1410-b2-1415 desarrollo del gas natural vehicular - benito pramo
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Desarrollo del Gas Natural Vehicular
Benito Páramo Rosel
1
Responsable Proyectos Transporte Vehicular
Salón del Vehículo y Combustible Alternativos
Valladolid, 14 de octubre de 2010
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ÍNDICE
1.- Ventajas medioambientales y económicas del GNV
2.- Situación del mercado
4.- Visión tecnológica
3.- La tecnología disponible
5.- Conclusiones
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Ventajas medioambientales y
3
económicas del GNV
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• Las mayores contribuciones a las emisiones de contaminantes locales (NOx y PM) a la atmósfera
provienen en la actualidad del sector transporte, fundamentalmente tráfico rodado. La evolución del
parque vehicular europeo ha generado el aumento de los contaminantes locales, debido a que en torno
al 60% es en forma de diesel.
• El gas natural reduce las emisiones de contaminantes en los siguientes valores:
NOx >80%
PM >95%
Contaminación LocalLa calidad del aire en las ciudades
CO 25%• El gas natural mejora las emisiones acústicas frente al diesel en los vehículos pesados, los niveles de
ruido se reducen a la mitad.
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2009
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Emisiones Gasosas de motores (Heavy Duty) respecto Euro
4
3,5
4 4
3
2,5
3
3,5
4
4,5
m i s i ó n [ g / k w h ]
Euro 4 (2006)
Euro 5 (2009)
Euro 6 (2013)(I)
Contaminación LocalLa calidad del aire en las ciudades
5
0,5
1,1
0,5
1,1
0,16
0,50,4
0,65
0,4
0,03 0,03
0,01
0,4
0,02
1,55
0,00220,01 0,008
0,00220,10,0080,011,550
0,5
1
1,5
2
CO NMHC CH4(II) NOX (III) PM
V a l o r e s d
e E
. . .
GN (2008)GN (2013)
Notas:
I. Propuesta Euro 6 de 21/12/2007
II. Aplicable solamente para motores a gas
III. La utilización de catalizadores específicos y “add blue” podrá mantener el diferencial de
emisiones de NOX del motor de GN frente a diesel EURO 6 (75% menores)
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• El 21 % de las emisiones de gases de efecto invernadero son generadas por el transporte.
• Por su composición química, con moléculas de un solo carbono, la combustión del gasnatural produce menos CO2 que la de otros hidrocarburos a igualdad de energía
suministrada• El gas natural reduce las emisiones de CO2 entre un 10% y un 25%, llegándolas a mejorar
ligeramente en la mayor parte de los casos (ej. Volkswagen Passat 150 CV que emite 119gCO2/km).
• El gas natural vehicular es 100% compatible con la utilización de biometano (biogás
Contaminación GlobalCambio Climático
tratado), el cual es un combustible totalmente renovable.
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Contaminación GlobalCambio Climático
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El gas natural, por su composición química, siempre presentará un menor nivel de emisiones de CO2 para la misma
distancia recorrida, a pesar de la mayor eficiencia del motor diesel frente al Otto.
Fuente: Jesús Casanova Quindelán, Catedrático de Motores de la Universidad Politécnica de Madrid.
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Comparativa precios e impuestos de combustible
Aspectos económicos
Composición del precio en c€ / km
La Ley de 11/02/05, por el que se incorporan al ordenamiento jurídico español diversas directivascomunitarias en materia de fiscalidad de productos energéticos, establece un impuesto para el gas natural ensu uso como carburante de 0,4140 c€/kWh (1,15 €/GJ).
-IVMDH: Impuesto Ventas Minorista de Determinados Hidrocarbur
-IE: Impuesto Especial Hidrocarburos
-CMP: Coste Materia Prima
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•La utilización del gas natural en comparación con el gasóleo de automociónpermite ahorros económicos a partir de un 25%, pudiendo alcanzar un 40%dependiendo del tipo de vehículo y de la estación de carga.
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Aspectos Económicos
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Apoyo de las Administraciones
El IDAE, dentro de la Estrategia E4 (Ahorro y Eficiencia), ha contempladomedidas en el sector transporte, referidas a la renovación de flotas, tanto alusuario como a la estación de carga:
•Ayuda máxima a turismos a GNV 1.200 € / turismo nuevo.
•Ayuda máxima a vehículos pesados 12.000 € / vehículos > 3,5Tons.)
