15 jul. 2018

QUÉ SALE MÁS BARATO UN COCHE ELÉCTRICO O UN COCHE DE GAS NATURAL

...Continuación posts anteriores.

Para terminar esta serie vamos a comparar que sale más barato un coche eléctrico o un coche de gas natural. Y la respuesta es depende, depende de lo eficiente que sea cada coche y de lo barata que te salga la electricidad; y sobre todo depende del precio de cada coche.

Obviamente si te comprar un coche eléctrico con un consumo malo y que encima es caro como pueda ser un Tesla modelo S, te va a salir más caro seguro. Por eso hay que hacer los números con un coche que tenga un consumo y precio contenido. El Nissan Leaf me parece una buena elección, cojamos este coche como referencia, y en concreto el modelo nuevo que tiene más batería que el modelo previo, y en particular el acabado más económico. Veamos las características de este coche en Km77:


Modelo Nissan LEAF 40 kWh Acenta
Precio 33.400€
Velocidad máxima 144Km/h
Aceleración de 0 a 100Km/h 7,9s
Peso 1.580kg
Volumen maletero 394 litros
Potencia máxima 110KW
Neumáticos 205/55 R16
Baterías iones de litio 40KWh

La primera pregunta: ¿qué autonomía tiene este coche? Pues según el ciclo NEDC 380 kilómetros. Como este ciclo no es nada representativo de la realidad mejor miramos datos de gente que lo ha conducido, como los que se registran en Spritmonitor. Y parece más realista pensar en los 300Km que correspondería con una conducción principalmente urbana. El límite bajo se da para un viaje en autopista, en este caso la autonomía es sólo de 200Km.  Es decir, consumos entre 20KWh/100Km y 13,3KWh/100Km.

Aquí tenemos que hacer un inciso, cuando cargamos una batería se caliente, ese calor son pérdidas. ¿cuál es el rendimiento de carga de un coche? Pues depende de varias cosas. Lo que sí hay consenso en la literatura es que las baterías de iones de litio son las que tienen mayor rendimiento. Otro fenómeno que hay que tener en cuenta es que las baterías se descargan con el paso del tiempo. Estimo estos dos efectos en el rango 90% y 80%. Por tanto, la electricidad que tenemos que pagar realmente estará en el rango:

Caso más desfavorable: 20/80% = 25KWh/100Km
Caso más favorable: 13,3/90% = 14,8KWh/100Km

Último paso, ¿cuánto nos cuesta la electricidad? Pues depende, y especialmente en España donde hay una especie de confabulación para que la factura de la luz sea incomprensible. Voy a proponer un escenario típico, con un poco de cuidado cualquiera pueda hacer números en cualquier otro escenario. Lo normal si te compras un coche eléctrico (al menos de momento) es que tengas una vivienda unifamiliar y lo recargues en casa. Lo lógico es que contrates una factura específica para un coche eléctrico. En estos momentos tenemos la tarifa supervalle. Esta tarifa dura únicamente 6 horas (01:00 a 07:00), lo que te obliga a instalar un cargador especial de 6,6KW. La instalación de este cargador cuesta unos 1000€. Además, otra ventaja de la tarifa supervalle es que aumenta poco la potencia contratada, ya que el consumo es (generalmente) en las horas que hay menor consumo en la casa. Supongamos una potencia contratada entre 4,6KW (20A) y 6,9KW (30A). Para estas potencias un incremento de 3 o 4KW de la potencia contratada parece suficiente, este aumento del término de potencia lo tenemos que añadir al coste de cargar el coche. Los números son los siguientes:

Escenario favorable: aumento potencia 3KW y consumo por el coche de 700KWh (unas 15 recargas al mes)
Precio real electricidad 0,10€/KWh

Escenario desfavorable: aumento 4KW y consumo por el coche de 140KWh (unas 3 cargas al mes)
Precio real electricidad 0,27€/KWh

NOTA: hay un inconveniente en escoger la tarifa supervalle, el resto de tu factura puede aumentar, ya que parte lo haremos durante el horario más desfavorable, he considerado un aumento de 5 euros/mes por este concepto, dependerá de cada casa. Pero podría darse el caso contrario si ajustas tu consumo a la tarifa contratada. Seguro que alguien dirá que cómo es posible que los números salgan tan malos. En el post anterior el dato que daba como mejor precio posible era de 0,089€/KWh; el principal problema es el término fijo de potencia que no tuve en cuenta en el coste de la energía.

