nuevas fuentes de energía para los coches del futuro
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Región de Murcia
Consejería de Universidades, Empresa e Investigación
Dirección General de Industria, Energía y Minas
Nuevas fuentes de energía para los coches del futuro
Horacio Sánchez Navarro
Murcia, 8 de mayo de 2010
XVIII Jornada Técnica para talleres de reparación de automóviles Región de Murcia
LOS TALLERES DEL SIGLO XXI
Región de Murcia
Consejería de Universidades, Empresa e Investigación
Dirección General de Industria, Energía y Minas
1. Aspectos energéticos globales.
3. Tendencias en el automóvil: Corto - medio plazo.
5. Conclusiones
INDICEINDICE
2. Consumo de energía . V.S. Transporte.
4. Tendencias. El futuro.
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Aspectos energéticos globales
Aunque parece que no hay límites físicos al suministro de energía mundial, el actual sistema energético es insostenible tanto por motivos de equidad como por
cuestiones de carácter ambiental, económico y geopolítico que tendrán repercusiones en el futuro.
XVIII Jornada Técnica para talleres de reparación de automóviles Región de Murcia
LOS TALLERES DEL SIGLO XXI
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El uso de la energía como fuente de generación de riqueza y de bienestar ha acompañado al hombre desde que aprendió a dominar el fuego.
La energía a lo largo de los siglos, ha suministrado el calor necesario para desarrollar nuestra vida y nuestras costumbres, a la vez que ha proporcionado la fuerza motriz para el desarrollo económico.
Hasta los albores del siglo XX el uso de la energía, la energía primaria era obtenida mayoritariamente del carbón y de la madera, consumiéndose, bien directamente o transformada según las tecnologías disponibles en la época, proporcionando fuerza motriz o calor para la industria, la agricultura, el transporte y el hogar.
Lo que hoy conocemos como energías renovables ya eran utilizadas, algunas de ellas desde siglos antes, como la eólica, la hidráulica, la biomasa y los biocombustibles.
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Los avances tecnológicos conseguidos al final del siglo XIX cambiaron radicalmente el panorama.
La facilidad y comodidad para utilizar la electricidad en todos los sectores productivos, las infinitas posibilidades de movimiento de personas y mercancías que se le ofrecían al transporte, alejaron las fronteras del consumo energético a limites inimaginables décadas antes.
La consecuencia es que hoy a nivel mundial se consume 50 veces mas de energía que a
principios del siglo XX.
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Consumo de energía. V.S. Transporte
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El petróleo cubre el 98,2% del consumo del sector TRANSPORTE, lo que representa el 65% de las importaciones anuales de crudo.
DEPENDENCIA ENERGÉTICA EXTERIOR DEL 80%DEPENDENCIA ENERGÉTICA EXTERIOR DEL 80%
CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA, ESPAÑA 2008CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA, ESPAÑA 2008
Petróleo
47,94%
Gas Natural 24,48%
Hidráulica
1,41%
Eólica
1,92%
Biomasa & RSU
3,63%
Renovables:
7,64%
Biocarburantes 0,42%
Solar
0,25%
Geotérmica
0,01%
Saldo Eléctrico
0,67%
Nuclear
10,82%
Carbón
9,80%
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EVOLUCIÓN CONSUMO TRANSPORTE:EVOLUCIÓN CONSUMO TRANSPORTE: A partir de 1988 1er sector consumidor. Crecimiento consumo energético 1973-2004:
TODOS LOS SECTORES : +135%
TRANSPORTE : +240%
0
5.000
10.000
15.000
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20
01
20
03
ktep Industria Transporte Usos Diversos
CONSUMO DE ENERGÍA FINAL SECTORIZADOCONSUMO DE ENERGÍA FINAL SECTORIZADO
Desde el año 1990 hasta el 2008, el consumo de energía final del sector transporte ha crecido un 77,2%
Transporte
37,9%
Industria
34,5%
Residencial Comercio y
servicios
27,6%
Consumo de energía final % sectorizado ( año 2008)
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Marítimo13%
Aéreo15,6%
Ferroviario2,3%
CARRETERA
69,1% 79,6%
1980
• Protagonismo cada vez mayor de la CARRETERA y el COCHE
• En los 90 el transporte por carretera de viajeros se incrementó un 40% y el de mercancías un 75%
• El coche privado representa el 15% de toda la energía final consumida en España.
• El parque de vehículos en España tiene un crecimiento sostenido del 4% anual.
• Esta previsto que en el año 2030, las zonas urbanas alberguen el 60-70% de la población.
• El precio de los combustibles fósiles seguirá al alza y alguna vez se agotaran.