•
Aspectos económicos
10
•Estaciones colectivas 60.000 €
Algunas Administraciones Autonómicas disponen de ayudas adicionales ycomplementarias a las anteriores.
Otros apoyosExención de impuesto matriculación para vehículos con emisiones <120 gCO2/km(4,75% entre 120-160, 9,75% entre 160-200 y 14,75% >200)
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GNF como Empresa de Servicios Energéticos
• Inversión:
• Realizando las inversiones que requiere la creación de la infraestructura dedistribución de gas natural vehicular (estaciones de carga)
• Construcción e instalación:
Aspectos económicos
11
ac en o va er nuestra exper enc a en a construcc n e estac ones e carga,
velando por la seguridad de los trabajos, proporcionando la adecuadaformación a los operadores del cliente y emitiendo los correspondientescertificados. Se incluye la conexión a la red de gas.
• Explotación:
• Asumiendo el mantenimiento preventivo, correctivo y la telegestión de laEstación. Se libera de esa gestión y coste al usuario. El cliente directamentecompra el gas natural ya comprimido como combustible para su flota.
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Situación del mercado
Desarrollo últimos años
País Vehículos Estaciones de carga
2009 1997 2009 1997
España 2.940 24 44 2
Líderes en el
desarrollo
tecnológico del GNV
Italia 676.850 300.000 770 280
EE.UU 100.000 40.000 816 1.102
Argentina 1.826.845 385.500 1.858 504
13
ros pa ses
desarrolladosy de la UE
eman a . .
Japón 38.861 798 342 37
Francia 12.450 896 125 9
Suecia 23.125 287 134 5
Otros países
significativos delmundo
Brasil 1.639.705 14.000 1.782 39
Pakistán 2.500.100 2.600 3.300 12Colombia 304.823 601
China 500.000 2.500 1.339 10
Total mundial 11.744.434 17.806
Consumo anual mundial: 41 bcm (465 TWh) Consumo anual nacional: 840 GWh
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0200.000400.000600.000800.000
1.000.000
1.200.0001.400.0001.600.0001.800.0002.000.000
ArgentinaBrasil
Italia
Evolución del nº de vehículos de GNV
Situación del mercado
Caso italiano:
•Cerca de 700.000 vehículos
•Pionero en Europa con más de 50 años
de experiencia•60.000 vehículos GNC vendidos en el 1º
semestre de 2009 (7%)
14
1
9 9
1
9 9
2
0 0
2
0 0
2
0 0
2
0 0
2
0 0
2
0 0
2
0 0
2
0 0
2
0 0
2
0 0
0
10.000
20.000
30.000
40.00050.000
60.000
70.000
80.000
90.000
1 9 9 8
1 9 9 9
2 0 0 0
2 0 0 1
2 0 0 2
2 0 0 3
2 0 0 4
2 0 0 5
2 0 0 6
2 0 0 7
2 0 0 8
2 0 0 9
AlemaniaSuecia
Suiza
Caso alemán:
•Acuerdo en 2001 entre todos los agentes
(Administraciones, sector del gas,
fabricantes vehículos y petroleras)
creando el Consorcio ERDGAS MOBIL.•Objetivo 1.000 estaciones de GNC en el
medio plazo.
•Crecimiento apoyado en vehículos
nuevos de serie a GNC
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Instalaciones de carga abiertasDenominación Población Provincia Gestión GNF Tipo
En servicio actual TMB Barcelona Barcelona Si GNC
Urbaser BP Barcelona Barcelona Si GNC
SSTT GNF Hospitalet Barcelona Si GNC
SSTT GNF Badalona Barcelona Si GNC/GNLHamsa Hospitalet Barcelona No GNC
Hamsa Abrera Barcelona No GNC/GNL
Taxco Valencia Valencia Si GNC
Lérida Lérida Lérida Si GNC/GNL
Avia Gaso as Olaberría Gui uzcoa No GNC GNL
Situación del mercado
15
En servicio a corto Cespa ZF ext Barcelona Barcelona Si GNC
Mare Nostrum Barcelona Barcelona Si GNC
Transp. Campillo Paterna Valencia Si GNC
Tussam ext Sevilla Sevilla Si GNC
Cespa Albarracin Madrid Madrid Si GNC
CTM Madrid Madrid Si GNC
EMT Sanchinarro ext Madrid Madrid Si GNCConcurso Ayto Madrid (4) Madrid Madrid GNC
Ham Torremocha Guadalajara No GNC/GNL
Disfrimur Murcia Murcia Si GNC
Zozoya Pamplona Navarra No GNC
Transp. Monfort Castellón Castellón No GNC/GNL
Total 24 10
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Objetivos planteados por la UE
La Unión Europea diseñó la política 20-20-20 con objetivos concretos
• Ahorro del 20% de la demanda de energía.
