustancia contaminante que sale de un tubo de escape).

Espero que este artículo haya servido para explicar de forma comprensible el origen de las emisiones contaminantes de los motores de gasolina. Ahora, vuestro turno: comentarios, dudas… no quiero que nadie se pierda.

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23 noviembre 2019

Musk superándose

Filed under: Tecnología — Nadir @ 15:52

La gente se ha quedado con la anécdota de los cristales rotos en la presentación de la pickup de Tesla.

Pero ese es el menor de los detalles. De hecho, me parecería aún peor que no se hubiesen roto (un cristal blindado pesa un mundo, y estamos hablando de un vehículo de uso civil, no militar).

La atrocidad llegó antes (minuto 2), cuando empezó a justificar su “diseño” con una argumentación, digamos, rocambolesca. Que un chasis autoportante o en escalera no hace ninguna otra función. ¿?¿?¿? ¿Y qué otra función hacen el motor, el cambio de marchas o un volante? Que son un peso muerto, como un saco de patatas. ¿Y las baterías?

La genial idea es move the mass to the outside. Es decir, exactamente la premisa opuesta al buen diseño de un vehículo, que procura concentrar las masas sobre el centro de gravedad para elevar la rigidez del conjunto y disminuir los momentos de inercia en todos los ejes.

A renglón seguido, el bocachancla aclara cuál es la idea que tiene en mente: we create a exoskeleton. Ah, vale, acabáramos. Parecía que estaba dando una justificación técnica, y lo que está haciendo es una performance publicitaria con palabrería pseudocientífica para vender su crecepelos infalible.

Voy a explicar sucintamente cuál es la función del chasis de un coche. Tenemos dos ejes, cuatro ruedas no siempre apoyadas en el mismo plano, y debemos unirlos con una estructura lo suficientemente rígida para soportar los esfuerzos de tracción/compresión pero, sobre todo, flexión a los que estará sometida, especialmente la de un todoterreno.

Mirad esta foto:

En este momento, el chasis está siendo sometido al mismo tipo de esfuerzo que vosotros realizáis para escurrir un calcetín después de caer en un río. Para realizar este trabajo, se requiere una estructura que una los dos ejes de la forma más directa posible:

El chasis de escalera, lo que distingue a un todoterreno serio de una patochada para SUVnormales.

Además de todo ello, el chasis debe ir recogiendo el peso de motor/cambio, pasaje y carga (prolongación de la escalera, en la foto). Ya está, con esto ya podríais rodar. El resto de la chapa es un mero envoltorio, para proteger de las inclemencias del tiempo y hacer bonito (más allá de alguna tubería extra para protección de los pasajeros en caso de impacto lateral o vuelco).

¿Qué pasa si move the stress to the outside skin? Que necesitamos mucho más material para igualar la rigidez. Como posible, es posible, pero sería estúpido. Incluso para Tesla. Por eso NO es el camino que ha tomado, y la comparativa con la aeronáutica y el stressed-skin design es para caérsele la cara de vergüenza. El fuselaje de un avión une de la forma más directa posible las superficies de sustentación y de control, que es donde se producen los esfuerzos. Igual que un chasis de escalera hace en un coche.

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Es falso que la carrocería del pickup de Tesla tenga una función estructural relevante. ¿Cómo la podría tener, si está llena de agujeros por todos los lados? Agujeros llamados puertas, capot, maletero y, encima, techo acristalado.

¿Cuál es el único plano que no está agujereado? El piso, exactamente donde se encuentra el verdadero chasis del Cybertruck y que no será muy diferente al del S (lógicamente reforzado):

Una aproximación a los diseños de chasis en cajón de Colin Chapman en los primeros Lotus, propia de los vehículos eléctricos (puesto que en ese cajón van las baterías, bien separadas del habitáculo, sólo porsiaca).

El resto del envoltorio sólo juega un papel secundario en la rigidez del conjunto, igual que cualquier otro chasis autoportante. Es acojonante la capacidad de este pollo en inventar la sopa de ajo.