CONSUMO DE ENERGÍA FINAL POR MODOS, CONSUMO DE ENERGÍA FINAL POR MODOS, ESPAÑA 1980-2006ESPAÑA 1980-2006Marítimo
4,7%Ferroviario
2,1%
68% 29% 3%
Aéreo13,6%
2006
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EL CONSUMO DE ENERGÍA EN EL TRANSPORTE EL CONSUMO DE ENERGÍA EN EL TRANSPORTE GENERA EMISIONESGENERA EMISIONES
Se producen al quemar Se producen al quemar hidrocarburos: hidrocarburos:
1 litro de gasolina1 litro de gasolina
2,35 Kg. de CO2,35 Kg. de CO22
1 litro de gasóleo1 litro de gasóleo
2,64 Kg. de CO2,64 Kg. de CO22
1 litro8,3-12 Kg N2
20-40 gr. contaminantes: 20-30 gr. CO 1-2 gr. NOx
2-3 gr. HC0,1-0,33 SO2
0,4-1g PM (diésel)
¡Un vehículo turismo medio durante su vida útil emite al medio ambiente del orden de 30 tCO2!
El 25,4% del total de las emisiones de CO2 proviene del sector transporte (año 2007)
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ENERGÍA IDEAL
BARATA
SEGURAABUNDANTE
LIMPIA
Con este panorama tenemos que
encontrar la forma de energía que nos
ayude a solucionar nuestros problemas
de transporte
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Tendencias en el Automóvil
corto-medio plazo
2030
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Carrocerías: Estética evolucionada a partir de diseños de los vehículos actuales en el caso de vehículos de circulación extraurbana.
A medio plazo vehículos con carrocerías adaptadas al trafico urbano.
En este escenario encontraremos:
Aumento de los componentes reciclado Reducción del peso Mejora de la aerodinámica (excepto en los urbanos puros)
Introducción de materiales naturales Aumento de la utilización de composites 1 o 2 plazas. Moto evolucionada (urbanos) Vuelven las tres ruedas, con posibilidad de 360º de giro La disminución del consumo marca la pauta
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Año 1939. Mini Taxi
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Año 1901. Tres ruedas
Año 2010. Tres ruedas
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Confort/seguridad
Incremento de las facilidades y el confort para la conducción en paralelo con el incremento de la seguridad del vehículo.
En este escenario encontraremos:
Sistemas para absorber la energía de un impacto (menos peso) Sistemas antí-colisión. Comunicación coche a coche Airbag inteligentes
Mayor facilidad para las comunicaciones. Controlar desde el móvil
Mayor asistencia a la conducción. Guiado por láser Etc….
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No será necesario vestirse como en 1901 para conducir un coche
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Dirección General de Industria, Energía y Minas Motorización (I)
Incremento continuo del rendimiento de los motores convencionales:
Búsqueda de menor consumo y menor emisión de contaminantes.Dominio del motor de combustión convencional.
En este escenario encontraremos:
Aumento de la potencia especifica de los motores (compresores)
Motores más pequeños (menos peso-menos perdidas mecánicas)
Reducción del consumo de los auxiliares (bombeos) Dirección eléctrica Mejores cajas de cambios Disminución de las perdidas en refrigeración Nuevos lubricantes Neumáticos urbanos y extra-urbanos (menos resistencia
rodadura) Desconexión de cilindros-compresión/cilindrada variable Tendencia a eliminar el postratamiento de gases
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Año 1929. 16 v. 930 hp. 370 km/h
Año 1928. Compresor. 160 cv. 4 km/l
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Motorización (II)
Nuevas formas de motorización adaptadas o desarrolladas específicamente a las nuevas fuentes de energía.
En este escenario encontraremos:
Motores convencionales evolucionados Cerámicos Motor Wankel (hidrogeno)
Motores multicombustibles GNL/GLP/Flexi
Motorización hibrida (vehículos híbridos) Pila
combustible
Motorización eléctrica pura Magnético
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Dirección General de Industria, Energía y MinasVehículo Híbrido/Eléctrico: Concepto y Vehículo Híbrido/Eléctrico: Concepto y evoluciónevolución
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Motorización (III)
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Convencional/HíbridoConvencional/Híbrido
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Consumo X 100 km 8 Litros 20 kWh 16 kWhCosto Unitario (Euros) 1,2 Litro 0,062 kWh 0,062 kWhCoste por 100 KM (Euros) 9,6 Total 1,231 Total 0,985 TotalCoste por Kilometro (Euros) 0,096 0,012 -87% 0,010 -90%
Mantenimiento por km 0,03 0,02 0,02Coste Total por Km (Euros) 0,126 0,03 -74% 0,03 -76%
Convencional PHEV HEV
Problemas a solucionar: Autonomía. Recarga. Coste de adquisición. Percepción por los sentidos.