Y por tanto esta es la horquilla para circular 100Km

Escenario más favorable: 14,8KWh/100Km×0,10€/KWh = 1,48€/100Km

Escenario más desfavorable: 25KWh/100Km×0,27€/KWh = 6,75€/100Km

Y sin revisar los números respecto al gas natural ya tenemos una conclusión clara: para que el coche eléctrico sea barato necesitas hacer bastantes kilómetros al año. Si te compras un coche eléctrico para hacer unos 12000Km/año (mi escenario desfavorable) y pretendes cargar el coche en unas horas los números no sale, porque el término de potencia que tienes que pagar cada mes a la compañía eléctrica te arruinan el precio real que pagas por la electricidad. Si ese es tu caso paciencia, poco a poco irán apareciendo más "electrolineras", tendrás que conformarte con mantener la potencia contratada que tengas, recargar tu coche con una potencia reducida (por ejemplo 3KW), y el día que tengas que cargar tu coche con rapidez, que se supone que será excepcional, tendrás que ir a la "electrolinera".

Para el coche de gas natural vamos a buscar un coche similar al Nissan Leaf:


Modelo Volkswagen Golf Variant Advance 1.4 TGI
Precio 26.540€
Velocidad máxima 196Km/h
Aceleración de 0 a 100Km/h 10,9s
Peso 1.363kg
Volumen maletero 424 litros
Potencia máxima 81KW
Neumáticos 205/55 R16
Deposito Gasolina 50 litros
Deposito Gas natural 15Kg

Este coche acelera menos que el Nissan, pero suficiente para la mayor parte de los usuarios, y a cambio corre mucho más de lo necesario para la mayor parte de los usuarios. Tiene un poco más de maletero, y es un poco más grande (lo necesita para que no penalice el depósito de gas) y es un poco más ligero. Las ruedas son exactamente las mismas.

¿Cuál es el consumo real de este coche? Pues casi no hay datos. En Spritmonitor sólo hay un usuario que ha circulado bastantes kilómetros moviéndose en el rango 3 y 5Kg/100Km. Afortunadamente hay muchos datos de coches similares del grupo VW (VW Golf carrocería normal, Seat Leon o Audi A3). Me parece más realista pensar en consumos entre 3,5 y 6Kg/100Km, que es la horquilla amplia entre un conductor ahorrador, y un conductor que no cuida el consumo. Voy a tomar como precio del combustible 0,98€/Kg para tener en cuenta el aumento del precio en las últimas semanas, el resultado es:

Escenario favorable: 3,5Kg/100Km×0,98€/Kg = 3,43€/100Km

Escenario desfavorable: 6Kg/100Km×0,98€/Kg = 5,88€/100Km

La conclusión en este ejemplo está clara, no compensa desde el punto de vista económico comprarse el coche eléctrico respecto al coche de gas natural. Comparando estos dos coches similares podemos esperar ahorros, en el escenario más favorable al coche eléctrico, de unos 4 euros cada 100Km. Que correspondería a conductor que circulas muchos kilómetros al año en un entorno mayoritariamente urbano con una conducción además poco cuidadosa. En este caso el consumo del eléctrico es mínimo y el consumo del coche convencional es máximo. En el lado opuesto, un conductor que realice pocos kilómetros por autopista el ahorro es mucho menor. como el coche eléctrico en este ejemplo cuesta 7000 euros más, es casi imposible recuperar esa diferencia ya que se necesita nada menos que:

7000/4 → 175.000Km

Y eso sin tener en cuenta la amortización de la toma de corriente de alta potencia, por que espero que esté suficientemente bien fabricada para que dure mucho más que el coche. Alguien puede decir que no he tenido en cuenta que un coche eléctrico es más barato de mantener, y esto es cierto, pero sólo es una verdad a medias. Desde el primer dia la capacidad de la batería empieza a deteriorarse y en algún momento hay que plantearse cambiar la batería, y esa cambio cuesta varios miles de euros, y entonces deja de ser cierto que el mantenimiento del coche eléctrico es bajo. ¿En qué momento llega ese cambio de la baterías? Pues depende del coche que te compres, del trato que le des al coche y los kilómetros que hagas al año. Pero sobretodo depende de cuánta pérdida de capacidad estás dispuesto a aceptar. Podemos esperar que el punto de cambio de baterías esté en el rango 150.000Km y 300.000Km. Aquí tenéis una entrevista a un taxista con el primer  modelo de Nissan Leaf, en esta caso la capacidad se ha reducido en un 40% después de 300.000Km.

