tota l'actualitat de km0
3 març 2021 \ Tornar al blog

Autoconsum i vehicle elèctric

Que l’electrificació de la demanda és un pas endavant d’una societat avançada i condició necessària per a una transició energètica cap a un model sostenible és evident, i que la mobilitat representa un 57% (segons l’International Energy Agency 2020) de la demanda global i, per tant, un dels majors causants del canvi climàtic, és una realitat. 

Amb conceptes tant contrastats sobre la taula sembla obvi el camí cap a un desenvolupament d’un nou model energètic però la pràctica està demostrant que la condició humana fa d’una oportunitat un repte difícil de superar. La multiplicitat d’agents, d’interessos, d’inèrcies, de pols de poder, de noves tecnologies i d’incerteses regulatòries, fa que ens trobem a dins d’una teranyina que no permet avançar a la velocitat desitjada. Com a afegit trobem que sovint hi ha campanyes de comunicació, tant en el sector públic com privat, d’assoliment de compromisos i d’objectius que no es corresponen amb la realitat i donen una falsa sensació de velocitat, en molts casos.

És important doncs endreçar bé els conceptes, aïllar el coneixement dels factors externs i, sobretot, ser conscient que un canvi de model, energètic o de la tipologia que sigui, implica invertir recursos, temps i canviar hàbits, aspectes on els humans no ens hi trobem còmodes.

Els aspectes claus que s’han de lligar per donar coherència a una estratègia global de desenvolupament sostenible de la mobilitat serien, principalment:

  • Potencial de generació requerit
  • Electrificació de la demanda
  • Desplegament i gestió de la infraestructura de recàrrega
  • Models d’autoconsum i gestió de l’energia, model V2G.
El potencial de generació i electrificació de la demanda

La primera reflexió abans d’un canvi de model de mobilitat basat en el VE és plantejar-se dos aspectes necessaris, però no suficients. Un és si la capacitat del sistema de distribució elèctric admet un augment de la demanda pel fet d’electrificar el transport i l’altre si volem que, a més a més, aquest model sigui autoabastit per fonts renovables dins del mateix territori.

Per respondre el primer aspecte només cal analitzar la capacitat de generació elèctrica. Segons dades de Red Eléctrica d’España, actualment a Espanya hi ha 111GW de potència elèctrica instal·lada, amb un màxim històric de 45,4GW, una ràtio de 2,4 vegades quan a Europa, com a molt, les ràtios són de 1,5. 

Això implica que la xarxa té potencial disponible de generació per poder absorbir un augment de la demanda sense hipotecar la qualitat del subministrament. Altre cosa és que aquesta capacitat sigui generada de forma renovable, aspecte que es comentarà més endavant.

El sentit comú ens fa reflexionar si aquesta potència de generació seria suficient per absorbir l’electrificació de la mobilitat. 

Segons la Direcció General de Trànsit, actualment la penetració del vehicle elèctric a Espanya és pràcticament inexistent, només un 0,17% dels turismes són 0 emissions i 4,5% de les motos, pel què hauria de plantejar-se que pràcticament tot el parc de transport no electrificat s’hauria de cobrir amb nova generació renovable.

En termes macro energètics, el transport és el sector que més energia consumeix a España, concretament un 42% segons l’IDAE (any 2018), dels quals el transport per carretera en representa tres quartes parts, aproximadament, i un 33% l’energia final total consumida. 

Un 33% de l’energia final consumida vol dir aproximadament 28.700kTeps, uns 333.720GWh (1GWh equival 0,086ktep segons IDAE). Al 2019, el consum elèctric a Espanya va ser de 265.000GWh, pel que passar tot el transport per carretera al sistema elèctric suposaria un increment de la demanda elèctrica del 125%. 

Fent un càlcul aproximatiu ràpid, en comparació amb l’actual estructura de generació, podem treure conclusions molt interessants. Per exemple, l’any 2019 a Espanya la potència màxima demandada va ser de 40GW, i es van generar un total de 265.000GWh, pel què la ràtio d’hores equivalents per GW instal·lat se situa en les 6.625 hores. Això implicaria que pels 333.720GWh d’increment del sector transport es necessitarien aproximadament 50GW de potència extra demandada en punta (90GW en total), valor inferior als 111GW de potència instal·lada total, cosa que deixaria la ràtio de generació en 1,23, valor acceptable segons el comentat en els paràgrafs anteriors.

Com que l’actual estructura de generació elèctrica té un mix renovable d’una tercera part, i les energies renovables, com la eòlica i la solar, no poden assolir ràtios d’hores equivalents tant alts, caldrà instal·lar molta més potència equivalent per generar la mateixa energia en el mix del futur amb un 100% de generació renovable. Per exemple, una central nuclear treballa 4 vegades més (8000 hores equivalents) que un parc solar (menys de 2000 hores equivalents en general), això vol dir que per generar la mateixa energia caldria instal·lar 4 vegades més de potència, o sigui que, per cada reactor nuclear que es clausuri s’haurien de substituir per 4GW de potència de fotovoltaica o 3GW de eòlica. 