Sin embargo, y por eso os traigo el caso, la vergonzosa teletienda que se montó el aussie es muy interesante, no desde luego en la parte técnica sino sociológica. Tesla lleva años vendiéndole coches al pijo de California y ahora quiere hacer lo mismo con el paleto de Nebraska. ¿Qué ha quedado en su cerebro de hamburguesa al ver esa presentación? Exoskeleton, bullet proof, armor glass, rocket steel, corre más que un 911 y jala más que un F150, al que deja empequeñecido (y ya es un puto mamotreto). Más que un vehículo de trabajo, es un transporte de tropas futurista, el Hummer del futuro. Así es como se vende, y estoy convencido que puede funcionar en ventas. La cosmovisión del gringo rural se reduce a un entorno en rápida transformación que percibe como hostil, amenazante, del cual defenderse con armas, muchas armas. El coche apropiado para semejante cabestro es, desde luego, algo muy poderoso, agresivo, militar. Una maza de derribo como argumento de venta de un automóvil, cuando crees que ya lo has visto todo…

La pregunta que se debe estar haciendo cualquier persona razonable del mundo civilizado es ¿para qué quiero que mi coche sea a prueba de balas? Entre las prioridades que yo tengo a la hora de comprarme un coche, lo de que sea blindado no figura en las doscientas primeras posiciones. Que sea ligero, sin embargo, está entre las tres primeras (las otras dos son que se tenga bien en curva y que sea barato).

Por ahora es sólo un concept (los discos de freno necesitan refrigeración, y un volante de rueda completa está muy visto, pero es mucho más funcional), aún quedan años para que ese engendro entre en línea de producción, y ya vendrá el tío Paco con las rebajas de especificaciones y/o aumento de precio. Pero The Show Must Go On y Musk necesitaba sacar otro conejo de la chistera para mantener tranquilos a los acreedores y entusiasmados a los accionistas. Gringos. Porque cualquiera que no tenga bacon and eggs dentro del cráneo debe haber sufrido vergüenza ajena, un verdadero bochorno, al ver la teletienda de ayer, mezcla de remake cutre de Mad Max y peli porno gay. Lo de los cristales rotos es lo de menos.

Y no nos olvidemos, todo esto es save the planet y muy ecofriendly. Los designios de Dios son inescrutables…

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17 octubre 2019

Adivinanza sobre emisiones en automoción

Filed under: Tecnología — Nadir @ 21:59

Estoy ciertamente asqueado de la manipulación informativa sobre un tema en principio tan técnico y objetivo como las emisiones contaminantes en motores de automoción. Periodistas y políticos con una ignorancia absoluta, categórica, en la tecnología del automóvil, propagan bulos y organizan campañas de beatificación y demonización de diferentes tecnologías, que calan en el común de la gente.

Así que os voy a poner a prueba. Voy a proponer tres ejemplos. Se trata de los datos de emisiones recogidos en el EcoTest del ADAC del mismo modelo de vehículo alimentado por tres combustibles distintos: gasolina, gasóleo y gas natural, ofreciendo una potencia similar. Digamos que éste es un ejercicio de repaso de los conceptos que he ido desgranando en pasadas entradas sobre emisiones. A ver si aprobáis el examen y descubrís de qué combustible se trata por los datos de sus emisiones contaminantes. Si fuera tan sencillo y evidente como proclaman (rebuznan) los hacedores de opinión, éste sería un ejercicio trivial.

Aclaro que se trata de un modelo de sobra conocido de una marca generalista, pero podéis vosotros mismos proponer otras comparaciones. Dejo la solución y los enlaces de cada ensayo en el pie del artículo, pero sería interesante que, como en un crucigrama, resolvieseis vosotros mismos el acertijo antes de consultar las respuestas correctas. Ya somos mayorcitos así que cada cual que obre como estime conveniente, pero me gustaría que comentaseis vuestras impresiones, comparando estos datos con la imagen de cada tecnología transmitida por medios y administraciones.

