Fuente: Informe de Gestión Anual EPSA - 2013
El actual esquema de calidad del servicio será revisado en el próximo periodo tarifario, aunque a la fecha no hay señales del regulador, lo esperado de acuerdo a la tendencia de los últimos periodos tarifarios es un mayor grado de exigencia en para las empresas operadores de red.
7.2.3.6 Variable 6 - Movilidad eléctrica. Por definición un vehículo es un medio
de transporte de personas o cosas, como ejemplo de vehículos de transporte esta: el tren, el automóvil, el camión, el carro, el barco, el avión, la bicicleta y la motocicleta, entre otros. Estos medios de transporte requieren un combustible para lograr su movimiento, el combustible más utilizado son los derivados del petroleo, sin embargo, esta movilidad también puede conseguirse con el gas o energía eléctrica. A continuación se presenta el desarrollo actual de los vehiculos eléctricos, la tecnologia del sistema de recarga, comparación del costo de los diferentes de combustibles, casos de estudio para el caso colombiano, y finalmente se plantean las posibles alternativa de negocio para EPSA.
7.2.3.6.1 Tipos de vehículos eléctricos. Las características técnicas más
importante para los tipos de vehículos eléctricos son las siguientes:
La Bicicleta eléctrica, también conocida como una e-bike, es una bicicleta con un motor eléctrico utilizado para impulsar el vehículo. Las bicicletas eléctricas usan baterías recargables y pueden viajar un máximo de 24-32km/h dependiendo de las leyes del país en el que se venden. En algunos mercados están reemplazando rápidamente a las bicicletas tradicionales y motocicletas. (figura 19).
Figura 19. Bicicleta Eléctrica: E-bike Urban. Snooper UK
Fuente: http://www.snooper-evolution.co.uk/Snooper_E_Bike.php
Las motocicletas son un medio de transporte de alta penetración en Colombia debido a su bajo precio, ahorro en combustible, ventajas por su tamaño en aspectos críticos de movilidad, exentos de pico y placa, entre otros, por lo cual se hace indispensable realizar un análisis económico entre motocicletas de combustión a gasolina y motocicletas eléctricas a un plazo de 8 años. La figura 20 se muestra un modelo de motocicleta eléctrica.
Figura 20. Motocicleta Eléctrica
Fuente: Motocicleta JDHS. Lucky Lion
El sector de los vehículos eléctricos representa un sector creciente y plantea excelentes oportunidades, principalmente porque las grandes empresas del sector automovilístico se han mantenido al margen, pues han concentrado sus esfuerzos en las tecnologías híbridas. Solo ahora comienzan a dedicar recursos a los vehículos eléctricos, viendo el mercado que se está creando por parte de pequeñas empresas que han nacido gracias al nicho de mercado, dejado vacío por las grandes empresas del sector. En la figuras 21 se presenta un modelo de vehículo eléctrico.
Figura 21. Electric car I Miev
Fuente: Mitsubishi Motors
Dentro de las principales características por las que se destacan los vehículos eléctricos es su alto rendimiento en la transformación de energía eléctrica de la batería a energía mecánica con la que se moverá el vehículo (rendimiento de 65% - 80%), en comparación al rendimiento de la transformación de energía de un motor de combustión a energía mecánica (rendimiento de 15% - 20%) [1]. En la tabla 33 se discriminan los principales vehículos eléctricos y el consumo de kWh de la batería por cada 100 km recorridos para cada uno de ellos.
