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Por Ventura Croce
El mundo de la transición energética se está poniendo complejo para el ciudadano de a pie. Leemos y escuchamos términos como «net zero» o emisiones neutras, hidrógeno (gris, azul, verde), «efuels» y muchos términos más. Algunos de estos se aplican al transporte, en particular al que usamos diariamente: automóviles, buses, motos y camiones. Vemos que hay cambios como coches y birrodados eléctricos, pero tal vez no comprendemos qué sucede en el mundo de la transición energética del transporte y por qué es relevante.
Los gobiernos reunidos en foros internacionales (COPs) han planteado la necesidad de que el sector transporte participe fuertemente en la reducción de emisiones de efecto invernadero, porque es responsable de un 15% de las mismas a nivel global en 2019 (en Uruguay más de un 50%).
Pero demos primero un paso atrás para comprender, en perspectiva, qué sucede en el mundo de la transición energética del transporte y así entender qué estrategias se están jugando en el presente y cómo pueden afectar el futuro.
Empecemos por la Revolución Industrial que dio lugar al motor a vapor (patentado en 1769) y luego al motor de explosión interna (patentado en 1892), siendo versiones del mismo la tecnología que al presente impulsa la mayor parte del transporte mundial. Esta tecnología que ha sido desarrollada durante más de un siglo, en la que se han invertido muchísimos recursos, así como en su infraestructura de soporte, no será sencilla de sustituir. Y requerirá una verdadera revolución.
Es tan estructural la dependencia histórica que según la Agencia Internacional de la Energía en 2019 el sector transporte mundial consumía un 95% de combustibles fósiles, un 3% de biocombustibles y tan solo un 1% de energía eléctrica.
Cada uno de los modos de transporte (automóviles, camiones, aviones, barcos, trenes) consume un tipo especial de combustible, acorde a motores diseñados específicamente para cada tipo de servicio. No son los mismos requisitos de desempeño de un motor de avión que de un barco. Como existe enorme variedad de motores y sus combustibles respectivos, es muy difícil encontrar una solución técnica uniforme que se aplique a todos ellos y permita reducir el impacto en emisiones.
Es por tanto que se está desarrollando un conjunto cada vez más amplio de estrategias tecnológicas para lograr alcanzar los objetivos de tener un transporte sostenible, o al menos, bastante más sostenible que al presente.
Digamos que existen tres grandes estrategias para reducir el impacto de las emisiones del sector: el cambio en la demanda de movilidad, el cambio en el combustible sin cambiar el motor y cambio en el motor (y en su energía impulsora).
Cambio en la demanda de movilidad. Los estudios de las agencias internacionales no nos dan mucha esperanza al respecto. Todas las perspectivas nos indican que la demanda de movilidad continuará creciendo. El aumento de movilidad será menor en los países desarrollados que en los que están en vías de desarrollo. Las razones son el envejecimiento poblacional en los primeros y en los segundos porque sus poblaciones están todavía migrando del medio rural al medio urbano y una vez allí comienzan a incrementar su capacidad de consumo.
Combustibles sustentables en los motores ya existentes. Esta estrategia se viene desplegando desde hace varios años con los biocombustibles. Pero hay novedosos desarrollos en este mercado. Los biocombustibles como el bioetanol y el biodiesel tienen emisiones netas cero (o cercanas a cero) y se pueden usar en motores convencionales con algunos cambios tecnológicos o mezclados con derivados de petróleo para reducir su impacto. Esta industria, que comenzó su crecimiento en los shocks de precio del petróleo de los años 70 y 80, es cada vez más robusta. Los porcentajes de mezcla mandatorios están incrementando en el mundo y la producción sigue en aumento para proveer una demanda creciente.
Mayormente orientados al transporte carretero (autos y camiones), recientemente está tomando impulso el biocombustible de aviación, llamado SAF (en inglés Sustainable Aviation Fuel) que será mezclado con el queroseno de aviación derivado del petróleo. Sin embargo, los biocombustibles no están exentos de controversia ya que provienen mayoritariamente de productos alimenticios como azúcar o aceites vegetales, lo cual plantea el dilema ético de uso en transporte vs en alimentación. En varios países se ha ampliado del área de cultivo a expensas de los hábitats naturales como selvas o pantanales, que tienen mejores tasas de fijación de carbono que cultivos agrícolas. Por ejemplo, la Unión Europea emitió en 2018 una legislación que limita la importación de biocombustibles producidos por un cambio indirecto del uso de la tierra (ILUC en inglés).
Destrucción del hábitat natural en las selvas de Malasia e Indonesia para plantación de palma.
Existe, sin embargo, una nueva tendencia en combustibles que serían sustentables y no tendrían origen en ningún proceso biológico, sino que provendrían de la energía renovable, agua y el CO2 del aíre: los combustibles sintéticos o e-fuels. En desarrollo piloto aún, el proceso comienza con la instalación de generación de electricidad renovable, como un generador eólico o fotovoltaico. Esta electricidad se utiliza para disociar la molécula de agua H20 y generar hidrógeno y oxígeno en los llamados electrolizadores. Por otra parte, se capta CO2 del aire y se sustituye el oxígeno por hidrógeno producido en el electrolizador. Inicialmente puede obtenerse CH3OH (metanol) que es una molécula normalmente utilizada en la industria petroquímica con la cual, mediante reacciones químicas, se puede obtener una molécula similar a la de gasolina de petróleo.