El fet més concloent seria que les xarxes de transport i distribució es dimensionen principalment per potència, pel què amb l’estructura elèctrica actual i en termes macros (sense tenir en compte conflictes en els nusos de forma individual), la xarxa podria aguantar perfectament aquesta transició energètica a data d’avui.

Desplegament i gestió de la infraestructura de recàrrega

Un cop vist que la xarxa elèctrica, a priori, sembla que està preparada per un desplegament del vehicle elèctric, hi ha altres aspectes de què en depèn aquesta transició de model de mobilitat, i un d’ells és la infraestructura de càrrega. 

Sense anar més lluny, que la infraestructura de càrrega és encara molt limitada, és evident. A Catalunya, i segons dades de l’ICAEN, només 126 dels 947 municipis, tot just un 13%, la resta no en tenen ni un sol punt, dada molt limitant si es vol apostar per un desplegament massiu.

En aquest sentit, cal plantejar-se quins són els principals esculls que frenen aquest desenvolupament. 

    1. Límits tècnics: Un vehicle elèctric té una autonomia limitada. A més a més, la tecnologia elèctrica, a data d’avui, no permet la mateixa velocitat de càrrega que la d’un vehicle amb motor de combustió. Omplir un dipòsit de benzina per fer uns 500km (per consum mitjà de 6l/100km, uns 30 litres) pot portar un parell de minuts, amb un vehicle elèctric implica, en el millor dels casos (amb càrrega ràpida), d’una hora i mitja (per consum mitjà de 15kWh/100km, uns 75kWh). També la densitat energètica és més baixa i això es tradueix en menys espai en el vehicle.
    2. Increment de la potència contractada: Relacionat amb el punt anterior, apostar per una xarxa de càrrega ràpida exclusivament no té gaire sentit, doncs es sobrecarregaria en excés aquesta xarxa, cosa que implicaria un augment dels costos, a més a més de sobredimensionar línies i estacions transformadores per efectes puntuals. La càrrega lenta en via pública per vehicles no tindria molt de sentit, doncs es multiplicaria en excés el temps d’estada dels usuaris, quan en l’actualitat s’està limitant a una hora o hora i mitja màxima de temps d’estada.
    3. Evolució tecnològica: Actualment l’autonomia és un dels punts febles dels VE, per això sembla que potenciar els punts de càrrega ràpida hauria de ser prioritari. Però més enllà dels peròs comentats en el punt anterior, i si l’evolució tecnològica fa que d’aquí 5 anys els cotxes ja assoleixin 1000km d’autonomia? Caldria doncs invertir en punts de càrrega ràpids? Potser només en llocs estratègics com autopistes o hubs de comunicacions? 
    4. Entorn urbà: L’estructura d’edificis amb pàrquings comunitaris fa que tenir un punt de càrrega a la plaça de pàrquing no sigui fàcil. Tot i que la ITC-BT52 del Reglament de Baixa tensió aplana el camí en aquest sentit, la realitat fa que sigui complex en aquests tipus d’edificacions plantejar-se instal·lar un punt de càrrega. Aspectes com haver de demanar autorització a la comunitat, la inversió que suposa (sobretot si la plaça no és de propietat sinó de lloguer), la complexitat tècnica en molts casos (manca d’espai, traçats complicats, etc.) i el desconeixement dels usuaris, són una barrera difícil de superar.
    5. Titularitat i model de gestió: Per una banda ens trobem que les Administracions Locals, de forma molt lloable, per tal d’afavorir el desplegament del VE, instal·len punts de càrrega on es “regala” l’energia elèctrica. Aquest fet també va lligat a la complexitat del sector elèctric regulat, que fa necessària la figura d’un agent de mercat per vendre energia. Per tant, quin privat voldria invertir en un model de xarxa de recàrrega on, a curt termini, hi ha una “competència deslleial” perquè s’està regalant l’energia? Per quin model de xarxa de recàrrega s’hauria d’apostar? Actualment les xarxes d’estacions de servei en espai públic convencionals estan en mans privades, tot el contrari que la xarxa de recàrrega de VE. Com o qui ha de promoure el canvi d’aquest model de gestió?
    6. Marc regulatori: Que el sector elèctric està en entredit és una realitat, en els últims anys la reforma de la llei del sector elèctric sembla que només ha començat. A curt termini ja es preveu una profunda reforma del mercat elèctric espanyol, ja que el sistema actual de subhastes marginalistes posa en evidència, cada cop més sovint, l’efecte canibalisme de les energies renovables sobre aquest i la necessitat d’articular mercats locals d’energia adreçats més a compensar la generació per temes tècnics que de mercat. Per altra banda, les diferents normatives europees publicades el 2019 que ja recullen la figura dels agregadors de demanda i que s’haurien de transposar abans del 2021, afegeixen més incerteses regulatòries bastant incompatibles amb la definició de nous models de negoci en aquesta àrea.
    7. Canvi d’hàbits: El comportament humà no cal obviar-lo com a causant de molts fracassos en la història. Un dels trets més característics és sortir de la zona de confort i canviar d’hàbits. El pas a una mobilitat elèctrica implica els dos aspectes citats. A dia d’avui, anar amb vehicle elèctric suposa canviar de model. S’ha de planificar amb antelació cada viatge per no tenir problemes d’autonomia i/o amb la xarxa de punts de càrrega. Catàleg limitat de vehicles dels fabricants, “recarregar” el vehicle molt sovint com si fos un mòbil enlloc d’un cop per setmana, autonomia limitada, preus d’adquisició més alts, etc. En resum, “incomoditat” a curt termini i canvi d’hàbits.
    8. Nous models de mobilitat: A banda de tot l’esmentat anteriorment, hi ha encara un últim aspecte que genera incertesa, i és la constant transformació a nivell de societat que afecta els models de mobilitat, sobretot en els entorn urbans. El boom del sharing (cotxes, motos, bicicletes, etc), les restriccions d’accés, l’acompliment dels Objectius de Desenvolupament Sostenibles (ODS), etc., afegeixen més incertesa. De fet, molt recentment, s’ha vist com una situació de pandèmia com la del COVID19 ha promogut el teletreball d’una forma generalitzada que implicarà, a curt termini, el replanteig de l’antic model presencial i que sembla que traurà molta pressió a l’actual model de mobilitat.
Models d’autoconsum i gestió de l’energia, model V2G.