•Cobertura del 20% de la energía final mediante renovables.
• Disminución en un 20% de las emisiones de gases efecto invernadero(GEI) respecto niveles de 1990.
Por otra parte, la Comunicación sobre combustibles alternativos
Situación del mercado
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, a es a ec o e o e vo e mo car a proporc n e os
carburantes utilizados, identificando tres combustibles principales,biocombustibles, gas natural e hidrógeno y unos objetivos de niveles de uso:
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La tecnología disponible
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Vehículos ligeros
La Tecnología Disponible
•Vehículos nuevos a gas natural comprimido: actualmente en Europa los principalesfabricantes disponen de modelos a GNV (Ford, Wolkswagen, Opel, Mercedes,
Citroen, Fiat, Renault…) y la gama tiende a crecer por el impacto del mercadoitaliano y alemán
•Generalmente bi-fuel (gas natural – gasolina). La gasolina en un segundo
•Motor ciclo Otto.
18
depósito de seguridad (autonomía). Autonomías entre 380 y 480 km en gas
y entre 150 y 480 km en gasolina.
•Diseñados para funcionar con gas natural.
•No hay pérdida de habitabilidad ni en habitáculo ni en maletero.
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Vehículos pesados
La Tecnología Disponible
•Vehículos solo con gas naturalcomprimido de ciclo Otto: los
principales fabricantes son Iveco,Mercedes, Man, Renault, Volvo,….Autonomías en torno a 350 km.
19
•Para potencias >300 CV con GNL setrabaja con la tecnología dual-fuel , queson motores con ciclo diesel en el que seincorpora gas natural, pudiendo llegarsea sustituciones de gasóleo entre el 60 y el95 %.
• ara me orar a autonom a asta os 1.000 m se va a ve cu os con ep s tos e
GNL, con una limitación actual de potencias de motor en torno a 300 CV. Lasprincipales aplicaciones del GNL se centran tanto en el transporte de mercancíasde largo recorrido, como en el transporte interurbano de pasajeros. Otrasaplicaciones son en ferries y en locomotoras.
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El gas natural se encuentra en fase gaseosa en los yacimientos, pero paratransportarlo a largas distancias (inabordables por gaseoducto) se licúa,
bajando su temperatura hasta -163 ºC a presión atmosférica.
Al pasar a fase líquida su volumen en condiciones normales se reduce enaprox. 600 veces.
La Tecnología Disponible
GNL
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La Tecnología DisponibleGNL
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Después de Japón y Corea, Españaes el país con mayor consumo deGNL del mundo.
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La Tecnología Disponible
GNL
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Fuente: NGVA Europe
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Tecnología dual-fuel
Es aplicable a vehículos de GNC y de GNL, aunque el GNL permite su
utilización en vehículos de largo recorrido y uso intensivo. Se utiliza en transformaciones de motores de vehículos existentes, aunque
actualmente los fabricantes están empezando a incorporar estos motores envehículos originales.
La Tecnología Disponible
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diferentes tecnologías, pudiendo llegarse a sustituciones de gasóleo dehasta el 95%.
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Tecnología dual-fuel
Cummins Westport, es el que mayor grado desustitución plantea (95%), pero su tecnología es la
más cara por llevar un sistema de bombeo del GNLa alta presión que permite muy elevadas presionesde inyección. El gas natural se introduce en elcilindro a través de inyectores dobles. No puede
La Tecnología Disponible
24
.
Clean Air Power y Hardstaff trabajan consustitución de gasóleo entre el 60% y el 80%. Elgas natural se incorpora mediante inyectores al
flujo de aire directamente en el colector deadmisión, mientras que los inyectores de dieselpermiten hacer el efecto bujía. Pueden trabajarexclusivamente con gasóleo.
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Llenado de Flotas (tipo “parking” o “al paso”).
Sistemas de carga de GNC.