Tabla 33. Parámetros de consumo de un Vehículo Eléctrico por cada 100km
MODELO Valor
($USD) Vel(km/h) Peso(kg)
kWh Batería Autonomía (km) kWh Batería /100km Mega e-City 18.777 64 750 10 65 15,38 Reva L-ion 23.515 80 519 9 100 9,17 Think City 40.369 105 -- 24 160 12,5 Mitsubishi i-Miev 44.000 130 1110 16 150 13,5 Citröen C-Zero 29.146 130 -- 16 130 12,31 Renault Fluence Z.E. 25.329 135 1543 22 180 13,75 Renault kangoo Z.E. 17.000 130 1410/650 22 160 12,94 Nissan Leaf 46.490 145 -- 24 160 13,72 Tesla Roadster 109.000 201 1235 53 394 14,9 BYD e6 56.900 160 2020 48 300 16 Lightning 239.000 200 -- 44 320 11 Loremo 38.205 170 600 12,24 170 8 PROMEDIO 25,11 194 12,66
Fuente: Viabilidad de tecnologías innovadoras para la Operación, Modernización y Crecimiento de la Red Eléctrica de EPSA, Documento interno EPSA
De acuerdo al estudio “Viabilidad de Tecnologías Innovadoras para la Operación, Modernización y Crecimiento de las Red Eléctrica de EPSA E.S.P”, se tienen las siguientes conclusiones para los vehículos eléctricos livianos.
• El alto costo en la batería se refleja en el valor del automóvil eléctrico, por lo cual, el tiempo en volverse más rentable en comparación a un vehículo de combustión a gasolina a pesar del gran ahorro en uso de combustible es extenso, hasta el punto de superar en algunos casos el tiempo de vida útil de alguno de los vehículos.
• A pesar del ahorro significativo en el uso de energía eléctrica en comparación al GNV, los vehículos a base de este último siguen siendo los más rentables económicamente, ya que el alto precio inicial de un EV es bastante alto (mayor al 100%) en comparación a uno de combustión.
• La rentabilidad de los vehículos eléctricos se evidencia en mayor medida mientras más recorrido diario promedio se realice, sin embargo, la autonomía restringida en este tipo de vehículos presenta una desventaja significativa a la hora de recorrer grandes distancias, lo que no permite llegar a niveles de rentabilidad deseados.
• Las motocicletas eléctricas reflejan un gran ahorro a mediano plazo (5 años), sin embargo, su punto crítico es su autonomía limitada frente a un una motocicleta con motor de combustión, lo cual restringe considerablemente el tiempo de uso diario y así mismo su rentabilidad.
• El modelo de alquiler de baterías proporciona un incentivo para que el valor de adquisición del vehículo eléctrico sea igual a uno de combustión, sin embargo, el costo de alquiler mensual de la batería es alto y restringido a la distancia recorrida anual, por lo que a largo plazo presenta un valor de inversión igual o mayor en comparación a otros vehículos eléctricos.
En la categoria de servicio público se identifican los Autobuses eléctricos no
autónomos: entre ellos se identifican los siguientes: El trolebús es un tipo de
autobús eléctrico alimentado por dos cables eléctricos aéreos; la electricidad se extrae de uno de los cables y vuelve por el otro cable, usando dos polos ubicados en la parte superior. En la figura 22 se presenta el esquema de un vehiculo Trolebús actualmente en funcionamiento en Valparaíso, Chile.
Figura 22. Trolebús
Fuente: Wikipedia
En La categoría de automóviles eléctricos autónomos, se encuentra el girobús, este vehículo utiliza como principal recurso la energía cinética acumulada en un volante de inercia; esta energía es convertida mediante un generador en energía eléctrica que es la que utiliza el motor del girobús para moverlo. En la figura 23 se presenta una imagen de un girobús alemán construido en 1955.
Figura 23. Girobús G3.
En esta categoría también se ubica el capabús, que funciona sin líneas aéreas continuas mediante el uso de la energía almacenada en grandes capacitores a bordo, que se recargan rápidamente cada vez que se detiene el vehículo en cualquier parada de autobús (en lo que se llamaparaguas eléctricos) y realizan cargas totales en el terminal. La figura 24 muestra un modelo de capabús fabricado en china.
Figura 24. Capabús
Fuente: Wikipedia
Dentro de la categoría de vehículos eléctricos para servicio público o transporte masivos también se ubica el tren eléctrico, con tipos como: el tranvía, tren de alta velocidad, tren ligero y Metro.
