diumenge, de gener 04, 2009

Els cotxes elèctrics

Tothom parla de fer cotxes elèctrics, els cotxes del futur. I, principalment, se’n parla perquè són cotxes que no contaminen. Per dir-ho de manera més concreta, són cotxes que no emeten CO2 a l’atmosfera. Però, i per fer l’electricitat que aquests cotxes consumiran, no s’ha emès CO2 a l’atmosfera? Es clar que sí, però, més o menys que un cotxe de gasolina?

Per esbrinar-ho, farem un balanç energètic del consum dels cotxes de gasolina i dels cotxes elèctrics. Agafarem com a exemple un cotxe de gasolina que consumeixi 6 litres per cent quilòmetres, que emet a l’atmosfera uns 150 grams de CO2 per quilòmetre, i intentarem calcular:

- El consum elèctric equivalent
- La quantitat de CO2 emesa a l’atmosfera per produir aquesta energia elèctrica
- El cost de l’electricitat necessària an comparació amb el de la gasolina
- L’augment de producció d’electricitat que representaria un parc important de cotxes elèctrics


Equivalència entre consums de gasolina i d’electricitat

Un litre de gasolina té una energia equivalent a 9 kilowatts hora. En efecte, el poder calorífic d’un litre de gasolina és de 10.500 kilocalories per quilo, la seva densitat és de 0,73 kg/litre, el que dóna un poder calorífic de 7.700 kilocalories per litre, quantitat equivalent a 9 kilowatts hora.

El motor d’explosió de gasolina modern té un rendiment tèrmic del 25 %. Es a dir, només un 25 % de l’energia del combustible es converteix en energia mecànica per fer anar el cotxe. La resta es perd en la refrigeració, la radiació tèrmica del motor i en el tub d’escapament. Per tant, l’energia realment necessària per fer còrrer el cotxe és de 6 litres/100 km × 9 kWh/litre × 0,25 = 13,5 kWh.

Però ni la bateria ni el motor elèctric tenen un rendiment del 100 %:

- L’eficiència de la càrrega → descàrrega de bateries és del 85 %
- El rendiment motor elèctric → potència mecànica és del 95 %
- El rendiment del cotxe elèctric és del 85 % × 95 % = 81 %
- El consum del cotxe elèctric serà de 13,5 / 81 % = 16,7 kWh/100 km

A la vegada, tenint en compte que, entre l’electricitat produïda a les centrals i la que arriba a l’endoll se’n perd un 13 % (dades de 2008), perquè el nostre cotxe elèctric faci 100 quilòmetres s’hauran d’haver produït 16,7 / 87 % = 19,2 kWh.


Emissió de CO2 al produir energia elèctrica

Ara bé, per produir 1 kWh d’electricitat, també s’emet CO2. Vegem les emissions de CO2 de les principals tècniques de producció d’electricitat:

- Central tèrmica de carbó: per cada kWh produït s’emeten en mitjana 0,75 kg de CO2
- Central tèrmica de gas de cicle combinat: per cada kWh produït s’emeten en mitjana 0,25 kg de CO2
- Energia nuclear, eòlica, hidràulica i fotovoltaica: no emeten CO2

A Espanya, l’any 2008, l’electricitat produïda ha estat d’un 7,6 % d’energia hidràulica, d’un 21,1 % d’energia nuclear, d’un 16,6 % de combustió de carbó, d’un 32,7 % de cicle combinat, d’un 11,2 % d’energia eòlica i un 10,8 % d’altres energies.

Per produir, doncs, 1 kWh, el sistema elèctric espanyol ha emès a l’atmosfera 16,6 % × 0,75 + 32,7 % × 0,25 = 206 grams de CO2.

Si fóssim a França, on l’energia elèctrica nuclear representa un 77 %, la tèrmica de carbó un 6 %, la tèrmica de gas un 5 % i la hidràulica un 12 %, per fer 1 kWh elèctric hauríem emès a l’atmosfera 6 % × 0,75 + 5 % × 0,25 = 57 grams de CO2, és a dir, gairebé quatre vegades menys que a Espanya.