Proyecto Haru Oni en Chile para producir efuels.
Este proyecto en escala piloto está en marcha en Chile y se ha presentado en nuestro país para integrarse con la producción de CO2 proveniente de caña de azúcar en el ingenio azucarero de Bella Unión.
Cambio en la tecnología del motor. Este ítem es el más dinámico y competitivo, donde la tecnología está avanzando a mayor ritmo. Como toda frontera tecnológica es incierta y solo el tiempo dirá cuáles son las mejores soluciones y si son las mismas para los distintos tipos de medios de transporte. La flota mundial de vehículos consiste en aproximadamente 1100 millones de automóviles y 300 millones de camiones. Por lo tanto, es claro por dónde comenzar la implementación del cambio tecnológico.
Estrategia batería/motor eléctrico
Esta es la estrategia actualmente dominante en cuanto al cambio de motor, ya que la mayoría de los fabricantes de automóviles han invertido en esta ruta. Consiste en un motor eléctrico alimentado desde baterías que son cargadas con electricidad de la red, la cual puede ser o no renovable. En Uruguay la matriz eléctrica de generación en 2022 fue +90% renovable, pero no es lo común en el mundo.
Esta tecnología tiene algunas limitaciones que se están superando como ser la autonomía (el máximo es 640 km y el promedio 300 km), la velocidad de carga y la disponibilidad de estaciones de carga. La densidad energética de las baterías, que es clave para lo anterior, está en aumento así como el tipos de materiales que requiere para hacerla más económica y con mayor durabilidad. Pero, nuevamente, es una frontera tecnológica y llevará tiempo que brinde las mismas prestaciones que el vehículo convencional.
Presenta otra limitación que es el uso en movimiento de cargas pesadas como camionetas, camiones tanto livianos como pesados. La densidad energética de las baterías en relación a su peso impone limitaciones al uso profesional, al igual que su tiempo de carga es considerablemente elevado. Es por eso que, hoy en día, la flota de autos eléctricos es numerosa, pero hay relativamente pocas camionetas vendidas masivamente y mucho menos camiones.
Estrategia celda de combustible/motor eléctrico
En este caso el motor eléctrico obtiene la energía de una celda de combustible, que genera electricidad a partir del hidrógeno y el oxígeno del aire, algo así como lo inverso del electrolizador. Este hidrógeno se carga rápidamente en un tanque a presión en una estación de servicio y permite una autonomía de conducción similar a la del auto a batería. Pero, y esto es muy importante, al ser el hidrógeno un elemento liviano, es posible escalar este sistema para el caso de un camión sin perder autonomía de recorrido ni carga útil y además permitiendo una carga rápida.
Queda por discutir qué fuentes de hidrógeno renovables habrá, ya que la mayoría del hidrógeno comercial del mundo proviene del gas natural. Y la disponibilidad de estaciones de carga es aún mucho más limitada que la de cargadores públicos eléctricos.
En este sentido en Uruguay se llevará a cabo un proyecto piloto denominado Proyecto H24U conformado por un consorcio de las empresas Saceem y CIR, que consiste en generar hidrógeno con un electrolizador para ser el impulsor de camiones de carga pesada que transportarán productos del sector forestal.
Algunas conclusiones
¿Qué sistema será el prevalente a futuro? Esto es motivo de debate y apuestas por parte de las empresas líderes de tecnología y sus responsables.
Por ejemplo, Elon Musk dijo: «El hidrógeno es simplemente una forma de almacenar energía. El problema real es que es un infierno para producir y es menos eficiente que usar baterías».
Por su parte, Bill Gates dijo que las baterías “probablemente nunca será una solución práctica” para vehículos pesados de larga distancia, buques de carga y aviones de pasajeros.
De las empresas automotrices líderes, notablemente Toyota, Hyundai y BMW se han jugado por la celda de combustible para automóvil. Otras automotrices solo lo están analizando para camiones pesados.
Entre las opciones de cambio de combustible y cambio de motor, la segunda es la que tiene mejor impacto, debido a que implica un gran aumento de eficiencia en cuanto a energía consumida por kilómetro recorrido. Sin embargo, para que haya una estrategia ganadora en la práctica, también debe tomarse en cuenta el costo para el usuario y el cambio de infraestructura industrial y de servicio (estaciones de carga).
Tal vez en el futuro no haya un único ganador, sino una tecnología más apropiada a cada uso. En nuestro país existen varios proyectos que se están analizando y en algunos casos concretando para generar hidrógeno en forma totalmente renovable. Por lo tanto, podemos decir que Uruguay también es parte del escenario global en el que estas tecnologías compiten por alcanzar la preminencia.
Ventura Croce es ingeniera química y se desempeña en el sector energético desde hace 30 años. Es docente y conferencista sobre industria de petróleo, sus perspectivas y la transición energética. Escribe artículos sobre estos temas en su perfil LinkedIn.
Estudio:
Opi Rubio
Especialidad: Diseño de interiores
Información de la obra
Nombre de la obra: Energía By Opi Rubio
Status: Realizado
Diseño de interiores Opi Rubio
Ubicación: Carrasco, Uruguay
Año del proyecto: 2019
Colaboradores: Textiles Las Hounie, La Casa de la Alfombra, Vivero Mussacco, Balcony Shop Macetas
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