Dejo un resumen de los contaminantes, pero podéis encontrar información más extensa en pasadas entradas o buscando información en la red:
CO2 – efecto invernadero
Hidrocarburos – sistema respiratorio, carcinogénico, O3 troposférico
CO – patologías coronarias
NOx – sistema respiratorio, lluvia ácida, O3 troposférico
Partículas – sistema respiratorio, carcinogénico
nº de partículas – A mayor número, menor es su diámetro medio y, por lo tanto, mayor capacidad de atravesar la membrana celular de los alvéolos pulmonares e ingresar en el torrente sanguíneo (id est, riesgo de cáncer en diferentes órganos además de los pulmones).

Coche 1:
CO2 – 115 g
Hidrocarburos – 37 mg
CO – 73 mg
NOx – 4 mg
Partículas – 0,1 mg
nº partículas = 0,121E11

Coche 2:
CO2 – 159 g
Hidrocarburos – 5 mg
CO – 81 mg
NOx – 9 mg
Partículas – 0,8 mg
nº partículas = 2,623E11

Coche 3:
CO2 – 158 g
Hidrocarburos – 3 mg
CO – 10 mg
NOx – 19 mg
Partículas – 0,1 mg
nº partículas = 0,030E11

A ver, decidme ¿cuál os parece más y menos contaminante? ¿Sabéis quién es quién por sus emisiones?

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SOLUCIÓN:

Coche 1: VW Golf 1.5 TGI (gas natural)
Coche 2: VW Golf 1.5 TSI (gasolina)
Coche 3: VW Golf 1.6 TDI (gasóleo)

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COMENTARIO:

Salvo para iniciados, es difícil distinguir los distintos combustibles mirando sus datos de emisiones. Realmente, a la vista de los resultados, sería difícil distinguir a alguno de ellos como el que menos contamina y señalar a otro como el más contaminante. Es lo que llevo diciendo desde hace años, la gasolina, el gasóleo y ahora el gas natural no contaminan más ni menos, contaminan DISTINTO.

Más en concreto, vemos que el vehículo impulsado por GNC tiene un excelente dato en CO2, lo cual no es ninguna sorpresa porque el metano es el hidrocarburo de mayor PCS y cuya combustión produce menor proporción de CO2 para la misma cantidad de energía. Sin embargo, tiene un problema con las emisiones de HC (me interesaría saber si es el mismo metano que escapa sin quemar o compuestos formados en la cámara de combustión). El resto de contaminantes, más o menos en la media, lo que no justifica de ninguna forma su condición de “Eco” (aunque los hay mucho peores y que tienen el distintivo Cero).

Aunque, y esto es muy importante, como comentábamos la pasada entrada el GNC logra estos resultados normalitos sin el concurso de toda la batería de medidas anticontaminación de sus otros dos compañeros, especialmente el Diesel, lo cual permite asegurar que las mantendrá en el tiempo y no sólo en el momento de la compra.

En el caso del gasolina, tiene algunos problemas con el monóxido de carbono (y esto no es nada, no he querido escoger los datos de otros Golf con ese mismo motor por no hacer sangre, todos ellos pasan de los 1000mg de CO). Los motores TSI de VW tienen un problema serio con el CO del que nadie quiere habla. Pero hay un problema más serio por las repercusiones que tiene sobre la salud y éste es común a todas las marcas o, más concretamente, a todos los motores de inyección directa de gasolina: las partículas. No sólo emiten más partículas que un diésel, sino que éstas son de menor diámetro medio y, por lo tanto, mucho más peligrosas.

Y ojo, mucho ojo, porque casi todos los híbridos están asociados a motores de gasolina de inyección directa (excepto Toyota con sus 1.5 y 1.8, el nuevo 2.0 tiene inyectores tanto en las toberas como en la misma cámara, que funcionarán según los requerimientos de conducción).

