Malbaratament energètic: cotxes de gasolina (enorme), elèctrics (molt menor)
(Extret de Most of the energy you put into a gasoline car is wasted; this is not the case for electric cars, -La major part de l’energia que fas servir en un cotxe de gasolina es malbarata; això no ocorre en els cotxes elèctrics-, entrada del blog “Sustainability by numbers” d’Hannah Ritchie, 28VI23).
Nota del traductor: Ús didàctic
Les dades d’aquest treball són ben aprofitables en qualsevol aula de ciències, de medi ambient, de tecnologia, de ciència i societat, etc.
Les dades permeten fer debats a classe, i treballs, sobre aspectes de tant d’interès social com el desenvolupament dels cotxes elèctrics.
Per descomptat que en el lloc web de l’autora hi ha un munt d’informació sobre altres temes relacionats amb la vida humana, la societat i la sostenibilitat del nostre planeta. I tots els seus treballs i discussions estan basats en dades contrastables.
Sinopsi
La major part de l’energia que consumeix un cotxe de gasolina es malbarata; no ocorre així en el cas dels cotxes elèctrics.
Per cada 100 unitats d’energia que es posen en un cotxe de gasolina, se’n reben 20 unitats en forma de desplaçament.
En un cotxe elèctric se’n reben 89 unitats (en desplaçaments) de cada 100 unitats subministrades.
A banda de l’estalvi energètic (i, per tant, econòmic) això té importància també pel que fa a la transició energètica cap a les energies renovables.
Continguts
Figures
Figura 1: Els cotxes elèctrics són molt més eficients que els de gasolina en la conversió d’energia en desplaçaments. Canals principals de pèrdua d’energia.
Figura 2: Els cotxes elèctrics són molt més eficients que els de gasolina en la conversió d’energia en desplaçaments. Diagrama de barres, amb dades globals d’aprofitament (i de malbaratament) energètic.
Seccions
Fluxos d’energia en els motors
Millora de l’eficiència i transició energètica
El consum global d’energia depèn de l’eficiència
Altres fonts de pèrdues energètiques
Malbaratament energètic
Cotxes de gasolina
Per cada 100 unitats d’energia que s’introdueixen en un cotxe de gasolina, se’n reben 20 unitats en forma de desplaçaments. El motor de combustió interna és impressionantment ineficient.
Per cada euro de gasolina que gastem, obtenim només 20 cèntims (20 ct) en forma de desplaçaments del vehicle. Els altres 80 ct es malbaraten pel camí, la major part en forma de calor generat en el motor.
Cotxes elèctrics
Els cotxes elèctrics converteixen molt més bé l’energia en moviment. Per cada euro d’electricitat que hi introduïm, obtenim (per a desplaçaments) 67 ct a més d’altres 22 ct d’energia que es recuperen a partir de les frenades regeneratives (vegeu l’Apèndix). Per tant, obtenim 89 ct en forma de moviment.
Fluxos d’energia en els motors
En la Figura 1 es comparen els fluxos d’energia que es produeixen en els motors de combustió interna i en els elèctrics.[1]
Figura 1: Els cotxes elèctrics són molt més eficients que els de gasolina en la conversió d’energia en desplaçaments. Canals principals de pèrdua d’energia.
Per descomptat que uns models de cotxes són més eficients que d’altres, i la gràfica anterior mostra valors mitjans. La mitjana d’eficiència per a un vehicle de gasolina és del 20%, però el rang d’eficiències pot oscil·lar entre el 16% i el 25%. Els cotxes de dièsel solen tenir una eficiència una mica major, al voltant del 33%.
També és variable la quantitat d’energia que es pot obtenir a partir de les frenades regeneratives en cotxes elèctrics: se’n obté més si es condueix per la ciutat, que si es circula per una autopista.
Tanmateix, unes xifres lleugerament diferents a les que hem estat veient no alteraran la conclusió principal: la majoria de la gasolina que dipositem en un cotxe tradicional es malbarata, mentre que els cotxes elèctric són molt més eficients. En la Figura 2 es mostren les dades en forma de diagrama de barres.
Figura 2: Els cotxes elèctrics són molt més eficients que els de gasolina en la conversió d’energia en desplaçaments. Diagrama de barres, amb dades globals d’aprofitament (i de malbaratament) energètic.
De nou, les dades de la figura anterior mostren que un cotxe de gasolina només fa arribar a les rodes, perquè giren, un 20% de l’energia que li subministrem.
En un cotxe elèctric, n’arriba el 67%, a més d’un 22% d’energia addicional que es recupera a partir de la frenada regenerativa de què disposen els cotxes elèctrics.
Millora de l’eficiència i transició energètica
Els guanys d’eficiència dels cotxes elèctrics són ben importants pel que fa a la transició energètica.
Els enormes guanys en eficiència que comporten els cotxes elèctrics són importants per als consumidors, perquè es fa servir més ‘combustible’ per anar entre dos punts del que estan, de fet, pagant.[2] Però aquesta millor eficiència també importa per a la qüestió més àmplia de la transició energètica.