La Tecnología Disponible
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La Tecnología Disponible
Estaciones de servicio
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Visión Tecnológica
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Visión Tecnológica
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Evolución de motores y combustibles. Well-to-WheelLa UE, junto con la asociación de fabricantes de vehículos y la de petroleras, estudió laevolución previsible de las motorizaciones de los vehículos (EUCAR/JRC/CONCAWE)
Según este estudio, la motorización híbrida con GNC puede superar las eficiencias deldiesel más allá del 2010 considerando el análisis del ‘pozo a la rueda’ (WTW).
El gas natural es el mejor posicionado respecto a emisiones de CO2 a medio plazo contecnologías de hibridación, siendo sólo superado por el vehículo eléctrico.
TTW: tank-to-wheel WTT: well-to-tank WTW well-to-wheel
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Evolución de motores y combustibles. Well-to-Wheel
Visión Tecnológica
Fuente: IES,
EUCAR/Conc
awe Study
El mix gn/biogas aumenta el consumo energético pero reduce drásticamente lasemisiones de CO2.29
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En la actualidad las primeras experiencias con hibridación de vehículos de gasnatural se han centrado en autobuses urbanos. En TMB están desarrollado unaexperiencia piloto en la que, partiendo de vehículos existentes de GNC, se realizasu transformación a híbrido.
Al ser una transformación sobre vehículo existente, el motor térmico se mantiene,por lo que queda sobredimensionado.
Visión tecnológica
Hibridación en vehículos de gas natural
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Paralelamente CASTROSUA ha desarrollado, pendiente de homologaciones, unautobús urbano híbrido enchufable de 10 m.
La configuración que presenta permite que el motor de gas natural comprimidoseleccionado ( 3 litros, 135 CV) tenga una importante reducción de tamaño y peso(la mitad en cubicaje del equivalente no hibrido), lo que se traduce en rebajassustanciales en el consumo de gas natural comprimido.
Visión tecnológica
Hibridación en vehículos de gas natural
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Visión tecnológica
El gas natural vehicular es 100% compatible con la utilización de biometano(biogás tratado), el cual es un combustible totalmente renovable.
El biogas se produce por la digestión anaerobia de materia biodegradable dediferentes orígenes:
•Vertederos sanitarios
Biogas
•Cultivos dedicados•Residuos industriales y agrícolas
Las ventajas en el uso del biogas provienen de que sus emisiones de CO2,analizando el ciclo completo del combustible, son nulas.
Además, si no se quema el biogas (entre 50-70 % de CH4), las emisiones deCH4 que se producen tienen una repercusión mucho más nociva sobre elefecto invernadero que el CO2 de su combustión.
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Como ejemplo, en Valdemingómez (Madrid) hay dos plantas de digestiónanaerobia que producen unos 34 MNm3/año de biogas (55% CH4).
Este biogas se puede quemar en motores de cogeneración adecuados oenviarse a una planta de tratamiento para obtener biometano (98% CH4). Eltratamiento consiste básicamente en desulfuración, secado y concentrado.
Biogas
Visión tecnológica
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c ua men e e ome ano se env a a una ns a ac n e cogenerac n pero
está en marcha un proyecto para caracterizar éste gas y, una vez comprimido,introducirlo en la red de gas natural . La producción de biometano de la planta(19 MNm3/año) permitiría el abastecimiento de 400 autobuses urbanos.
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Conclusiones
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Conclusiones
El GNV es la mejor alternativa para mejorar el problema actual de calidad delaire en las ciudades: NOx y partículas fundamentalmente
El GNV contribuye a la reducción de emisiones de CO2 : presenta niveleshasta un 20% mejores que los motores gasóleo.
El GNV mejora las emisiones acústicas frente a los combustibles tradicionales
El GNV es 100% compatible con la utilización de biometano (biogás tratado).
El GNV proporciona ahorros económicos a los usuarios (cerca de un 30% para
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El GNV se utiliza en vehículos de serie, especialmente diseñados y fabricadospara ello por las principales marcas.
Capilaridad prevista suficiente para el suministro de flotas de serviciopúblicas y grandes flotas profesionales. En estudio soluciones a medida através de corredores con suministro en GNL.
El GNV en forma de GNC/GNL se posiciona como la única alternativa tecnológica, ya
resuelta y económica, para el servicio público y el transporte pesado por carretera. El
impulso desde los Gobiernos hace que existan objetivos cuantificados en volumen y
plazo.
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Muchas gracias
Benito Páramo Rosel
Responsable Proyectos Transporte VehicularSoluciones Energéticas de Movilidad
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