Y con el gasóleo, destacar las ya consabidas emisiones de NOx que fueron usadas como si fuera el único contaminante que salía de un tubo de escape para demonizar al diésel. Con catalizadores, EGR e inyecciones de urea, están bajo control. En cuanto a las partículas, la sabiduría popular sigue asociándolas al diésel cuando con la adopción del FAP es un tema resuelto (a mejor nivel que el resto de combustibles).

CONCLUSIÓN:

No hay buenos ni malos, santos ni demonios, y desde luego no existe ningún vehículo “ecológico”. El único vehículo que se puede definir así es el que se queda en el garaje porque el propietario acude a trabajar andando, en bici o transporte público electrificado. La verdadera ecología no es una tecnología del sector automotriz, es la planificación urbanística, la política de vivienda y la ordenación del territorio, para que los desplazamientos cotidianos puedan realizarse sin concurso de más energía que la de nuestros músculos.

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14 octubre 2019

Comparación de economía de uso (addendum gaseosos)

Filed under: Tecnología — Nadir @ 12:52

A la pasada entrada comparando el coste de diferentes motorizaciones, por sugerencia de Gustavo voy a incluir los combustibles gaseosos.

Ya que Hyundai no contempla su uso, voy a cambiar de fabricante para estudiar el sobrecoste y consumo relativo de cada tecnología. Empezaremos por el GNC (básicamente, metano y algo de etano comprimidos), y para ello tomaremos la gama de un superventas, el Seat León.

El coste del gas natural comprimido en gasolinera lo pongo en 0,926 €/kg. Lo hay más caro, y también lo hay más barato (0,84€/kg en una gasolinera de San Fernando de Henares).

Así que vamos a echar cuentas.

Gasolina: Seat León 1.5 EcoTSI
Compra: 21.290 € –> 8,51 €/100km
Combustible: 6 l/100km –> 7,8 €/100km
TOTAL = 16,31 €/100km

Gasóleo: Seat Leon 1.6 TDI
Compra: 21.520 € –> 8,61 €/100km
Combustible: 4,5 l/100km –> 5,62 €/100km
TOTAL = 14,23 €/100km

GNC: Seat León 1.5 TGI
Compra: 22.320 € –> 8,93 €/100km
Combustible: 4 kg/100km –> 3,7 €/100km
TOTAL = 12,63 €/100km

¡Fantástico! Es un coche aún más económico que el gasóleo y que el eléctrico (que recordemos, contando adquisición y uso tienen un coste a la par). ¿Por qué no se generalizan? ¿Cuál es la pega? Bueno, tiene algunos inconvenientes menores, como un motor más perezoso en subir de vueltas para la misma potencia y un maletero reducido por el tanque de gas (en el caso del León, de 380 a 275 dm³). Pero el principal inconveniente es que sólo hay 50 puntos de suministro en España (en Italia y Alemania pasan del millar), a lo cual se suma que la autonomía en modo GNC es de poco más de 400km (luego la podemos extender funcionando con el depósito de gasolina, pero el coste pasaría a ser ya el de un gasolina a todos los efectos).

Pero el gas natural que cargamos es exactamente el mismo que muchos tenemos en casa, y sólo tendríamos que comprimirlo (coste de un compresor sobre los 500€) para llenar el depósito. Vamos a ver si esta operación nos saldría a cuenta. Precio del gas natural doméstico:

TUR 3.1: 0,0519 €/kWh –> 0,8174 €/kg

Ahora vamos a retomar el artículo sobre el hidrógeno y obtener el consumo energético de comprimirlo a la presión de carga en el depósito, que son 250 bar. En este caso, calcularemos el trabajo de comprimir un kg (masa molar del metano = 16.043 g·mol⁻¹)

W = -p*dV = -nNT/V * dV = nRT * ln(V2/V1) = nRT *ln (p1/p2) = 62.33248*8.314472*293.15*ln(250/1.01325) = 836.87 kJ/kg = 0,2325 kWh/kg

Y el poder calorífico superior del metano son 55.50 MJ/kg. Es decir, consumimos en el proceso de compresión un 1,5% de energía (más pérdidas).