Emissió de CO2 del cotxe elèctric

Arribats aquí, ja tenim els elements suficients per calcular l’emissió de CO2 del nostre cotxe elèctric.

A Espanya, per produir els 19,6 kWh necessaris perquè el nostre cotxe elèctric faci 100 km, s’hauran emès 19,6 × 206 = 4.040 grams de CO2, el que fa una emissió de 40 grams per quilòmetre, que haurem de comparar amb els 150 que emet un cotxe de gasolina de les mateixes característiques. El guany és molt significatiu, gairebé quatre vegades menys d’emissió.

A França, el nostre cotxe elèctric, emetrà 19,6 × 57 = 1.130 grams de CO2 cada 100 quilòmetres, és a dir, de 11 grams per quilòmetre. Es a dir, entre 13 i 14 vegades menys que el cotxe de gasolina de prestacions similars.


Cost de l’energia d’un cotxe elèctric

El nostre cotxe de gasolina, que hem dit que tenia un consum de 6 litres als 100 quilòmetres, ens costarà, si la gasolina la paguem a un euro per litre, 6 €/100 km.

El cotxe elèctric equivalent, que consumeix 16,7 kWh/100 km, si el cost del quilowatt hora és de 35 cèntims, ens costarà 16,7 × 0,35 = 5,5 €/100 km.

El cost seria, doncs, gairebé el mateix.


Consum d’electricitat amb un parc de cotxes elèctrics

Si es substituís bona part del parc de cotxes de gasolina per cotxes elèctrics, no hi ha dubte que el consum d’electricitat augmentaria notablement. Per exemple, si considerem un milió de cotxes elèctrics que fessin, cadascun, 10.000 km cada any, podem calcular la producció d’electricitat necessària per fer-los funcionar.

Un cotxe elèctric com el del nostre exemple, si fa 10.000 km a l’any, consumirà 1.670 kWh, el que obliga a produir, si tenim en compte les pèrdues de transport d’electricitat, 1.960 kWh.

Un milió de cotxes com aquest obligarà al sistema a produir 1.960.000 MWh cada any. Com que la producció espanyola d’electricitat del 2008 ha estat de 278.876.000 MWh, el nostre parc de cotxes elèctrics representaria un augment de producció de només el 0,7 %.


Conclusions

- El cotxe elèctric permet de disminuir notablement les emissions de CO2 a l’atmosfera dels cotxes.

- El cost de “combustible” és més o menys el mateix que si fem servir gasolina.

- Un parc important de cotxes elèctrics no representa pas un augment massa important de la producció d’energia elèctrica.

Només queda inventar unes bateries que permetin que, amb un cotxe elèctric, es pugui fer un recorregut important sense haver de parar massa temps per recarregar-les. I aquestes bateries encara no s’han inventat. Es actualment la pega més important pel desenvolupament del cotxe elèctric.

2 comentaris:

Anònim ha dit...

si , els calculs estan molt correctes, pero aqui hi ha una cosa en la que no heu pensat pas, car jo sóc ecologista, i m'hen comprare un,i hos dic joque no el penso pas recarregar de la electricitat que ve del carrer, doncs hem comprare una placa soalr o un moli de vent, així no contamino indirectament.
merci i visca catalunya!!

Anònim ha dit...

Estic d'acord amb tot menys amb el preu del Kwh. Considerant la part proporcional de costos del terme de potència i l'amortització del cost de connexió (tarifes 2009), en el pitjor dels cassos no estarem per sobre dels 0,20 €/Kwh, el que equval a un cost de 3,3 €/100km. La qual cosa fa que el cost del transport amb el cotxe elèctric seria de l'ordre de la meitat que amb el de gasolina de l'exemple. Factor que es podria reduir considerant que la càrrega principalment s'hauria de fer amb tarifa nocturna, gairebé a meitat de preu, doncs el cost podria baixar fins a una quarta part, és a dir 1,5 €/100 km!!!
Clarament el cotxe elèctric és el futur, i part de la solució per a la sortida de la crisi si als fabricants s'els orienta en aquest sentit amb les ajudes públiques.