De acuerdo al estudio “Viabilidad de Tecnologías Innovadoras para la Operación, Modernización y Crecimiento de las Red Eléctrica de EPSA E.S.P”, se tienen las siguientes conclusiones para los vehículos eléctricos de transporte público.
• Los vehículos eléctricos de servicio público presentan una alternativa muy interesante para la movilidad en ciudades congestionadas, con necesidades de disminución de niveles de ruido y de reducción de gases contaminantes.
• En el tema de autobuses eléctricos, los capabuses representan la opción con mejores prestaciones, dada su tecnología de operación. Esto posibilita la implementación de un sistema de movilidad sin necesidad de realizar cambios importantes en la infraestructura que pueda tener un país con un sistema ya implementado de transporte urbano basado en estaciones y paradas.
• Actualmente el mayor mercado de vehículos eléctricos es ofrecido en los países de la Unión Europera, Estados Unidos, Canadá, y los países asiáticos del
nororiente (China, Japon, Korea). Esto se da primero, por que los constructores de vehículos eléctricos tienen a estos sitios como país de origen y segundo, por las grandes inversiones gubernamentales realizadas.
• Los vehículos eléctricos ofrecen en la actualidad soluciones para su uso urbano con exigencias de autonomía inferiores a 100 km/h. Su principal ventaja es la eliminación de emisiones locales y la reducción de las de efecto invernadero.
Vehículos de carga; en esta categoría se encuentran los vehículos tipo furgones y camionetas eléctricas, a continuación se listan algunas marcas y comercializadoras reconocidas: Dilixi de España, Smith Electric Vehicles de Inglaterra, Modec fabricante inglés, Renault fabricante frances. La figura 25, se presentan algunos modelos del fabricante Smith Electric Vehicles.
Figura 25. Gama de Vehiculos Eléctricos
Fuente: Smith Electric Vehicles
De acuerdo al estudio “Viabilidad de Tecnologías Innovadoras para la Operación, Modernización y Crecimiento de las Red Eléctrica de EPSA E.S.P”, se tienen las siguientes conclusiones para los vehículos eléctricos de transporte de carga.
• En la actualidad los vehículos de carga son ámpliamente utilizados en la industria. Esto abre enormemente la panorámica comercial para este tipo de productos, que hoy en día, ya son parte de las flotas de transporte de grandes empresas como FedEx, DHL y UPS
• El desarrollo de vehículos eléctricos de carga se ha incrementado dado que las prestaciones y características que ofrecen son notablemente competitivas en el mercado. Esto además supone una ventaja para las industrias y empresas que incluyan estos vehículos en sus flotas de carga, ya que pueden obtener certificados de reducción de emisiones al utilizar este tipo de vehículos.
7.2.3.6.2 Sistema de recarga, Para apoyar la comercialización de vehículos
eléctricos, el desarrollo de una infraestructura de EV es la base subyacente, la cual incluya las instalaciones y servicios básicos para apoyar la operación de un
gran número de vehículos eléctricos. Con el fin de desarrollar con éxito una infraestructura para una batería de los EV, se debe prestar atención a los siguientes aspectos:
• Disponibilidad de estaciones de carga;
• Conveniencia del pago de la recarga de batería;
• Estandarización de las baterías de EV y de carga;
• Regulación de la carga limpia y segura;
• Apoyo de promoción y de entrenamiento;
• Impacto sobre las utilidades de las compañías eléctricas.
Una estación de recarga de vehículos eléctricos, también llamada electrolinera (charging station), es un elemento en una infraestructura que suministra energía eléctrica para la recarga de vehículos eléctricos, vehículos híbridos o unidades eléctricas semi-estáticas y móviles. Las estaciones de carga pueden ser públicas, domésticas o simplemente unidades de carga portables que se conectan a un toma de corriente normal (si las especificaciones del vehículo lo permiten).