Per tot el comentat fins ara, sembla que cal molt d’enginy per trobar la forma d’accelerar el desenvolupament del VE. És precisament en la tecnologia on es pot trobar la palanca necessària per superar alguns dels aspectes esmentats. 

Actualment l’energia solar fotovoltaica és la que té el LCOE (Levelized Cost of Energy) més competitiu (si no tenim en compte la capacitat de gestió d’aquesta energia), pel què un model distribuït de generació basat en aquesta tecnologia és clau de cara a proveir la infraestructura de càrrega de forma competitiva i neta. A més a més, ens trobem amb els nous models d’autoconsum, com el compartit, que fan que el factor de disseny d’aquestes instal·lacions ja no sigui el no generar excedents (cosa que limita molt el percentatge de les necessitats individuals a cobrir) sinó que el factor determinant sigui l’espai disponible. És a dir, instal·lar tota la potència que es pugui i els excedents poder compartir-los, amb les compensacions que es defineixin amb la xarxa de la via pública propera, el veïnat o qualsevol potencial consumidor proper.

Per altre banda, la gestió d’aquesta energia és un punt crític i on els sistemes intel·ligents de gestió de càrrega de vehicles són necessaris per no haver de sobredimensionar la xarxa. A més a més, la connectivitat entre vehicle i xarxa de distribució, l’anomenat V2G (Vehicle to Grid), ha de ser una condició necessària per evitar inversions excessives en els sistemes d’emmagatzematge de l’energia generada que poguessin fer inviables aquestes infraestructures. Malauradament, pocs fabricants de vehicles incorporen, a dia d’avui i de sèrie, aquesta capacitat del vehicle de ser gestionat de forma externa, pel que aquest hauria de ser un dels objectius principals.

Entrant més en el detall de com gestionar aquestes infraestructures esmentades, cal reflexionar sobre el següent:

  • Cal que els vehicles que utilitzin la infraestructura de la via pública sempre carreguin independentment del seu grau d’autonomia i percentatge de càrrega?
  • Cal limitar l’estada d’un VE que està endollat a la xarxa pública com ho està ara?
  • Quin percentatge dels carregadors han de ser de càrrega ràpida o semi-ràpida? 
  • Estarien els propietaris disposats a ser compensats per deixar els seus vehicles per gestionar l’energia generada en instal·lacions d’autoconsum properes?
  • Tenen les administracions un full de ruta que clarifiqui aquest desplegament?
  • La regulació actual recull ja la interconnectivitat entre vehicle i xarxa i els mecanismes de gestió i compensació?
  • Com es farà el canvi de model en xarxa pública per a què se’n faci un desplegament massiu amb inversions del sector privat?

Encara doncs queden molts temes a resoldre, no tant de tipus tecnològic (que també) sinó, sobretot, de com canviar el model. Les diferents Administracions Públiques i els col·lectius professionals competents en aquestes matèries tenen un deure i una responsabilitat per ajudar a impulsar les inversions del sector privat cap a un model de mobilitat sostenible i efectiu, on el VE no sigui un caprici, sinó un element indispensable per a la gestió de la flexibilitat del sistema.

 

Autor: Ferran Garrigosa Carreras. Enginyer Industrial i MBA, expert en desenvolupament de negoci i d’energies renovables.