Si usamos un compresor eléctrico durante la noche, usando la tarifa valle (0,10€/kWh), nos sale a unos irrisorios 0,02325 €/kg. Ponle 0,04 €/kg contando la eficiencia del compresor. Por lo tanto, cargar en casa (contando obviamente que tengas una casa con garaje para hacer esta operación y, al mismo tiempo, que tengas suministro de gas natural) el depósito te saldría en algo menos de 0,86 €/kg.

Con lo cual, el coste de combustible baja a 3,44 €/100km y el total a 12,37 €/100km. Con dos ventajas:
1 – Tienes la gasolinera en casa, no tienes que desplazarte y hacer kilómetros extra para ir a la gasolinera
2.- Te cubres de la eventual posibilidad de que el gobierno, ante una generalización del uso del CNG en automoción (futuro bastante lejano), lo grave con el Impuesto Especial de Hidrocarburos.

Este bajo coste del combustible, unidas a emisiones de CO2 más bajas que su equivalente de potencia en combustibles líquidos, son un caballo ganador. Unidos a una hibridación, pueden ser la respuesta de las marcas para cumplir con la normativa europea de emisiones.

En cuanto al coste de adquisición, sí, necesitan de unos depósitos, manoreductores, etc que encarecen el precio respecto a los combustibles líquidos. Pero por otra parte no necesitan la bomba de alta presión de los diésel, y logran bajas emisiones contaminantes naturalmente, sin el recurso a escombros de válvulas de recirculación, filtros antipartículas y toda la serie de catalizadores y duchas de urea necesarias para cumplir con la normativa anticontaminación. La cuestión es que con la Euro 6d, se exige a las marcas que no sólo cumplan con las cifras de emisiones en el momento de la homologación, sino con unidades tomadas al azar y hasta 100.000km a cuestas. Y esto es MUY difícil de conseguir, porque los catalizadores se van envenenando, los asientos de la aguja de los inyectores cogiendo holguras… En cambio, con el gas natural el coche es limpio por su propia esencia, ahorrándonos una enorme carga de sistemas anticontaminación, que compensan el sobrecoste de los caros depósitos y fontanería asociada.

Mentalmente lo había descartado por la escasez de puntos de repostaje en Españistán al hablar de cómo serán los coches bajo las condiciones que impone la nueva reglamentación europea que entra en vigor en apenas dos meses, pero en el conjunto de Europa el GNC (y, en menor medida, la solución intermedia, el GLP) creo que tiene mucho futuro. Y, además, es una tecnología en la que las marcas europeas están más adelantadas (Fiat y VW), aunque aún falta un motor específicamente diseñado para funcionar con este combustible (son adaptaciones de motores de gasolina, reforzando pistones y asientos de válvula para soportar las mayores temperaturas en la cámara de combustión).

Si la clase gobernante en España tuviera un poso de cultura tecnológica, deberían estar promoviendo la extensión de una red de repostaje de gas natural (en cualquier punto de la geografía servido por gasoducto, es añadir una caseta de recarga dentro de la cual está el compresor y los depósitos), que hoy en día es miserable. A pesar de ser el gas natural un recurso que España, como Italia, consigue a bajo coste y alta seguridad de suministro del Norte de África, por gasoductoS (dos, el Medgaz y el GME), más un generoso parque de regasificadoras, facilidad que para sí quisieran muchos otros Estados para incrementar su diversificación energética en el transporte.

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Ahora vamos a tratar otro combustible gaseoso bastante más conocido en nuestro país, el GLP (gases licuados del petróleo, es decir, una mezcla variable de propano y butano).

Para la comparación, escojo el rey del rural, el Dacia Duster. El precio del GLP medio vendría a ser a día de hoy, sobre los 0,722 €/l.