No obstante sigue habiendo importantes razones que justifican comprarse un coche eléctrico, y el sobrecoste que tienes que pagar es moderado. Solo tienes que sobrellevar su principal problema: una autonomía limitada a 200-300Km. Problemática que no tiene solución técnica en estos momentos porque si Nissan fabricara un Leaf con 80KWh entonces el consumo empeoraría ligeramente (coche más pesado y voluminoso) y el precio aumentaría significativamente, y deja de ser cierto que es sobrecoste de un coche eléctrico es moderado.

Habrá que esperar que pasa en los próximos años. Salvo revolución tecnológica inesperada el margen de mejora de un coche de gas natural está limitado a motores híbridos con un poco más de rendimiento que los actuales que permitiría consumos de hasta 2,5Kg/100Km de gas natural. Para los coches eléctricos sólo hace falta que bajen los precios de las baterías y que aumente el número de electrolineras. Y esta tendencia ha sido visible en los últimos años. Por tanto el tiempo corre a favor del coche eléctrico.

Para los próximos años mi apuesta más probable es que se impondrá la solución intermedia, los coches híbridos enchufables, y si la fiscalidad sigue siendo favorable triunfarán los modelos de gas natural. No hay que ser un experto para ver que ya mismo estos coches son perfectamente viables. El único empujón que necesitamos es que se extiendan las gasolineras con gas natural, y entonces será posible eliminar el depósito de gasolina, o dejar un depósito de gasolina de un tamaño mínimo.

6 jul. 2018

EL GAS - EL HIDROCARBURO MÁS ECONÓMICO IV

...Continuación posts anteriores.

Si habéis leído los posts anteriores, no hay duda, el gas natural es el hidrocarburo más económico que hay en España, únicamente el Gasóleo B puede competir en precio, pero sólo se puede utilizar en vehículos y maquinaria agrícola.

La duda que voy a intentar aclarar es que ocurre cuando se compara el gas natural con otros combustibles alternativos, y la respuesta es esta tabla:

COMBUSTIBLEPRECIODENSIDAD
ENERGÉTICA
PRECIO
ENERGíA
Gas natural0,923€/Kg47,1MJ/Kg1,96cent€/MJ
Hidrógeno10€/Kg119,96MJ/Kg8,34cent€/MJ
Electricidad tarifa económica0,089€/KWhN/A2,47cent€/MJ
Electricidad tarifa cara0,210€/KWhN/A5,85cent€/MJ
Biomasa económica100€/Ton19MJ/Kg0,53cent€/MJ
Biomasa cara200€/Ton19MJ/Kg1,05cent€/MJ
NOTA: disculpad, los datos están un poco pasados. En las últimas semanas el petróleo y la luz han subido, pero por coherencia comparo con los precios cuando se publicó el primer post de la seria. Tampoco tiene sentido obsesionarse, los precios de la energía fluctúan cada día.

Lo primero que quiero destacar es el caso del hidrógeno. El principal problema para revisar este combustible es que no hay mercado, no sabemos lo que costaría este gas si realmente se comercializara en cantidades elevadas. El precio que os muestro corresponde a Alemania, donde si existen "hidrogeneras". Seguro que este precio estás subvencionado, pero seguro también que los costes de producción se reducirían si se produjera a gran escala. No me atrevo a aventurar cuánto costaría un kilo de hidrógeno en un mercado real, pero partimos de un precio tan alto que, aunque baje, podemos descartarlo como alternativa al gas natural y la electricidad.

Lo siguiente que quiero destacar es lo extremadamente importante que es comprar el combustible a un buen precio. Las gasolineras son un mercado oligopólico y extremadamente controlado por el estado. Es importante buscar una gasolinera económica, pero sólo ahorrarás unos céntimos por litro de combustible respecto a una gasolinera cualquiera. Con la luz y la leña no ocurre lo mismo. Según donde y como lo compres los cambios pueden ser brutales, siendo típicas las horquillas que os muestro. A veces se pueda ahorrar un 50% respecto a una mala tarifa.

Continuemos con la biomasa. Lo primero que hay que entender es la siguiente regla del dedo gordo: da igual lo que quemes, toda la biomasa tiene más o menos la misma densidad energética. Un kilo del mejor roble o encina da el mismo calor que un kilo de pino, que un kilo de pellets y que un kilo de los rastrojos de jardín. El motivo es que la biomasa es básicamente celulosa. De hecho, las coníferas, que son maderas económicas, tienen una densidad energética un poco mayor que otras maderas porque tienen resina. Por eso el único parámetro verdaderamente importante (desde el punto de vista de ahorrar dinero) cuando quemas biomasa es la humedad. La leña tiene que estar todo lo seca que sea posible. Una leña húmeda pesa más y calienta mucho menos.