El consum global d’energia depèn de l’eficiència
Quan es compara quanta gasolina cremem amb la quantitat d’energia que podem generar amb menor ús de carbó (és a dir, amb energies renovables), sembla gairebé impossible descarbonitzar el transport. A aquesta conclusió s’arriba perquè se suposa que hauríem de produir l’equivalent, en electricitat, del consum global actual de gasolina.
Però això no és cert. Si ens passem a vehicles elèctrics, ens deslliurem de la major part de l’energia ‘malbaratada’. Per tant, hem de produir una quantitat total d’energia molt menor que quan només fem servir gasolina.
Posem un exemple: suposem que un país crema l’equivalent de 1,000 terawats-hora (TWh) de gasolina per a transport terrestre (estic parlant en termes hipotètics). Es podria pensar que hauríem de produir 1,000 TWh d’electricitat amb fonts d’energia renovables que no estiguen basades només en el carbó, si volem reemplaçar els cotxes de gasolina amb cotxes elèctrics.
Però això no és cert. Se’n necessitarien només 224 TWh d’electricitat produïda amb un ús reduït de carbó. Quatre vegades menys.[3]
Aquestes xifres canvien totalment la perspectiva sobre la possibilitat d’aconseguir la transició energètica cap a les energies renovables.
Altres fonts de pèrdues energètiques
Per altra banda, caldria tenir en compte les pèrdues d’energia que es generen en les pròpies centrals de producció d’electricitat. Si es produeix electricitat a partir de carbó o de gas, també es generen grans pèrdues en forma de calor en la conversió de combustibles per generar energia elèctrica. Per a les energies renovables, aquestes pèrdues són molt menors.
Abordaré aquestes concepcions errònies en un treball futur, amb exemples reals de quin aspecte tan diferent tindrà la demanda energètica per a transport en un món electrificat.
Apèndix: Frenada regenerativa
Les frenades regeneratives permeten recuperar energia. Els frens hidràulics malbaraten energia cinètica en calor. Els frens regeneratius alimenten l’energia de la frenada cap a les bateries de l’auto, i això dona una mica més d’autonomia per a moure’s.
Endolla Barcelona
L’inversor dels cotxes elèctrics regenera l’energia que es produeix quan s’aixeca el peu de l’accelerador i es redueix la velocitat del vehicle. Si desacceleres durant la conducció, generaràs electricitat que s’enviarà a la bateria del cotxe. En conduir en rutes urbanes, on hi haja moltes parades, podràs augmentar l’autonomia del vehicle.
Wikipèdia
El fre regeneratiu és un dispositiu que permet reduir la velocitat d’un vehicle transformant part de la seua energia cinètica en energia elèctrica. Aquesta energia elèctrica és emmagatzemada per a un ús futur.
El fre regeneratiu en trens elèctrics alimenta la seva font d’energia. En vehicles de bateries i vehicles híbrids, l’energia s’emmagatzema en un banc de bateries o un banc de condensadors per a un ús posterior.
El fre regeneratiu és un tipus de fre dinàmic. Un altre tipus de fre dinàmic és el fre reostàtic, mitjançant el qual l’energia elèctrica generada en la frenada és dissipada en forma de calor.
El frenat tradicional, basat en la fricció, se segueix usant juntament amb el regeneratiu per les següents raons:
- El frenat regeneratiu redueix, de manera efectiva, la velocitat a nivells baixos.
- La quantitat d’energia a dissipar està limitada a la capacitat d’absorció d’aquesta per part del sistema d’energia, o l’estat de càrrega de les bateries o els condensadors. Pot ocórrer un efecte no regeneratiu si un altre vehicle connectat a la xarxa subministradora d’energia no la consumeix, o si les bateries o condensadors estan carregats completament. Per aquesta raó és necessari comptar amb un fre reostàtic que absorbeixi l’excés d’energia.
_______________________________________________________________
[1] Dades de l’agència de Protecció del Medi Ambient dels EEU: US EPA.
[2] La rellevància d’aquest fet per al consumidor també depèn del preu dels carburants en comparació amb el preu de l’electricitat. Incorporar aquesta dada ens permetria comparar millor els costos d’ús d’un cotxe elèctric en comparació amb un cotxe convencional.
[3] Si cremem 1,000 TWh de gasolina en cotxes, només uns 200 TWh s’aprofiten per a moure’ns. Els altres 800 TWh es malbaraten en forma de calor.
Això significa que la demanda d’energia ‘útil’ per als nostres cotxes és de 200 TWh. Aquesta quantitat d’energia útil s’obtindria a partir de 224 TWh d’energia elèctrica dels cotxes, perquè aquests tenen una eficiència de vora 89%. Dels 224 TWh necessaris, doncs, 200 TWh serien per desplaçar-se i 24 TWh es malgastarien en les ineficiències diverses esmentades amunt.
Us ha agradat aquest article? Compartiu-lo!