Gasolina: Dacia Duster 1.6
Compra: 15.600 € –> 6,24 €/100km
Combustible: 7,9 l/100km –> 10,27 €/100km
TOTAL = 16,51 €/100km

Diesel: Dacia Duster dCi
Compra: 17.650 € –> 7,06 €/100km
Combustible: 5,5 l/100km –> 6,87 €/100km
TOTAL = 13,93 €/100km

GLP: Dacia Duster 1.6 GLP
Compra: 16.500 € –> 6,6 €/100km
Combustible: 9 l/100km –> 6,5 €/100km
TOTAL = 13,1 €/100km

Respecto al GNC, el GLP tiene la ventaja de que no suele reducir el tamaño del maletero (ocupa menos espacio al almacenarse licuado a baja presión) y el inconveniente de que las autonomías son aún menores en modo GLP (algo más de 300km en el Duster). De nuevo, el motor es más perezoso respecto a su homólogo en gasolina. Y la gran ventaja es que en España está mucho más extendido, con unas 500 gasolineras surtiendo de GLP.

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Sólo por afán de exhaustividad, incluyo el combustible gaseoso por más exótico, poco menos que ventosidades de unicornio: el hidrógeno. Es el elemento de mayor poder calorífico y cuya combinación con el oxígeno atmosférico sólo genera agua. Sin embargo, está muy lejos de ser una alternativa económicamente viable en la automoción (sí puede ser interesante para agricultura, minería o transporte pesado).

Aunque se podría quemar en un motor térmico convencional, los únicos tres coches en el mundo que lo consumen lo hacen a través de una pila de combustible, que produce electricidad en la recombinación con el oxígeno. De esos tres, el Honda Clarity no se vende en Europa, así que nos quedan el Toyota Mirai y el Hyundai Nexo. Me quedo con este último por ser el menos caro.

Compra: 69.000 € –> 27,6 €/100km
Combustible: 1,2 kg/100km –> 11,28 €/100km
TOTAL = 38,88 €/100km

Ya no es que el vehículo de pila de combustible sea hoy en día muy caro, eso podría cambiar en un futuro. Es que el coste del combustible es el más caro de todos, bastante más que un gasolina convencional. Y eso que el hidrógeno se obtiene del contaminante proceso de steam reforming, si se produjera por disociación electrolítica del agua su precio sería aún muy superior. Por lo tanto, no es como el BEV que tiene un precio alto pero un precio de uso muy bajo (si recargamos en casa); el HEV es caro y el precio del hidrógeno es muy caro. Y no tiene visos de cambiar.

El coche de hidrógeno tiene ciertamente muchas ventajas, suavidad de eléctrico y autonomía y tiempos de repostaje de térmico, unos 600km el Nexo. Pero en el terreno económico, ciertamente está fuera de órbita. No es de extrañar, por lo tanto, que existan sólo 6 hidrogeneras en España. A diferencia del GNC, con estos datos, difícilmente será de prever un despliegue de la red de hidrogeneras más extenso.

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Y queda un combustible gaseoso más, el GNL (gas natural licuado). Sin embargo, no hay ningún coche que lo permita usar de serie (falta de espacio), aunque sí lo emplean algunos modelos de camiones.

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Así que vamos a retomar el cuadro comparativo, al cual le añadimos los dos nuevos casos.