Como todo el mundo sabe la biomasa es con diferencia el combustible más barato que un particular puede comprar. Especialmente si buscas una leña barata, compras cantidades elevadas (siempre mínimo una tonelada) y te la colocas tú en la leñera. Pero también como todo el mundo sabe no sirve para impulsar un coche. Pero, ¿podríamos volver a la máquina de vapor? La respuesta es no, algún día hablaremos de la caldera de vapor, y lo justificaré. Sin embargo, la biomasa es tan barata que para vehículos muy pesados como un buque de marina mercante sería una solución más económica. Una caldera de vapor tiene un rendimiento un poco inferior a un motor de combustión interna, pero se compensa con creces con el ahorro en el precio del combustible. Y esto es así porque el mercado de la biomasa es un mercado sin interferencias fiscales. Si compras leña sólo estás pagando la leña y el IVA, si compras hidrocarburos o electricidad están pagando muchos impuestos, en el caso de la luz además enmascarados en un montón de conceptos oscuros.

Pero entonces ¿por qué no se ven barcos a vapor? Pues porque las reglas del juego no son las mismas para todos, y los ciudadanos somos tan torpes de aceptarlo. Los sufridos consumidores tenemos que pagar impuestos que otros no pagan. Si te compras un barco y vas a comprar gasoil o gasolina en cualquier puerto deportivo te cobrarán más o menos lo mismo que para tu coche. Si eres una naviera y compras gasoil marino (MFO - Marine Gas Oil) pagaras unos cientos de euros por toneladas. Si además te vas a un puerto franco, y preparas tu barco para el combustible más barato posible, es decir los residuos del destilado del petróleo, lo que se conoce como Fuel Oil residual (HFO - Heavy fuel oil) pagarás tan poco por este combustible muy contaminante que es un insulto para el sentido común. Por eso no esperéis que ningún armador ponga en sus buques una caldera de vapor alimentada con biomasa, por muy beneficioso que pueda ser para el medio ambiente, porque no le compensa económicamente.

Finalmente llegamos a la luz. La electricidad es cara, pero también es el combustible más eficiente, estamos comprando energía pura, y por tanto mucho más valiosa que cualquier combustible que tenemos que quemar, y para mostrarlo os voy a hacer unos números muy fáciles para calentar una casa que os pueden servir a cualquiera de vosotros (salvo los afortunados que vivan en regiones tropicales):

Caso biomasa:

Precio combustible si buscas una opción económica: 100 euros/toneladas.
Rendimiento calefacción si buscas una estufa de alto rendimiento: 70%.

Te cuesta la energía: 0,53cent€/MJ/70% = 0,76cent€/MJ


Caso electricidad:

Obviamente no te puedes calentar con un radiador eléctrico, te saldría mucho más caro. Necesitas una bomba de calor.

¿Cuál es el precio real de la energía? Pues coge tu factura y divide lo que pagas por lo que te dan. Por ejemplo, en mi caso tomando las últimas 3 facturas del invierno el promedio la electricidad me costó 0,122€/KWh. O lo que es lo mismo 3,40cent€/MJ.

¿Qué COP necesito para igualar a la biomasa? pues fácil: 3,40/COPmin = 0,76. Lo que exige un COP de al menos 4,5. Que por cierto es un COP extremadamente difícil de superar con una bomba de calor convencional (aerotermia), para conseguir un COP tan alto necesitarás una bomba que intercambie calor con la tierra (geotermia), pero os anticipo que esta solución es muy cara.
NOTA: en este post explicaba lo que es el COP (Coefficient of Performance) de una bomba de calor. Ojo que si quieres hacer números hay que tener en cuenta más cosas. A destacar los costes de amortización de las diferentes alternativas. También tienes que valorar las ventajas e inconvenientes. En particular una estufa te obliga a rellenar la tolva o cargarla de leña y retirar las cenizas periódicamente y no enfría en verano.

Resumiendo, simplemente os quería mostrar en este ejemplo que, aunque la electricidad sea una energía muy cara, también es la que mejor se aprovecha, hasta el punto que casi puede competir en precio con el combustible más barato, la biomasa.

Para el siguiente post concluyo esta serie comparando el coche eléctrico con el coche de gas natural.

Continuará...