Como el comercio de los vehículos híbridos y eléctricos de baterías se está expandiendo, hay una creciente necesidad de estaciones de carga abiertas al público y con amplia infraestructura, las cuales soporten una carga más rápida a mayores valores de tensiones y corrientes de los que están disponibles en los suministros domésticos. En la figura 26 se muestra una electrolinera.en Houston – Texas.
Figura 26. Estación de carga pública
El costo de una estación doméstica actualmente varía alrededor de los US$1800, de los cuales aproximadamente US$1200 corresponden a la estación de carga como tal y los US$600 restantes corresponden a costos de instalación. Sin embargo, estos costos corresponden a estaciones de carga dedicadas para vehículos específicos, como el caso del Nissan Leaf o Chevrolet Volt. En la tabla 34 se presenta el costos de algunos cargadores domesticos y publicos.
La capacidad de la batería de un vehículo eléctrico completamente cargado es de unos 20kWh, dotándolo de una autonomía eléctrica de unos 150 kilómetros; Como esta autonomía sigue siendo limitada, el vehículo tiene que ser cargado cada 2 ó 3 días en promedio. En la práctica, el conductor probablemente carga el vehículo tantas veces como tenga la oportunidad de hacerlo. En la tabla 35 se presenta la información correspondiente a los tiempos de carga para las diferentes caracteristicas tecnicas de voltaje y corriente.
Tabla 34. Costos y especificaciones de algunos cargadores disponibles en el mercado Estación Doméstica Fabricante Costo (US$) Modelo Parámetros eléctricos Leviton 949 EVC11-300 (Portable) 120V, 7A 1.049 EVB22-3PM 240V, 16A 1.049 EVB26-3PM 1.395 EVB32-8ML 240V, 32A 1.495 EVB32-5ML
Chevrolet 1.500 Voltech Charging Station 240V, 30A General Electric 999 Watt Station WallMount 240V, 30A Estación Pública
(Electrolinera) Nissan 16.640 500V, 125A
Estación para transporte
masivo Proterra 90.000 FastFill Charging Station 440V, 1200A Fuente: Viabilidad de tecnologías innovadoras para la Operación, Modernización y Crecimiento de la Red Eléctrica de EPSA, Documento interno EPSA
Tabla 35. Tiempos de carga para diferentes tipos de alimentación eléctrica
Tiempo de carga Fuente de alimentación Voltaje Corriente máxima 6-8 horas Monofásico - 3,3 kW 230 VAC 16 A 2-3 horas Trifásico - 10 kW 400 VAC 16 A 3-4 horas Monofásico - 7 kW 230 VAC 32 A 1-2 horas Trifásico - 24 kW 400 VAC 32 A 20-30 minutos Trifásico - 43kW 400 VAC 63 A 20-30 minutos Corriente continua - 50 kW 400 a 500 VDC 100 a 125 A Fuente: Viabilidad de tecnologías innovadoras para la Operación, Modernización y Crecimiento de la Red Eléctrica de EPSA, Documento interno EPSA
Los EVs traen influencias buenas y malas en el sistema de potencia. Positivamente, las baterías de los vehículos eléctricos se pueden cargar en los períodos de menor demanda o por la noche para que la demanda total de energía pueda ser nivelada y la utilización de las instalaciones del sistema eléctrico pueda ser mejorada. Negativamente, los cargadores de baterías EV no son dispositivos lineales los cuales generan contaminación armónica en la red eléctrica, mientras que la recarga de baterías de vehículos eléctricos en períodos normales o pico crean demandas adicionales de corriente en el sistema de energía.
7.2.3.6.3 Proyección del costo de las fuentes de propulsión y costos de baterías. A continuación se presenta una proyección económica para diferentes
fuentes de propulsión utilizadas en los vehículos, energia, gasolina y gas natural vehicular.
La proyección del valor del kWh según los registros de EPSA hasta el año 2022 se puede apreciar en la gráfica 32, donde se observa una tendencia lineal. La estimación es realizada para una tarifa de venta de EPSA como operador de red para un estrato 4.