Tomo como referencia el Diesel, y respecto a él calculo el ahorro o sobrecoste del resto de motorizaciones:

CNG (gas doméstico): -1.8 €/100km
CNG (surtidor): -1,6 €/100km
GLP: -0,8 €/100km
Diesel: 0 €/100km
Eléctrico (recarga doméstica en valle): +0,3 €/100km
Híbrido: +1,9 €/100km
Gasolina: +2,3 €/100km
Híbrido enchufable (modo eléctrico): +3 €/100km
Híbrido enchufable (modo térmico): +4.8 €/100km
Eléctrico (electrolinera): +6,3 €/100km
Hidrógeno: +22,9 €/100km
El dato de eléctrico con recarga en electrolineras lo dejo sólo a modo de curiosidad, porque se sobreentiende que si tienes un eléctrico lo vas a cargar casi siempre en casa, y usarás las electrolineras (hasta 0,54 €/kWh)  sólo en momentos puntuales (viajes). Pero no sería descabellado ya que si se electrifica todo el transporte, significa que no sólo serán eléctricos los vehículos de los que usen el coche para trabajar, sino también lo serán los de aquellos que viajen frecuentemente y, por lo tanto, hagan un uso intensivo de los cargadores rápidos de las electrolineras.

Y una aclaración: cuando digo cargarlo siempre en casa, quiero decir casa, no piso, a no ser que tengamos además una plaza de garaje cerrada. Lo de cargarlo en una plaza de garaje abierta, y ya ni digo en la calle, me parece de una ingenuidad tremenda. Un cable de recarga no es ni más ni menos que un par de kilos de cobre, unos 10€ vendiéndolo al peso en cualquier chatarrería.

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6 octubre 2019

Comparación de economía de uso con diferentes motorizaciones

Filed under: Tecnología — Nadir @ 22:53

Ésta es una ampliación de la anterior entrada que dediqué al coche eléctrico, comparándolo con un diésel convencional. Voy a ampliar el abanico para abarcar el resto de posibilidades de motorización, y acabo con la que considero será la nueva normalidad impuesta por la reglamentación europea: los híbridos enchufables.

Para hacer la comparativa lo más homogénea posible, voy a tomar las dos berlinas de Hyundai: el i40 para motorizaciones convencionales y el Ioniq para motorizaciones electrificadas, siempre en acabado Klass. Ambos son de los coches que menos me disgustan dentro del mercado actual.

El coste de adquisición lo calculo sobre una vida útil de 250.000km (que coincide además con el fin de la vida útil de la batería del eléctrico, suponiendo ésta en 1.000 ciclos). Y el coste de uso, me ciño al combustible porque del resto de consumibles son prácticamente los mismos. Los consumos tomo los que estimo obtendrían en el tipo de conducción que realizo, todo tipo de carreteras y muy poca ciudad (porque en ciudad, hay otras formas más eficientes de moverse). Todos los costes se expresan en € a los 100km.

Coste de la energía: gasolina a 1,3€/l, gasóleo a 1,25€/l, electricidad a 0,1€/kWh (tarifa supervalle en casa, asumo que nunca o casi nunca se usarán cargadores de carretera, en la que la energía es hasta cinco veces más cara)

Gasolina de inyección directa: i40 1.6 GDi
Compra: 22.895 € –> 9,16 €/100km
Combustible: 7 l/100km –> 9,1 €/100km
TOTAL = 18,26 €/100km

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Diesel de inyección directa: i40 1,6 CRDi
Compra: 24.245 € –> 9,7 €/100km
Combustible: 5 l/100km –> 6,25 €/100km
TOTAL = 15,95 €/100km

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Híbrido: Ioniq Híbrido 1.6 GDi
Compra: 25.245 € –> 10,1 €/100km
Combustible: 6 l/100km –> 7,8 €/100km
TOTAL = 17,9 €/100km

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Eléctrico: Ioniq Eléctrico 38kWh
Compra: 36.775 € –> 14,71 €/100km
Electricidad: 15kWh/100km –> 1,5 €/100km
TOTAL = 16,21 €/100km

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Híbrido enchufable: Ioniq Híbrido Enchufable 1.6 GDi
Compra: 32.425 € –> 12,97 €/100km

Aquí es crucial hacer la distinción de cómo hacemos el recorrido, si principalmente con la batería o con el motor térmico. O, dicho de otro modo, la distancia media de que recorremos (la batería de 8,9 kWh da para unos 45km).