Motorización (V)
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Fuentes de energía (I)Combustibles Fósiles-Renovables
En este escenario encontraremos:
Combustibles fósiles (gasolinas y gasóleos) reformulados Consumo en alza hasta 2030
Fomento de otros combustibles fósiles (GLP y GNL) Participación del 5-10% del consumo en 2020
Menos precio Menor autonomía. Reducción de emisiones
Aumento (obligatorio) de los biocombustibles (renovables) 10% del consumo obligatorio en 2020. Reducción de emisiones
Menor poder calorífico. Compatibilidad. Competencia alimentaria
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Fuentes de energía (II)
Combustibles Renovables-Alternativos y nuevas formas de energía
En este escenario encontraremos:
Incremento notable de la electricidad Híbridos Eléctricos puros Renovables/fósil
Híbridos enchufables Entrada del hidrogeno como alternativa
Combustible directo Pilas de combustible
Nuevas formas
Biopetroleo. + Combustible – CO2
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Manguera y/o enchufe
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Tendencias: El Futuro + 2030
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En los inicios del desarrollo del automóvil la única frontera era el dominio de la tecnología, las fuentes de
energía no eran un problema
Albert Eistein: En tiempos de crisis es más importante el ingenio que el conocimiento
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ENERGÍAENERGÍA MECÁNICAMECÁNICA ELÉCTRICAELÉCTRICA TÉRMICATÉRMICA QUÍMICAQUÍMICA NUCLEARNUCLEAR
MECÁNICAMECÁNICA PISTÓN PISTÓN TRANSMISIÓNTRANSMISIÓN
GENERADOR GENERADOR ELÉCTRICOELÉCTRICO
ELEMENTOS DE ELEMENTOS DE FRICCIÓNFRICCIÓN COMBUSTIÓNCOMBUSTIÓN
ELÉCTRICAELÉCTRICA MOTOR MOTOR ELÉCTRICOELÉCTRICO
TRANSFORMADOR TRANSFORMADOR ELÉCTRICOELÉCTRICO
RESISTENCIAS RESISTENCIAS ELÉCTRICASELÉCTRICAS
ELECTROLISIS ELECTROLISIS BATERÍABATERÍA
ACELERADOR DE ACELERADOR DE PARTÍCULASPARTÍCULAS
TÉRMICATÉRMICA MÁQUINAS MÁQUINAS TÉRMICASTÉRMICAS TERMOPARTERMOPAR INTERCAMBIADOINTERCAMBIADO
R DE CALORR DE CALOR
QUÍMICAQUÍMICAMÁQUINAS MÁQUINAS TÉRMICASTÉRMICAS
BATERÍABATERÍA
CÉLULAS DE CÉLULAS DE COMBUSTIBLECOMBUSTIBLE
COMBUSTIBLES COMBUSTIBLES SÓLIDOSSÓLIDOS
REACCIONES REACCIONES QUÍMICASQUÍMICAS
NUCLEARNUCLEAR REACTOR REACTOR NUCLEARNUCLEAR
SOLARSOLARMOTOR STIRLINGMOTOR STIRLING CÉLULA CÉLULA
FOTOVOLTAICAFOTOVOLTAICACOLECTORES COLECTORES
SOLARESSOLARES FOTOSÍNTESISFOTOSÍNTESIS
Nos encontramos con que las posibilidades de transformación de la energía en movimiento,
siguen siendo prácticamente ilimitadas:
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Dirección General de Industria, Energía y MinasQuímica-Térmica-Mecánica
Año 1886, 500 cc. 1 Hp
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Año 1899. Vehiculo eléctrico. + de 100km/h
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En este escenario encontraremos Carrocerías en forma de Exoesqueletos Metal liquido Anfibios Aéreos Amigos Teleguiados Realidad virtual Nano motores Motores de músculo sintético
El ingenio y la tecnología nos llevaran a diseños de vehículos: urbanos diferenciados de los extraurbanos, inteligentes,
fáciles de conducir, seguros y ecológicos, autoreparables, fraccionables, multicombustibles, multifunciones, etc. Hasta
donde queramos imaginar.
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Año 1926. Fácil de aparcar
Soluciones al trafico urbano
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Año 1926. ¿avión-coche?
Año 1926. Propulsión a hélice. Anfibio
Nuevas alternativas
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Año 2010. Concept car
Año 1932. Coche rueda
Nuevas alternativas
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Térmica-Mecánica
Año 1951. Turbina de Gas
A la espera de un ingenioso que desarrolle estas tecnologías
Vehiculo a vapor. Año 1875
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A la espera de fabricarse
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CONCLUSIONESNiels Börg: Es muy difícil hacer predicciones
sobre todo si se trata del futuro
CORTO/MEDIO PLAZO 2030:
Dominio del motor convencional (evolucionado)Combustibles fósiles (reformulados)BiocombustiblesIntroducción del vehiculo híbrido y eléctrico puroVehículos más seguros, mas limpios con mayores ayudas a la conducción
LARGO PLAZO 2050:
Coexistencia de varias tecnologías de motorizaciónCoexistencia de formas de energía múltiples y limpias Vehículos inteligentes parecidos a robots.
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Gracias por su atenciónGracias por su atención
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