Por lo tanto, distingo los costes en los dos casos extremos, trayectos cortos en los que funcionaría como un eléctrico puro, y trayectos largos en los que la autonomía eléctrica es despreciable y funcionaría como un híbrido no enchufable.

Híbrido enchufable trayectos cortos (eléctrico):
Electricidad: 15 kWh/100km –> 1,5 €/100km
Baterías: 2.000 € cada 45.000 km –> 4,44 €/100km
TOTAL = 18,91 €/100km

Híbrido enchufable trayectos largos (híbrido no enchufable):
Combustible: 6 l/100km –> 7,8 €/100km
TOTAL = 20,77 €/100km

Y aquí debería saltaros la alarma y preguntar ¿qué es ese concepto que añades en el caso de trayectos cortos como “baterías”? Pues muy sencillo, es el cambio de baterías que sería necesario en un híbrido enchufable si lo usamos mayoritariamente en eléctrico (que es el modo en principio más económico y para eso cargamos con esas baterías y el enchufito).

Recapitulemos. Un BEV puro tiene un pack de baterías que le permiten hacer 250km. Y sabemos que la ciclabilidad de las baterías está sobre los 1.000 ciclos de carga/descarga (varía mucho en función del cuidado con el acelerador, el uso de cargas rápidas, la temperatura ambiente, la antigüedad de las baterías aunque no movamos el coche…). Es por ello que estimamos la vida útil del pack del Ioniq en 250.000km (en un coche con 400km de autonomía, serían unos 400.000km), considerando como límite útil una pérdida de capacidad del 20%.

Pues bien, el híbrido enchufable no deja de ser un eléctrico con un pack pequeño de 8,9kWh que le permite una autonomía de 45km. Y las baterías serán las mismas o muy similares, con esa misma ciclabilidad. Y mil ciclos de 45km dan esos 45.000km “eléctricos” pasados los cuales tocará pasar por caja. Siendo benevolente he calculado el coste del cambio en 2.000€, aunque cambiar la batería del antiguo Leaf (24kWh) sale por 8.700€, y la del Outlander PHEV por 6.840€ (13,8 kWh)

Y sí, ya sé que las baterías tienen una garantía (en el caso de Hyundai, una muy generosa garantía de 8 años o 200.000km, que por ejemplo Mitsubishi recorta a 160.000). Por ello estimo que el primer cambio de batería correrá por cuenta de la casa, a unos 100.000km (que corresponderían a los 45.000km en modo exclusivamente eléctrico trasladados a un uso habitual). Y el siguiente, a pasar por caja, o asumir una autonomía eléctrica muy menguada (un híbrido cada vez menos enchufable). Por eso he tirado muy por lo bajo en el coste de la batería, para compensar el hecho de que probablemente el primer cambio sea sin coste para el usuario.

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Sólo me queda resumir los resultados obtenidos.

Gasolina: 18,26 €/100km
Diesel: 15,95 €/100km
Híbrido: 17,9 €/100km
Híbrido enchufable: 18,91 – 20,77 €/100km
Eléctrico: 16,21 €/100km

Como los datos no son exactos al haber un considerable nivel de incertidumbre según el uso que reciba el coche, tanto en consumos como en longevidad, podemos redondear y sacar conclusiones.
– Tanto Diesel como eléctrico rondan los 16 €/100km, el primero tiene la ventaja de la autonomía, el segundo del agrado de conducción (más las ventajas que ofrezcan las administraciones, acceso restringido, bus-vao, aparcamiento gratuito…).
– Sobre los 17 €/100km están los gasolina, ya sea puro o hibridado. Como en el caso anterior, según se haga más carretera o ciudad (¡MAL!) convendrá decidirse por uno u otro.
– Y a bastante distancia, sobre los 20 €/100km, están los híbridos enchufables.

No deja de ser curioso que el modelo de automoción impuesto de facto por la normativa europea, que es el de híbridos enchufables, sea también el más oneroso para el usuario.

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